綠色建筑方法在保障性住房設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

王 玥，李 煥，董 宇

（1.西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，陜西 西安710055；2.西安建筑科技大學(xué)冶金工程學(xué)院，陜西 西安710055；3.西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，陜西 西安710055）

1 引言

1.1 研究背景

住房是民生之要，住有所居更是社會和諧穩(wěn)定的根基。截止2012年9月，我國城鎮(zhèn)保障性安居工程已開工720萬套，再次提前完成保障房建設(shè)任務(wù)。目前，建筑能耗在社會總能耗中占有很大的比例，我國的建筑能耗量約占全國總用能量的20%～25%，居各項(xiàng)耗能首位。在這樣的前提下，建筑節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用越來越受到國家和社會的重視。在夏熱冬暖地區(qū)，建筑的采暖和空調(diào)能耗高達(dá)當(dāng)?shù)厣鐣茉聪M(fèi)的50%左右。因此，實(shí)現(xiàn)保障房的綠色建筑化，是綠色建筑推廣中必須重視的一塊，這也是解決能源問題、環(huán)境問題的必然要求之一。

1.2 研究方法

本文采用地域性建筑設(shè)計(jì)方法及技術(shù)應(yīng)用研究，以相同氣候類型作為本課題的研究范圍的劃分。針對氣候分區(qū)的劃分依據(jù)，選取夏熱冬暖氣候分區(qū)3個(gè)區(qū)域中典型的10大代表城市來做研究。利用Ecotect Tool對選取的廈門、崇武、廣州、汕頭、汕尾、南寧、百色、梧州、欽州、思茅、瀾滄10個(gè)城市的CSWD的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

對采光、通風(fēng)、太陽能輻射等因素，運(yùn)用Ecotect、Phoenics、Dest等軟件進(jìn)行分析，并且與已有的參考建筑進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)比較，由此來論證方案節(jié)能程度是否優(yōu)于參照建筑，具體優(yōu)于多少。

1.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

2012年04月27日，財(cái)政部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合發(fā)文：《關(guān)于加快推動我國綠色建筑發(fā)展的實(shí)施意見》，其主要目標(biāo)包括：到2020年，綠色建筑占新建建筑比重超過30%；到2014年政府投資的公益性建筑和直轄市、計(jì)劃單列市以及省會城市的保障性住房全面執(zhí)行綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)，力爭到2015年，新增綠色建筑面積達(dá)10億m2以上。

引導(dǎo)保障性住房及公益性行業(yè)優(yōu)先發(fā)展綠色節(jié)能建筑，使綠色節(jié)能建筑更多地惠及民生。具備條件的地區(qū)應(yīng)安排一定比例的保障性住房按照綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)建造。從2014年起，政府投資公益性建筑全部執(zhí)行綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)。通過保障性住房設(shè)計(jì)案例的介紹，筆者希望能從被動式建筑設(shè)計(jì)的角度提升保障性住房的“綠色”屬性。

1.4 現(xiàn)狀存在的問題

我國夏熱冬暖氣候區(qū)節(jié)能建筑實(shí)踐方面，主要存在以下問題。

1.4.1 建筑的氣候適應(yīng)性還有待提高

缺乏氣候分析結(jié)論作為設(shè)計(jì)依據(jù)。但在實(shí)際項(xiàng)目的設(shè)計(jì)創(chuàng)作中，由于設(shè)計(jì)周期和設(shè)計(jì)效率的雙重制約，要求每個(gè)項(xiàng)目伊始都進(jìn)行氣象資料的搜集及分析，并不現(xiàn)實(shí)。這也是為何如今“國際化”建筑隨處可見的原因。

