建筑設計中綠色建筑設計的優(yōu)化與結合

古興均

（廣州市建工設計院有限公司，廣東 廣州 518000）

0 引言

在經(jīng)濟社會高速發(fā)展的今天，人們對環(huán)境要求不斷提高，建筑物是人們生活、休憩、工作的主要場所，其節(jié)能環(huán)保問題一直受到廣泛關注。建筑工程節(jié)能技術的出現(xiàn)，引發(fā)了建筑領域的巨大變化，目前，全球建筑業(yè)都面臨著“綠色化”轉型的大局勢，世界各國均在帶來開展綠色建設的研究與建設。我國提出“可持續(xù)發(fā)展”戰(zhàn)略背景下，建筑工程建設中也開始去啊年推進綠色建筑設計，在未來綠色建筑發(fā)展空間十分廣闊。

1 綠色建筑設計基本原則

1.1 以人為本

綠色建筑設計在強調(diào)環(huán)境保護、降低耗能、減少成本的同時，還需要充分考慮到人的感受，畢竟建筑物是為人服務的，因此，綠色建設設計的全過程中都應該堅持“以人為本”的基本原則。設計者要結合用戶的具體要求，在項目立項時就充分體現(xiàn)人的價值，要以滿足用戶滿意度、舒適度為目標，所有能源的調(diào)配使用，以及各種環(huán)境保護策略的應用，都應該是為人服務的?；凇耙匀藶楸尽钡幕驹瓌t下，建筑設計者要積極對設計方案進行優(yōu)化和調(diào)整，為大眾推出更加優(yōu)質(zhì)的綠色建筑產(chǎn)品[1]。

1.2 因地制宜

綠色建筑設計過程中設計人員要從建筑地區(qū)的氣候條件、環(huán)境因素、能源分布特點入手，綜合各種因素合理進行設計的調(diào)整和優(yōu)化，要遵循地域差異性，以當?shù)貧夂蛱攸c為依據(jù)進行建設設計，以最大限度利用自然能源，減少不可再生能源的消耗，促進能源、資源的優(yōu)化配置。

1.3 綠色目標

在項目中對園區(qū)的建筑規(guī)劃、典型辦公和住宅建筑的建筑設計等方面進行了綠色優(yōu)化設計.在本文案例項目的綠色設計方面，除了要堅持落實環(huán)保目標之外，還應該在建筑項目建設、開發(fā)的各個環(huán)節(jié)，對能源與資金等方面的消耗進行綜合分析，在保障建筑質(zhì)量的前提下，通過資源的優(yōu)化配置，降低建筑成本投入，力求以最少的成本達到最佳的施工效果[2]。

2 項目案例概況

本項目從啟動之初就融入綠色環(huán)保的概念在項目中對園區(qū)的建筑規(guī)劃、典型辦公和住宅建筑的建筑設計等方面進行了綠色優(yōu)化設計。本項目作為典型建筑申報綠色建筑評價標識，通過評審獲得綠色建筑設計標識二星級證書。本項目為辦公建筑，建筑面積為56059m2，總用地面積 7983m2。

3 建筑設計中綠色設計優(yōu)化建議

通過CFD 模擬，根據(jù)劇情區(qū)域季節(jié)因素，結合自然通風實際，設計了最佳的開窗方向，運用通風模擬的方式不僅利于科學布局，也能夠提高設計水平。在此過程中要重視加強評估，通過評估明確開窗布局，實施優(yōu)化設計管理，進一步提高自然采光、通風設計水平，從而實現(xiàn)節(jié)能設計。在設計過程要進行有效的仿真模擬，如表1 所示，通過模擬的結果進行規(guī)劃分析，設計能夠滿足綠色建筑施工條件的方案，從而達到申報要求。

