楊韶馨

（中譽設計有限公司 廣東 清遠 511518）

0 前言

“碳達峰”和“碳中和”目標的提出，給我國實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展提出了更為嚴峻的考驗。建筑作為三大終端消費之一，碳排放占CO2總排放量的1/4［1］，綠色低碳化設計是我國綠色發(fā)展的重要一環(huán)。

風、光、熱、濕是氣候的基本元素，不同元素有不同存在的方式，且受到地理位置、地表形態(tài)和人類活動的影響。嶺南地區(qū)氣候濕熱、多雨，夏季持續(xù)時間長，冬季暖潤溫和，夏季制冷需求多，導致建筑能耗高，對綠色建筑的發(fā)展提出了嚴峻的挑戰(zhàn)?；谠摎夂蜻m應性的通風隔熱與遮陽技術的發(fā)展和應用也成為彰顯嶺南現(xiàn)代建筑的鮮明特色［2］。尤其是在居民對高質(zhì)量生活要求和“雙碳”目標的雙重形勢下，對嶺南地區(qū)的綠色建筑發(fā)展提出了更高的要求［3］。如果建筑項目在規(guī)劃-設計-運行全生命周期開展節(jié)能技術，即針對嶺南地區(qū)亞熱帶氣候區(qū)，從建筑空間布局形態(tài)開始，到建筑設計，再到運行時的被動式節(jié)能設計措施和當?shù)鼐用袷褂眯袨榈?，則會更有效的推動綠色建筑低碳化發(fā)展。

綠色建筑是城市、能源、自然的高度協(xié)調(diào)，是人與自然共同發(fā)展的必然路徑［4］。在此過程中，需要專業(yè)人員不僅要有低碳化的思維設計模式，還需要對當?shù)氐臍夂?、生態(tài)和行為習慣較為熟稔，才能把綠色建筑低碳化貫徹其中［5］。

圍繞綠色建筑各方面，學者進行了大量的研究，劉剛［6］總結(jié)了綠色建筑材料的應用現(xiàn)狀以及節(jié)水、冷屋頂、最低新風等節(jié)能技術；田慧峰等人［7］介紹了國內(nèi)綠色建筑的相關標準、政策，旨在鼓勵政府、開發(fā)商、施工單位等對綠色建筑重視，推動綠色技術和產(chǎn)品的應用；湯文?。?］從建筑的全生命周期出發(fā)，參考《綠色建筑評價標準：GB/T 50378—2006》，得到不同星級下的綠色建筑增量成本，與總投資比較后選擇項目的綠色建筑技術，從技術和經(jīng)濟兩方面考慮綠色建筑的設計實踐。

針對夏熱冬暖地區(qū)綠色建筑發(fā)展方面，李東和［9］在充分考慮氣候因素條件下，把研究重點放在被動式建筑與設計策略上，主要有建筑體形復雜化，建筑間距以節(jié)能為原則，采用天庭、天井等加強建筑通風，設置遮陽設施，此外還有建筑圍護結(jié)構和資源利用等方面的建議；黃惠菁［10］基于嶺南氣候，探究了不同形式的遮陽構件及其與光伏發(fā)電技術、再生水蒸發(fā)、太陽追蹤自動遮陽、防眩光等技術的綜合應用；此外，嶺南地區(qū)空調(diào)能耗占到建筑總能耗的一半以上，對建筑空調(diào)形式和管理必不可少。楊虎等人［11］探討了廣州某教育建筑空調(diào)采用溫濕度精確控制和探測是否使用的控制空調(diào)開關的措施。

本文基于地塊建筑的全生命周期，即從規(guī)劃開始，到設計到后期運行的空調(diào)系統(tǒng)形式等，通過調(diào)研不同階段已有建筑實例和發(fā)表的文獻等，全面梳理適應于嶺南氣候的各項綠色建筑技術，為后續(xù)綠色建筑技術的實際應用提供參考。