1.4.2 節(jié)能設(shè)計(jì)意識不足

這個(gè)問題導(dǎo)致的結(jié)果是，適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂驐l件的被動式設(shè)計(jì)策略在建筑創(chuàng)作中得不到運(yùn)用，或運(yùn)用不合理、程度不夠等。如建筑的體量遮陽，成本低、效果好，是夏季避免太陽直射輻射很好的被動式設(shè)計(jì)策略。但在常見的住宅設(shè)計(jì)中卻很少得到合理地運(yùn)用。同樣有助于建筑冬季保暖，與微氣候環(huán)境改善的立體綠化設(shè)計(jì)，在實(shí)際的工程中運(yùn)用很少，或只是“蜻蜓點(diǎn)水”式地運(yùn)用。

1.4.3 不夠重視綠色建筑中的心理健康度

（1）“綠色”可達(dá)性差。“綠色”可達(dá)性是指公眾對于“綠色”空間的可接近性與可利用性，是綠色建筑、“綠色”場所社會公平性的體現(xiàn)，也是促進(jìn)居住者心理健康程度提升的重要因素之一。

（2）居住建筑設(shè)計(jì)中鄰里關(guān)系問題考慮欠佳。針對上述存在的問題，本文以氣候分析結(jié)果作為設(shè)計(jì)依據(jù)，完成保障性住房的建筑方案設(shè)計(jì)，并從氣候適應(yīng)性、被動式建筑設(shè)計(jì)策略以及舒適度等方面，與參照建筑（保障性住房實(shí)例）進(jìn)行對比。

經(jīng)過對該區(qū)代表城市進(jìn)行氣候分析，得出我國夏熱冬暖氣候區(qū)適用的建筑設(shè)計(jì)策略應(yīng)為：被動式太陽能采暖＋自然通風(fēng)＋被動式蒸發(fā)降溫＋設(shè)備調(diào)節(jié)（空調(diào)、供暖）。部分地區(qū)（氣溫日較差較大）夏季降溫適用夜間通風(fēng)策略；全年濕度大的沿海城市不宜采用蒸發(fā)降溫。

1.5 研究意義

隨著住房問題的日漸緊張，保障性住房建設(shè)成為節(jié)能建筑是目前政策發(fā)展的趨勢，國家近些年來發(fā)布的與節(jié)能建筑，保障性住房相關(guān)條令來導(dǎo)向鼓勵其發(fā)展。能源問題是國家關(guān)注的重點(diǎn)問題，而目前建筑每年的總能耗大約占全國總能耗的1/4，既有建筑中95%以上屬于高能耗建筑，能源利用率僅為33%，巨大的建筑能耗已經(jīng)對經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有了嚴(yán)重的制約。綜上，研究節(jié)能保障性住房已成為當(dāng)前社會發(fā)展的主要舉措，而節(jié)能保障性住房的設(shè)計(jì)、建造、普及已經(jīng)刻不容緩。

2 保障性住房綠色建筑設(shè)計(jì)方案介紹

居住建筑不僅要提供人們安居所需，更是更要實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。筆者針對目前國內(nèi)住房緊張、節(jié)能可達(dá)性差等現(xiàn)象，運(yùn)用溫度梯度與舒適度梯度的設(shè)計(jì)方法，提出了略帶混合居住模式意味的節(jié)能保障性住房方案設(shè)計(jì)（圖1）。

圖1 保障性住房方案透視

2.1 設(shè)計(jì)理念

居住隔離是指由于種族、宗教、職業(yè)、生活習(xí)慣、文化傳統(tǒng)、財(cái)富或是社會階級等原因，導(dǎo)致特征類似的人群聚居在特定空間（范圍）內(nèi)，與不相類似的人群彼此隔離，甚至歧視、敵對的態(tài)度。相關(guān)研究指出，現(xiàn)階段我國城市中居住隔離的主要成因，是住房供給市場化下對家庭收入的制約。而相對于外來人口與城市低收入人群而言，戶籍制度與住房保障政策，更是讓民眾望房興嘆。當(dāng)前以各個(gè)不同的社會階層為基礎(chǔ)所形成的居住隔離尤為突出。富裕階層通過經(jīng)濟(jì)與擁有社會資源上的差距，形成準(zhǔn)入性相當(dāng)高的生活圈子。中產(chǎn)階層居住在自為政的單元體里，并被不同的空間形式隔離，鄰里關(guān)系淡漠。外來人口聚居在城郊結(jié)合處的廉價(jià)房、城中村中，遠(yuǎn)離中心城區(qū)，地理上形成隔離。城市低收入人群原來聚居的舊城區(qū)多數(shù)被拆遷改造，安置地多半遠(yuǎn)離原來住地，原有的鄰里關(guān)系被瓦解。