表1 模擬分析匯總

3.1 充分利用當?shù)氐哪茉礂l件

綠色建設設計之前設計人員要充分了解當?shù)氐哪茉刺攸c，能源特點與建筑節(jié)電設備充分利用關系密切，除了化石能源之外，要盡可能挖掘可再生能源。比如：應該充分利用當?shù)氐娘L能、太陽能，實現(xiàn)建筑的自然通風，減少空調(diào)耗能。比如：考慮到室內(nèi)通風需求，設計者可以充分利用熱壓實現(xiàn)自然通風，熱壓是室內(nèi)外空氣溫差引起的，其原理就是“溫差——熱壓——通風”，一般在綠色建筑煙囪、通風塔、田井、中庭等結構中的自然通風都是熱壓作用形成的。同時，盡可能使用空氣源熱泵與地熱，根據(jù)地域條件的不同，做出不同的設計方案，實現(xiàn)綠色建設設計的經(jīng)濟性、環(huán)保型[3]。

在綠色設計理念應用的過程中，設計者需要充分結合當?shù)厍闆r和特點，深入挖掘當?shù)氐馁Y源能源，從當?shù)赝诰蚓G色資源不僅可以節(jié)約成本，還能夠滿足建筑能源需求，從而更好的滿足建筑綠色設計需求。

3.2 自然通風分析及優(yōu)化

通過進行模擬，運用CFD 對B1 號樓的建筑外表風壓進行分析，明確通風設計方案，結合布局設計，并運用通風模擬方式，有效的對空氣質(zhì)量以及通風情況進行了優(yōu)化，在設計過程提出了具體的優(yōu)化建議。

3.2.1 開窗位置優(yōu)化

在設計過程，要明確開窗位置，通過對位置進行有效優(yōu)化，不僅利于提高設計水平，也能夠保證節(jié)能環(huán)保工作效率。根據(jù)具體判斷，在設計B1 號樓建筑西北門以及窗戶過程，應利用自然風，在東南立面增加外窗，以保證通風效率。

3.2.2 室內(nèi)氣流組織的模擬

通過應用數(shù)值分析方法對B1 號樓進行測試，建立三維的計算流體力學模型.通過分析各層風速場、空氣齡的分布情況。并準確的分析對B1 號樓的具體風向，明確空氣流動情況。

進行風速場分析與優(yōu)化時，要結合分析結果，明確具體信息，要對數(shù)據(jù)進行有效核對，并在設計過程充分考慮這些因素，以確保設計的合理性。在具體風向中，應從局部入手，針對性的進行設計，借助有效的模擬方式，全面的加強窗戶設計以及開度分析能力，制定良好的開窗位置，并根據(jù)風速大小進行有效控制[4]。

北風主導工況和東偏東南風主導工況下二層除局部過道外，水平截面1.5m 高度的平均風速較為均勻適宜，約O5m/s 左右，從B1 號樓的使用特點看，應增設隔間，并要合理的控制外窗開度情況，加強對一、二層局部風速過大區(qū)域的管理，從而保證設計的合理性。通過全面的運用室內(nèi)氣流組織的模擬方式，必然能夠提高建筑設計水平。北風主導工況下在三層空間水平截面1.5m 高度的平均風速較大，約1m/s。東側外窗的風速相對較高，約為3m/s。若為北方風向或東南風向，減少開窗，要在滿足自然風的情況下避免開窗。

3.3 自然采光分析及優(yōu)化

DesignBui☆der 進行模擬，確定設計方案，根據(jù)功能房間的采光實際，明確照度與系數(shù)，結合《建筑采光設計標準》（GB/T 50333），對B1 號樓的采光實際進行了評估。從結果看，B1 號樓滿足實際要求，達到了30.19%.的面積百分比，主功能區(qū)域的采光更是滿足設計標準。在設計過程，考慮到外窗的位置，可以引入智能照明設備，通過控制與利用的方式，減少人工照明，充分的借助自然光。

3.4 圍護結構優(yōu)化設計

維護結構是本次項目綠色設計的重要內(nèi)容，設計人員要根據(jù)建筑地域特點、氣候特點等，對圍護結構進行優(yōu)化設計，充分引入綠色建筑技術提高建筑墻體保溫性與保密性，在設計中要選擇具有良好保溫性能的材料，提高建筑墻體的功能性。