1 建筑形態(tài)布局

1.1 形態(tài)布局概念

顧名思義，建筑形態(tài)布局即建筑與建筑、周圍環(huán)境形成的樣式。通過基本形態(tài)設計進行建筑周圍氣候調(diào)節(jié)是綠色建筑設計方法的內(nèi)涵之一。

建筑形態(tài)的設計體現(xiàn)在3 個方面：①要體現(xiàn)對土地的最佳利用，不浪費土地資源；②要建造適應于當?shù)貧夂虻慕ㄖ问?，在嶺南地區(qū)要特別注意通風、遮擋和采光三者之間的平衡；③體現(xiàn)建筑與人的交互，即居民與外界的通達性，保證居民生活便利。

因此，不同氣候區(qū)和文化地區(qū)的建筑形態(tài)千差萬別，如圖1所示。

圖1 不同氣候區(qū)建筑形態(tài)Fig.1 Architectural Forms in Different Climate Zones

1.2 形態(tài)布局設計策略

從廣義來說，形態(tài)布局不僅考慮建筑與周圍環(huán)境的和諧、節(jié)約能源，還要表達出人文情懷，Serge Salat博士［12］對巴黎的始建于19 世紀中葉的奧斯曼式建筑情有獨鐘。

奧斯曼式建筑在自然光可利用率、被動空間占比、街區(qū)的可達性和連接性，都表現(xiàn)得極為優(yōu)越，實現(xiàn)建筑、環(huán)境、人和諧統(tǒng)一，如圖2所示。

圖2 巴黎奧斯曼式建筑形態(tài)Fig.2 Paris Ottoman Architectural Form

嶺南地區(qū)的通風帶走建筑聚集的大部分熱量，在設計形態(tài)布局時要注重通風走廊的形成。胡顯軍［13］對嶺南舊街區(qū)進行微改造時，重新梳理了形態(tài)肌理，提出了對堵塞通風的建筑構件進行拆除，以還原街區(qū)原始的氣候適應性肌理，如圖3所示。

圖3 街區(qū)肌理疏通［13］Fig.3 Street Texture Dredging

增強通風的方式不僅表現(xiàn)在平面布局，還可以在垂直方向上，形成上下相通的樓井，更符合用地緊張以高層建筑為主的現(xiàn)代城市設計，如圖4所示。

圖4 天井內(nèi)院疏通與優(yōu)化［13］Fig.4 Drainage and Optimization of the Courtyard

除了建筑布局、空間結(jié)構之外，形態(tài)設計還包含其他建筑構件，比如雨棚、遮陽，在嶺南地區(qū)不僅要應對多雨天氣，還要抵擋炎熱酷暑。

從上面的分析可以看出，形態(tài)布局的設計重點在于適應氣候從空間的橫向和縱向兩個維度，圍繞通風和遮擋兩個核心開展。具體的設計策略為平行于主流風速形成通風廊道，豎直方向設置天庭、天井對建筑抽風；平面布局沿用傳統(tǒng)騎樓的方式設置遮擋構件、樓與樓間隔設置雨棚，豎向空間在中段形成架空、空中庭院，既能貼近自然又能節(jié)約能耗（見圖5～圖6）。

圖5 街巷改造增加綠化和遮陽設施［13］Fig.5 Greening and Shading Facilities in Street Space Design

圖6 建筑架空示意圖［13］Fig.6 Building Overhead Schematic Diagram

2 建筑設計

結(jié)合當?shù)貧夂驐l件，通過設計可以改變建筑空間功能、使用者行為，達到滿足居民對生活空間的要求和減少能源消耗的目標。

建筑設計的綠色低碳策略主要為抵抗?jié)駸釟夂蜻M行建筑的被動式設計，減少建筑人工環(huán)境的耗能。沈馳［14］提出了5 種以空間塑造引導行為的綠色設計策略，總結(jié)如下：

