萬仕蕾，劉建文

（湖南工業(yè)大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，湖南 株洲412007）

“十二五”以來，我國的建筑節(jié)能和綠色建筑事業(yè)取得了巨大的成就，建筑節(jié)能的規(guī)范不斷完善，實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展?！督ㄖ?jié)能與綠色建筑發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中提出建筑節(jié)能和綠色建筑發(fā)展的具體目標(biāo)是：到2020年，城鎮(zhèn)新建建筑的能效水平比2015年提高20%，居住建筑中的節(jié)能建筑占全國居住建筑的比例超過60%?！笆奈濉币?guī)劃和國家2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)建議中強(qiáng)調(diào)：加快推進(jìn)綠色低碳的發(fā)展，大力發(fā)展綠色建筑。與此同時，《2020年中國建筑能耗研究報(bào)告》顯示，2018年全國建筑全過程能耗總量為21.47億tce，占全國能源消費(fèi)總量的46.5%，全國建筑全過程碳排放總量為49.3億tCO2，占全國碳排放的51.3%。由此可見國家對節(jié)能低碳和綠色建筑的注重程度，因此，借著政策的“東風(fēng)”，順應(yīng)時代趨勢，加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，大力發(fā)展綠色建筑是十分必要的。

1 綠色建筑設(shè)計(jì)理念概述

綠色建筑以創(chuàng)造一個健康、穩(wěn)定、宜居、環(huán)保的生活環(huán)境與空間作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。在住宅建筑的整個生命周期中，涵蓋了建筑原料的生產(chǎn)和運(yùn)輸、建筑的規(guī)劃設(shè)計(jì)、開展施工、剩余或廢棄原料的回收與處理、使用住房建筑過程中的維修措施、建筑物竣工后的拆卸全過程，高效利用土地資源、水資源、相關(guān)能源和建筑原料，以盡量降低施工中能源的消耗和盡可能減少構(gòu)筑物對周邊生態(tài)環(huán)境的影響。綠色建筑的設(shè)計(jì)理念是對現(xiàn)代建筑與生態(tài)環(huán)境之間關(guān)系合理性與科學(xué)性的綜合運(yùn)用。其目的是將住宅建筑連同其周邊的配套環(huán)境協(xié)調(diào)構(gòu)建成一個獨(dú)立的小生態(tài)系統(tǒng)。綠色建筑設(shè)計(jì)概念是指具象構(gòu)筑物與抽象環(huán)境之間彼此協(xié)調(diào)、彼此融合的建筑設(shè)計(jì)。這也是當(dāng)代建筑設(shè)計(jì)中所探求的一種可持續(xù)性的目標(biāo)[1]。

2 綠色建筑設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用原則

2.1 堅(jiān)持節(jié)能低耗原則

在綠色建筑理念下，住宅設(shè)計(jì)應(yīng)以創(chuàng)造可持續(xù)的生態(tài)環(huán)境為設(shè)計(jì)原則，以提高人們的生活質(zhì)量和健康高效的生活需求為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)。在設(shè)計(jì)中，要不斷提高資源的利用效率，力求促成資源的循環(huán)利用，最大限度地實(shí)現(xiàn)可再生能源與可降解能源的利用，但同時不能犧牲居民的宜居性和降低建筑節(jié)能效率[2]。在生態(tài)宜居住宅的設(shè)計(jì)中，不是簡單地強(qiáng)調(diào)環(huán)境或建筑肌理的綠色種植，而是要切實(shí)考慮環(huán)境、經(jīng)濟(jì)與社會長久發(fā)展的需要，既要衡量其成本，又要注重持續(xù)的后期效益。

2.2 堅(jiān)持健康舒適性原則

在綠色建筑的居住設(shè)計(jì)中，為了創(chuàng)造一個生態(tài)宜居的居住環(huán)境，促進(jìn)人們生活質(zhì)量的不斷提高，需要為人們提供舒適的居住空間和戶外休閑的社區(qū)環(huán)境，使人們感到舒適和放松。適宜的濕潤度、充足的采光等條件對提高居住的舒適度非常重要。在住宅建筑設(shè)計(jì)中，添加景觀綠化的設(shè)計(jì)能夠增添居住環(huán)境的美感，增強(qiáng)居住者的舒適感[3]。同時，結(jié)合海綿城市和中水系統(tǒng)的理念，對地下室車庫屋頂和住宅屋頂進(jìn)行綠化景觀設(shè)計(jì)，既能避免洪水災(zāi)害，又能有效收集雨水。雨水集中利用后，按需要進(jìn)行二次利用，如社區(qū)廁所的沖刷與清理、社區(qū)綠植的灌溉，甚至可以過濾凈化，達(dá)到安全飲用標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)現(xiàn)城市居民區(qū)的水資源多次利用以達(dá)到良性的水文循環(huán)，提高有效的利用效率，能夠珍惜并保護(hù)水資源，改善溫度和調(diào)節(jié)熱環(huán)境，緩和熱島效應(yīng)，提高居民的生活品質(zhì)，使得居住生態(tài)環(huán)境更加優(yōu)美宜人。

