【摘要】隨著綠色建設(shè)理念逐漸深入人們的生活，在對建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，除了要更加注重建筑本身綠色節(jié)能外，還要將現(xiàn)代信息技術(shù)、環(huán)境模擬技術(shù)、BIM技術(shù)以及其他先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合。文中首先對綠色建筑技術(shù)的應(yīng)用意義進(jìn)行闡述，然后以華南理工大學(xué)教育科研樓為例進(jìn)行詳細(xì)分析，論述了該工程的綠色設(shè)計(jì)原則以及相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，最后總結(jié)了綠色建筑技術(shù)在未來的發(fā)展趨勢，以期對高校建筑的節(jié)能工作起到一些借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】綠色建筑技術(shù)；教育科研樓；建筑設(shè)計(jì)

【中圖分類號】TU201.5" " " "【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A" " " "【文章編號】1673-6028（2023）23-0013-03

0 引言

近年來，隨著創(chuàng)辦雙一流高等院校的實(shí)施，高校對功能多元化、產(chǎn)學(xué)研一體化的綜合性教育科研樓需求越來越多，對應(yīng)建筑成本和能源消耗量也隨之上升。高校建筑在我國的節(jié)能減排中具有重要地位，其不僅是能源使用的主體，也是提倡節(jié)約能源觀念、創(chuàng)新能源節(jié)約技術(shù)、開發(fā)新節(jié)能產(chǎn)品，示范使用綠色建筑技術(shù)的重要場所。然而，因?yàn)楦咝＞C合性科研樓總體建筑體量較大，日常教學(xué)、科研活動具有人員使用時(shí)間長、對空間聲光電溫度等環(huán)境使用要求高的特性，節(jié)能效果也并不理想，許多高校中還存在著高能耗建筑。所以，探析綠色建筑技術(shù)在教育科研樓建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可以降低高校的能源消耗，構(gòu)建低消耗、節(jié)約型高校建筑群，為社會推廣倡導(dǎo)綠色節(jié)能的現(xiàn)代建筑起一定示范作用。

1 綠色建筑技術(shù)在教科樓建筑中的應(yīng)用意義

1.1 為教學(xué)和學(xué)習(xí)活動營造健康和諧的建筑環(huán)境

校園建筑環(huán)境的質(zhì)量與師生的健康、教學(xué)與學(xué)習(xí)工作有著明顯的相關(guān)性[1]，高校校區(qū)的聲學(xué)環(huán)境、視覺環(huán)境、通風(fēng)及室內(nèi)空氣品質(zhì)等都會對師生的健康帶來影響，在教學(xué)工作的開展和學(xué)習(xí)效率的提升中發(fā)揮重要作用。因此，通過綠色建筑技術(shù)的應(yīng)用，可以為師生提供健康、舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境，也利于實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建節(jié)能環(huán)保校園的目標(biāo)。

1.2 綠色建筑為環(huán)境保護(hù)、能源節(jié)約和可持續(xù)性教育提供支持

高校綜合性科研樓具有一定的建筑面積和人流量，其消耗的能量和資源是十分龐大的。通過在校園中實(shí)施綠色建筑技術(shù)，創(chuàng)造綠色低能耗的教學(xué)科研環(huán)境，讓學(xué)生從做中學(xué)，從學(xué)中做，讓節(jié)能環(huán)保、綠色技術(shù)環(huán)境成為學(xué)生生活和學(xué)習(xí)中的一種深刻體驗(yàn)，有助于學(xué)生養(yǎng)成正確的綠色環(huán)境可持續(xù)性觀念。

1.3 綠色建筑能為高校創(chuàng)造長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益

“成本太高”常常是許多人不愿采用綠色建筑技術(shù)的重要原因。在實(shí)踐中，對于綠色建筑來說，初期投資也許會比普通建筑稍微多一些，但是通過生命周期費(fèi)用分析，后期水電費(fèi)用的節(jié)省和使用性能的提高，可以彌補(bǔ)前期的投資成本。由于綠色建筑具有低能耗、可持續(xù)的特征，所以從經(jīng)濟(jì)角度來看，綠色建筑也具有極高的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性[2]。可以說，在建設(shè)綠色建筑的過程中，學(xué)校能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生發(fā)展、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏，這對學(xué)校自身的可持續(xù)發(fā)展是有利的。建設(shè)綠色校園，無疑是建設(shè)節(jié)約型校園的必然要求。