⑴利用自然采光和自然通風減少對能源依賴，具體措施是把建筑“切薄”，讓建筑與周圍環(huán)境的接觸面增加，充分利用自然光和通風。這種方式增加了建筑的體型系數(shù)，在以制冷為主的嶺南地區(qū)比較實用；

⑵公共空間室外化，減少能源使用，這要是針對非主要使用的公共空間，比如大堂、中庭、走廊、電梯廳等，可采用架空的狀態(tài)營造陰涼的環(huán)境，與嶺南地區(qū)傳統(tǒng)騎樓設計有異曲同工之妙，還可以增加與室外的交互，體現(xiàn)建筑的開放；

⑶創(chuàng)造“冷巷”，加強自然通風，這是傳統(tǒng)嶺南建筑塑造環(huán)境的精髓，嶺南地區(qū)濕熱，通風甚至比遮陽、隔熱更為重要，既可以帶走建筑熱量，還可以作為空調(diào)新風的來源，減少能源的使用，同時傳承歷史建筑風格；

⑷圍護界面機動設置，應對不同季節(jié)氣候的變化，比如報告廳正面墻采用轉(zhuǎn)門，氣候舒適的時候，轉(zhuǎn)門打開，與外界的綠植相連，不僅身心愉悅，還可以減少機械通風消耗的能量，遮擋組件的靈活應用，冬季增加太陽輻射，夏季減少室內(nèi)得熱；

⑸消極空間的再造，猶如廢棄物再利用，疏散樓梯使用頻率低，如果不放在核心筒，而是與外界相通，且覆蓋通透的遮陽格柵，就可以更加吸引使用者上下樓，不僅可以消食交談，還減少電梯的使用頻率。

賀珉［15］在針對夏熱冬暖地區(qū)辦公建筑綠色設計中，把建筑的通風當成重點，設置拔風井盡量增加建筑的引風，此外，圍護結(jié)構的靈活設計以應對氣候變化，生態(tài)設計增加建筑空間的自然氣息，空調(diào)系統(tǒng)應用可再生能源等設計策略也值得借鑒；李鑫強［16］在建筑設計中提出設置退臺式獨立露臺，增加立體綠化突出遮陽，被動式設計中采用倒置式屋面和外墻保溫系統(tǒng)，注重門窗節(jié)能設計減少能耗。

在建筑設計方面，為適應亞熱帶氣候區(qū)，要充分發(fā)揮被動式建筑設計優(yōu)勢，包含建筑外形設計充分利用自然光和通風；建筑功能布局優(yōu)化與自然環(huán)境和諧互動；遮擋和隔熱構件合理設置，減少室內(nèi)得熱；靈活設置部分構件，增加建筑空間的多樣性等。

在對清遠民族工業(yè)園企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展基地進行改造時，從3個方面進行設計（見圖7）：

圖7 清遠工業(yè)園區(qū)建筑形態(tài)和布局Fig.7 Architectural Form and Layout of Qingyuan Industrial Park

⑴ 項目地形與建筑體量和周邊建筑肌理相結(jié)合，建筑之間布置綠化及活動空間，把建筑體量解構為更小的基本型，建筑與自然更為和諧，消除建筑對城市造成的壓迫感；

⑵工業(yè)園區(qū)建筑體量大類型多，建筑形態(tài)和布局以人為本進行設計，將辦公綜合樓置于沿街面反映企業(yè)文化和生活氣息，辦公綜合樓弧線設計以增加地標性，把建筑分解為有趣的基本形體，形成了一系列的綠化花園，滿足人們的生活和工作需求；

⑶在為建筑遮擋陽光的同時，使它能受到盛行風的吹拂，讓建筑獲得良好的遮蔭通風效果。屋頂具備太陽能板和隔熱設計，有助于實現(xiàn)可再生能源的目標。同時，設計對于整體水資源管理與景觀美化進行了規(guī)劃，以保護和恢復本地植物群落。

