綠色建筑適應(yīng)性設(shè)計(jì)策略分析

【摘要】為提高綠色建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量，文章采用文獻(xiàn)總結(jié)、案例分析等方法對(duì)綠色建筑的適應(yīng)性設(shè)計(jì)工作進(jìn)行研究。從綠色建筑適應(yīng)性設(shè)計(jì)的概念入手，介紹了綠色建筑適應(yīng)性設(shè)計(jì)策略。結(jié)合實(shí)際工程案例，從場地環(huán)境、功能布局、圍護(hù)結(jié)構(gòu)3個(gè)方面詳細(xì)闡述了適應(yīng)性設(shè)計(jì)方案。研究表明，綠色建筑采用適應(yīng)性設(shè)計(jì)策略，才能更好地突出綠色環(huán)保、節(jié)能低耗的特征，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，推動(dòng)綠色建筑行業(yè)健康發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】綠色建筑；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；建筑設(shè)計(jì)；能源利用

【中圖分類號(hào)】TU201.5 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）08-0074-03

0 引言

隨著全球環(huán)保意識(shí)的不斷提升，綠色建筑未來將會(huì)成為建筑領(lǐng)域的主流發(fā)展方向。得益于技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)計(jì)理念變革，如新型材料、可再生能源、智能系統(tǒng)等技術(shù)的應(yīng)用，為建筑行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益的雙贏提供了更多可能性。2012年4月印發(fā)的《關(guān)于加快推動(dòng)我國綠色建筑發(fā)展的實(shí)施意見》，明確提出深入推進(jìn)建筑節(jié)能，加快發(fā)展綠色建筑。在“雙碳”背景下，國內(nèi)建筑業(yè)加快了綠色建筑的發(fā)展步伐，綠色建筑占城鎮(zhèn)新建民用建筑的比例從2018年的56%升高至2022年末的91.2%[1]。綠色建筑在建設(shè)過程中，設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)而又重要的一環(huán)，直接影響建筑的施工質(zhì)量和使用功能。

1 綠色建筑適應(yīng)性設(shè)計(jì)的概念

1.1 綠色建筑

在GB/T 50378—2006《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中，對(duì)綠色建筑的定義是指在全生命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材，保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑?？偨Y(jié)起來，綠色建筑具有三大特點(diǎn)：一是節(jié)約能源，建筑的總體布局和平面形式適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，充分利用太陽能、風(fēng)能，減少空調(diào)的使用；二是節(jié)約資源，在設(shè)計(jì)、選材、施工環(huán)節(jié)，合理配置資源，力求做到資源的可再生利用；三是回歸自然，建筑外部與周邊環(huán)境相融合，動(dòng)靜互補(bǔ)、和諧一致。

1.2 適應(yīng)性設(shè)計(jì)

適應(yīng)性設(shè)計(jì)主要包括以下三個(gè)方面：一是環(huán)境適應(yīng)性，充分考慮建筑所在地的自然環(huán)境、氣候條件、地質(zhì)特點(diǎn)等因素，確保建筑能最大限度地適應(yīng)并利用自然環(huán)境，減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響；二是功能適應(yīng)性，充分考慮建筑的功能需求，通過合理的空間布局、靈活的功能分區(qū)等方式，實(shí)現(xiàn)建筑功能的多樣化、可變性和可持續(xù)性；三是技術(shù)適應(yīng)性，設(shè)計(jì)過程中采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)、環(huán)保材料、智能控制系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)建筑的高效節(jié)能、低碳排放和智能管理，提高建筑的運(yùn)行效率和居住舒適度。

綠色建筑的適應(yīng)性設(shè)計(jì)，要遵循以人為本、生態(tài)優(yōu)先、技術(shù)創(chuàng)新的原則。第一，以人為本。建筑的核心價(jià)值在于滿足人的需求，適應(yīng)性設(shè)計(jì)應(yīng)以人的需求為出發(fā)點(diǎn)，關(guān)注人的舒適感受、健康安全和心理健康，確保建筑成為人們舒適、健康、和諧的生活空間。第二，生態(tài)優(yōu)先。在綠色建筑設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)優(yōu)先考慮生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和恢復(fù)，減少建筑對(duì)環(huán)境的破壞和污染，實(shí)現(xiàn)建筑與環(huán)境的和諧共生[2]。第三，技術(shù)創(chuàng)新。綠色建筑適應(yīng)性設(shè)計(jì)需要依托技術(shù)創(chuàng)新，采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)、環(huán)保材料、智能控制系統(tǒng)等，提高建筑的能源利用效率和環(huán)保性能，降低運(yùn)行維護(hù)成本。