2 項(xiàng)目概述

2.1 項(xiàng)目概況

華南理工大學(xué)校教育科研樓1（如圖1）坐落在大學(xué)城校區(qū)內(nèi)，場地設(shè)在校區(qū)的南邊。主體結(jié)構(gòu)共12層，建筑面積3.9萬平方米，建筑高度48.2米，二類高層公共建筑，防火等級為一級，綠色建筑達(dá)到國家二星設(shè)計(jì)要求。教育科研樓承擔(dān)了教學(xué)、科研、會議交流等不同功能。

2.2 綠色建筑工程的設(shè)計(jì)原則

在華南理工大學(xué)教育科研樓設(shè)計(jì)中，采用綠色建筑技術(shù)的原則主要有三條：

（1）適應(yīng)本土地域環(huán)境和氣候特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)時(shí)，對華南地區(qū)的氣候、溫度、濕度、降水等進(jìn)行了全面分析。根據(jù)分析結(jié)果，提出了一套適用于本區(qū)域的綠色建筑規(guī)劃。比如，通過對建筑物的合理布置與構(gòu)造，可以改善建筑物的熱工性能，降低建筑物的空調(diào)與采暖費(fèi)用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。同時(shí)，選用綠色建材，可有效地改善建筑隔熱效果，減少能源消耗。另外，利用太陽能和風(fēng)能等可再生資源為建筑物供電，從而降低了對常規(guī)能源的依賴程度。

（2）技術(shù)經(jīng)濟(jì)相宜原則。在設(shè)計(jì)中，將綠色建筑的經(jīng)濟(jì)效益考慮進(jìn)去。盡管在初期投資上，綠色建筑可能會較常規(guī)建筑稍高，但從長遠(yuǎn)來看其節(jié)能效果明顯，可以大幅降低后期的運(yùn)行費(fèi)用，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益[3]。這就要求設(shè)計(jì)人員在確保綠色建筑品質(zhì)的前提下，盡量降低造價(jià)，以達(dá)到技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益的雙重提高。

（3）符合國家及區(qū)域有關(guān)節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范。在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，按照國家或區(qū)域的有關(guān)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。針對不同地區(qū)的氣候條件、資源條件等，提出了相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計(jì)與評估方法。只有遵循相關(guān)建設(shè)要求，才能保證建筑的節(jié)能效果達(dá)到預(yù)期目的。根據(jù)相應(yīng)的建設(shè)規(guī)范，提出了對應(yīng)的技術(shù)與方法。

總體而言，將綠色建筑技術(shù)運(yùn)用于本項(xiàng)目的建筑設(shè)計(jì)中，其基本原則為：根據(jù)華南地域的地理、氣候特點(diǎn)，采取適宜的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)手段，按照國家及區(qū)域的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，打造節(jié)能、環(huán)保、高效的教學(xué)科研大樓。

2.3 綠色建筑技術(shù)的具體應(yīng)用與設(shè)計(jì)

（1）綠色通風(fēng)與采光設(shè)計(jì)。通風(fēng)性是建筑必不可少的功能之一，教學(xué)樓的通氣程度會直接影響到室內(nèi)氣流狀態(tài)，影響到師生的工作與學(xué)習(xí)效率。在通風(fēng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循節(jié)能環(huán)保理念。為此，建筑的中心設(shè)計(jì)理念之一是最大限度地利用自然風(fēng)能，根據(jù)區(qū)域一年的盛行風(fēng)向，對通風(fēng)口進(jìn)行合理規(guī)劃和設(shè)置，降低人為通風(fēng)所帶來的能量消耗，盡可能使教學(xué)樓達(dá)成自然通風(fēng)的效果。同時(shí)，還要進(jìn)行采光設(shè)計(jì)，平衡陽光與人造光的關(guān)系，充分利用陽光，減少人造光的使用，同樣可以實(shí)現(xiàn)生態(tài)節(jié)能的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

（2）建筑遮陽綜合設(shè)計(jì)。在當(dāng)前的高校建筑中，為了達(dá)到使用功能內(nèi)部開敞明亮、造型新穎，在建筑立面采用大面積的玻璃窗。一批新的公共建筑建成后，往往出現(xiàn)夏天室內(nèi)光線太強(qiáng)、制冷設(shè)施峰值負(fù)載快速增長、室內(nèi)照明均勻性差異性大等諸多弊端。公共建筑遮陽是一項(xiàng)重要的節(jié)能技術(shù)，其重要性已被學(xué)術(shù)界、設(shè)計(jì)界和工程界所認(rèn)可，并被列入節(jié)約能源計(jì)劃和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中[4]。本項(xiàng)目實(shí)施了建筑綜合遮陽方法，對建筑的施工方案、結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)等展開了分析，運(yùn)用仿真分析的方法對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化，最后以圖形化的方式將其表現(xiàn)出來。建筑的遮陽造型是一體化的，在主立面朝向的屋檐造型上進(jìn)行自然外露，這樣就可以將遮陽造型與建筑本體結(jié)合，達(dá)到自然遮陽的效果，以減少夏季的空調(diào)使用頻次，減少能耗。

