綠色建筑技術(shù)優(yōu)化策略分析

張慶勇

（中國(guó)金茂控股集團(tuán)有限公司，北京 100045）

1 建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用綠色建筑技術(shù)的重要性

能源消耗量大和資源浪費(fèi)嚴(yán)重的情況愈發(fā)突出，建筑與工業(yè)、交通運(yùn)輸耗能成為我國(guó)能源消耗的三大“耗能大戶”[1]。建筑設(shè)計(jì)必須秉持綠色健康、低碳環(huán)保理念，在環(huán)保、節(jié)能等方面進(jìn)行全方面深入分析，優(yōu)化建筑布局和建筑結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)更優(yōu)方案，達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)，促進(jìn)建筑行業(yè)向可持續(xù)性方向發(fā)展[2]。

踐行綠色建筑理念有利于保證國(guó)家能源安全，保護(hù)環(huán)境，提高人民群眾的生活質(zhì)量。堅(jiān)持低碳可持續(xù)型發(fā)展社會(huì)理念，結(jié)合建筑行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，將綠色建筑技術(shù)合理應(yīng)用至建筑設(shè)計(jì)，優(yōu)化建筑工程的通風(fēng)、保溫、隔熱設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)節(jié)約建筑材料，降低施工成本，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)布局，能夠有效提升整個(gè)建筑工程的施工效率，助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

2 建筑設(shè)計(jì)中綠色建筑技術(shù)的優(yōu)化策略

2.1 規(guī)劃階段設(shè)計(jì)

建筑規(guī)劃階段的綠色建筑設(shè)計(jì)，需要相關(guān)人員充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，獲得項(xiàng)目的地理環(huán)境、自然資源等資料，進(jìn)行綜合評(píng)估，將其作為建筑設(shè)計(jì)規(guī)劃的重要支撐[3]。設(shè)計(jì)前應(yīng)全面了解建筑所在地的地質(zhì)條件、氣候變化、日照時(shí)間、水文地理、風(fēng)向頻率等環(huán)境因素，根據(jù)實(shí)際情況確定建筑的最佳位置和朝向，從經(jīng)濟(jì)性和功能性著手，合理劃分整個(gè)建筑內(nèi)外部的各個(gè)區(qū)域，應(yīng)因地制宜，選用當(dāng)?shù)氐目稍偕?、可回收、可循環(huán)優(yōu)質(zhì)綠色建筑材料。

傳統(tǒng)建筑施工過(guò)程的能源消耗使用量較大，如施工中的水泥、石灰等材料，需踐行綠色建筑理念，重視綠色建材的合理應(yīng)用，有效降低建筑工程的施工成本，實(shí)現(xiàn)綠色建筑設(shè)計(jì)目標(biāo)。

建筑工藝方面，應(yīng)大力推廣運(yùn)用建筑環(huán)保新技術(shù)，如3D打印、裝配式臨時(shí)道路、裝配式建筑、鋼結(jié)構(gòu)建筑、保溫裝飾（或者結(jié)構(gòu)保溫）一體化、虹吸式排水等先進(jìn)工藝，采用建筑工業(yè)化的生產(chǎn)與施工結(jié)合方式以及智慧化工地、互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)等科學(xué)先進(jìn)的施工組織和管理技術(shù)，加快綠色環(huán)保節(jié)能技術(shù)更新?lián)Q代，全面踐行綠色建筑理念[4]。

材料選用方面，優(yōu)化與組合施工工藝，優(yōu)先選用高效保溫隔熱外墻體系、高效門(mén)窗系統(tǒng)與構(gòu)造技術(shù)、熱橋阻斷構(gòu)造技術(shù)、整體廚衛(wèi)等整體模塊，選取預(yù)制輕鋼龍骨內(nèi)隔墻、紙蜂窩石膏板隔斷墻等可循環(huán)和可重復(fù)利用材料，限制使用紙面石膏板、加氣混凝土、混凝土砌塊、實(shí)心磚等重污染材料，盡量就地取材，減少建筑材料在運(yùn)輸過(guò)程中造成的損壞及浪費(fèi)，減少建筑垃圾的產(chǎn)生。

熱源利用方面，在冷熱源系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，利用地源熱泵可再生能源技術(shù)，使用地球表面的淺層地?zé)豳Y源作為供能，通過(guò)土壤、地下水等的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生新的能量，合理組合干盤(pán)管、毛細(xì)管網(wǎng)、溶液除濕系統(tǒng)，進(jìn)行科學(xué)合理排布和能量交換，保證整個(gè)系統(tǒng)的功能分布到每一個(gè)房間，充分利用現(xiàn)有資源。某恒溫恒濕系統(tǒng)使用循環(huán)地源熱泵系統(tǒng)的技術(shù)，利用地表淺層地下土壤中的熱能，與室內(nèi)進(jìn)行熱量交換。土壤中的熱量可再生，且溫度恒定，能夠保證運(yùn)行效果穩(wěn)定，運(yùn)行費(fèi)用較低，符合國(guó)家節(jié)能環(huán)保政策。

