3.3 生態(tài)節(jié)能建筑的設(shè)計及高新技術(shù)體系的應(yīng)用
國家有關(guān)的建筑節(jié)能規(guī)范是節(jié)能建筑設(shè)計的基本依據(jù)。
■建筑外圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計
≥墻保溫構(gòu)造
無論是從保溫效果還是從外飾面安裝的牢固度和安全性考慮，外墻外保溫及飾面干掛技術(shù)都是的外墻保溫方式
式可有效形成建筑保溫系統(tǒng)，達到較好的保溫效果，減少熱橋的產(chǎn)生，其次保溫層與外飾面之間的空氣層可形成有效的自然通風，以降低空調(diào)負荷節(jié)約能耗并排除潮氣保護保溫材料，最后，外飾面有掛件固定，非粘接，無墜落傷人危險
≥熱橋阻斷技術(shù)
熱橋是熱量傳遞的捷徑，不但造成相當?shù)睦錈崃繐p失，而且會有局部結(jié)露現(xiàn)象。 因此在設(shè)計施工時，應(yīng)當對諸如窗洞，陽臺板，突出圈梁，及構(gòu)造柱等位置采用一定的保溫方式，將其熱橋阻斷，達到較好的保溫節(jié)能效果并增加舒適度。
≥屋面保溫隔熱技術(shù)
屋面的能耗在圍護結(jié)構(gòu)總能耗中占有相當?shù)谋壤?，因此?yīng)當重視其保溫隔熱效果。一般而言，屋面的傳熱系數(shù)要優(yōu)于外墻的傳熱系數(shù)，并且可依屋面的形式選用不同的保溫材料。
≥地下室外墻及地面保溫技術(shù)
地下室外墻及地面的保溫往往是容易被遺忘和忽略的，但事實上它對保溫節(jié)能及提高舒適度都有一定的作用，因此應(yīng)當根據(jù)計算選用一定厚度的防水擠塑聚苯板對其進行保溫。
≥高效節(jié)能外窗及幕墻系統(tǒng)
一直以來，窗及玻璃幕墻都是維護結(jié)構(gòu)中的能耗大戶，但隨著技術(shù)的不斷提高，新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，窗及玻璃幕墻的性能已獲得了極大的提升。首先，新型高性能玻璃的發(fā)展（如PET-LOW-E鍍膜玻璃，真空玻璃等）給窗及玻璃幕墻的保溫及防輻射性能上極大的提高。其次新的結(jié)構(gòu)形式起到了相當?shù)淖饔茫瑢Υ岸?，新型型材及斷橋技術(shù)的應(yīng)用對窗的整體熱工性能及氣密性都有極大的提升；對幕墻而言，新型結(jié)構(gòu)形式及斷橋技術(shù)帶來了更好性能，如圖所示的雙層呼吸式玻璃幕墻，除了其本身固有的高熱工性能及防輻射性能外，利用空腔，在夏季形成有效的自然通風以排除熱量，冬季關(guān)閉排風口，又可起到較好的吸熱作用。
■窗墻面積比的控制
大面積的開窗將導(dǎo)致空調(diào)采暖的高能耗，但開窗面積過小又不能保證日照及采光的要求，因此應(yīng)用計算機模擬軟件對室內(nèi)光、熱環(huán)境進行模擬，綜合考慮各方因素，在保證室內(nèi)通風采光及空間視覺舒適的前提下確定準確的開窗面積。
■太陽輻射的控制與改善
太陽輻射對建筑有相當?shù)挠绊?，日照使室?nèi)獲得充足的光線，對其進行有效的利用可減少照明系統(tǒng)的能耗，而且在冬季，太陽的輻射可使建筑得到一定的熱量，從而降低建筑的熱負荷，但夏季太陽的輻射得熱構(gòu)成了空調(diào)負荷相當?shù)牟糠?。因此對太陽輻射?yīng)當有計劃、有目的的靈活控制與改善，以達到限度利用太陽輻射的目的。
≥外遮陽設(shè)施
