淺談綠色建筑在建筑方案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

楊　瀟，李相龍，張超然，張耀文（昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南　昆明　650051）

淺談綠色建筑在建筑方案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

楊瀟，李相龍，張超然，張耀文
（昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南昆明650051）

摘要：結(jié)合西山區(qū)一中項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案，分析了在建筑設(shè)計(jì)方案中，設(shè)計(jì)師通過場地、建筑形體、外部構(gòu)架等一系列的設(shè)計(jì)，通過氣流、日照、熱量等自然因素讓建筑變的環(huán)保、節(jié)能。

關(guān)鍵詞：綠色建筑；建筑設(shè)計(jì)；節(jié)能建筑；環(huán)保建筑

0　引　言

在全球氣候持續(xù)變暖，能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)影響到人類生存的背景下，中國作為一個(gè)能源消耗大國，節(jié)能減排已成為新形勢下的一項(xiàng)基本國策。在建筑行業(yè)，“綠色建筑”這一理念已開始受到重視，節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)勢在必行。只有與環(huán)境共存，才能得到生活上真正的“富足”。

西山區(qū)第一中學(xué)普通高中強(qiáng)基提質(zhì)及排危改造一期建設(shè)項(xiàng)目，位于昆明市高新開發(fā)區(qū)海源中路368號。現(xiàn)有場地北臨昆河鐵路，東臨50 m寬海源中路，南面和西面為15 m寬規(guī)劃道路。用地平整，周邊交通完善。西山區(qū)第一中學(xué)為公辦完全中學(xué)，辦學(xué)規(guī)模有60個(gè)教學(xué)班，在校生3 000人；建設(shè)用地面積43 130.16 m2；按規(guī)劃改造后將拆除現(xiàn)有1號、3號教學(xué)樓，男生宿舍樓，食堂及1號、2號的教室以及宿舍。保留原有2號教學(xué)樓及女生宿舍樓。一期新建男生宿舍6層，建設(shè)用地面積3 675.2 m2；食堂3層，建設(shè)用地面積1 820 m2；中水處理等配套設(shè)施144 m2及運(yùn)動(dòng)場等設(shè)施建設(shè)。該文重點(diǎn)通過對整個(gè)項(xiàng)目中學(xué)校食堂的設(shè)計(jì)來分析綠色建筑的理念及初步嘗試，見圖1，圖2。

1　場地及總平面設(shè)計(jì)

1.1規(guī)劃目標(biāo)和原則

為了充分滿足學(xué)生的生理居住要求和心理情感要求，場地規(guī)劃的目標(biāo)是使環(huán)境生態(tài)化、景觀園林化、校園信息化；原則是以人為本、尊重生活、立足現(xiàn)在、放眼未來、合理利用、科學(xué)規(guī)劃。如何營造舒適的學(xué)習(xí)、工作和生活的環(huán)境，更能給人們帶來情感支持與心理滿足，成為我們致力的焦點(diǎn)。如今，我們更多地需要注重環(huán)境、重視文化、制造精品，社會(huì)心理的進(jìn)步使人追求高尚、典雅，講究精致藝術(shù)，人在社會(huì)中需要體現(xiàn)自身價(jià)值，尊重情感心理，渴望實(shí)現(xiàn)自我，突出主體意識，因此創(chuàng)造一個(gè)舒適、便利、競爭、親和、自然、溫馨、豐富多彩的學(xué)習(xí)生活環(huán)境成為現(xiàn)代中學(xué)生的追求，充分營造1個(gè)這樣的環(huán)境也是設(shè)計(jì)師的目標(biāo)。

圖1　西山區(qū)第一中學(xué)方案總平面圖Fig.1　General layout of the first secondary school scheme in Xishan District

圖2　西山區(qū)第一中學(xué)方案整體鳥瞰Fig.2　Overall aerial view of the first secondary school scheme in Xishan District

1.2規(guī)劃特色

（1）整體有機(jī)的景觀格局。根據(jù)場地特點(diǎn)，在建筑軸線、景觀軸線上組織室內(nèi)外空間，形成各種空間序列，相互匯合、滲透、轉(zhuǎn)換、交叉，有機(jī)地組合在一起，構(gòu)成以人的景觀感知為中心的體驗(yàn)空間序列，不受車輛交通及功能分區(qū)之干擾。

