張欣 徐征 胡若谷

中國建筑標準設計研究院有限公司

目前，中國建筑業(yè)資源能耗十分嚴重，在這樣的背景下，未來中國的資源和環(huán)境形式將更加嚴峻。隨著政府與民眾對生態(tài)環(huán)境保護越來越重視，“綠色建筑”已經(jīng)成為未來中國建設領域的必然發(fā)展趨勢，“綠色建筑設計”將成為未來建筑設計的主導方向。在這一發(fā)展過程中，建筑業(yè)傳統(tǒng)的設計手段與建造技術已經(jīng)漸漸與之相悖。因此只有做出改變，向綠色建筑發(fā)展才是尊重自然、保護環(huán)境與人體健康的必由之路。綠色建筑，特別是綠色化設計、建筑技術以及運行方式將是我國建筑業(yè)的發(fā)展方向。

綠色建筑是一種提倡在滿足環(huán)境舒適度的前提下，盡可能降低資源消耗和減少環(huán)境污染，追求以人為本的“低能耗舒適”的建筑理念。綠色化設計倡導的是從設計源頭開始，引導設計人員注重從人的需求出發(fā)，發(fā)揮建筑師的重要作用，賦予建筑天然綠色基因；注重降低建筑全生命周期的資源能耗；注重延長建筑壽命，有效延長資源利用時間，提高資源利用率；關注以信息技術為支撐，提升建筑的功能和服務水平，為建筑使用者提供便利。最終的目的是創(chuàng)造健康、舒適、自然、和諧的室內(nèi)外建筑環(huán)境。

1 綠色化設計策略體系

通過對不同氣候區(qū)、不同建筑類型的分類研究，標準院搭建了“五大建筑氣候分區(qū)×四大建筑物理性能×三大建筑類型”的綠色化設計策略體系，建立起一套“從分析各建筑氣候區(qū)對建筑建成環(huán)境的影響因素出發(fā)，進而對各影響因素類型化，從建筑聲、光、熱、風四大物理性能角度歸納菜單式的綠色建筑設計措施，并根據(jù)不同建筑類型的建筑特點進行優(yōu)先級的細化歸納”的標準化綠色建筑設計體系，為設計人員及業(yè)主提供了可供選擇的技術方法數(shù)據(jù)庫。

綠色化設計策略體系是以規(guī)劃、建筑、結構、機電、景觀多專業(yè)設計為基礎軸X軸；以技術方法（建筑性能模擬、建筑節(jié)材、能效監(jiān)控、屋頂綠化、可再生能源利用等）為Y軸，形成綠建設計的技術層；以各設計階段（前期策劃、方案設計、初步設計、施工設計、整理申報）為Z軸；最終，形成了立體化的“綠色化設計”集成方式（圖1）。

1.1 綠色化設計策略

基于建筑氣候分區(qū)、建筑熱工分區(qū)和典型的建筑類型的特征，研究適宜于不同氣候區(qū)和建筑類型對應的建筑設計策略，形成指導綠色建筑設計的“數(shù)據(jù)庫”（表1）。

1.2 綠色化設計團隊

綠色化設計的團隊建構體現(xiàn)綜合集成創(chuàng)新。由于綠色建筑設計目標多且復雜，使用到的環(huán)保技術也比常規(guī)建筑多，因此設計團隊需增加大量技術設計人員來完成設計工作。設計過程中，以建筑設計專業(yè)為核心，與規(guī)劃設計、結構設計、機電設計、室內(nèi)設計、景觀設計、經(jīng)濟等各專業(yè)協(xié)同工作，是保證綠色化設計體系完整性的基礎。

表1 綠色化設計策略匯總表

表2 綠色化設計流程

1.3 綠色化設計流程

綠色化設計融入到建筑設計的每一個階段，以不斷循環(huán)的方式推進設計過程，保證了綠色建筑的整體性。通過對每個環(huán)節(jié)中綠色建筑與項目的參與度和匹配度進行分析，總結歸納出綠色化設計流程（表2）。