2.3 經(jīng)濟(jì)原則

現(xiàn)代綠色建筑的宗旨是在施工全過程的各個環(huán)節(jié)，達(dá)到低消耗、低污染的目的，需減少和充分利用非可再生資源。在當(dāng)代綠色建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代綠色建筑目的為根本，對建筑的施工成本進(jìn)行嚴(yán)格把控，避免造成資金的浪費(fèi)。利用現(xiàn)有的有限資源創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)效益，在施工質(zhì)量得以保證的條件下，降低投入，更好地提升建筑的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3 綠色建筑理念應(yīng)用的必要性

3.1 有利于人與生態(tài)可持續(xù)發(fā)展

在當(dāng)前的發(fā)展中，人們逐漸重視綠色環(huán)保理念的應(yīng)用。習(xí)近平總書記提出“綠水青山就是金山銀山”的概念促使可持續(xù)發(fā)展的健康綠色建筑設(shè)計(jì)成為當(dāng)代的發(fā)展趨勢，并且驗(yàn)證了其適應(yīng)我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略與政策的內(nèi)在要求，在一定程度上也可以緩和如今面臨的生態(tài)危機(jī)，推動我國建筑設(shè)計(jì)向綠色環(huán)保的方向深入，最終促進(jìn)人、社會、生態(tài)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.2 有利于節(jié)約資源，降低能耗

在我國，人口與資源的矛盾突出，從有限的自然資源與飛速增長的人口數(shù)量發(fā)展趨勢看，人口與資源的矛盾將繼續(xù)激化。在綠色建筑的設(shè)計(jì)中，自然資源的推廣利用同時保護(hù)了我國稀少的能源。特別是綠色建筑采用環(huán)保建材，既能達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的統(tǒng)一，又能合理充分利用其周邊資源，包括水資源、風(fēng)能和太陽能的利用，使各種資源得到優(yōu)化利用，同時還能提高用戶的生活質(zhì)量[4]。由此可見，綠色設(shè)計(jì)理念在建筑設(shè)計(jì)中具有重大的意義，其應(yīng)用十分必要。

綠色建筑設(shè)計(jì)貫通建設(shè)項(xiàng)目選址、具體規(guī)劃、建筑材料選擇使用的整個設(shè)計(jì)過程，其中怎么減少建筑的能耗又是設(shè)計(jì)的重中之重。如在建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師會依據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，考慮建筑選址、體積和形狀等。還將考慮如何降低建筑在建筑原料使用上的消耗，從而為人們創(chuàng)造更多的環(huán)保與節(jié)能的使用空間。

4 應(yīng)用策略與建議

4.1 樹立完善的建筑設(shè)計(jì)理念

綠色建筑的設(shè)計(jì)理念在住宅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用應(yīng)該以資源的整合與利用為重點(diǎn)，全面落實(shí)生態(tài)安全的設(shè)計(jì)理念，把減少環(huán)境污染作為前提，達(dá)到滿足人們?nèi)粘Ｉ畹幕拘枨蟮哪康摹Ｓ纱丝梢?，傳統(tǒng)民居建筑設(shè)計(jì)已經(jīng)與居民實(shí)際的需求不相匹配。我們要及時地轉(zhuǎn)換其設(shè)計(jì)理念，構(gòu)建相對完善的設(shè)計(jì)理念。在具體的實(shí)踐中，應(yīng)積極運(yùn)用綠色建筑的設(shè)計(jì)理念，合理高效地使用現(xiàn)有資源，盡可能地減少能源消耗，營造宜居舒適環(huán)境[5]。對綠色建筑的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行完善與應(yīng)用，全方面提高住宅建筑的設(shè)計(jì)水平，引導(dǎo)其向綠色方向深入發(fā)展。

4.2 優(yōu)化科學(xué)的建筑布局設(shè)計(jì)