（2）理性與浪漫結(jié)合。根據(jù)學(xué)校建筑特色，將理性與浪漫結(jié)合，由規(guī)則式建筑廣場空間通過轉(zhuǎn)接、過渡的手法，與自然生態(tài)空間融為一。

（3）強(qiáng)調(diào)交通組織的層次性。將快速車流主道穿過主要功能區(qū)，內(nèi)部多為步行道，并考慮緊急車輛通行，使規(guī)劃整體而有序。

（4）可持續(xù)發(fā)展與良好的生態(tài)環(huán)境。建筑可持續(xù)發(fā)展性及能源的循環(huán)利用，體現(xiàn)生態(tài)的多樣性與地方性，創(chuàng)造生機(jī)勃勃的生態(tài)環(huán)境。

1.3場地及景觀設(shè)計(jì)

（1）疏密有致，曲折開闔，造就鮮明人性和宜人環(huán)境。

（2）虛實(shí)滲透，層層展開，形成耐人尋味的和諧整體。

（3）大環(huán)境和小環(huán)境、區(qū)內(nèi)和區(qū)外環(huán)境相互結(jié)合相互融合。

（4）布局靈活，靈動(dòng)中隱藏秩序；內(nèi)容充實(shí)，豐富中飽含韻律。

（5）建筑形態(tài)、空間走勢，體現(xiàn)“陰陽相抱”的原理，使園內(nèi)的每幢樓都處在較好的環(huán)境位置，使整體環(huán)境達(dá)到相對完美的境界。

2　學(xué)校食堂建筑設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)理念

建筑整體為3層，形體退臺呈階梯狀。食堂3層出挑懸空的餐廳部分，大量運(yùn)用了玻璃材質(zhì)。建筑的主入口設(shè)置有直通2層空間的室外大階梯，其他區(qū)域也有室外樓梯或是封閉樓梯間讓人到達(dá)3層出挑的餐廳部分，見圖3、圖4。

圖　3　食堂透視圖1Fig.3　Perspective drawing one for canteen

圖4　食堂透視圖2Fig.4　Perspective drawing two for canteen

2.2功能分析

建筑分為3層，每層都有對應(yīng)的廚房和餐廳。建筑首先通過本身U字形的形體，圍合出了一個(gè)內(nèi)庭院，再通過一系列的出挑和退臺，形成了各種各樣的灰空間。無論是學(xué)校的學(xué)生還是食堂的員工，都不僅僅局限于在封閉的食堂空間里工作和用餐。不僅提高了就餐的舒適度，還可以在室內(nèi)、室外就餐、休息、看書、暢談，見圖5。

圖　5　功能分析圖Fig.5　Function analysis diagram

2.3立面設(shè)計(jì)

建筑的顏色延續(xù)了原有教學(xué)樓素雅的白色，在建筑創(chuàng)新的同時(shí)也與原有建筑相互呼應(yīng)，讓人感覺到由外及內(nèi)的校園文化的傳承。在素雅的白色內(nèi)又包裹著各種形式的玻璃，讓建筑整體顯得不呆板。素雅的白色象征了書頁，包裹的玻璃象征了璞玉，與“書中自有顏如玉，書中自有黃金屋”一致。

從校門走到食堂入口的過程中，首先看到食堂的東北面和東南面都比較統(tǒng)一完整，當(dāng)走進(jìn)食堂的入口處，西南面整個(gè)突然就活潑了起來。局部加入2種色彩對比強(qiáng)烈的木板，與玻璃相互呼應(yīng)，形成一個(gè)多彩而活潑的空間，見圖6，圖7。

圖6　食堂東南立面圖Fig.6　Elevation of canteen southeast

圖7　食堂西南立面圖Fig.7　Elevation of canteen southwest

2.4綠色及節(jié)能設(shè)計(jì)