地源熱泵制熱系統(tǒng)如圖1所示。地源熱泵制冷系統(tǒng)如圖2所示。

圖1 地源熱泵制熱系統(tǒng)

圖2 地源熱泵制冷系統(tǒng)

某住宅項(xiàng)目推廣的空氣源熱泵技術(shù)，使用基于逆卡諾循環(huán)的蒸氣壓縮制冷循環(huán)工作機(jī)組。機(jī)組由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥、冷凝器以及制冷劑、控制系統(tǒng)和其他附件組成。制冷劑在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，由壓縮機(jī)提供循環(huán)動(dòng)力，節(jié)流閥使液態(tài)制冷劑壓力降低至冷源側(cè)所需蒸發(fā)壓力，通過(guò)冷凝器和蒸發(fā)器與外面的空氣、水等介質(zhì)進(jìn)行能量交換，實(shí)現(xiàn)供熱方式轉(zhuǎn)換。

萬(wàn)科總部大樓屋頂使用光伏發(fā)電技術(shù)，通過(guò)配置太陽(yáng)能電池組件與普通建筑材料，形成新型建筑材料，如光伏瓦、光伏玻璃等，白天通過(guò)接受和儲(chǔ)存裝置轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能，夜幕降臨時(shí)采用光控和聲控方式建立聯(lián)動(dòng)觸發(fā)照明機(jī)制，通過(guò)能量傳遞和轉(zhuǎn)化，達(dá)到能源被轉(zhuǎn)化利用的目的，保證能源合理應(yīng)用。

2.2 建筑形態(tài)

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三維空間展現(xiàn)能力，以BIM模型為載體，融合物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，將各種零碎、分散、割裂的信息數(shù)據(jù)引入樓宇的日常運(yùn)維管理功能中，創(chuàng)造基于BIM模型的虛擬現(xiàn)實(shí)建筑空間與設(shè)備運(yùn)維管理。同時(shí)提供設(shè)施、設(shè)備、管線的三維空間位置，能夠快速定位故障，縮短維修周期；直觀而全面的信息記錄用于建筑運(yùn)維的全過(guò)程管理，為統(tǒng)計(jì)、分析和數(shù)據(jù)挖掘等功能創(chuàng)造條件，為建筑設(shè)計(jì)的“綠色探索”注入力量[5]。建筑施工工程突發(fā)問(wèn)題時(shí)，可以利用系統(tǒng)修正功能進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，在減少建筑設(shè)計(jì)的人力、時(shí)間和財(cái)力消耗的同時(shí)，保證建筑工程設(shè)計(jì)符合節(jié)能要求。

倫敦瑞士再保險(xiǎn)總部大樓高179.8 m，50層，螺旋式外觀。大樓設(shè)計(jì)采用自然條件采光和通風(fēng)，配備由電腦控制的百葉窗，樓外安裝天氣傳感系統(tǒng)，可以監(jiān)測(cè)氣溫、風(fēng)速和光照強(qiáng)度，必要時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟窗戶，引入新鮮空氣。依據(jù)LEED評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在可持續(xù)的場(chǎng)地規(guī)劃、保護(hù)和節(jié)約水資源、高效的能源利用和可更新能源的利用、材料和資源問(wèn)題、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量等5個(gè)方面，建筑設(shè)計(jì)等級(jí)達(dá)“黃金級(jí)”。

2.3 氣候適應(yīng)設(shè)計(jì)

建筑設(shè)計(jì)采用綠色建筑技術(shù)時(shí)，應(yīng)保證整個(gè)建筑工程具有較高的合理性和舒適性，滿足人們?cè)诓煌瑫r(shí)間、條件、環(huán)境下的使用要求。建筑設(shè)計(jì)人員需要在設(shè)計(jì)前充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)大數(shù)據(jù)查詢建筑物所在地的歷年氣候變化情況，或向?qū)I(yè)人員了解當(dāng)?shù)夭煌竟?jié)氣候特點(diǎn)。

惠州市位于廣東省東南部、珠江三角洲東北，橫貫北回歸線。臺(tái)風(fēng)、季風(fēng)氣候加快了惠州地區(qū)的風(fēng)速，風(fēng)向具有一定的季節(jié)性，且相對(duì)穩(wěn)定，平均風(fēng)速為2.3 m/s?？梢岳孟募疽云霞撅L(fēng)為主的風(fēng)向特征，依靠自然通風(fēng)減少建筑能耗，綜合考慮風(fēng)能發(fā)電的應(yīng)用前景。