建筑的布局設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。建筑的布局要考慮很多因素。首先，在建筑布局中首先應(yīng)考慮通風(fēng)和采光。為了保證舒適性和節(jié)能環(huán)保，應(yīng)優(yōu)先選擇自然通風(fēng)和自然采光，合理高效利用自然資源以提高建筑設(shè)計(jì)環(huán)境保護(hù)的水平[6]。采用自然采光，可以提高其室內(nèi)效果，確保綠色建筑的低能耗。其次，建筑的布局設(shè)計(jì)需要考慮降低建筑自身的熱量負(fù)荷，減少使用隔熱材料。最后，合理規(guī)劃建筑周圍的面積，利用周圍的綠化植物和其他建筑來降低建筑的熱負(fù)荷。同時，應(yīng)合理設(shè)置建筑物之間的間隔，以避免影響相互之間的采光與照明。

4.3 推廣使用環(huán)保的建筑材料

建筑材料是完成建筑工程的根本，合理擇選建筑原料是降低建筑能耗、實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)效果，體現(xiàn)其生態(tài)價(jià)值的重要途徑。要時刻堅(jiān)持環(huán)保的理念，在材料選擇的時候，要對其進(jìn)行嚴(yán)格的把控。綠色建筑材料是實(shí)施綠色理念的物質(zhì)基礎(chǔ)[7]。在住宅建筑的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)理念要涵蓋綠色建筑理念和建筑標(biāo)準(zhǔn)，提高建筑原料的使用率，減少浪費(fèi)不必要的資源，以保證住宅建筑的質(zhì)量。例如，硅酸鋁保溫材料具備防水、防火性能高的優(yōu)點(diǎn)，其能吸收多余熱量可以一定程度上減少傳統(tǒng)的防火、防水材料的使用，從而達(dá)到綠色建筑的設(shè)計(jì)目的。

4.4 應(yīng)用智能建筑技術(shù)

伴隨著科技快速的發(fā)展，智能建筑技術(shù)的使用已經(jīng)成為人類生活的主導(dǎo)?，F(xiàn)代建筑技術(shù)、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)構(gòu)成了當(dāng)前智能建筑技術(shù)。當(dāng)代綠色建筑的設(shè)計(jì)中，人們越來越傾向使用智能建筑技術(shù)，在高層住宅中經(jīng)常得到運(yùn)用，以方便營造人性化、高效的建筑環(huán)境。因此，我們有必要加強(qiáng)智能建筑技術(shù)的應(yīng)用。在綠色建筑的設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合考慮智能建筑系統(tǒng)的特點(diǎn)和功能，確保建筑更加健康舒適、便利環(huán)保，減少資源消耗。根據(jù)住戶的需求，綜合最優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理之間的組合。

4.5 新型節(jié)能技術(shù)

新型節(jié)能技術(shù)在綠色住宅建筑的應(yīng)用前景十分廣闊，其從技術(shù)層面看，比以往的建筑技術(shù)更為先進(jìn)，最直接的效果是減少了房地產(chǎn)開發(fā)對環(huán)境的負(fù)面影響，并通過新型節(jié)能技術(shù)應(yīng)用，減少資源浪費(fèi)，充分利用現(xiàn)有資源，實(shí)現(xiàn)住宅建筑的可持續(xù)發(fā)展。

1）太陽能建筑一體化

太陽能建筑一體化是一種新型的無燃料、無污染的綠色建筑，是太陽能利用設(shè)施和建筑的有機(jī)結(jié)合的模式。采用太陽能集熱器替代屋頂覆蓋層或保溫層，這樣既縮小了對建筑外形的影響范圍，又可以避免重復(fù)投資，降低建造成本，可實(shí)現(xiàn)我國建筑業(yè)的永續(xù)發(fā)展。如福建省的首個陽光保障房工程——寧德·金涵小區(qū)一期建設(shè)中采用了集中集熱-分戶儲熱太陽能熱水系統(tǒng)工程。927戶采用288臺LPC1500集熱器，集熱面積達(dá)1 800 m2。15年內(nèi)工程總節(jié)能（標(biāo)準(zhǔn)煤）4 995 t，減排12 487 tCO2。

2）分質(zhì)供水

以自來水為原水，將原水中的生活用水與直飲水分離，另外設(shè)與住戶直接銜接的管網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生活用水與飲用水的分質(zhì)、分流，可以達(dá)到直接飲用的目的，滿足高質(zhì)量高使用、低質(zhì)量低使用的要求（見圖1）。循環(huán)利用工業(yè)和生活用水，可以有效降低污水處理成本。由于分質(zhì)供水的飲用水不經(jīng)煮沸可以直接飲用，大大節(jié)約了天然氣、電力、煤炭等能源，分質(zhì)供水高效利用從而有效地保護(hù)了珍貴的水資源。