解決居住隔離問題最終是要形成運(yùn)行良好的鄰里系統(tǒng)，鄰里關(guān)系的形成是前提。鄰里關(guān)系并不是設(shè)計(jì)師所能創(chuàng)造的，而是由彼此認(rèn)識的居民共同形成的人際關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。設(shè)計(jì)師在其中扮演的角色是居民交流平臺的搭建者。反觀現(xiàn)今常規(guī)的住宅設(shè)計(jì)，就建筑本身而言，除了候梯廳，幾乎不存在居民彼此交流的功能空間。而多作為消防前室的候梯廳能夠聯(lián)接的居民數(shù)十分有限。高人工維護(hù)的地表花園設(shè)計(jì)被大量地采用在各個(gè)居住小區(qū)中，這也是居民間唯一存在的交流平臺。

2.2 設(shè)計(jì)方案

筆者提出的保障性住房方案，由南北對稱的兩部分組成?！凹舻妒健笔枭翘菽?、北兩部分各設(shè)兩部，電梯設(shè)于中間，并用走道相連，這也是本案的別出心裁之作（圖2）。建筑共32層，1～2層為臨街商鋪，3～4層為辦公；5～32層均為住宅，其中住宅部分的1～10層均為只設(shè)套型一的標(biāo)準(zhǔn)層一（圖2）；11層至28層為設(shè)套型二與套型三的標(biāo)準(zhǔn)層二（圖3）。建筑的面積指標(biāo)及套型配比等數(shù)據(jù)信息詳見表1。

表1 室內(nèi)套型配比及其面積指標(biāo)

圖2 建筑細(xì)部設(shè)計(jì)方案透視

設(shè)計(jì)以每兩層為一個(gè)單元，進(jìn)行豎向的單元層疊。將花園引入單元中以增大建筑的空間利用率。居室圍繞著交流空間三面布置，與電梯井相結(jié)合，頗有四合院的格局。這樣的空間擴(kuò)大可以怎加居民的活動范圍以減輕由于人多而產(chǎn)生的空間壓力，這是原來停留在地平面的設(shè)計(jì)無法達(dá)到的。

2.3 室內(nèi)設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)方案功能分區(qū)圖見如下，標(biāo)準(zhǔn)層一見圖3。

圖3 保障性住房方案

住宅標(biāo)準(zhǔn)層二見圖4。

圖4 高層建筑圖例（住宅標(biāo)準(zhǔn)層二）

住宅標(biāo)準(zhǔn)層三見圖5。

圖5 住宅部分標(biāo)準(zhǔn)層三平面

住宅標(biāo)準(zhǔn)層四見圖6。

圖6 住宅部分標(biāo)準(zhǔn)層四平面

混合社區(qū)圖例（標(biāo)準(zhǔn)層一平面圖）見圖7。

圖7 混合社區(qū)圖例

圖8 參考建筑圖例

為了對比本文設(shè)計(jì)模型的合理性和優(yōu)越性，選取了一個(gè)參考建筑作為參照，進(jìn)行對比分析。參照建筑是深圳市地鐵橫崗車輛段上蓋保障性住房建筑方案，見圖8。

