【摘要】建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展面臨更大挑戰(zhàn)，同時也迎來重要發(fā)展機遇。文章結(jié)合實際項目，從設計視角上對建筑設計構(gòu)架、氣候與環(huán)境特點、場地與布局分析、功能與空間要素、建筑技術(shù)運用等方面進行了探索與研究，闡述了如何將綠色設計的理念和方法融入建筑設計。以氣候適應性為核心，通過分析研究氣候、場地、建筑空間、功能、界面等方面，構(gòu)建適應夏熱冬冷氣候下園區(qū)的綠色建筑設計模式。

【關(guān)鍵詞】綠色建筑；被動式設計；技術(shù)運用

【中圖分類號】TU201.5 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-6028（2025）02-0073-03

0 引言

“雙碳”目標下，綠色生態(tài)建筑建設迎來了新的發(fā)展機遇。隨著我國快速城市化，一系列環(huán)境污染和能源問題先后出現(xiàn)，影響了社會經(jīng)濟的發(fā)展。因此，在生態(tài)文明建設大發(fā)展的背景下，設計綠色、低碳、循環(huán)、可持續(xù)的建筑，是當代建筑師的責任和使命。建筑設計中的被動式設計在使用過程中可以有效減少對能源的消耗，甚至可以實現(xiàn)零能耗。本文結(jié)合夏熱冬冷地區(qū)產(chǎn)業(yè)化園區(qū)項目，針對被動式綠色建筑設計技術(shù)的解析與運用進行了深入研究。

1 綠色建筑設計構(gòu)架

綠色建筑設計的核心價值具有多元化的特征，其價值觀體系往往決定了設計發(fā)展的方向和結(jié)果。應杜絕以純粹的形式化、個性化等為出發(fā)點，將綠色生態(tài)的價值觀作為設計實現(xiàn)核心與輸入輸出的依據(jù)，從而創(chuàng)造出理性、地域性、與自然生態(tài)和諧的建筑。因此，綠色建筑設計應從前期、設計、施工、運營進行全生命周期的綜合設計，以總體平衡為目標，從建筑設計的內(nèi)在本質(zhì)出發(fā)，處理地域、環(huán)境、空間、功能、界面、技術(shù)、流程、造價等問題，不斷評估修正，進行驗證反饋，在整體系統(tǒng)平衡中達到最優(yōu)效果。

1.1 綠色建筑設計重要的思維方式

1）堅持從整體到局部、從空間到措施的設計。綠色設計是系統(tǒng)性的設計，包含了建筑及其所在區(qū)域環(huán)境的互動關(guān)系，也反映了全生命周期維度的影響。整體解決方案效果會更大于局部應用，針對各環(huán)節(jié)的把控，應先進行全面綜合的思考，再分散到局部實施。空間設計和需求的調(diào)控是重要的切入點，包括空間布局、尺度、集約型、功能與環(huán)境的關(guān)系等。所以綠色設計以空間為先導進行節(jié)能設計，再到技術(shù)措施的提升與優(yōu)化[1]。

2）要以全生命周期為重要考量范疇。綠色建筑設計是一個貫穿全過程的全生命周期的設計系統(tǒng)，從開始的整個區(qū)域的生態(tài)、氣候分析，到單體設計深入，構(gòu)建材料采集、生產(chǎn)及單體建造，再到運營維護、重復使用，乃至整體生態(tài)修復平衡與環(huán)境整合。以全生命周期為考量范疇，可以更深刻地體現(xiàn)本土化的環(huán)境整合、人性化的多樣性、長壽因子的應用、低碳技術(shù)的拓展，可以利用智慧化技術(shù)加以調(diào)控，形成全過程的管控手段和方式。

1.2 構(gòu)建正向設計流程

綠色低碳建筑設計應以正向設計思路為主線展開，從宏觀到微觀，從發(fā)現(xiàn)問題到解決問題，按照不同階段、不同專業(yè)、不同要素、不同時序逐漸展開，有序地推進在設計過程中不斷融入綠色設計理念和基因。

