綠色建筑設計理念在房屋設計中的應用

郭 艷 安徽省施工圖審查有限公司高級工程師

探究綠色建筑設計理念在房屋設計中的應用策略，需明確綠色建筑設計的基本原則，結(jié)合工程案例，探索該種設計理念的具體應用方式，從整體規(guī)劃、環(huán)保材料應用以及電氣設計等方面加以探討，并在設計過程中結(jié)合BIM 技術(shù)等來預估房屋設計方案產(chǎn)生的效果，分析其整體是否滿足綠色建筑設計理念標準要求，以此來對其加以優(yōu)化，發(fā)揮出綠色建筑設計理念的最大價值[1]。

1 綠色建筑設計原則

1.1 節(jié)約能源、保護環(huán)境

綠色建筑設計理念下，遵循節(jié)約能源、保護環(huán)境的原則，合理利用清潔能源，如太陽能和風能等，并因地制宜地選用材料。建筑在生產(chǎn)過程中會消耗大量的能源，并產(chǎn)生環(huán)境污染，所以在選材時應有生態(tài)和經(jīng)濟意識，選擇對環(huán)境負荷小、耐久性好的建材，盡可能做到建材的使用壽命與建筑同步，減輕人類過度開發(fā)自然資源引發(fā)的生態(tài)問題。

1.2 減少污染

減少污染是綠色建筑設計理念的核心內(nèi)容，主要涉及兩方面內(nèi)容：一方面是建筑在全壽命周期中減少對周邊環(huán)境造成較大的污染；另一方面是將綠色建筑設計理念應用在房屋設計中，構(gòu)建以房屋為基礎(chǔ)與核心的除污系統(tǒng)，避免各種光污染、有害氣體污染、噪聲污染等，使建筑健康舒適、環(huán)境宜居，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的美好生活需要。

1.3 低能耗設計

低能耗設計指的是通過被動式建筑設計來降低建筑能耗，主要有以下幾個技術(shù)手段。一是使用高性能保溫材料、被動式系統(tǒng)窗與可調(diào)節(jié)外遮陽提高外圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能；二是建立高氣密性系統(tǒng)，合理處理熱橋節(jié)點；三是使用高效熱回收除霾新風機組；四是使用太陽能、地源熱泵等可再生能源；五是使用智能照明、能耗管理能智能化建筑系統(tǒng)。讓建筑在顯著提高室內(nèi)環(huán)境舒適性的同時，大幅度減少能耗，最大限度地降低對主動式機械采暖和制冷系統(tǒng)的依賴。

1.4 與當?shù)匕l(fā)展相適宜

綠色建筑應用在房屋設計中，要考慮如何與所在地的經(jīng)濟條件、氣候特征、文化傳統(tǒng)觀念、地形地貌等相結(jié)合，以此來成為周邊社區(qū)不可分離的組成部分。此外，綠色建筑的實現(xiàn)與當?shù)匚幕h(huán)境、社會水平、現(xiàn)存人類建筑、自然資源、獨特氣候條件等有著直接的關(guān)聯(lián)，因此在房屋設計中引入綠色建筑設計理念時應綜合考慮各個方面的影響因素，以此來達到最好的綠色設計效果。

2 工程案例簡述

以某高層綜合樓為例探究綠色建筑設計理念在房屋設計中的應用。周邊2 km范圍內(nèi)有汽車客運站、高鐵站、政務服務中心、學校、醫(yī)院等建筑，是新城核心區(qū)，建筑較為密集，對陽光、空氣等要求較高，且南面距離其他建筑約40 m，東西北側(cè)距離其他建筑均超過60 m，需通過合理的綠色建筑設計來保證房屋的整體使用效果，并需保證設計方案的經(jīng)濟性與適用性。

3 綠色建筑設計理念在房屋設計中的應用

3.1 整體規(guī)劃綠色節(jié)能設計

（1）房屋整體布局設計。進行房屋格局設計時，需充分考量施工場地功能組織，在安排建筑單位、人流、車流時，需確保房屋總平面設計避開冬季主導風向。在夏季加強對各種自然通風的利用，需要利用好現(xiàn)場自然條件，合理設計房屋朝向、樓距等，實現(xiàn)采光與自然通風的合理利用[2]。