圖9 設(shè)計(jì)建筑模型建立

3 節(jié)能性模擬分析

本文針對參考建筑和自己設(shè)計(jì)的建筑，用Ecotect，Tphoenics以及Dest進(jìn)行了建模，之后做了采光分析和熱環(huán)境分析等相關(guān)數(shù)據(jù)。利用上述軟件的建模進(jìn)行模型建立（圖10）。

圖10 商底第三層應(yīng)用節(jié)能方式前后光照分析結(jié)果（廈門氣候）

在ecotect中采光分析和熱工分析對于模型的要求是不完全相同的，熱工分析要求模型按照分析或功能需要進(jìn)行區(qū)域劃分，而且每個(gè)區(qū)域必須是完全封閉的，對于像墻厚，窗臺等對熱工來說影響不大的細(xì)節(jié)，一般在建模時(shí)進(jìn)行簡化。自然采光分析對區(qū)域的劃分以及封閉性沒有嚴(yán)格的要求，區(qū)域在這里更多地是一種純幾何方面的工具，類似于aotocad中的層的作用，墻厚，窗臺等細(xì)節(jié)對于采光分析來是有一定影響的部分可以按要求建立。通過圖像可視化技術(shù)，我們能迅速對比得到新的設(shè)計(jì)方案要優(yōu)于已有的設(shè)計(jì)方案。以下是部分對比圖像的展示（圖10～圖13）。

圖11 商底一二層應(yīng)用節(jié)能方式前后光照分析結(jié)果（南寧氣候）

圖12 商底四層應(yīng)用節(jié)能方式前后光照分析結(jié)果（思茅氣候）

圖13 參考建筑應(yīng)用節(jié)能方式前后光照分析結(jié)果（廣州氣候）

根據(jù)上述圖像，可以清晰地看到，采用本設(shè)計(jì)方案可以有效地增加采光強(qiáng)度，從而減少室內(nèi)照明需求，到達(dá)節(jié)能的目的。同樣采取上述方法，我們對南亞熱帶條件下的熱工、通風(fēng)等數(shù)據(jù)進(jìn)行測算（這里不再列出），均可得到理想的效果，可以證明該設(shè)計(jì)方案是具有節(jié)能減排作用的綠色建筑，同時(shí)這些減排方式均為被動式（即不需要外來能量驅(qū)動的）節(jié)能方法，如能夠得到推廣，將對節(jié)能減排產(chǎn)生很大的積極作用。

4 保障性住房適用的綠色建筑技術(shù)方案

根據(jù)對節(jié)地與室外環(huán)境、節(jié)能與能源利用、節(jié)水與水資源利用、節(jié)材與材料資源利用、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量、運(yùn)營管理等方面的要求，筆者總結(jié)出以下適用于保障性住房的綠色建筑技術(shù)方案。針對夏熱冬暖地區(qū)的氣候條件，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)采用以下的被動式節(jié)能方式。

4.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱保溫

根據(jù)建筑所處地區(qū)的氣候環(huán)境及建筑內(nèi)部的功能要求，考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用保溫還是隔熱。外保溫比內(nèi)保溫更加節(jié)能，內(nèi)保溫則適用于間歇性供暖空調(diào)的大型空間。保溫和隔熱構(gòu)造設(shè)計(jì)還需注意防止水蒸氣在圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部凝結(jié)對材料造成破壞，另外，也可采用空氣或蓄水等方式調(diào)節(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能。

4.2 建筑遮陽

建筑遮陽分為外遮陽和內(nèi)遮陽兩部分，遮陽設(shè)計(jì)利用陽臺、外廊等建筑構(gòu)件以及垂直綠化等，使遮陽設(shè)計(jì)達(dá)到最好效果。

4.3 自然通風(fēng)組織

自然通風(fēng)主要是利用風(fēng)壓原理，在設(shè)計(jì)時(shí)利用天井、樓梯間、自由空間等增加建筑內(nèi)部開口面積，便于引導(dǎo)自然通風(fēng)。

