綠色理念在現(xiàn)代建筑設(shè)計中的應(yīng)用

周峻嶺 王伯勛 謝凌峰 張書源 王一帆

（1.廣東技術(shù)師范大學(xué)美術(shù)學(xué)院，廣州 510260；2.澳門城市大學(xué)創(chuàng)新設(shè)計學(xué)院，澳門 999078；3.廣州大學(xué)建筑設(shè)計研究院，廣州 510260；4.華南理工大學(xué)亞熱帶建筑科學(xué)國家重點實驗室，廣州 510260）

0 引言

傳統(tǒng)建筑設(shè)計沒有融合綠色理念，導(dǎo)致出現(xiàn)了建筑布局及結(jié)構(gòu)不合理，施工工藝落后，材料不符合生態(tài)環(huán)保要求，建筑設(shè)備系統(tǒng)能耗高、污染嚴(yán)重等問題。這些問題不僅影響了建筑建設(shè)和投入使用之后的能耗水平，還會影響人們的居住品質(zhì)和居住體驗。目前我國多數(shù)城市老城區(qū)以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)的建筑都存在這樣的問題，因此，在老舊建筑改造設(shè)計以及新建筑項目設(shè)計中，融合綠色理念是非常有必要的。

1 建筑設(shè)計中的綠色理念概述

綠色理念主要是指從節(jié)能、環(huán)保、健康、可持續(xù)發(fā)展等角度出發(fā)，對建筑布局、結(jié)構(gòu)、能源系統(tǒng)等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的理念。

（1）減少建筑能耗。基于綠色理念的建筑設(shè)計中，減少建筑能耗，一方面主要是通過優(yōu)化建筑布局和結(jié)構(gòu)，盡量利用自然光、季風(fēng)等，減少建筑照明、供暖、空調(diào)能耗；另一方面是通過利用新技術(shù)、新材料，減少對傳統(tǒng)能源的使用，或是提升建筑隔熱、保溫性能，達(dá)到節(jié)能目的。

（2）構(gòu)建健康舒適的環(huán)境。在建筑設(shè)計中將綠色理念和以人為本的理念融合起來，打造自然、生態(tài)、健康、舒適的環(huán)境，主要方式包括優(yōu)化建筑布局設(shè)計及使用環(huán)保建筑技術(shù)等，建筑環(huán)境和自然環(huán)境和諧共存，實現(xiàn)建筑系統(tǒng)資源、能源的優(yōu)化配置[1]。

2 傳統(tǒng)建筑設(shè)計中對綠色理念的忽視

為了有效節(jié)約土地資源，建筑的建設(shè)規(guī)模不斷提高，但是，傳統(tǒng)建筑設(shè)計對綠色環(huán)保的要求重視不夠，導(dǎo)致建筑在布局結(jié)構(gòu)、能源供應(yīng)系統(tǒng)構(gòu)成方面都較為落后。傳統(tǒng)建筑設(shè)計中對綠色理念的忽視，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）建筑布局不合理。傳統(tǒng)建筑在布局方面較少考慮生態(tài)環(huán)保及居住舒適度方面的需求，在樓棟布局、樓間距、朝向、建筑高度等方面存在一些問題。比如，樓間距過近，朝向不合理，導(dǎo)致建筑通風(fēng)及采光條件不佳，影響居民生活舒適度，同時也會導(dǎo)致建筑照明和暖通空調(diào)能耗增高[2]。

（2）建筑外墻、屋面、門窗設(shè)計不合理。建筑的屋面、外墻及門窗是建筑內(nèi)外環(huán)境的過渡部分，其結(jié)構(gòu)及工藝特征，將直接影響建筑內(nèi)部環(huán)境。傳統(tǒng)建筑設(shè)計較少在這些部分考慮節(jié)能環(huán)保，主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)單一、工藝簡單，很少使用環(huán)保材料，直接影響了建筑的隔音、隔熱、保暖效果。人們?yōu)榱藵M足生活舒適度需求，對暖通空調(diào)的依賴性較大，進(jìn)而影響建筑能耗。

（3）材料工藝落后。建筑設(shè)計方案對施工工藝、材料類型有決定性影響。傳統(tǒng)建筑設(shè)計沒有融合綠色理念，部分建筑施工工藝在應(yīng)用過程會產(chǎn)生較高能耗，或是排放廢氣、廢水，產(chǎn)生較多垃圾等；材料方面，部分建筑材料在生產(chǎn)過程會消耗大量不可再生資源，在應(yīng)用到建筑施工后會持續(xù)釋放污染物質(zhì)，或是材料本身的保溫隔熱性能差，等等。