外遮陽是的遮陽設(shè)施，它直接將80%的太陽輻射熱量遮擋于室外，有效的降低了空調(diào)負荷，節(jié)約了能量。結(jié)合建筑形式，在南向及西向安裝一定形式的可調(diào)外遮陽，隨使用情況進行調(diào)節(jié)，這樣既能滿足夏季遮陽的要求，又不影響采光及冬季日照要求。并且可進一步安裝光、溫感元件及電動執(zhí)行機構(gòu)以實現(xiàn)智能化的全自動控制， 在室內(nèi)無人的情況下也可根據(jù)室內(nèi)外溫度及日照強度自動調(diào)節(jié)遮陽設(shè)施， 以降低太陽輻射的影響，節(jié)約能源。
≥內(nèi)遮陽設(shè)施
相對于外遮陽，內(nèi)遮陽設(shè)施對太陽輻射的遮擋效果較弱，但對于居住建筑而言，不論從私密性角度還是防眩光角度考慮都是必須的。同時其對于改善室內(nèi)舒適度，降低空調(diào)負荷也有一定的作用。
■自然通風與采光的利用
自然通風和采光往往是結(jié)合在一起的。通過保證房間內(nèi)及中庭頂部（若有條件，可依建筑形式而設(shè)）一定的開窗面積，既達到了自然采光的目的，又可依靠室內(nèi)外的風壓及熱壓差，形成有組織的自然通風，在室外氣候適宜時通過自然通風達到調(diào)節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境的目的
■建筑內(nèi)余熱/冷的回收利用
在對建筑進行供熱制冷時，首先應(yīng)當考慮應(yīng)當考慮建筑內(nèi)部的能量平恒。在一個建筑物內(nèi)部會有很多余熱/冷，如排風中所含的冷/熱量，內(nèi)部設(shè)備的產(chǎn)熱，內(nèi)部冷熱需求不均形成的冷熱量差異等。對建筑內(nèi)的余熱/冷量不應(yīng)直接排出室外，這樣既是對能源極大的浪費，又影響了室外熱環(huán)境，應(yīng)對其進行充分回收并利用。
■可再生綠色能源的利用
≥太陽能
太陽能是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過程產(chǎn)生的能量。盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量(約為3.75×1026W)的22億分之一，但已高達173,000TW，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當于500萬噸煤。太陽能是綠色可再生能源，它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任何污染， 它將是人類最終可倚賴的能源。對太陽能的利用總體上可分為兩類：太陽能集熱板集熱及太陽能光伏發(fā)電。太陽能集熱板集熱技術(shù)較為成熟，設(shè)備材料價格也不昂貴，有一定的應(yīng)用。太陽能光伏發(fā)電是太陽能的利用放式，但受目前技術(shù)及材料成本的限制，應(yīng)用還不廣泛。
≥淺層土壤熱能
在地下30米至100米的范圍內(nèi)，土壤、巖石及地下水的溫度全年基本恒定在15℃左右，形成一個較好的提取及釋放熱能的場所。地源熱泵就是利用這一特點進行工作。地源熱泵可分為利用地下水的開式系統(tǒng)和不抽取地下水的地源耦合熱泵，地源耦合熱泵有不影響地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)，地下水水位，不污染地下水，使用壽命不受地下水位影響的特點，是的地源熱泵形式。
地源耦合熱泵機組可做為空調(diào)系統(tǒng)冬季供熱，夏季供冷的冷熱源系統(tǒng)，并同時提供生活熱水。它就是利用地下土壤，巖石及地下水溫度相對穩(wěn)定的特性，輸入少量的高品位能源(如電能)，通過埋藏于地下的管路系統(tǒng)與土壤、巖石及地下水進行熱交換，夏季，通過對室內(nèi)制冷將建筑物內(nèi)的熱量搬運出來，一部分用于提供免費生活用熱，其余換熱到地下儲藏起來，冬季把地下儲藏的低品位熱能通過熱泵搬運出來，實現(xiàn)對建筑物供熱及提供生活熱水。地源耦合熱泵的能耗很底，僅為常規(guī)系統(tǒng)能耗的25%-35%，它由水循環(huán)系統(tǒng)、熱交換器、地源熱泵機組和控制系統(tǒng)組成。