2 綠色建筑適應(yīng)性設(shè)計(jì)策略

2.1 建筑平面適應(yīng)性設(shè)計(jì)

2.1.1 平面布局

平面布局是建筑平面適應(yīng)性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)根據(jù)建筑的使用功能和用戶需求，對(duì)平面布局進(jìn)行合理規(guī)劃。例如，辦公建筑可根據(jù)不同部門的工作需求，設(shè)置獨(dú)立辦公區(qū)域、公共交流區(qū)域；住宅建筑可根據(jù)家庭結(jié)構(gòu)和居住習(xí)慣，合理設(shè)置臥室、客廳、餐廳等功能區(qū)域。另外，要考慮到建筑的可擴(kuò)展性、可變性，為未來功能調(diào)整預(yù)留足夠空間。

2.1.2 空間關(guān)系

通過調(diào)整不同建筑空間的相對(duì)位置和關(guān)系，可改變建筑的使用功能和空間感受。例如，對(duì)于住宅建筑，調(diào)整臥室和客廳的相對(duì)位置，可以使居住空間更加私密和安靜；對(duì)于公共建筑，調(diào)整公共空間和私密空間的相對(duì)位置，可營造出更加舒適宜人的環(huán)境氛圍。

2.1.3 過渡區(qū)域

站在保溫隔熱的角度，建筑平面適應(yīng)性設(shè)計(jì)還要處理好與建筑表面關(guān)聯(lián)的過渡區(qū)域，在主要熱源途徑設(shè)置緩沖空間。例如，在建筑東西兩側(cè)設(shè)置通道和衛(wèi)生間；在建筑南側(cè)設(shè)置陽臺(tái)，發(fā)揮出空氣滲透、溫差傳導(dǎo)作用。在建筑首層，入口空間是設(shè)計(jì)薄弱環(huán)節(jié)，會(huì)將外部冷空氣帶入建筑內(nèi)部，對(duì)此可設(shè)計(jì)雙門斗、擋風(fēng)墻等結(jié)構(gòu)，制造出緩沖空間隔離建筑內(nèi)部與外部，以減少熱量損失。

2.2 建筑立面適應(yīng)性設(shè)計(jì)

2.2.1 建筑形體

在建筑內(nèi)部環(huán)境上，建筑形體和能源消耗密切相關(guān)，減小建筑表面積、增大建筑空間，才能實(shí)現(xiàn)保溫節(jié)能目標(biāo)[3]。為此，可在設(shè)計(jì)中控制建筑高度、加大進(jìn)深量、減少異形結(jié)構(gòu)。另外，還要考慮到通風(fēng)和采光條件，若建筑本身形態(tài)復(fù)雜，其表面積較大，照明和通風(fēng)節(jié)約的能耗大于熱量損失，此時(shí)就可采用自然采光和通風(fēng)的設(shè)計(jì)方案，為用戶提供開闊視野。

在建筑外部環(huán)境上，板樓設(shè)計(jì)方案的通風(fēng)效果好，但在背立面和兩側(cè)易形成強(qiáng)風(fēng)區(qū)域，此處風(fēng)速過大影響周邊建筑。為此，需要控制建筑的寬度和高度，并在合適部位開口，從而減弱強(qiáng)風(fēng)作用。針對(duì)大體量建筑，可采用流線型設(shè)計(jì)方案，以減小風(fēng)壓，改善建筑周邊環(huán)境。

2.2.2 建筑朝向

建筑朝向主要影響外部環(huán)境，中國位于北半球，絕大多數(shù)建筑采用坐北朝南的朝向。但是，受到地形地貌、文化、民俗等因素的影響，部分建筑可能采用其他朝向。針對(duì)獨(dú)棟建筑，主要立面應(yīng)迎向夏季風(fēng)主導(dǎo)風(fēng)向，避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向。根據(jù)室外主導(dǎo)風(fēng)向的角度，在建筑中預(yù)留足夠的通風(fēng)距離。實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，為了得到更加科學(xué)合理的建筑朝向組合，可通過軟件模擬溫度、濕度、采光、通風(fēng)等條件，從而確定最佳設(shè)計(jì)方案。