（4）能源結(jié)構(gòu)不合理。建筑設(shè)計中，電氣系統(tǒng)、暖通空調(diào)系統(tǒng)、燃?xì)庀到y(tǒng)、給排水系統(tǒng)設(shè)計是十分重要的內(nèi)容，而這部分設(shè)計直接與建筑能耗有關(guān)。傳統(tǒng)的建筑設(shè)計首先對電力依賴性較高，尤其受到設(shè)計理念和傳統(tǒng)技術(shù)的影響，所有電力系統(tǒng)都沒有應(yīng)用先進(jìn)的節(jié)能措施；其次，給排水系統(tǒng)中缺少節(jié)水設(shè)計，更沒有水資源回收再利用的設(shè)計，甚至還存在水污染的情況；另外，水電系統(tǒng)用到的設(shè)備技術(shù)落后，能源利用率低、單位能耗高。

3 基于綠色理念的現(xiàn)代建筑設(shè)計要點

目前，不少設(shè)計單位響應(yīng)國家節(jié)能降耗、生態(tài)環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的號召，在項目的規(guī)劃設(shè)計中，開始全面融合綠色理念。河北省邯鄲市某建筑工程項目為高層住宅項目，總建筑面積15.6 萬m2。項目總共規(guī)劃建造高層建筑7 棟，小高層建筑5 棟，其中高層建筑地上28 層，小高層建筑地上12 層，整個項目地下規(guī)劃3層，作為車庫及設(shè)備用房。本文結(jié)合該項目，對基于綠色理念的現(xiàn)代建筑設(shè)計要點進(jìn)行闡述。

3.1 設(shè)計技術(shù)的創(chuàng)新

現(xiàn)代建筑建設(shè)規(guī)模越來越大、各類設(shè)計要求越來越高，設(shè)計工作本身也需要從技術(shù)和管理等層面進(jìn)行創(chuàng)新。需要將綠色理念融合到建筑設(shè)計的方方面面，依靠傳統(tǒng)的管理模式，較難實現(xiàn)。在計算機(jī)軟件、信息化技術(shù)全面發(fā)展的背景下，現(xiàn)代建筑設(shè)計也需要重視對新技術(shù)的應(yīng)用，再從技術(shù)創(chuàng)新入手，推動建筑設(shè)計管理方式的優(yōu)化[4]。例如，在該項目的設(shè)計中，設(shè)計單位全面應(yīng)用了BIM 系統(tǒng)。通過三維模擬軟件，開展可視化的建筑設(shè)計工作。在可視化的建筑模型條件下，設(shè)計單位可以實現(xiàn)多人同步的協(xié)同化設(shè)計，同時也可以讓各個設(shè)計環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系更為緊密，提高設(shè)計效率，減少設(shè)計失誤。同時，結(jié)合BIM 可視化建筑模型，可以對不同建筑布局、結(jié)構(gòu)設(shè)計方案下的光照、季風(fēng)條件進(jìn)行模擬分析，通過模擬數(shù)據(jù)評估方案在節(jié)能環(huán)保方面的實際效果，以進(jìn)一步提升設(shè)計方案的合理性。另外，通過BIM軟件，對建筑設(shè)計方案涉及到的施工資源消耗、能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，結(jié)合項目建造現(xiàn)場環(huán)境及項目開發(fā)需求，持續(xù)優(yōu)化設(shè)計方案，提高資源利用率，降低能源消耗。值得一提的是，基于BIM 的現(xiàn)代建筑設(shè)計，可以將綠色理念以可視化的設(shè)計模型以及詳細(xì)的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來，作為后續(xù)綠色施工管理的基本依據(jù)，對全面提升建筑設(shè)計施工的綠色環(huán)保水平有積極意義。

3.2 科學(xué)選址

在建筑項目的前期籌備及決策階段，基于綠色理念進(jìn)行選址非常重要。

（1）項目的選址中，設(shè)計單位需要在現(xiàn)場實地考察的基礎(chǔ)上，結(jié)合勘察報告及相關(guān)資料，分析所在地區(qū)存在的污染源情況，盡量避免在污染企業(yè)下風(fēng)向、公共交通密集區(qū)建造住宅項目；

（2）考慮當(dāng)?shù)氐貏莸孛矖l件，選擇地質(zhì)穩(wěn)定、地勢平坦的地區(qū)建造房屋，減少大量爆破、挖填土方對地質(zhì)環(huán)境的影響；

（3）選址時還要盡量避免影響森林、草甸、生態(tài)保護(hù)區(qū)及生態(tài)脆弱的區(qū)域，避免建筑施工及應(yīng)用帶來的生態(tài)破壞。

