一次綠色建筑的設(shè)計(jì)實(shí)踐

姜慶新

伴隨經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展將面臨更為嚴(yán)重的能源問題。解決能源問題的途徑是多方面的，其中，開發(fā)利用可再生能源資源，提高可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的比例將是一個(gè)重要的選擇。

項(xiàng)目概況：

昆山國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)是昆山大力實(shí)施開放條件下的自主創(chuàng)新、加快高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)聚集發(fā)展、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式升級(jí)轉(zhuǎn)變的重要載體。昆山低碳科技館是昆山昆山國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)國(guó)家火炬計(jì)劃昆山可再生能源特色產(chǎn)業(yè)基地核心區(qū)的標(biāo)志性建筑，是園區(qū)節(jié)能環(huán)保技術(shù)展示、示范、教育中心。項(xiàng)目位于昆山低碳產(chǎn)業(yè)主題公園，中心湖北側(cè)核心展示區(qū)內(nèi)。

展示區(qū)用地面積為31766平方米，昆山低碳科技館位于地段西側(cè)，建筑面積為9992平方米，其中地上9366平方米，地下626平方米，地上三層，局部地下一層，建筑高度23.65米。

設(shè)計(jì)目標(biāo)：

本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)目標(biāo)為《綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)》三星級(jí)。綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材），保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康，適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。

建筑設(shè)計(jì)的具體措施：

1， 節(jié)地與室外環(huán)境：

1.1， 地下空間：開發(fā)利用地下和地上空間是城市節(jié)約用地的重要措施。目前項(xiàng)目地下室建筑面積為1120平方米，主要布置設(shè)備用房，可以滿足地下空間建筑面積與建筑面積之比不小于15%的要求。

1.2， 透水地面：透水地面對(duì)緩解城市熱島效應(yīng)有非常重要的益處，是綠色建筑的重點(diǎn)要求，主要的技術(shù)措施有：

（1） 室外透水地面面積比要大于等于 40%，設(shè)計(jì)中非機(jī)動(dòng)車道路、地面停車場(chǎng)和其他硬質(zhì)鋪地宜采用透水地面，并利用園林綠化提供遮陽(yáng)。

（2） 將道路和廣場(chǎng)設(shè)計(jì)為透水地面，場(chǎng)地設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意將不透水面積分散設(shè)計(jì)，中間以滲透鋪裝隔開，避免出現(xiàn)大面積連續(xù)的非透水鋪裝，以分散雨水徑流。

（4） 采用小石子或細(xì)鵝卵石鋪路，用在使用率高的人流密集區(qū)域路面。

1.3， 室外綠化：大量種植鄉(xiāng)土植物是因?yàn)槠渚哂泻軓?qiáng)的適應(yīng)力，可在最大程度上確保植物的存活，減少病蟲害，能有效降低維護(hù)費(fèi)用。

1.4， 低碳出行：在建筑北側(cè)設(shè)置自行車停車場(chǎng)，為使用自行車出行的市民提供便利。

1.5， 無(wú)障礙設(shè)計(jì)：按照《城市道路與建筑物無(wú)障礙設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ50‐2001 中規(guī)定的設(shè)計(jì)部位均設(shè)有無(wú)障礙通行設(shè)施。

室外風(fēng)環(huán)境：清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心針對(duì)昆山不同季節(jié)下的氣象條件，對(duì)昆山低碳科技館在冬季和夏季典型工況下的周邊風(fēng)環(huán)境進(jìn)行了模擬，從風(fēng)環(huán)境的模擬結(jié)果可以看出，昆山低碳科技館在建筑外形設(shè)計(jì)和園區(qū)規(guī)劃位置的選取上，都比較合理。其周邊主要人員活動(dòng)區(qū)域的風(fēng)速均未超過5m/s，達(dá)到了綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求；未在建筑周圍產(chǎn)生明顯死角和漩渦，可以保證污染物及時(shí)和充分?jǐn)U散；夏季建筑物前后壓差超過5Pa，有利于自然通風(fēng)效果。冬季建筑物前后壓差低于5Pa，有利于控制冷風(fēng)滲透量。綜上，昆山低碳館在室外風(fēng)環(huán)境的設(shè)計(jì)上是合理的，既保障了室外環(huán)境的舒適，又有利于自然通風(fēng)利用。

1.6， 日照遮擋：

項(xiàng)目周邊基本無(wú)相鄰建筑，同時(shí)本工程為單體建筑，解決好自身的遮擋即可，不存在日照遮擋問題。

1.7， 光污染控制：城市光污染目前已經(jīng)成了較為嚴(yán)重的環(huán)境問題。反射率高的建筑幕墻容易產(chǎn)生反射光及眩光，引起行車司機(jī)和行人的不舒適，可能造成道路安全隱患。設(shè)計(jì)中除在人體高度的范圍內(nèi)設(shè)置部分玻璃幕墻，增加日然采光功能及向參觀者提供良好的觀賞室外風(fēng)景，其他部分幕墻均采用綠植幕墻，控制玻璃幕墻的面積，減少光污染。