1 綠色化設計策略體系圖

2 綠色化設計實例

2.1 項目概況

以廣華新城住區(qū)配套綜合體方案設計為例，分析在實際工程中如何落實綠色化設計。設計團隊首先分析了項目的實際情況：廣華新城住區(qū)配套綜合體位于北京市朝陽區(qū)，屬于寒冷地區(qū)；項目周邊地勢平坦，西臨規(guī)劃配套教育設施用地，東側、北側現(xiàn)狀為住宅區(qū)；項目由高層辦公、商業(yè)服務設施、室內(nèi)文體活動中心、養(yǎng)老院及社區(qū)衛(wèi)生服務中心組成（圖2，3）。

2.2 設計目標

廣華新城住區(qū)配套綜合體應當是一個滿足功能、適應變化、便捷易用、環(huán)境友好、高效實用的現(xiàn)代化建筑。

（1）滿足功能：設計應該保證辦公、商業(yè)、文體活動、養(yǎng)老托養(yǎng)等功能能夠順利運行且滿足使用需求。

2 鳥瞰效果圖

3 功能分析圖

（2）適應變化：房間應該具有足夠的靈活性，以滿足不同的空間使用方式。

（3）便捷易用：項目應該是一個人們可以便捷使用的空間，開敞的空間和充足的自然采光非常重要。

（4）環(huán)境友好：通過自然通風或被動通風，以及最大限度的自然光給人們創(chuàng)造舒適環(huán)境。

（5）高效實用：可持續(xù)性是建造和配置設備時減少生態(tài)影響的一個關鍵詞。建筑設計應該盡可能減少運行成本，并讓員工以最高效的方式工作。

2.3 策略選擇

北京屬于寒冷地區(qū)，綠色化設計應綜合考慮場地內(nèi)外建筑日照、自然通風與噪聲要求等方面，設計中僅僅考慮形體因素本身是不夠的，需要與其他因素綜合考慮。建筑形體的設計應充分利用場地的自然條件，綜合考慮建筑的朝向、間距、位置和比例等因素，使建筑獲得良好的日照、通風和視野。在規(guī)劃與建筑單體設計時，宜通過場地日照、通風、噪聲等模擬分析確定最佳的建筑形體。

建筑單體的尺寸和形狀設計應考慮避免冬季風對建筑物侵入，減小風向與建筑物長邊的入射角度、建筑物高度、長度的變化對局部氣流和風環(huán)境有較大影響。建筑單體設計時，在場地風環(huán)境分析的基礎上，宜通過調(diào)整建筑的長寬高比例，使建筑物迎風面壓力合理分布，避免背風面形成漩渦區(qū)。

建筑朝向的選擇，涉及當?shù)貧夂驐l件、地理環(huán)境、建筑用地情況等，需要全面考慮。寒冷地區(qū)朝向選擇的總原則是：在節(jié)約用地的前提下，要滿足冬季能爭取較多的日照，夏季避免過多的日照，并有利于自然通風的要求；建筑朝向應結合各種設計條件，因地制宜地確定合理的范圍，以滿足生產(chǎn)和生活的要求（表3）。

2.4 基于綠色化設計策略的方案設計

北京地區(qū)屬暖溫帶半濕潤大陸季風氣候。夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，春秋短促；年平均氣溫11～13℃，月平均氣溫7、8月高于舒適溫度，需要通風降溫；全年風向為冬季多西北風，夏季多東南風，建筑以東南朝向優(yōu)先，建筑之間形成導風夾角（圖4）。