3.3 優(yōu)化布局

基于綠色理念的現(xiàn)代建筑設(shè)計，需要充分結(jié)合建筑所在地的自然條件、氣候特征，優(yōu)化建筑布局。建筑布局主要包括建筑項目內(nèi)各個樓棟的分布及朝向，對建筑環(huán)境及能耗水平都有重要影響。在該項目中，設(shè)計單位在國家規(guī)定的樓間距標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，采用錯落式布局方案，確保每棟建筑能夠獲得良好的采光通風(fēng)條件。在建筑的朝向布局方面，考慮到邯鄲市所在區(qū)位特征，將建筑內(nèi)大部分房屋的客廳、臥室朝南布局，適當(dāng)增大偏南方向的窗戶面積，增加采光面。同時，適當(dāng)縮小偏北方向的窗戶面積，減少秋冬季節(jié)北方寒流對房屋的影響。另外，結(jié)合該項目整體面積和樓棟布局情況，增加項目內(nèi)綠化面積，甚至在植物布局方面也充分考慮了對附近房屋采光的影響。通過細(xì)節(jié)化的設(shè)計，充分兼顧了節(jié)能環(huán)保和環(huán)境美化方面的需求。

3.4 選用綠色材料

基于綠色理念的現(xiàn)代建筑設(shè)計，需要深入到建筑建設(shè)施工以及后續(xù)使用的各個環(huán)節(jié)，對工程材料選型和應(yīng)用方式進(jìn)行優(yōu)化。在該項目的建筑設(shè)計中，設(shè)計單位嚴(yán)格杜絕使用不符合環(huán)保要求的材料。在建筑整體設(shè)計和細(xì)節(jié)設(shè)計中，強(qiáng)調(diào)對綠色環(huán)保材料的使用要求，對材料中甲醛、苯等污染物含量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行把控。另外，通過設(shè)計優(yōu)化，強(qiáng)化對保溫、隔音及天然材料的使用。例如，在該項目的屋面設(shè)計中，設(shè)計單位除了采用多層保溫隔熱結(jié)構(gòu)設(shè)計方案以外，還明確選擇防水保溫材料。更為關(guān)鍵的是，在屋面還規(guī)劃了綠化區(qū)域，通過種植綠色植物，進(jìn)一步提升屋面的隔熱保溫性能，同時也達(dá)到了美化建筑環(huán)境的目的[5]。在外墻設(shè)計方面，設(shè)計單位在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，選用加氣混凝土砌塊作為外墻部分的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，再在表面使用保溫隔熱材料和防水砂漿工藝，進(jìn)一步提升建筑外墻的隔音、保溫性能。在窗體設(shè)計方面，考慮到該項目位于鬧市區(qū)，環(huán)境噪音源較多，決定選用多層鋁結(jié)構(gòu)窗體，結(jié)合真空玻璃材料，強(qiáng)化隔音保溫效果。

3.5 結(jié)構(gòu)功能優(yōu)化

考慮到現(xiàn)代人們對建筑各項功能的要求越來越高，設(shè)計時需要對建筑整體結(jié)構(gòu)及不同功能區(qū)、功能系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。在該項目中，設(shè)計單位結(jié)合當(dāng)?shù)毓庹諚l件和建筑布局情況，通過增加通風(fēng)采光井、適當(dāng)增加反光材料的方式，改善建筑內(nèi)部的采光通風(fēng)條件，減少照明及暖通空調(diào)系統(tǒng)的使用。在熱水系統(tǒng)設(shè)計方面，選用太陽能熱水系統(tǒng)，減少傳統(tǒng)能源消耗。在給排水結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，除了嚴(yán)格對生活污水系統(tǒng)和雨水系統(tǒng)進(jìn)行獨立設(shè)計以外，增加了雨水再利用裝置和污水預(yù)處理裝置，不僅充分滿足了現(xiàn)代城市環(huán)境管理的水污染控制需求，也有效改善了房屋使用者的居住環(huán)境。

4 結(jié)束語

綜上所述，如今人們對生活質(zhì)量的要求越來越高，同時生態(tài)環(huán)保理念在各個領(lǐng)域也備受重視，建筑設(shè)計作為建筑項目開發(fā)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，建筑設(shè)計單位需要充分理解綠色建筑設(shè)計的概念及價值，通過利用現(xiàn)代化的BIM 技術(shù)，建立高質(zhì)量的綠色建筑設(shè)計管理機(jī)制。在此基礎(chǔ)上，通過科學(xué)選址、優(yōu)化建筑布局、選用綠色材料等方式，全面提升建筑隔音、保溫性能，減少建筑能耗，美化建筑環(huán)境，為人們創(chuàng)造生態(tài)、健康、舒適的工作生活環(huán)境，為社會的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。