2， 節(jié)能與能源利用：

2.1， 自然通風(fēng)：積極采用室內(nèi)自然通風(fēng)，將有效降低建筑空調(diào)能耗，提高室內(nèi)空氣品質(zhì)，保證舒適度。昆山低碳科技館的體型由循環(huán)概念以及參觀流線而來(lái)，內(nèi)部形成連通的開敞、流暢空間，占建筑大半面積的是公共展示空間，建筑中心為一個(gè)生態(tài)中。結(jié)合建筑設(shè)計(jì)方案，本著可以盡量縮短自然通風(fēng)路徑、降低自然通風(fēng)阻力的原則，昆山低碳科技館的自然通風(fēng)采用可直接開啟的外窗、天窗實(shí)現(xiàn)，建筑內(nèi)部開敞的空間，可形成“穿堂風(fēng)”，充分利用風(fēng)壓作用。根據(jù)清華大學(xué)的《昆山低碳科技館自然通風(fēng)模擬報(bào)告》利用昆山低碳科技館可開啟外窗、天窗進(jìn)行自然通風(fēng)的方案可以實(shí)現(xiàn)良好通風(fēng)效果，最終選擇東西向玻璃幕墻開啟窗扇面積為15㎡，北向玻璃幕墻開啟窗扇面積為20㎡，南向玻璃幕墻開啟窗扇面積為30㎡，天窗開啟面積為20㎡。以上方案可實(shí)現(xiàn)過渡季節(jié)自然通風(fēng)換氣次數(shù)達(dá)到5次以上，可以滿足室內(nèi)空氣品質(zhì)和溫度控制的需要。

2.2， 自然采光：通過采光的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)自然光進(jìn)行控制和選擇，保證同時(shí)滿足人體健康需求和室內(nèi)環(huán)境舒適度。考慮到照明系統(tǒng)能源消耗已成為建筑能耗的主要部分，因此可以根據(jù)建筑本身特點(diǎn)，充分利用自然光資源，降低照明能耗，從而節(jié)約建筑用能，真正實(shí)現(xiàn)“低碳”的開發(fā)理念。根據(jù)清華大學(xué)的《昆山低碳科技館自然采光模擬報(bào)告》的結(jié)論及指導(dǎo)，設(shè)計(jì)中采用增加一層北向外窗、在屋頂東側(cè)增加小天窗、在一層靠近室外平臺(tái)及三層的西側(cè)部分區(qū)域使用光導(dǎo)管系統(tǒng)盡量增加自然采光，達(dá)到低碳節(jié)能的目的。

2.3， 建筑綠表皮：建筑綠表皮是指建筑設(shè)計(jì)外型及圍護(hù)結(jié)構(gòu)成時(shí)，通過屋頂綠化、太陽(yáng)能光伏建筑一體化表皮、風(fēng)力發(fā)電建筑一體化表皮等方式，充分考慮構(gòu)建節(jié)能、綠色的建筑表皮。根據(jù)本項(xiàng)目的方案特征，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的屋面及墻體大面積的采用種植屋面及綠植幕墻技術(shù)，提高維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能。三層的天窗采用太陽(yáng)能光伏發(fā)電薄膜玻璃與建筑一體化設(shè)計(jì)。

2.4，設(shè)備選用：在設(shè)計(jì)中我們選用了勢(shì)能電梯，將電梯的部分勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能循環(huán)利用，選用質(zhì)量?jī)?yōu)良的管材及配件防止水資源浪費(fèi)，節(jié)水，節(jié)電設(shè)備也是優(yōu)先考慮的對(duì)象。

3， 節(jié)材與材料資源利用：

3.1， 建筑結(jié)構(gòu)體系：綠色建筑要求優(yōu)先選用采用資源消耗和環(huán)境影響小的建筑結(jié)構(gòu)體系。根據(jù)建筑方案的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)選型最后確定為鋼結(jié)構(gòu)，不但有效解決展覽館大跨度，造型新穎的問題，同時(shí)鋼材也是可循環(huán)利用的材料。

3.2， 節(jié)材設(shè)計(jì)：本工程建筑造型簡(jiǎn)約現(xiàn)代，除必要的遮陽(yáng)、導(dǎo)光、導(dǎo)風(fēng)、載物、輔助綠化等作用的遮陽(yáng)板、格柵，無(wú)裝飾性構(gòu)件。

3.3，可循環(huán)材料的使用：建筑中可再循環(huán)材料包含兩部分內(nèi)容，一是使用的材料本身就是可再循環(huán)材料，二是建筑拆除時(shí)能夠被再循環(huán)利用的材料。本工程中主要材料鋼材，玻璃，石膏板，鋁合金，塑料，木材等均屬于可循環(huán)材料，且所占重量經(jīng)測(cè)算超過15%，滿足綠色建筑的要求。另外，所有建筑材料均需符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，且超過60%的建筑材料可在500KM以內(nèi)可采購(gòu)到。

其他專業(yè)設(shè)計(jì)的具體措施：

除了建筑專業(yè)的節(jié)能措施外，其他設(shè)備專業(yè)在節(jié)水與水資源利用，室內(nèi) 環(huán)境質(zhì)量，運(yùn)營(yíng)管理等方面也分別針對(duì)項(xiàng)目特征采取了相應(yīng)的措施，例如：空調(diào)專業(yè)根據(jù)項(xiàng)目臨水的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用地下資源，室內(nèi)采用了地輻射空調(diào)解決高大空間內(nèi)人體高度以上空間增加空調(diào)負(fù)荷的問題；電氣專業(yè)利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電，出解決部分自身用電外，可并網(wǎng)，同時(shí)根據(jù)展覽館不同的使用情況預(yù)設(shè)不同的場(chǎng)景照明模式以節(jié)省照明的能耗；給排水專業(yè)設(shè)置了中水回收系統(tǒng)將屋面雨水收集后用于屋面及綠植幕墻的滴灌；選用系統(tǒng)等等。

總結(jié)：

綠色節(jié)能建筑是一個(gè)綜合系統(tǒng)，通過各個(gè)專業(yè)的子系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，綜合以上節(jié)能措施的落實(shí)，使本工程基本達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)，經(jīng)清華大學(xué)的《昆山低碳科技館能耗模擬分析報(bào)告》得出結(jié)論，本工程可以達(dá)到綠色三星建筑的標(biāo)準(zhǔn)。