4.4 被動式蒸發(fā)（立體綠化）

被動式蒸發(fā)設(shè)計(jì)即分別在屋頂設(shè)計(jì)覆蓋綠色植被、吸水沙，在部分墻體外表面采用砌水磚，利用其蓄水蒸發(fā)吸熱的性能達(dá)到被動節(jié)能。

4.5 玻璃節(jié)能設(shè)計(jì)

采用貼膜玻璃、Low－e中空玻璃或反射隔熱涂料玻璃減少室內(nèi)熱損失，減少輻射得熱，已達(dá)到減少空調(diào)能耗的目的。

在上述的這些被動式節(jié)能方法中，除了圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫造價(jià)較高，其余方式造價(jià)都很低，對于保障性住房用戶來說，這些增加的成本與購房后能耗消費(fèi)相比不會構(gòu)成其負(fù)擔(dān)。

5 保障住房小區(qū)配設(shè)計(jì)

5.1 功能定位

城市主要功能區(qū)周邊的配套居住用房（含保障性住房）：①針對的主要群體：臨近功能區(qū)的年輕上班族、保障性住房受眾；②建筑形式：聯(lián)排小高層住宅。獨(dú)棟或多棟，方案設(shè)計(jì)視實(shí)際用地情況可以靈活增減；③主力套型：40m2、90m2（約數(shù)）。

關(guān)注點(diǎn)為以下幾個(gè)方面：使均布、散點(diǎn)的居住功能融入鄰近的城市功能區(qū)，形成完整的城市活力圈。方案不以常見的獨(dú)立、封閉的居住小區(qū)形式出現(xiàn)，減緩居住隔離、地理位置隔離以及階層隔離。② 降低城市通勤壓力，提供自行車、步行等出行方式成為居民日常習(xí)慣的可能性。③ 鄰里關(guān)系的建立于維系。④ 結(jié)合氣候因素的建筑設(shè)計(jì)模式（圖14～圖17）。

圖14 保障房小區(qū)總平面

圖16 保障房小區(qū)內(nèi)部道路設(shè)置

圖17 保障房小區(qū)功能區(qū)劃

圖18 保障房小區(qū)內(nèi)一處景觀設(shè)計(jì)

5.2 配套設(shè)計(jì)

筆者在完成了建筑設(shè)計(jì)、模型建立、關(guān)鍵數(shù)值分析之外，還考慮了保障房的配套設(shè)計(jì)，如景觀設(shè)計(jì)、功能劃分等，力求我們的設(shè)計(jì)更加完善。我們所提出的實(shí)際方案不但體現(xiàn)了節(jié)能綠色的建筑理念，也具有建設(shè)實(shí)施的現(xiàn)實(shí)根據(jù)（圖18）。

［1］彭 毅，何 泉，杜高潮.生物氣候型建筑設(shè)計(jì)方法量化輔證［J］.建筑與文化，2013（5）.

［2］彭 毅，杜高潮.能源自給型太陽能建筑設(shè)計(jì)實(shí)錄［J］.新建筑，2013（8）.

［3］彭 毅.南亞熱帶氣候條件的生物氣候型建筑［C］//第八屆國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會論文集編委會.城市發(fā)展研究——第八屆國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會論文集.北京：北京科海電子出版社，2012.

［4］彭 毅，杜高潮.立體綠化的那些事［C］//第九屆國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會論文集編委會.城市發(fā)展研究——第九屆國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會論文集.北京：北京科海電子出版社，2013.

［5］田 煒，陳 湛，戎武杰.夏熱冬冷地區(qū)綠色建筑設(shè)計(jì)策略［J］.建筑技藝，2011（Z6）.

［6］田 煒，丁建華.基于“綠標(biāo)”的綠色建筑設(shè)計(jì)方法——以夏熱冬冷地區(qū)綠色建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐為例［J］.建設(shè)科技，2011（22）.