（3）立面綠化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。立面綠化系統(tǒng)設(shè)計(jì)是本項(xiàng)目建筑設(shè)計(jì)中綠色建筑技術(shù)的另一項(xiàng)重要措施。在夏季，建筑外墻采用豎向綠化，既可作為外部遮擋，又可減少空調(diào)設(shè)備的使用量，達(dá)到節(jié)能減排的目的。同時(shí)屋頂綠化是一種節(jié)約能源的重要手段，在屋面上種植植被，能有效地遮蔽夏日的陽光，降低屋面吸熱，達(dá)到降溫的目的[5]。同時(shí)，屋面綠化還具有集雨、減水、保土、降低建筑維修費(fèi)用等作用。立體綠植系統(tǒng)和屋面綠植系統(tǒng)，可以讓建筑物與周圍的自然景觀相協(xié)調(diào)，提高建筑物的美感。立體綠化體系能給建筑形體帶來豐富的綠色與生態(tài)表現(xiàn)，讓建筑更具生機(jī)與活力。圖2為立面綠化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

（4）高效制冷與熱源裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。教育科研樓進(jìn)行了高效率冷熱源機(jī)組體系設(shè)計(jì)，采用螺旋水冷和離心冷卻器。這兩種設(shè)備的COP（制冷效率）都超過了現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，這就意味著可以更高效地使用能源，減少消耗，提高熱交換的效率，同時(shí)采用變頻調(diào)速、高效冷卻水循環(huán)等新技術(shù)和新方法，進(jìn)一步提升能源利用效率。高效制冷與熱源裝置的設(shè)計(jì)，既能最大限度地利用能量，又能有效地降低教學(xué)科研大樓的運(yùn)行費(fèi)用，充分體現(xiàn)綠色建筑的理念與目的。

（5）圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計(jì)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱設(shè)計(jì)，確保建筑隔熱性能達(dá)到規(guī)范的要求。首先，采用貼面磚墻和蒸壓加氣砼砌塊兩種方式，既能增強(qiáng)墻體的隔熱效果，又能減小熱傳導(dǎo)，達(dá)到節(jié)能目的[6]。其次，在屋頂上安裝30mm厚度的聚苯乙烯保溫板，可大幅提升建筑的隔熱性能，使得建筑的太陽能綜合得熱系數(shù)可達(dá)0.40，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。這樣，既減少了空調(diào)的使用次數(shù)，降低了能源消耗，同時(shí)也增加建筑的舒適性。另外，在外窗及幕墻上，還使用了雙層低密度玻璃，進(jìn)一步提高建筑的隔熱效果，可以有效地減小窗口對外界的吸熱性，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。而且窗與墻比的比值低于0.70，可降低室內(nèi)的傳熱，有效地減少建筑空間局部熱島效應(yīng)的出現(xiàn)。

（6）綠色建筑材料的運(yùn)用。學(xué)校建筑綜合樓的綠色設(shè)計(jì)，不僅表現(xiàn)在建筑的結(jié)構(gòu)和空間的布置上，而且還體現(xiàn)在建造的材料上。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保的目的，應(yīng)注意對材料的選擇，盡可能地就地取材，減少運(yùn)輸費(fèi)用。在保證質(zhì)量的情況下，采用環(huán)保再生建筑材料，既可以實(shí)現(xiàn)建筑主體的功能，又能控制材料的成本。實(shí)踐表明，大部分來自于環(huán)保再生建筑材料的質(zhì)量不存在問題，并且與新材料的質(zhì)地、性能基本一致，將其應(yīng)用于新建筑的建設(shè)中，可以通過建材的重復(fù)利用，減少資源的浪費(fèi)。在工程實(shí)踐中，既要嚴(yán)格控制廢物的生成，又要對廢氣廢料進(jìn)行合理的處置，打造出一種綠色的環(huán)境，為今后教師和學(xué)生的學(xué)習(xí)和工作創(chuàng)造一個(gè)健康和綠色的環(huán)境。