3 空調(diào)策略

3.1 現(xiàn)有狀況

嶺南地區(qū)暖通空調(diào)消耗的能源占到建筑總能耗的一半以上，綠色建筑設計繞不過暖通設計。暖通系統(tǒng)包含供能、通風和空氣調(diào)節(jié)3個方面，在嶺南地區(qū)主要是通風、去濕和制冷。

蘇海東［17］針對建筑裝修階段，提出了在低碳背景下空調(diào)系統(tǒng)應采用太陽能技術、變頻技術、綠色材料技術和能源分析與循環(huán)利用技術的建議；賀珉［15］提出不同功能區(qū)空調(diào)分區(qū)設計、空調(diào)風系統(tǒng)要注意熱回收和地板送風、空調(diào)水系統(tǒng)種要數(shù)字化調(diào)節(jié)等措施。學者對以上空調(diào)系統(tǒng)措施的研究已經(jīng)很多，下面以嶺南地區(qū)氣候為背景，著重強調(diào)的空調(diào)節(jié)能措施。

3.2 除濕制冷分步

嶺南地區(qū)房間熱舒適不達標，除了溫度高之外，很多時候是濕度太高。在廣州大學采用集中供冷能源費用較高，是廣受詬病的原因之一，其中一項就是為達到室內(nèi)熱舒適，設置的空調(diào)室內(nèi)溫度過低，但經(jīng)過調(diào)研是室內(nèi)的濕度太高，造成了室內(nèi)不舒適且能源浪費的結(jié)果［18］。

秦翠翠［19］采用機械通風的方式在住宅可以明顯的改善房間環(huán)境。除了住宅之外，采用多聯(lián)機和其他集中空調(diào)形式的建筑，可設計除濕和制冷分開以滿足室內(nèi)環(huán)境標準，同時減少空調(diào)能耗。

3.3 監(jiān)測和控制

建筑空調(diào)使用行為不當可使建筑能耗費用翻倍［20］，因此，監(jiān)測和基于行為對空調(diào)系統(tǒng)的控制在多聯(lián)機和中央空調(diào)中必不可少。不同功能建筑的具體措施如下：

⑴針對教室有固定上課時間的建筑功能，可通過自控系統(tǒng)設置空調(diào)的開啟時間段，如果是中小學，在體育課或其他活動時間設置空調(diào)關閉，如果是大學間歇性上課的教室，可增加空調(diào)使用終止時間指令才允許開啟的控制。

⑵如果是辦公室，可采用紅外線等監(jiān)測技術對在室人員行為實施監(jiān)測，可設置離開15 min 后自動關閉等控制方法，也可根據(jù)固定上下班時間對系統(tǒng)進行管控。

在數(shù)字化當?shù)赖默F(xiàn)代社會，除了使用行為監(jiān)測之外，結(jié)合房間溫度的精確控制和設置空調(diào)能耗管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)運維過程中空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。

4 結(jié)論

本文從嶺南地區(qū)熱濕、多雨的氣候出發(fā)，以建筑綠色低碳設計為目標，從建筑形態(tài)布局、建筑設計和空調(diào)系統(tǒng)3個方面進行了論述，結(jié)論如下：

⑴建筑布局基于當?shù)氐南募局鲗эL向，形成通風走廊帶走建筑內(nèi)的熱量，局部細節(jié)考慮遮陽、遮雨設施和綠化，形成人、自然和建筑的和諧。

⑵建筑設計主要采用分區(qū)精細化設計和被動式設計策略，針對不長時間停留和消極功能，可多與外界自然相連，常用空間多接觸自然采光，參考騎樓中部架空設計，建筑活動門靈活設計等。

⑶空調(diào)方面在現(xiàn)有的綠色技術上，依托于數(shù)字化技術，基于室內(nèi)環(huán)境和行為使用監(jiān)測基礎上，對空調(diào)系統(tǒng)可采用除濕制冷分步，對功能房間設置開啟時間和自動關閉等措施。