≥地表水體熱能
在中國南部及大部分中部地區(qū)，有一定規(guī)模及深度的地表水體全年溫度穩(wěn)定在一定的范圍之內(nèi)，也形成了一個較好的提取及釋放熱能的場所。因此，可采取水源熱泵機組對其利用，其基本工作原理與地源熱泵相同
≥風能
在一定高度的空中風速較大，利用這一特點，在高層及超高層建筑中結(jié)合建筑造型，在角部設(shè)置風力發(fā)電設(shè)備，對整個建筑的用電進行一定的補充。
≥生物能
在沒有燃汽供給的區(qū)域，設(shè)置沼氣發(fā)生、供給及燃燒設(shè)備，可提供清潔充足的能源，同時減少了對木材的消耗及大氣的污染
六、生態(tài)節(jié)能地產(chǎn)產(chǎn)品的成本與風險分析
1．成本分析
據(jù)跨國設(shè)計機構(gòu)五合國際(Werkhart International)實際操作及研究資料，建筑節(jié)能是以一定室內(nèi)舒適標準為前提的，在中國建造不同程度的生態(tài)節(jié)能住宅成本也有所區(qū)別，五合國際將成本劃分為低、中、高三種梯度模式。
低度模式：住宅節(jié)能達到國家規(guī)范標準，采用外墻保溫，隔熱措施，每平米造價約增加100元左右。
中度模式：節(jié)能標準介于低度與高度之間，依據(jù)不同的自然區(qū)域會有區(qū)別，據(jù)五合國際在全國二、三級城市初步探索成果，每平米造價約增加400到500元。
高度模式：住宅實現(xiàn)高舒適度低能耗的標準，達到或超出國內(nèi)的北京鋒尚、Moma等住宅節(jié)能要求。
高層住宅每平米造價均增加800元左右，別墅每平米造價約增加1500元左右。
2． 風險分析
生態(tài)節(jié)能技術(shù)體系在歐洲已有20年的運行歷史，已成為一個成熟的技術(shù)系統(tǒng)。通過對體系中所涉及管材的“疲勞應(yīng)力實驗”，某些管材可以保持100年質(zhì)量要求，技術(shù)成熟度可見一斑。對于國內(nèi)節(jié)能建筑的市場運作，絕對的風險不可避免，這主要體現(xiàn)在三個方面：
一是施工質(zhì)量
我國不同地區(qū)的施工質(zhì)量不一，難以使優(yōu)秀設(shè)計完整執(zhí)行下去。節(jié)能建筑對施工質(zhì)量要求較高，因為我國的建筑工人大多來源于農(nóng)民，施工人員素質(zhì)同國外同行有較大差距，技術(shù)素質(zhì)的欠缺對工程監(jiān)理提出了更高要求。
二是分項委托中帶來的內(nèi)部合作問題
生態(tài)節(jié)能項目若采用分項委托設(shè)計，不同設(shè)計機構(gòu)的銜接與配合非常重要，整個項目的成功來源于不同團隊的無縫合作。若此環(huán)節(jié)運轉(zhuǎn)不當，會為節(jié)能項目帶來隱患。
三是偽高科技設(shè)計機構(gòu)的迷惑
某些設(shè)計機構(gòu)并無實際操作經(jīng)驗，以高科技節(jié)能設(shè)計自居，屋頂綠化小區(qū)就可稱為生態(tài)小區(qū)，采用太陽能熱水器即命名為節(jié)能住宅，這種“東郭先生”的危害也相當大。
3． 公共建筑成本與風險
因為公共建筑與其它建筑的節(jié)能體系是完全不同的，并且公共建筑的能耗遠大于普通住宅，因此公共建筑的節(jié)能研究顯得尤為重要。不同的公建之間能耗極大，就是同一時代的公建能耗差別也很大，五合國際(Werkhart International)為合肥大劇院設(shè)計的生態(tài)節(jié)能系統(tǒng)，是國內(nèi)成熟的節(jié)能技術(shù)體系。
