綠色建筑設(shè)計原則及案例分析

金夏同

（墨爾本大學(xué)，墨爾本VIC3000）

1 引言

隨著二氧化碳排放量的增加，全球變暖現(xiàn)象變得更加嚴(yán)重。氣候多變，冰川融化導(dǎo)致海平面上升，水土流失發(fā)生的頻率也越來越高，人類的發(fā)展已經(jīng)嚴(yán)重影響了環(huán)境的發(fā)展，生態(tài)危機(jī)迫在眉睫。因此，綠色建筑（亦稱生態(tài)建筑）理念應(yīng)運而生。作為一種新型的建筑，綠色建筑旨在節(jié)約能源，盡可能消除對環(huán)境的負(fù)面影響，使大部分建筑和環(huán)境共生，從而維持生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)2007 年氣候變化綜合報告可知[1]，美國37%的一次能源和60%的燃料原材料被用于建筑材料。報告還指出，美國建筑業(yè)產(chǎn)生的大量二氧化碳對氣候變化負(fù)有主要責(zé)任，交通運輸業(yè)對環(huán)境的影響處于次要地位。因而推廣綠色建筑非常重要。

2 綠色建筑設(shè)計原則

2.1 再生設(shè)計原則

再生設(shè)計原則意味著建筑使用再生材料或可再生能源，不僅使建筑真正具有可持續(xù)性，而且在很大程度上創(chuàng)造了友好的生態(tài)環(huán)境。它分為2 個方面，建筑材料和可再生能源。通常，由于污染程度高，大多數(shù)建筑材料無法回收再利用。城市廢物的15%～30%是由建筑工程產(chǎn)生的。建筑行業(yè)對環(huán)境有很大的影響，因為建筑行業(yè)占用大量的自然資源[2]。因此，開發(fā)生態(tài)材料作為建筑材料具有重要的意義。對于能源消費，人們普遍建議使用可再生能源，如風(fēng)能、太陽能和地?zé)崮?，而不是礦物燃料?？稍偕茉从糜诮ㄖ械脑蚴撬鼈兪乔鍧嵉暮涂稍偕模蓪⒆匀荒茉崔D(zhuǎn)化到建筑物能源應(yīng)用中。

2.2 可修復(fù)性原則

可修復(fù)性原則是許多現(xiàn)有建筑的核心組成部分。修復(fù)架構(gòu)優(yōu)先于重建架構(gòu)。例如，一扇破損的木窗可以修復(fù)后繼續(xù)使用，建筑物也是一樣可以修復(fù)改造，以滿足人們新的用途。在當(dāng)代社會，很少有房屋被拆毀，人們更喜歡翻修或改造現(xiàn)有建筑物，而不是重建。因為重建的費用和對周圍環(huán)境的負(fù)面影響是巨大的。建筑物首先被拆除，然后重建，這不僅僅會大大增加投資，還會給附近的居民帶來很大的噪聲危害和環(huán)境污染。然而，如果建筑物的功能發(fā)生變化，工人只需改造需要改變的建筑空間，而不需要改變建筑物的整體結(jié)構(gòu)。這是一種既能節(jié)省成本又能減少工人工作量的方法，并且大大減少對環(huán)境的污染。

2.3 被動生存性原則

被動生存性原則強(qiáng)調(diào)即使當(dāng)整個建筑的能量系統(tǒng)崩潰或無法工作時，建筑仍然可以運行。被動生存性原則有以下幾個方面：（1）自然通風(fēng)，無論是傳統(tǒng)建筑還是綠色建筑，都需要自然通風(fēng)。因此，建筑不僅要依靠機(jī)械系統(tǒng)滿足通風(fēng)要求，還要利用門窗組合來獲得新鮮空氣。（2）自然采光，綠色建筑盡可能多地吸收陽光以滿足采光要求，而不是一味地使用發(fā)電機(jī)來維持采光。（3）可再生能源利用，如風(fēng)能、太陽能和地?zé)崮埽G色建筑應(yīng)該使建筑內(nèi)保持一定的恒溫狀態(tài)，在夜間和冬季保持溫暖，在白天和夏季保持涼爽。

3 綠色建筑設(shè)計案例

3.1 新的哈里斯保護(hù)教育中心

這是一個具有材料可以回收利用和高效節(jié)能的詮釋中心，于2003 年建成并投入使用。首先，該中心建設(shè)中使用了當(dāng)?shù)亟ㄖ牧虾铜h(huán)保木料。如由沙子、水泥和木纖維制成的新隔墻板。此外，所有的室外甲板都是由可再生材料建造的，可再生材料是由回收材料、食品袋和廢棄食品制造而成的。該中心也是綠色建筑被動生存性原則應(yīng)用得很好的一個例子，其中太陽能電池板取代了傳統(tǒng)電力的一部分，在一定程度上減少了對傳統(tǒng)電力的依賴。