昆明地區(qū)屬于溫和中區(qū)，綠色設(shè)計(jì)主要考慮遮陽為主的被動(dòng)式設(shè)計(jì)。方案利用建筑的空間及立面構(gòu)造有效地組織自然通風(fēng)。夏季太陽高度角較大，建筑立面東南向采用挑檐水平遮陽，遮擋住夏季太陽直射；冬季太陽高度角較低，玻璃可以吸收太陽熱能，提高室內(nèi)舒適度，降低能耗。通過建筑體型及空間設(shè)計(jì)，夏季引導(dǎo)自然風(fēng)能在建筑中持續(xù)自然地通過，達(dá)到散熱的目的；冬季通過立面遮擋減緩北向風(fēng)速。建筑屋頂通過設(shè)置屋頂綠化、構(gòu)架遮陽及屋面保溫隔熱的設(shè)計(jì)，以減低太陽輻射對建筑產(chǎn)生的影響。

結(jié)合使用功能，組織建筑空間形態(tài)，有效地利用自然風(fēng)并充分利用門、窗可開啟部位作為自然通風(fēng)的氣流通道，優(yōu)化室內(nèi)氣流組織，提高自然通風(fēng)效率。建筑結(jié)合立面設(shè)計(jì)，采用外遮陽橫向線條。通過以上節(jié)能措施有效地改善建筑的室內(nèi)熱環(huán)境，提高建筑設(shè)備的能源利用效率，降低建筑綜合能耗。

3　周圍環(huán)境對方案建筑的影響

在云南昆明，夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)，而方案建筑所呈“U”字形形體的開口也面向西南方。這樣所形成的集風(fēng)口，能有效地把氣流引入建筑當(dāng)中，引導(dǎo)夏季風(fēng)在建筑中持續(xù)自然地通過，加快建筑中的空氣流通，有效地替換掉食堂和廚房中渾濁的空氣，見圖8。

圖8　形體構(gòu)成分析圖Fig.8　Analysis diagram of form and structure

而在實(shí)際的情況中，西南向由于有大體量的綜合樓和教學(xué)樓的存在，西南風(fēng)在經(jīng)過了這2棟建筑后形成了風(fēng)影區(qū)，這樣雖然設(shè)置了集風(fēng)口，但卻因?yàn)轱L(fēng)影區(qū)的存在，讓集風(fēng)口產(chǎn)生的作用受到了影響。見圖9。

圖9　風(fēng)影區(qū)形成圖Fig.9　Wind shadow figure

因此，需要合理的對綠地和水體進(jìn)行設(shè)計(jì)和利用，讓被阻擋的氣流重新流動(dòng)起來。

該方案就在食堂前方設(shè)計(jì)了大片連貫的綠地，“U”型環(huán)繞的空間置入了水體。這樣在太陽的照射下，建筑表皮溫度升高幅度較大，建筑表面空氣溫度上升。而綠地和水體溫度上升幅度較低，其周圍空氣溫度也較低，從而產(chǎn)生了溫差。空氣就由溫度較低的地方向溫度較高的地方流動(dòng)，這樣氣流就產(chǎn)生了，見圖10。集風(fēng)口水體的存在，還能加濕流經(jīng)的氣流。讓由此流入建筑的空氣變得濕潤溫和，室內(nèi)的環(huán)境更加舒適。

圖　10　食堂周圍環(huán)境氣流分析圖Fig.10 Analysis diagram of surrounding canteen ambient airflow

4　建筑本身的節(jié)能設(shè)計(jì)

該方案不僅從建筑周圍的環(huán)境入手，也通過建筑的屋頂、中庭空間、遮陽板、挑檐等設(shè)計(jì)，改變建筑自身的小環(huán)境，讓建筑變得更舒適、更節(jié)能。