2.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)適應(yīng)性設(shè)計(jì)

2.3.1 建筑外墻

第一，合理控制窗墻比，根據(jù)不同建筑朝向、熱工分布，嚴(yán)格執(zhí)行窗墻比的規(guī)定限值。例如，在夏熱冬冷地區(qū)，位于建筑北向的窗墻比≤0.4，南向的窗墻比≤0.45，東向或西向的窗墻比≤0.35[4]。第二，利用自然通風(fēng)的基礎(chǔ)上，處理好通風(fēng)與防風(fēng)的關(guān)系，在外面上合理設(shè)計(jì)孔洞。具體來說，就是在迎風(fēng)面和背風(fēng)面，設(shè)置門窗、洞口將風(fēng)引進(jìn)來，創(chuàng)造良好的對(duì)流條件。但是，隨著建筑高度增加，需要考慮風(fēng)壓問題，提高門窗部位的密封性，有助于減少熱量損耗，發(fā)揮出保溫隔熱作用。第三，遮陽設(shè)計(jì)方面，根據(jù)外墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用擋板式、水平式、垂直式等遮陽方案，在吸熱與遮陽之間達(dá)到平衡，不同遮陽方案的適用范圍和設(shè)計(jì)要點(diǎn)見表1。第四，在外墻保溫設(shè)計(jì)方面，目前以外保溫體系為主，應(yīng)合理選擇保溫材料，重點(diǎn)關(guān)注穿墻管線、門窗洞口、陰角陽角等部位，避免產(chǎn)生熱橋效應(yīng)。

2.3.2 建筑屋面

第一，屋面設(shè)計(jì)首先要考慮到保溫隔熱需求，綜合分析施工進(jìn)度、成本、導(dǎo)熱系數(shù)、荷載要求等因素，合理選擇保溫材料。以平屋頂為例，條件允許時(shí)可采用倒置式的保溫結(jié)構(gòu)，在防水層上面設(shè)置保溫層，可對(duì)防水層產(chǎn)生保護(hù)作用，延長防水層的使用年限[5]。第二，若屋面坡度較大，由于結(jié)構(gòu)體系更復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)保溫層的位置。例如，采用鋼筋混凝土板時(shí)，在結(jié)構(gòu)層上部設(shè)置保溫層；采用輕鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)層上部或下部均可設(shè)置保溫層。第三，女兒墻屬于特殊的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在保溫設(shè)計(jì)中應(yīng)避免熱量沿著內(nèi)葉板向外側(cè)滲透，可在女兒墻內(nèi)側(cè)增設(shè)一層保溫層，其厚度與外側(cè)保溫層相同，并加設(shè)金屬蓋板以提高保溫效果。

3 工程案例分析

3.1 工程概況

某建筑工程項(xiàng)目由塔樓和裙房組成，塔樓包括地上22層、地下4層，總高93.6 m，基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)，主體采用框架核心筒結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)使用年限50年。工程總建筑面積4.26萬 m2，其中地上部分2.76萬 m2、地下部分1.50萬 m2，建筑容積率為4.0，綠地率為22.8%。工程采用三級(jí)綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)，是當(dāng)?shù)鼐G色建筑技術(shù)的示范項(xiàng)目。

3.2 場地環(huán)境設(shè)計(jì)

1）施工場地西南高、東北低，最大高差約4 m。在豎向設(shè)計(jì)上，根據(jù)地形特征確定室內(nèi)外標(biāo)高，以減少土石方開挖運(yùn)輸量，保護(hù)自然環(huán)境。

2）場地標(biāo)高與周邊城市道路標(biāo)高一致，利用現(xiàn)有道路設(shè)置施工出入口，出入口臨近公交站點(diǎn)，方便施工人員和車輛出行。