碧桂園森林城市所在地接近赤道，受太陽(yáng)直射的影響，終年高溫多雨，屬于典型的熱帶氣候。森林城市進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，依據(jù)多維度綠化生態(tài)理念，將綠色植物與建筑物進(jìn)行組合，錯(cuò)落排布陽(yáng)臺(tái)，充分利用地面以外的垂直空間和屋頂空間，搭建垂直綠化系統(tǒng)。大面積綠植能夠凈化空氣，調(diào)節(jié)室內(nèi)氣候。

為了降低建筑物使用期能耗，需要采取優(yōu)化建筑總平面合理布局、主要功能房間靠窗布置、增大窗戶可開(kāi)啟面積等措施，滿足日照、采光、通風(fēng)要求，東西向少開(kāi)窗，外窗比例應(yīng)適當(dāng)，墻面可以考慮植栽隔熱。夏熱冬暖地區(qū)應(yīng)加強(qiáng)外遮陽(yáng)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)降溫效果，利用節(jié)能玻璃調(diào)節(jié)日照強(qiáng)度，保證室內(nèi)環(huán)境具有充足的光線，室內(nèi)溫度處于適宜的狀態(tài)。使用變頻調(diào)節(jié)控制技術(shù)控制室內(nèi)窗戶開(kāi)關(guān)，保證室內(nèi)空氣流通，減少空調(diào)等降溫設(shè)備的使用頻率。

中國(guó)金茂采用高效節(jié)能外窗系統(tǒng)和LOW-E玻璃系統(tǒng)，向雙中空玻璃里面氬氣，內(nèi)表面鍍LOW-E膜，能夠有效提升外窗的保溫隔熱性能，減少室外陽(yáng)光中紫外線的影響，通過(guò)外窗隔熱系統(tǒng)降低能量傳導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)冬暖夏涼、舒適環(huán)保。

2.4 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

我國(guó)地域廣闊，氣候條件差異較大，對(duì)建筑保溫的要求存在一定差異。北方寒冷地區(qū)需要在建筑設(shè)計(jì)中設(shè)置雙層窗戶，減少冬季采暖能耗，提高建筑物保溫性能；南方潮濕地區(qū)的建筑設(shè)計(jì)中，需要合理安排建筑物位置與朝向，保證窗戶位置的合理性，提升建筑內(nèi)部通風(fēng)效果。建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，工作人員應(yīng)全面分析建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積和布局，合理設(shè)置門(mén)窗位置，保證各項(xiàng)設(shè)計(jì)符合室內(nèi)采光要求，切實(shí)增強(qiáng)建筑物保溫性能。使室內(nèi)環(huán)境溫度保持為18～25 ℃，相對(duì)濕度為40%～70%，避免人體健康受到危害。建筑配套設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該有效控制建筑物自身散熱能耗。在門(mén)窗和墻體設(shè)計(jì)中應(yīng)用環(huán)保型材料，保證建筑物的環(huán)保性和安全性?？梢允褂脽岱瓷渫鈮ν繉樱彝鉄崃亢湍芰枯椛溥M(jìn)入納米熱反射涂層時(shí)，92%的非可見(jiàn)光會(huì)被反射，能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)外環(huán)境具有溫差，達(dá)到冬暖夏涼的效果。

應(yīng)充分重視樓頂屋面空間的開(kāi)發(fā)利用，提升建筑空間的利用率。近幾年，在“雙碳”政策推動(dòng)、產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)和市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)的三重動(dòng)力推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展，BIPV領(lǐng)域的產(chǎn)品集成質(zhì)量具有很大提高，價(jià)格持續(xù)降低，取得巨大進(jìn)步。技術(shù)水平提升、成本控制優(yōu)勢(shì)、巨大產(chǎn)能、政策扶持是中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)世界的主要原因。我國(guó)已將光伏產(chǎn)業(yè)列為國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，越來(lái)越多的建筑會(huì)采用建筑光伏一體化技術(shù)，光伏建材需求量具有廣闊市場(chǎng)需求，“零碳建筑”變革即將到來(lái)。

3 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)代建筑行業(yè)快速發(fā)展的背景下，將綠色建筑技術(shù)合理應(yīng)用至建筑設(shè)計(jì)，保證建筑設(shè)計(jì)的規(guī)范性與合理性，能夠在一定限度上改善居住環(huán)境，提高生活品質(zhì)?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)必須全面落實(shí)綠色可持續(xù)性發(fā)展理念，有效提升整個(gè)建筑物的整體生態(tài)性能，以此推動(dòng)建筑行業(yè)向可持續(xù)性方向發(fā)展。