（2）優(yōu)化房屋設計方案。遵循“集中布置、緊湊排列”的設計原則，設計師需在參考各項施工資料的基礎(chǔ)上到實際施工場地進行調(diào)研，結(jié)合實際情況，參考其他同類型房屋的設計方式，設計出最適宜的方案；遵循“因地制宜”的設計原則，綜合分析房屋施工場地所處的地理位置、地形地貌、交通條件、天氣因素等，優(yōu)化設計方案，力求最大化利用現(xiàn)有的綠色資源，實現(xiàn)對房屋設計的整體性規(guī)劃。

（3）溫度與濕度設定。綜合樓的建設地點是夏熱冬冷地區(qū)，冬季相對濕度為80%，室外溫度為-5 ℃，夏季為34 ℃，空調(diào)室內(nèi)環(huán)境設計按照如下標準設定。商業(yè)空間室內(nèi)設計溫度為冬季18 ℃、夏季26 ℃，相對濕度為冬季自然濕度，夏季不大于70%。

（4）窗墻面積比控制。要求所有朝向的窗墻面積比控制在0.45 之內(nèi)，且所有的窗口皆采用斷熱鋁合金框Low-E 中空玻璃窗，使其可見光透射比不小于0.4，如此能夠較大程度地節(jié)省照明能耗[3]。

3.2 環(huán)保建筑材料應用與管理

（1）環(huán)保材料應用。其一，建筑外墻引入仿石鋁單板，其中復合一層或者多層玻璃棉，并將其完全包裹在柱、結(jié)構(gòu)梁中，也可選擇多孔磚、空心砌塊等節(jié)能效果較好的墻體建材；其二，門窗設計時選擇斷熱鋁合金門窗，節(jié)能效果明顯，且使用了清潔生產(chǎn)技術(shù)，不會耗費較多的天然能源；其三，可規(guī)劃使用纖維板、膠合板、原木材砂石、滑石粉等無毒無害、低排放的建筑材料，亦可結(jié)合房屋設計規(guī)劃引入環(huán)保地材、環(huán)保管材、環(huán)保漆料等環(huán)保材料[4]。

（2）進行各項材料的綜合管理。其一，結(jié)合房屋設計與施工推進情況，制定各項材料的選購計劃，避免材料長時間堆積造成的損壞、過期等問題；其二，加強對各項材料的檢查工作，在進入房屋施工場地、使用前都需進行抽檢，確保其滿足使用標準；其三，考慮各項材料的存放標準，合理規(guī)劃其存放位置，使其處于備用狀態(tài)。材料的綜合管理可使其質(zhì)量合格，避免后續(xù)因材料質(zhì)量問題而造成返工與材料浪費。

（3）材料用量控制。材料用量控制是材料綠色管理的關(guān)鍵內(nèi)容，通過減少不必要的材料浪費來響應國家房屋環(huán)保發(fā)展號召。首先，制定限額領(lǐng)料制度，要求各個施工團隊按照設定好的材料消耗量，在規(guī)定限額內(nèi)分期、分批次領(lǐng)取，并制定自上而下的四級審批制度，避免出現(xiàn)“漏”“滴”“冒”“跑”等問題而造成材料浪費。其次，強化材料現(xiàn)場管理，科學調(diào)配各個材料的進出場順序，結(jié)合工程進度、定額編制材料進出場計劃實現(xiàn)材料的綜合管理，避免因材料的不合理利用而造成成本增加。

3.3 房屋暖通空調(diào)綠色節(jié)能設計

3.3.1 主動式節(jié)能技術(shù)

主動式節(jié)能技術(shù)指的是利用建筑本身以及自然能源來提升室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)，通過各項主動措施來優(yōu)化室內(nèi)生態(tài)環(huán)境，需規(guī)劃好太陽輻射和自然通風兩項工作。就控制太陽輻射而言，暖通空調(diào)是一把雙刃劍，它可通過增加室內(nèi)的太陽輻射而降低能耗，也會因太陽輻射的增加引起空調(diào)日射冷負荷的增加；就自然通風而言，可利用熱壓原理來實現(xiàn)自然通風，利用熱空氣上升的原理在建筑上部設排風口將污濁的熱空氣從室內(nèi)排出，而室外新鮮的冷空氣則從建筑底部被吸入。具體操作是利用建筑物內(nèi)部貫穿多層的豎向空腔，如樓梯間、中庭、拔風井等滿足進排風口的高差要求，并在頂部設置可以控制的開口，將建筑各層的熱空氣排出，達到自然通風的目的[5]。