3）施工場地內(nèi)，經(jīng)調(diào)研沒有珍貴樹種和需要保護(hù)的水體，只有普通樹種和植被，為保護(hù)植被、避免水土流失，優(yōu)化施工組織，采取臨時(shí)覆蓋措施。在景觀設(shè)計(jì)上，采用點(diǎn)、線、面相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案，以綠色植物為主，對(duì)場地內(nèi)的景觀進(jìn)行最大程度上的修復(fù)。

4）案例建筑朝向?yàn)槟掀珫|15°，是當(dāng)?shù)毓步ㄖ闹饕?，因此在平面設(shè)計(jì)上避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向，有利于夏季自然通風(fēng)。設(shè)計(jì)人員利用專業(yè)軟件，對(duì)現(xiàn)場通風(fēng)條件進(jìn)行模擬分析，得到定量結(jié)果優(yōu)化建筑布局，確保通風(fēng)環(huán)境滿足人們的舒適度要求。

3.3 功能布局設(shè)計(jì)

1）通風(fēng)設(shè)計(jì)上，充分利用場地的自然條件，合理劃分建筑的功能區(qū)，將餐廳、廚房、會(huì)議室等功能房間布置在裙房內(nèi)，辦公房間集中在塔樓內(nèi)。塔樓中的辦公室，根據(jù)室外風(fēng)壓、風(fēng)環(huán)境模擬結(jié)果確定開窗位置，使其形成穿堂風(fēng)，改善建筑室內(nèi)的通風(fēng)條件。

2）采光設(shè)計(jì)上，當(dāng)?shù)貙儆冖躅惞鈿夂騾^(qū)，要求建筑室內(nèi)采光系數(shù)達(dá)到3.6%。案例工程中，建筑頂棚、內(nèi)墻表面涂刷白色乳膠漆，外窗、幕墻可見光透射比達(dá)到0.63，經(jīng)計(jì)算主要功能房間的采光系數(shù)均滿足規(guī)范要求。地下車庫進(jìn)口處，為改善采光條件，在坡道側(cè)墻上開設(shè)采光窗如圖1所示，經(jīng)計(jì)算平均采光系數(shù)達(dá)到0.5%的地下空間面積占比約30%。

3）遮陽設(shè)計(jì)上，因當(dāng)?shù)亟ㄖ竺娣e使用玻璃幕墻，設(shè)置遮陽裝置可在夏季隔熱，降低空調(diào)負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能效果。結(jié)合案例工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用豎向遮陽方案如圖2所示，綜合遮陽系數(shù)為0.38。同時(shí)配合可調(diào)節(jié)遮陽百葉，形成完善的外遮陽系統(tǒng)，既不會(huì)影響室內(nèi)視線和自然采光，又具有良好的節(jié)能降耗作用[6]。

3.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

案例工程位于夏熱冬冷地區(qū)，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要是在夏季隔熱、在冬季保溫，因此圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合分析不同季節(jié)的要求，確定最佳熱工性能。結(jié)合三級(jí)綠色建筑的標(biāo)準(zhǔn)要求，外墻采用22 cm厚的空心磚+ 7 cm厚的巖棉板，平均傳熱系數(shù)為0.8 W/（m2 .K）；屋面采用15 cm厚的鋼筋混凝土+5 cm厚的擠塑聚苯板，平均傳熱系數(shù)為0.5 W/（m2 .K）；外窗采用鋁合金型材+ 6 mm厚的Low-E中空玻璃+10 mm氬氣+ 5 mm厚的透明玻璃，平均傳熱系數(shù)為2.0 W/（m2 .K）。如此，在夏季可降低空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷，在冬季可降低取暖系統(tǒng)的負(fù)荷。

4 結(jié)語

綜上，綠色建筑的適應(yīng)性設(shè)計(jì)要遵循以人為本、生態(tài)優(yōu)先、技術(shù)創(chuàng)新、可持續(xù)發(fā)展的原則。文章結(jié)合工程實(shí)例，綜合分析現(xiàn)場環(huán)境、自然資源和功能需求，介紹了適應(yīng)性設(shè)計(jì)方案，最終實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的目標(biāo)，滿足綠色環(huán)保的要求，可在類似工程中推廣應(yīng)用。

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[作者簡介]朱國麗（1982—），女，山東菏澤人，本科，工程師，研究方向：建筑設(shè)計(jì)。