3.2 芝加哥綠色技術(shù)中心的改造

它采用了一個成功的污水處理回用系統(tǒng)。該系統(tǒng)對住宅和辦公樓產(chǎn)生的污水就地進(jìn)行處理后進(jìn)行再利用，雨水回收系統(tǒng)是該系統(tǒng)的一部分[3]。在對芝加哥中心的實地考察中發(fā)現(xiàn)，4 個4542L 的蓄水池用于收集屋頂上的雨水，并將其儲存起來，用于綠化景觀灌溉。其余的雨水，不是由屋頂花園或蓄水池收集，而是通過落水管流入濕地。該中心還使用了地源熱泵系統(tǒng)和太陽能應(yīng)用系統(tǒng)來節(jié)約傳統(tǒng)電能。

3.3 墨爾本議會大廈2 期

議會大廈2 期坐落在澳大利亞墨爾本的一座新的商業(yè)辦公樓，是綠色建筑設(shè)計成功案例的典范，是澳大利亞的第一座被授予6 顆星的綠色星級評定建筑，這令其具有“國際領(lǐng)先”的品質(zhì)。它采用再生能源、本地材料、下行循環(huán)水系統(tǒng)和被動式節(jié)能技術(shù)。該建筑有效地利用空氣自然對流、全新風(fēng)系統(tǒng)、陽光和水循環(huán)系統(tǒng)，使建筑內(nèi)部在冬季和夜間保持溫暖，而在夏季和白天保持涼爽。

作為一棟可持續(xù)發(fā)展的綠色建筑，它有以下特征：（1）在陽臺上綠化，整個立面形成垂直綠化，有助于遮陽和凈化室內(nèi)空氣；（2）采用活動式遮陽板，由再生木材制成，用于保護(hù)正面免受強(qiáng)烈的陽光照射；（3）在外窗內(nèi)種植景觀，有助于減少城市眩光；（4）外窗具有自動開啟功能，夏季夜晚，窗戶自動開啟通風(fēng)，涼爽的夜晚空氣吹入室內(nèi)，冷卻了室內(nèi)空間；（5）樓層天花板內(nèi)設(shè)計有全新風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)管道與屋頂渦輪風(fēng)機(jī)聯(lián)通，通過渦輪風(fēng)機(jī)自動旋轉(zhuǎn)，將室內(nèi)空氣排出室外，同時，吸收新鮮空氣到室內(nèi)。而僅僅在冬季的早晨，才需要熱水系統(tǒng)。

該建筑有下行循環(huán)水系統(tǒng)，大約100 000L 的污水將被提取到污水處理再利用裝置，這可以節(jié)省約9 000L/周的水資源。除此之外，屋頂花園還可以收集雨水并在園藝中再利用。

4 機(jī)遇與挑戰(zhàn)

目前，綠色建筑已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用和迅速的發(fā)展，并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。首先，在很大程度上緩解了氣候變化的壓力，這也是綠色建筑設(shè)計的目標(biāo)。隨著更多的可再生和清潔能源的使用，全球變暖的溫室氣體排放量下降，水資源的浪費和傳統(tǒng)能源的使用也減少了。其次，居住者也從綠色建筑中獲益，建筑中使用的有害材料越來越少，因此，人們更愿意留在建筑中愉快地工作、學(xué)習(xí)或休息。此外，綠色建筑的發(fā)展可以刺激經(jīng)濟(jì)增長，綠色建筑采用大量的生態(tài)材料和可再生能源，延長了綠色建筑的使用壽命，從而大大節(jié)省了建設(shè)投資。

然而，綠色建筑也面臨著一些挑戰(zhàn)。政府必須對建筑物進(jìn)行評估。美國綠色建筑委員會（USGBC）創(chuàng)建了一系列能源和環(huán)境設(shè)計領(lǐng)域的綠色評級體系（LEED），用于評估綠色建筑設(shè)計。隨著越來越多的項目被注冊，LEED 取得了巨大的成功。但它也需要不斷被更新和完善，以應(yīng)對不斷發(fā)展的社會新科技。

5 結(jié)語

綜上所述，為了實現(xiàn)綠色建筑的目標(biāo)，應(yīng)遵循再生設(shè)計原則、可修復(fù)性原則和被動生存性原則，采用各種可回收的建筑材料和可再生資源。設(shè)計中應(yīng)盡可能采用自然采光、自然通風(fēng)，這在新哈里斯保護(hù)教育中心、芝加哥綠色技術(shù)中心和墨爾本議會大廈2 期的工程建設(shè)中得到了成功的應(yīng)用。

盡管綠色建筑仍存在一些問題，但是綠色建筑以最小資源消耗量、資源使用最高效、最大限度地滿足人類宜居、舒適生存需求為目的，建立了人與自然之間和諧、安全、健康的共生關(guān)系。能有效減少溫室氣體排放和減少能源消耗，是緩解全球變暖壓力的重要途徑之一。此外，綠色建筑大大地促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)增長，提高了全社會經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。發(fā)展綠色建筑是全人類發(fā)展的必然趨勢。