圖1 分質(zhì)供水工程示意圖（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

3）淺層地?zé)崮芾?/p>

主要是通過熱泵技術(shù)的熱交換形式，將地層中的低位熱源轉(zhuǎn)化為可利用的高位熱源，既能供熱，又能供冷[8]。因地制宜推廣各種各樣的熱泵系統(tǒng)，滿足采暖、供冷和生活熱水的需求。提高淺層地?zé)崮艿脑O(shè)計(jì)及運(yùn)行水平，全面衡量淺層地?zé)崮軕?yīng)用的資源條件，顧及其冬夏平衡，合理匹配相應(yīng)機(jī)組。提倡能源站通過能源托管或者合同能源管理的形式進(jìn)行管理和運(yùn)營，提高運(yùn)營的效率，以達(dá)到高效利用能源的目的。其主要應(yīng)用集中在我國的華北地區(qū)和東北南部地區(qū)，如遵化市龍華名苑小區(qū)的水源熱泵項(xiàng)目經(jīng)過運(yùn)行連續(xù)7個采暖期，每個采暖期實(shí)際供熱耗電量為23 kW·h/m2，節(jié)能效益顯著。

4）裝配式建筑推廣

裝配式建筑是預(yù)制構(gòu)件部件直接在施工現(xiàn)場組裝的建筑，如圖2所示。在裝配式建筑中推廣使用可再生能源和綠色建筑產(chǎn)品，這并沒有改變建筑自身，而是改變了建筑模式。建筑和裝飾一體化設(shè)計(jì)與施工可以有效縮短工期，節(jié)約資源和能源，減少施工污染，提高建筑質(zhì)量安全水平。如萬科的金域緹香工程，施工中引進(jìn)萬科工業(yè)住宅的技術(shù)，包括預(yù)制的樓梯、隔板墻、疊合樓板等。在提高建筑結(jié)構(gòu)精度的同時解決了滲漏、開裂等質(zhì)量問題。

圖2 裝配式建筑示意圖[9]

5）Building Information Modeling（BIM）技術(shù)運(yùn)用

BIM為綠色建筑的發(fā)展提供深入的剖析和有效的管理，致力于建筑生命周期各個階段的一體化管理，如圖3所示。BIM技術(shù)可以為此提供了一個完整的解決方案，能夠全方位把握各種材料和設(shè)施的完整信息，并同時進(jìn)行實(shí)時合作和進(jìn)一步優(yōu)化，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。如常州的九洲花園城項(xiàng)目利用BIM技術(shù)虛擬施工指導(dǎo)并實(shí)時更新，實(shí)現(xiàn)了其精細(xì)化管理。

圖3 BIM技術(shù)示意圖（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

6）被動式節(jié)能建筑

被動式節(jié)能技術(shù)是指通過建筑自身的原料、布局、規(guī)劃等與氣候相適應(yīng)，輔以間歇運(yùn)行的空調(diào)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)節(jié)能舒適的技術(shù)。不同于主動節(jié)能技術(shù)把室內(nèi)空間與自然環(huán)境隔離開來，采用充分利用現(xiàn)有條件的方法，使建筑最大限度地順應(yīng)環(huán)境。可以最大限度地減少建筑對采暖、空調(diào)和照明的需求，充分利用可再生能源，以最小的能耗提供舒適的室內(nèi)環(huán)境。

5 實(shí)例分析

5.1 嚴(yán)寒地區(qū)——裝配式EPS模塊被動房

圖4 位于哈爾濱市的一所被動式住房，其地處嚴(yán)寒氣候區(qū)，冬季室外溫度極低，加之采暖期近6個月，常規(guī)建筑的采暖能耗高，同時建造被動房難度大，所以其結(jié)合被動式建筑技術(shù)體系與EPS模塊混凝土結(jié)構(gòu)，提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體保溫性能和氣密性，從而大大降低冬季建筑的采暖負(fù)荷，降低能耗。

圖4 裝配式EPS模塊被動房（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

5.2 寒冷地區(qū)——鐵血山莊

圖5 是一所位于北京郊區(qū)的被動住宅。它背靠山坡，導(dǎo)致寒冬季節(jié)的冷空氣會沖刷北外墻，因此，需要因地制宜利用現(xiàn)有的場地空間。依據(jù)太陽方位和角度，確定建筑的整體布局，嚴(yán)密計(jì)算窗戶的位置及其大小。外墻采用150 mm保溫板，中庭內(nèi)設(shè)大型玻璃房，玻璃箱結(jié)構(gòu)的太陽能房可在冬季提供連續(xù)熱源，同時解決了中心區(qū)域的采光問題。在完成第一個采暖季的數(shù)據(jù)采集后，實(shí)驗(yàn)證明，冬天無采暖設(shè)備室內(nèi)溫度可達(dá)到均溫11℃。同時，夏季通過空氣流動的原理，把地下室里涼爽的空氣引入室內(nèi)并從屋面排出室外，造成室內(nèi)外的空氣循環(huán)，從而降低室內(nèi)溫度。被動式住宅將居住需求放在首位，保證了其居住的舒適度與建筑的節(jié)能可持續(xù)化。