國家有關(guān)的建筑節(jié)能規(guī)范是節(jié)能建筑設(shè)計的基本依據(jù)。
■建筑外圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計
≥墻保溫構(gòu)造
無論是從保溫效果還是從外飾面安裝的牢固度和安全性考慮，外墻外保溫及飾面干掛技術(shù)都是的外墻保溫方式
式可有效形成建筑保溫系統(tǒng)，達到較好的保溫效果，減少熱橋的產(chǎn)生，其次保溫層與外飾面之間的空氣層可形成有效的自然通風，以降低空調(diào)負荷節(jié)約能耗并排除潮氣保護保溫材料，最后，外飾面有掛件固定，非粘接，無墜落傷人危險
≥熱橋阻斷技術(shù)
熱橋是熱量傳遞的捷徑，不但造成相當?shù)睦錈崃繐p失，而且會有局部結(jié)露現(xiàn)象。 因此在設(shè)計施工時，應(yīng)當對諸如窗洞，陽臺板，突出圈梁，及構(gòu)造柱等位置采用一定的保溫方式，將其熱橋阻斷，達到較好的保溫節(jié)能效果并增加舒適度。
≥屋面保溫隔熱技術(shù)
屋面的能耗在圍護結(jié)構(gòu)總能耗中占有相當?shù)谋壤?，因此?yīng)當重視其保溫隔熱效果。一般而言，屋面的傳熱系數(shù)要優(yōu)于外墻的傳熱系數(shù)，并且可依屋面的形式選用不同的保溫材料。
≥地下室外墻及地面保溫技術(shù)
地下室外墻及地面的保溫往往是容易被遺忘和忽略的，但事實上它對保溫節(jié)能及提高舒適度都有一定的作用，因此應(yīng)當根據(jù)計算選用一定厚度的防水擠塑聚苯板對其進行保溫。
≥高效節(jié)能外窗及幕墻系統(tǒng)
一直以來，窗及玻璃幕墻都是維護結(jié)構(gòu)中的能耗大戶，但隨著技術(shù)的不斷提高，新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，窗及玻璃幕墻的性能已獲得了極大的提升。首先，新型高性能玻璃的發(fā)展（如PET-LOW-E鍍膜玻璃，真空玻璃等）給窗及玻璃幕墻的保溫及防輻射性能上極大的提高。其次新的結(jié)構(gòu)形式起到了相當?shù)淖饔茫瑢Υ岸?，新型型材及斷橋技術(shù)的應(yīng)用對窗的整體熱工性能及氣密性都有極大的提升；對幕墻而言，新型結(jié)構(gòu)形式及斷橋技術(shù)帶來了更好性能，如圖所示的雙層呼吸式玻璃幕墻，除了其本身固有的高熱工性能及防輻射性能外，利用空腔，在夏季形成有效的自然通風以排除熱量，冬季關(guān)閉排風口，又可起到較好的吸熱作用。
■窗墻面積比的控制
大面積的開窗將導(dǎo)致空調(diào)采暖的高能耗，但開窗面積過小又不能保證日照及采光的要求，因此應(yīng)用計算機模擬軟件對室內(nèi)光、熱環(huán)境進行模擬，綜合考慮各方因素，在保證室內(nèi)通風采光及空間視覺舒適的前提下確定準確的開窗面積。
■太陽輻射的控制與改善
太陽輻射對建筑有相當?shù)挠绊?，日照使室?nèi)獲得充足的光線，對其進行有效的利用可減少照明系統(tǒng)的能耗，而且在冬季，太陽的輻射可使建筑得到一定的熱量，從而降低建筑的熱負荷，但夏季太陽的輻射得熱構(gòu)成了空調(diào)負荷相當?shù)牟糠?。因此對太陽輻射?yīng)當有計劃、有目的的靈活控制與改善，以達到限度利用太陽輻射的目的。
≥外遮陽設(shè)施
外遮陽是的遮陽設(shè)施，它直接將80%的太陽輻射熱量遮擋于室外，有效的降低了空調(diào)負荷，節(jié)約了能量。結(jié)合建筑形式，在南向及西向安裝一定形式的可調(diào)外遮陽，隨使用情況進行調(diào)節(jié)，這樣既能滿足夏季遮陽的要求，又不影響采光及冬季日照要求。并且可進一步安裝光、溫感元件及電動執(zhí)行機構(gòu)以實現(xiàn)智能化的全自動控制， 在室內(nèi)無人的情況下也可根據(jù)室內(nèi)外溫度及日照強度自動調(diào)節(jié)遮陽設(shè)施， 以降低太陽輻射的影響，節(jié)約能源。