另外，裂縫是建筑特殊部位最容易出現(xiàn)的病害，一旦建筑特殊部位出現(xiàn)裂縫，不僅建筑結構可靠性會降低，而且還會引發(fā)熱量流失。因此，設計中要尤為注意特殊部位的材料選擇與技術選擇。以屋面節(jié)能設計為例，設計中可以選擇倒鋪保溫層的方式進行屋面鋪設，利用防水卷材鋪設屋面，提高屋面防水性[7]；合理選擇保溫屋面方式，正確的鋪設方式不僅可以有效提升屋面抵抗風雪天氣的能力，還可以提高屋面保溫性，同時還便于后期維護和保養(yǎng)，設計中可以通過添加隔氣間層的方式，提高屋面的保溫性；種植綠色屋面也是一種非常有效的節(jié)能環(huán)保設計方式，在屋面種植植物，利用植物的蒸發(fā)作用，能夠達到調(diào)整維護結構溫度的作用。一方面能夠提高保溫效果，另一方面，也可以獲得非常顯著的生態(tài)效益[5]。

3.5 優(yōu)化建筑裝修選材

使用裝修材料過程，要考慮室內(nèi)空氣污染問題，材料是室內(nèi)污染的源頭，作為重要部分，在合理的設計與應用過程，應控制整體污染濃度。材料的選擇要保證符合國家標準，以木板材料為例，為保證綠色建筑設計水平，甲醛標準要求≤0.050mg/m3，TVOC 釋放標準要求≤1.000mg/m3，通過遵循綠色施工建設標準，必然能夠為建筑綠色設計工作開展提供有效保證[6]。

在新時期，建筑建設過程更加需要高質(zhì)量，應以節(jié)能為主，促進綠色建筑建設事業(yè)發(fā)展。在材料的運用上，更要選擇高品質(zhì)綠色材料。如在某總部辦公室項目中，設計過程選用了高標準的裝修材料，施工后通過有效的進行檢測，實現(xiàn)了對室內(nèi)空氣環(huán)境的有效控制，在具體分析材料污染情況時，進行了對比分析，如表2所示。

表2 部分裝修材料污染物限量對比

3.6 建筑氣密性提升

建筑要具備屏蔽惡劣自然條件的能力，在空氣中，若PM2.5 濃度上升，則需要建筑進行屏蔽，以確保室內(nèi)空氣質(zhì)量。通過提升建筑氣密性，利于加強建筑屏蔽外部環(huán)境水平。提高氣密性能有效的降低建筑滲透風問題，也能夠減少熱交換，從而最大化的保證了節(jié)能效率。氣密性關系到建筑的能耗。在實際工程項目中，氣密性指標 n50 需要控制在 3～5 次/h。

在部分低能耗建筑中，建筑整體氣密性n50 應達到1 次/h 以下。為保證建筑氣密性，需要從外窗與墻體之間入手[7]，有效設計銜接，并加強密封處理水平，還應該根據(jù)建筑結構，合理運用保溫材料，科學的設計穿管位置，以保證氣密性。夏熱冬冷地區(qū)氣密性測試結果如表3 所示。

表3 夏熱冬冷地區(qū)氣密性測試結果

4 結語

作為目前作為前沿的建筑類型，綠色建筑在國內(nèi)具有非常廣闊的發(fā)展空間。建筑設計中綠色建筑設計的應用，可以實現(xiàn)建筑的綜合效益。綠色建筑理念作為一種全生命周期的理念，使其環(huán)保為基礎，力求實現(xiàn)各種資源與能源的節(jié)約。在這個基礎上，綠色建筑設計人員應該充分考慮建筑實際情況，綜合各種因素，不斷對建設設計方案進行優(yōu)化和完善，在保障建筑舒適度、安全性的同時，降低建筑施工中的能源、成本消耗，同時減少建筑施工對周圍環(huán)境的負面影響，實現(xiàn)建筑與生態(tài)、環(huán)境、人類的和諧發(fā)展。