3.3.2 被動式節(jié)能技術(shù)

在很多大型房屋中，因通風路徑長、流動阻力大，單靠熱壓、自然風壓很難完成自然通風，且該項工程緊鄰城市大道，若是直接自然通風，則會將室外噪聲與混濁的空氣直接帶到室內(nèi)，影響人體健康。針對該種情況，可引入被動式方法，即構(gòu)建通風系統(tǒng)，輔以符合生態(tài)思想的空氣處理手段，可通過以下數(shù)點來實現(xiàn)。（1）建立置換式送風系統(tǒng)，主要形式包括空調(diào)地板送風桌面送風置換式地送頂回送風；（2）建立冷輻射吊頂系統(tǒng)，大部分辦公房屋建筑中的內(nèi)熱源為照明設備，可通過輻射供冷系統(tǒng)消除或者減弱這部分熱量；（3）建立低溫送風系統(tǒng)，與冰蓄冷系統(tǒng)結(jié)合使用，雖然節(jié)能效果不高，但是對市區(qū)用電卻能起到平衡作用，增加發(fā)電功率，降低環(huán)境負荷；（4）蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)，這是一種綠色仿生空調(diào)技術(shù)，包括間接蒸發(fā)冷卻與直接蒸發(fā)冷卻兩種方式，制冷劑為水，不會對室內(nèi)環(huán)境造成污染，制冷時不會耗費壓縮功，耗費的功率也低于機械制冷。

3.4 房屋電氣設計中綠色建筑設計理念的應用

3.4.1 優(yōu)選高效照明光源

其一，商業(yè)照明光源選擇細管直管形三基色熒光燈、小功率陶瓷金屬鹵化物燈、發(fā)光二極管燈等；其二，辦公室照明燈源可選擇細管直管形三基色熒光燈，該種燈具照明效率高、耗費電能低；其三，樓道、狹窄空間裝置的疏散指示燈，可選擇低功耗LED，以此來節(jié)約能源[6]。

3.4.2 改善房屋照明設備控制方式

其一，房間建筑面積不大時，選擇控制裝置和照明設備一對一的控制方式，節(jié)能效果明顯；其二，在房屋過道、走廊、玄關(guān)等位置設置聲控照明裝置，以此來控制好照明時間，有效節(jié)約能源；其三，合理規(guī)劃照明燈光位置，多裝設在比較陰暗的位置，可利用調(diào)光系統(tǒng)來不斷調(diào)整室內(nèi)的光線亮度，提升使用體驗，降低能耗；其四，結(jié)合各個照明燈具的功能來進行分區(qū)、分組、時間控制、動靜控制，實現(xiàn)對燈具開關(guān)、光敏的靈活調(diào)整。

3.4.3 明確照明利用系數(shù)

要明確照明利用系數(shù)，計算室形指數(shù)，再結(jié)合選擇燈具的配光曲線，查閱相關(guān)資料與表格，選擇出相匹配的地面、墻面、天花板的反射系數(shù)，并結(jié)合建筑實際需求，綜合設定各項燈具的利用系數(shù)，以此來達到最好的節(jié)能效果[7]。

3.4.4 搭建樓宇設備自控管理系統(tǒng)

樓宇管理系統(tǒng)包括3 層，第一層為微機工作站，第二層為若干臺區(qū)域智能分站，第三層為各項末端設備，包括調(diào)節(jié)閥、濕度、風門、變送器、傳感器等多種執(zhí)行器件，以及功率因數(shù)、功率、電壓、水位、流量、壓力、濕度及溫度等傳感器。通過該項管理系統(tǒng)，實施對房屋有效、全面的監(jiān)督管理，實現(xiàn)對照明回路、各種水泵、給排水回路、變配電高低壓回路、冷凍機組、空調(diào)系統(tǒng)的狀態(tài)檢測與啟?？刂?，以此來實現(xiàn)各項電氣元件與設備設施的最優(yōu)化運行，達到節(jié)約能源、綠色運行的目的。