廣華新城住區(qū)配套綜合體用地西臨規(guī)劃配套教育設施用地，東側、北側現(xiàn)狀為住宅區(qū)。設計應注重建筑群體布局與周圍環(huán)境關系，充分考慮對學校和住區(qū)的日照、噪聲影響。根據(jù)建設規(guī)模要求，結合用地條件提出6種典型的可適用于項目的建筑形體，將風、光環(huán)境的模擬作為方案設計的前提，對多個方案進行比選（圖5，6）。

表3 寒冷地區(qū)不同建筑類型對應的策略

4 氣候條件分析圖

5 周邊條件分析圖

6 方案體塊推敲

8 場地夏季風環(huán)境模擬分析圖

第一，通過PHOENICS軟件對6種總平面布局方案的場地冬季風環(huán)境進行模擬分析得出：方案二、三的冬季場地風環(huán)境最優(yōu)，建筑高度1.5m處，人行區(qū)風速約為2～4.1m/s，風速適宜，建筑布局不影響室外行人的正常活動，有利于排出場地內(nèi)產(chǎn)生的污濁氣體；方案一的三個矩形建筑體塊之間存在狹管效應而產(chǎn)生強風；方案四的建筑迎風面與背風面的風壓差較大，建筑物的冷風滲透嚴重，能耗較高（圖7）。

第二，通過PHOENICS軟件對6種總平面布局方案的場地夏季風環(huán)境進行模擬分析得出：方案二、三的夏季場地風環(huán)境最優(yōu)，室外風速大小適宜，氣流組織順暢，無明顯的旋渦區(qū)和風影區(qū)，建筑布局可促進夏季人行區(qū)的散熱；方案五、六的建筑體塊阻擋了夏季東南風，在建筑背風面和學校操場之間形成風影區(qū)，不利于污染物擴散（圖8）。

第三，通過Ecotect軟件對6種總平面布局方案的場地光環(huán)境進行模擬分析得出：方案二的布局形式，場地西側操場、北側住宅區(qū)獲得的日照時間最長，遮擋較??；方案五采用的板式建筑形式，上午時段對場地西側操場的日照遮擋影響較大，幾乎將整個操場置于陰影之中。綜合上述分析，得出了在多項模擬中均表現(xiàn)出優(yōu)勢的建筑形體方案，并以此為原型深化設計（圖9，10）。

通過對6種典型的可能適用于本方案的建筑形體的風環(huán)境、光環(huán)境和場地遮擋情況的模擬，得出多項模擬中均表現(xiàn)出優(yōu)勢的建筑形體方案，并以此作為原型深化展開（圖11）。為了更好地降低新建建筑對西側操場的影響，在確定塔樓位置的基礎上，設計嘗試對建筑形體進行扭轉、倒角和退臺設計，以減少對學校操場的日照影響，削減學校方向的視覺壓迫感，同時也創(chuàng)造了豐富的建筑造型（圖12）。同時，設計在養(yǎng)老與托養(yǎng)部分引入屋頂生態(tài)庭園，改善自然采光、促進自然通風，同時為老年人提供了康復修養(yǎng)的活動場所，豐富城市的俯仰景觀。生態(tài)庭院位于屋頂平臺上，可以保證安靜與私密性（圖13）。

9 場地日照模擬分析圖

11 方案生成分析圖

12 建筑形體優(yōu)化分析圖

13 屋頂庭院

3 結語

本文以綠色化設計策略體系作為理論依托，通過廣華新城住區(qū)配套綜合體項目實例，分析了實際工程中的綠色建筑設計要點，引導設計人員在項目策劃階段建立明確的設計目標，并通過各階段各專業(yè)的反復研討，詳細分析達成這些目標的可行辦法。該項目應用了生態(tài)庭園、半室外空間、可調(diào)節(jié)式外遮陽、雙層呼吸式幕墻等被動式技術，以及太陽能熱水、智能新風系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)、雨水收集系統(tǒng)等主動式技術。綠色化建筑設計較常規(guī)設計具備更高的技術含量，雖然這些技術并不專指高科技技術，但仍給設計團隊尤其是建筑設計師帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。