≥內(nèi)遮陽設(shè)施
相對于外遮陽，內(nèi)遮陽設(shè)施對太陽輻射的遮擋效果較弱，但對于居住建筑而言，不論從私密性角度還是防眩光角度考慮都是必須的。同時其對于改善室內(nèi)舒適度，降低空調(diào)負荷也有一定的作用。
■自然通風與采光的利用
自然通風和采光往往是結(jié)合在一起的。通過保證房間內(nèi)及中庭頂部（若有條件，可依建筑形式而設(shè)）一定的開窗面積，既達到了自然采光的目的，又可依靠室內(nèi)外的風壓及熱壓差，形成有組織的自然通風，在室外氣候適宜時通過自然通風達到調(diào)節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境的目的
■建筑內(nèi)余熱/冷的回收利用
在對建筑進行供熱制冷時，首先應(yīng)當考慮應(yīng)當考慮建筑內(nèi)部的能量平恒。在一個建筑物內(nèi)部會有很多余熱/冷，如排風中所含的冷/熱量，內(nèi)部設(shè)備的產(chǎn)熱，內(nèi)部冷熱需求不均形成的冷熱量差異等。對建筑內(nèi)的余熱/冷量不應(yīng)直接排出室外，這樣既是對能源極大的浪費，又影響了室外熱環(huán)境，應(yīng)對其進行充分回收并利用。
■可再生綠色能源的利用
≥太陽能
太陽能是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過程產(chǎn)生的能量。盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量(約為3.75×1026W)的22億分之一，但已高達173,000TW，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當于500萬噸煤。太陽能是綠色可再生能源，它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任何污染， 它將是人類最終可倚賴的能源。對太陽能的利用總體上可分為兩類：太陽能集熱板集熱及太陽能光伏發(fā)電。太陽能集熱板集熱技術(shù)較為成熟，設(shè)備材料價格也不昂貴，有一定的應(yīng)用。太陽能光伏發(fā)電是太陽能的利用放式，但受目前技術(shù)及材料成本的限制，應(yīng)用還不廣泛。
≥淺層土壤熱能
在地下30米至100米的范圍內(nèi)，土壤、巖石及地下水的溫度全年基本恒定在15℃左右，形成一個較好的提取及釋放熱能的場所。地源熱泵就是利用這一特點進行工作。地源熱泵可分為利用地下水的開式系統(tǒng)和不抽取地下水的地源耦合熱泵，地源耦合熱泵有不影響地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)，地下水水位，不污染地下水，使用壽命不受地下水位影響的特點，是的地源熱泵形式。
地源耦合熱泵機組可做為空調(diào)系統(tǒng)冬季供熱，夏季供冷的冷熱源系統(tǒng)，并同時提供生活熱水。它就是利用地下土壤，巖石及地下水溫度相對穩(wěn)定的特性，輸入少量的高品位能源(如電能)，通過埋藏于地下的管路系統(tǒng)與土壤、巖石及地下水進行熱交換，夏季，通過對室內(nèi)制冷將建筑物內(nèi)的熱量搬運出來，一部分用于提供免費生活用熱，其余換熱到地下儲藏起來，冬季把地下儲藏的低品位熱能通過熱泵搬運出來，實現(xiàn)對建筑物供熱及提供生活熱水。地源耦合熱泵的能耗很底，僅為常規(guī)系統(tǒng)能耗的25%-35%，它由水循環(huán)系統(tǒng)、熱交換器、地源熱泵機組和控制系統(tǒng)組成。