3 綠色建筑技術(shù)的發(fā)展趨勢和前景

3.1 發(fā)展前景向好

目前我國的城市建設(shè)發(fā)展已進(jìn)入了一個(gè)瓶頸時(shí)期，而建筑用地的開放也臨近飽和?！熬G色”與“經(jīng)濟(jì)”的協(xié)調(diào)發(fā)展、“建筑”與“生態(tài)”的相互適應(yīng)已經(jīng)成為社會的共識。這幾年，人們意識到以往經(jīng)濟(jì)發(fā)展是以破壞環(huán)境為代價(jià)的。因此，國家出臺了一系列環(huán)保政策，社會各界從不同的角度和高度進(jìn)行了各種各樣的宣傳，教育機(jī)構(gòu)也在努力地向下一代灌輸“綠色”理念對人類生存的重要意義。因此，綠色建筑技術(shù)的實(shí)施和發(fā)展已成為一種趨勢，其發(fā)展前景也十分美好。

3.2 政策支持

綠色建筑工程技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)不再是一種理論概念，政府部門不斷制定和完善綠色建筑建設(shè)要求和標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)了對綠色建筑技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用的肯定和重視，對其進(jìn)行了大力扶持。在國家和地方的各項(xiàng)政策支持下，綠色建筑技術(shù)的開發(fā)和推廣將會成為建筑行業(yè)的另一個(gè)轉(zhuǎn)型增長點(diǎn)。

3.3 與數(shù)據(jù)結(jié)合

在過去的幾年里，隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，人類對數(shù)據(jù)的利用也越來越多。綠色建筑工程技術(shù)利用現(xiàn)代信息科技軟件開發(fā)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)賦予的強(qiáng)大計(jì)算力和綜合分析能力，模擬各種不同環(huán)境下建筑能耗降低措施，設(shè)計(jì)出更加科學(xué)的建筑、改進(jìn)建筑設(shè)計(jì)理念，提升建筑的整體性能。在設(shè)計(jì)和施工階段，綠色建筑技術(shù)也能借助海量的數(shù)據(jù)，對建筑項(xiàng)目中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和對比分析，使“綠色”與人們的生活更貼近，為人們身邊的建筑環(huán)境增添色彩。

此外，綠色建筑技術(shù)還結(jié)合運(yùn)用BIM技術(shù)、模擬計(jì)算技術(shù)，對建筑圖紙進(jìn)行正確性、可行性和可實(shí)施性進(jìn)行分析，對建筑的性能、舒適度等進(jìn)行仿真模擬，通過比較和論證得出最佳的設(shè)計(jì)方案，使綠色施工技術(shù)得以更好地實(shí)現(xiàn)。因此，隨著時(shí)間的推移和科技的進(jìn)步，綠色建筑技術(shù)的內(nèi)涵也會得到拓展和深化。

4 結(jié)語

在未來的建筑工程中，綠色建筑設(shè)計(jì)將引領(lǐng)新的發(fā)展趨勢。本項(xiàng)目教育科研樓的設(shè)計(jì)融入的綠色建筑技術(shù)運(yùn)用，實(shí)踐了綠色和節(jié)能理念，體現(xiàn)了現(xiàn)代建筑的可持續(xù)性，通過合理的設(shè)計(jì)和管理，使建筑在滿足使用功能的同時(shí)，也能夠?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生積極的影響，實(shí)現(xiàn)建筑與環(huán)境的和諧共生。

參考文獻(xiàn)

[1] 張文軒，鄭輯宏.夏熱冬冷地區(qū)中小學(xué)校園綠色建筑設(shè)

計(jì)研究——以荊州市沙北實(shí)驗(yàn)學(xué)校設(shè)計(jì)為例[J].重慶

建筑，2023，22（08）：25-27.

[2] 郭進(jìn)樂.學(xué)校綜合教學(xué)樓的綠色建筑設(shè)計(jì)[J].建材與

裝飾，2020（20）：67.

[3] 王興偉.綠色建筑理念下高校建筑工業(yè)遺存改造設(shè)計(jì)研

究[D].蘭州理工大學(xué)，2022.

[4] 王逸瑋.基于綠色建筑理念的洛南第三初級中學(xué)設(shè)計(jì)研

究[D].西安建筑科技大學(xué)，2022.

[5] 王娟.綠色建筑典型技術(shù)分類與推廣價(jià)值評級研究[D].

華中科技大學(xué)，2022.

[6] 關(guān)樂.淺析學(xué)校綜合教學(xué)樓的綠色建筑設(shè)計(jì)的原則與方

法[J].房地產(chǎn)世界，2022（08）：51-53.

[作者簡介]彭志鐸（1980 —），男，廣東人，本科，高級工程師，研究方向：建筑設(shè)計(jì)。