3.5 室內(nèi)環(huán)境設計

室內(nèi)環(huán)境設計考慮的是如何開敞空間，合理利用構(gòu)造物、設置植被位置、自然空調(diào)等來達到低耗與節(jié)能的目的。

（1）在房屋南側(cè)可規(guī)劃布置一些水面植被，通過其水體蒸發(fā)產(chǎn)生的能量來改變房屋周邊環(huán)境的炎熱條件，并可在冬季加強太陽輻射帶來的反射作用，讓房屋吸收更多的熱量，提升房屋舒適性，降低空調(diào)能耗。應規(guī)劃好各項制備的具體布置面積，如可以適當引入一些灌木喬木，能夠引導南側(cè)風進入房屋內(nèi)部，并在北側(cè)作為屏障來使用；若是條件允許，應盡可能增加綠植面積。

（2）靈活利用各種構(gòu)造物，如在房屋外側(cè)適宜位置規(guī)劃設計導風板、擋風墻等構(gòu)造物，結(jié)合綠化設計，如此在冬季可抵擋寒流，在夏季可引導風流，以此來降低房屋能耗。

（3）按照“動靜分區(qū)”的原則對房屋進行空間劃分、平面布置，減少對有安靜要求房間的噪聲干擾。選擇合適的房屋維護結(jié)構(gòu)構(gòu)件，采取對應的降噪、隔聲措施。

3.6 室外環(huán)境綠化設計

3.6.1 房屋周邊綠化

在夏季，地面獲得的輻射熱反射到窗戶與外墻，為減少來自地面的反射熱，可在房屋周邊種植一些草坪、灌木，以此來減少進入房間的熱量；若是房屋處于北方比較寒冷的區(qū)域，可以種植一些落葉性植物。

3.6.2 房屋立面綠化

可以種植一些攀緣性植物來綠化墻面，如野葡萄、常春藤等，不需要再額外加裝支撐物。其中，常春藤可以長到30 m 左右，野葡萄可以長到15 m 左右，能夠減少熱輻射，并形成較好的裝飾性，提升房屋居住者的居住體驗。

3.6.3 陽臺與屋頂綠化

陽臺是室內(nèi)與室外自然接觸的媒介，進行陽臺綠化，可在室內(nèi)形成良好的景觀，并且可豐富房屋立面造型。陽臺包括凹、凸及半凹半凸3 種模式，會構(gòu)成不同形式的通風、日照情況，最后產(chǎn)生差異化的小氣候。需結(jié)合實際情況來選擇喜陰或者喜陽、抗干旱或者喜潮濕的植物品種，以此來產(chǎn)生更好的綠化效果。在進行陽臺綠化時還需注意各個植物最終會生長到的高度，避免影響后期采光與通風。此外，屋頂綠化還具備蓄水、隔聲、保溫隔熱、減少廢水排放等功能，提升居住體驗的同時能夠降低房屋能耗。

3.7 綠色建筑發(fā)展中需注意事項

（1）綠色建筑不能等同于工業(yè)化程度高、裝配率高的建筑，過度強調(diào)裝配率不利于提高建筑安全性能，同時兼顧可持續(xù)性和安全性。

（2）綠色建筑不可過度使用高新技術(shù)，其本質(zhì)是為了更好地滿足人性化需求，創(chuàng)造更好的生活環(huán)境，過度使用高新技術(shù)、復雜技術(shù)和產(chǎn)品雖然能夠在短期內(nèi)降低建筑能耗，但在綠色建筑全生命周期內(nèi)未必能夠?qū)崿F(xiàn)能耗最小化。

（3）除設計和施工外，綠色建筑的運行和維護也十分重要，但是很多管理團隊未能認識到該點，從而在施工階段為后續(xù)建筑維護留下隱患，造成成本和能耗等的增加。

4 結(jié)語

文章分析了綠色建筑設計理念在房屋設計中的應用，探討了其重要性與必要性。分析房屋設計的基本要求，結(jié)合綠色建筑設計理念，優(yōu)化整體設計方式，并需在設計過程中利用好各項自然資源，以此來優(yōu)化房屋設計質(zhì)量，實現(xiàn)綠色建筑目標。