≥地表水體熱能
在中國南部及大部分中部地區(qū)，有一定規(guī)模及深度的地表水體全年溫度穩(wěn)定在一定的范圍之內(nèi)，也形成了一個較好的提取及釋放熱能的場所。因此，可采取水源熱泵機組對其利用，其基本工作原理與地源熱泵相同
≥風能
在一定高度的空中風速較大，利用這一特點，在高層及超高層建筑中結(jié)合建筑造型，在角部設(shè)置風力發(fā)電設(shè)備，對整個建筑的用電進行一定的補充。
≥生物能
在沒有燃汽供給的區(qū)域，設(shè)置沼氣發(fā)生、供給及燃燒設(shè)備，可提供清潔充足的能源，同時減少了對木材的消耗及大氣的污染
六、生態(tài)節(jié)能地產(chǎn)產(chǎn)品的成本與風險分析
1．成本分析
據(jù)跨國設(shè)計機構(gòu)五合國際(Werkhart International)實際操作及研究資料，建筑節(jié)能是以一定室內(nèi)舒適標準為前提的，在中國建造不同程度的生態(tài)節(jié)能住宅成本也有所區(qū)別，五合國際將成本劃分為低、中、高三種梯度模式。
低度模式：住宅節(jié)能達到國家規(guī)范標準，采用外墻保溫，隔熱措施，每平米造價約增加100元左右。
中度模式：節(jié)能標準介于低度與高度之間，依據(jù)不同的自然區(qū)域會有區(qū)別，據(jù)五合國際在全國二、三級城市初步探索成果，每平米造價約增加400到500元。
高度模式：住宅實現(xiàn)高舒適度低能耗的標準，達到或超出國內(nèi)的北京鋒尚、Moma等住宅節(jié)能要求。
高層住宅每平米造價均增加800元左右，別墅每平米造價約增加1500元左右。
2． 風險分析
生態(tài)節(jié)能技術(shù)體系在歐洲已有20年的運行歷史，已成為一個成熟的技術(shù)系統(tǒng)。通過對體系中所涉及管材的“疲勞應(yīng)力實驗”，某些管材可以保持100年質(zhì)量要求，技術(shù)成熟度可見一斑。對于國內(nèi)節(jié)能建筑的市場運作，絕對的風險不可避免，這主要體現(xiàn)在三個方面：
一是施工質(zhì)量
我國不同地區(qū)的施工質(zhì)量不一，難以使優(yōu)秀設(shè)計完整執(zhí)行下去。節(jié)能建筑對施工質(zhì)量要求較高，因為我國的建筑工人大多來源于農(nóng)民，施工人員素質(zhì)同國外同行有較大差距，技術(shù)素質(zhì)的欠缺對工程監(jiān)理提出了更高要求。
二是分項委托中帶來的內(nèi)部合作問題
生態(tài)節(jié)能項目若采用分項委托設(shè)計，不同設(shè)計機構(gòu)的銜接與配合非常重要，整個項目的成功來源于不同團隊的無縫合作。若此環(huán)節(jié)運轉(zhuǎn)不當，會為節(jié)能項目帶來隱患。
三是偽高科技設(shè)計機構(gòu)的迷惑
某些設(shè)計機構(gòu)并無實際操作經(jīng)驗，以高科技節(jié)能設(shè)計自居，屋頂綠化小區(qū)就可稱為生態(tài)小區(qū)，采用太陽能熱水器即命名為節(jié)能住宅，這種“東郭先生”的危害也相當大。
3． 公共建筑成本與風險
因為公共建筑與其它建筑的節(jié)能體系是完全不同的，并且公共建筑的能耗遠大于普通住宅，因此公共建筑的節(jié)能研究顯得尤為重要。不同的公建之間能耗極大，就是同一時代的公建能耗差別也很大，五合國際(Werkhart International)為合肥大劇院設(shè)計的生態(tài)節(jié)能系統(tǒng)，是國內(nèi)成熟的節(jié)能技術(shù)體系。