圖5 鐵血山莊（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

5.3 夏熱冬冷地區(qū)——鐵籬山莊住宅

高溫高濕是這個氣候區(qū)最大的問題，建筑如何降低室內(nèi)的濕度是關(guān)鍵。圖6是位于湖南株洲的裝配式鋼木結(jié)構(gòu)的被動房，采用工業(yè)化、室內(nèi)外一體化設(shè)計(jì)的被動式建筑，以及超低能耗的建筑技術(shù)實(shí)現(xiàn)低碳節(jié)能。建筑頂層覆蓋著瀝青瓦，保溫層連續(xù)包裹整個建筑的外觀，起到保溫隔熱的效果；為了保證完整的氣密層，安裝了窗框覆保溫層的被動式門窗，并運(yùn)用特殊的配件和材料，從而防止室內(nèi)的能量損失；高效的熱回收新風(fēng)系統(tǒng)源源不斷地提供氧氣，保證了室內(nèi)的恒溫恒濕。

圖6 鐵籬山莊住宅（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

5.4 夏熱冬暖地區(qū)——北山被動式住宅

福建南安的北山被動式住宅（見圖7）是我國夏熱冬暖地區(qū)的第一個被動式的低能耗房屋項(xiàng)目。這個氣候區(qū)的建筑以冬季采暖，夏季制冷和除濕為主要目標(biāo)。其被動式節(jié)能技術(shù)措施主要有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫（外墻、屋面采用100 mm厚B1保溫材料，被動式專用門窗）和具有除濕功能的空氣源熱泵空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)。同時采用戶式太陽能熱水系統(tǒng)，樓頂上統(tǒng)一布置集熱板和水箱，然后再分配到每戶。不僅改善了建筑能耗，還提升了整體居住的舒適度[10]。

圖7 北山被動式住宅（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

5.5 溫和地區(qū)

我國溫和地區(qū)主要包括云南省和貴州、四川、西藏等地區(qū)，這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)相對落后，在建筑節(jié)能技術(shù)的推廣和應(yīng)用方面投入資金較少。溫和地區(qū)的居住建筑特點(diǎn)不同于其他的氣候區(qū)，對其居住建筑能耗的研究較少，要在充分調(diào)研論證的基礎(chǔ)上，確定適宜的建筑節(jié)能技術(shù)路線，且建筑節(jié)能工作開展的較晚，技術(shù)體系還處于發(fā)展階段，針對低能耗建筑的研究則尚未起步。

6 結(jié)語

綜上所述，在住宅建筑設(shè)計(jì)中，強(qiáng)調(diào)綠色建筑設(shè)計(jì)的理念，一方面可以做到節(jié)約能源，降低能耗，營造舒適健康的宜居想環(huán)境，另一方面可以增進(jìn)人與自然的共生發(fā)展。在重視其必要性的前提下，通過對設(shè)計(jì)理念的完善，建筑布局的設(shè)計(jì)，風(fēng)能、太陽能、節(jié)能環(huán)保材料的利用，智能建筑技術(shù)和新型節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，促使其與綠色建筑設(shè)計(jì)理念之間的相互融合發(fā)展，降低了住宅建筑設(shè)計(jì)與使用中的能源消耗量，推動可持續(xù)發(fā)展理念的進(jìn)一步落實(shí)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的切實(shí)保護(hù)。綠色建筑分為一星級、二星級和三星級，星級越高其需要滿足的要求也就越多，在具體設(shè)計(jì)時，需充分利用可再生能源，不同地區(qū)的綠色建筑設(shè)計(jì)應(yīng)遵循因地制宜，針對不同氣候區(qū)的住宅建筑所要應(yīng)對的主要問題，結(jié)合本地現(xiàn)有自然條件，采取適宜的節(jié)能技術(shù)與措施。通過規(guī)劃、設(shè)計(jì)、環(huán)境配置等手段創(chuàng)建宜居環(huán)境，使建筑有效地成為環(huán)境的過濾器和調(diào)節(jié)器，創(chuàng)造健康舒適、便利宜人的居住環(huán)境。