4.1屋頂部分

中午太陽照射時(shí)，陽光加熱整個(gè)屋面，屋面整體溫度上升。屋面構(gòu)架的設(shè)計(jì)，在中部的屋面產(chǎn)生陰影，使得陰影區(qū)屋面的溫度迅速降低，從而帶動(dòng)兩側(cè)的屋面溫度降低。屋面受熱，屋面附近的熱空氣上升而構(gòu)架下方陰影處的空氣較冷，空氣由冷向熱流動(dòng)，從而產(chǎn)生氣流。而在屋面與構(gòu)架銜接的地方，設(shè)置了百葉，這樣綠色植物區(qū)域較低溫度的空氣可以透過百葉流動(dòng)到屋面，使得屋面溫度有效降低，空氣自動(dòng)循環(huán)。

在食堂入口的臺階處，設(shè)計(jì)了豎向的彩色玻璃，不僅豐富了建筑立面的效果，更重要的是在冬季能抵擋寒風(fēng)，減弱了冬季風(fēng)對建筑的影響，有效保持了建筑內(nèi)庭院冬季的溫度，見圖11。

4.2中庭空間

食堂的平面布局圍合成了一個(gè)內(nèi)庭院，水景和綠化穿插其中。夏季建筑的內(nèi)庭院受陽光直射的面積較少，加上綠色植物和水體的存在，整體溫度較低。建筑的其他部分則接受太陽的熱輻射較多，溫度較高。空氣由冷向熱流動(dòng)，產(chǎn)生了氣流，降低了夏季太陽帶來的熱量；冬季昆明的氣候比較干燥，內(nèi)庭院綠色植物和水體的存在，產(chǎn)生了大量的濕潤空氣，這些空氣通過內(nèi)庭院圍合的空間，源源不斷傳遞到建筑的各個(gè)部分。見圖12。

圖11　食堂屋頂分析圖Fig.11　Analysis diagram of canteen roof

圖12　食堂中庭分析圖Fig.12　Analysis diagram of canteen courtyard

4.3遮陽設(shè)計(jì)

在整個(gè)建筑的西面，多種遮陽設(shè)計(jì)雨棚、挑檐等結(jié)合運(yùn)用，有效減少了太陽的西曬，讓空間更加舒適。

夏季太陽高度角較大，建筑立面東南向采用挑檐、水平遮陽、百葉的處理以及露臺構(gòu)件的使用，遮擋住夏季太陽直射；而冬季太陽高度角較低，玻璃可以吸收太陽熱能，提高室內(nèi)舒適度，降低能耗，陽光也能很好地引入室內(nèi)增加建筑室內(nèi)的舒適度，見圖13。

圖13　食堂遮陽分析圖Fig.13　Analysis diagram of canteen sunshade

5　結(jié)　語

該文介紹了一些在建筑設(shè)計(jì)中能夠起到節(jié)能、環(huán)保作用的設(shè)計(jì)，是對“綠色建筑”的一個(gè)初步的嘗試。通過對西山區(qū)第一中學(xué)學(xué)校食堂的設(shè)計(jì)，分析出“綠色建筑”通過場地、建筑形體、外部構(gòu)架等設(shè)計(jì)利用氣流、日照、熱量等自然因素讓建筑更加環(huán)保節(jié)能，引發(fā)對“綠色建筑”的設(shè)計(jì)思考與探討。

參考文獻(xiàn)：

［1］（日）大西正宜.建筑與環(huán)境共生的25個(gè)要點(diǎn)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

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［3］中華人民共和國建設(shè)部，商業(yè)部，衛(wèi)生部.JGJ 64－89飲食建筑設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.大連：中國建筑東北設(shè)計(jì)院，1990.

中圖分類號：TU201.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1004－2660（2015）01－0055－05

收稿日期：2014－10－13.

作者簡介：楊瀟（1989－），男，云南人，助理工程師.主要研究方向：建筑設(shè)計(jì).

Discussion on Application of Green Building in Architecture Design

YANG Xiao，LI Xiang－long，ZHANG Chao－ran，ZHANG Yao－wen
（Kunming Engineering＆Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd.，Kunming 650051，China）

Abstract：Combined with the designing scheme of the first secondary school project in Xishan District，a series of design like the site，architectural forms，external structure etc.of the designer in architectural scheme design was analyzed that through the natural factors of airflow，sunlight，heat etc.made the buildings become environmental protection and energy saving.

Key words：green building；architectural design；energy－saving building；environmental protection building