2 被動式建筑技術(shù)的解析

某氣體純化氣技術(shù)研發(fā)總部主要用于進行氣體純化設備系列半導體儀器的生產(chǎn)及研發(fā)，產(chǎn)品為氣體純化器、氣體純化系統(tǒng)、氣體過濾器，見圖1。項目用地面積為18 676 m2，擬建設地上建筑面積37 352 m2（1棟5層科研大樓、2棟生產(chǎn)大樓、1棟綜合樓）。項目建成預計生產(chǎn)氣體提純專用設備1 000臺/年，研發(fā)氣體提純專用設備10臺樣式/年。

2.1 氣候與環(huán)境特點

夏熱冬冷地區(qū)是指我國最冷月平均溫度滿足0～10 ℃ ，最熱月平均溫度滿足25～30 ℃ ，日平均溫度≤5 ℃的天數(shù)為0～90 d，日平均溫度≥25 ℃的天數(shù)為49～110 d的地區(qū)。氣候區(qū)域的建筑物必須滿足夏季防熱、通風、降溫要求，冬季應適當兼顧防寒[2]?？傮w規(guī)劃、單體設計和構(gòu)造處理應有利于良好的自然通風。夏季風以東南向為主，規(guī)劃設計留出東南向風道，建筑面向東南向開窗。春秋過渡季節(jié)合理控制通風有助于減少建筑對空調(diào)設備的需求，冬季寒冷應控制建筑防風。

本地區(qū)降水充足，易導致洪澇災害，設計過程中采用雨水收集與利用的設備，同時結(jié)合海綿城市設計技術(shù)的運用。每年6、7月份梅雨季節(jié)時期，氣候陰沉多雨，器物易霉，建筑設計結(jié)合通風天井、通風中庭、底層架空等方式加強建筑整體的通風，緩解建筑內(nèi)部的潮濕等問題。

2.2 場地與布局分析

項目選址避開污染地塊，遠離噪聲、電磁輻射、振動和有害化學品等污染。進行區(qū)域生態(tài)適宜性評價，調(diào)查場地內(nèi)表層土壤質(zhì)量，促進場地的自然生態(tài)資源、自然景觀資源、人文景觀資源的可持續(xù)利用與發(fā)展。

建筑布局尊重區(qū)域的城市空間形態(tài)，充分考慮建筑的高度、密度、外觀形態(tài)，以實現(xiàn)城市風貌的和諧統(tǒng)一。規(guī)劃考慮節(jié)約用地，減少內(nèi)部動線，通過4個建筑體塊組合，利用2層連廊的平臺將各建筑有效聯(lián)系在一起，提高各建筑直接功能的運轉(zhuǎn)效率，使得科研、生產(chǎn)、生活于一體，最大化縮短人行動線。建筑組團外側(cè)為車行交通體系，貨運、車行、人行動線各自獨立且互不干擾。

整體建筑采用圍合布局，內(nèi)部庭院、平臺、特定的場景形成多元化的特色空間。地形設計上，采用微地形、場地高差處理，形成地表接地式和地下接地式的形態(tài)以產(chǎn)生緩沖空間，為主要空間提供被動式預冷/預熱的媒介。局部架空式接地空間，將開口迎合夏季風的主導風向，從而在夏季獲得更多自然通風加速底層散熱。場地結(jié)合景觀設計開展綠化植物配置，利用地被植物、平臺綠化、屋頂綠化，增加建筑及場地的綠量，提升綠化植物固碳能力，有效調(diào)節(jié)局部微氣候，提升建筑周邊空氣品質(zhì)，為使用者提供優(yōu)良的生態(tài)環(huán)境。

2.3 功能與空間要素

建筑使用空間可分為室外、室內(nèi)和室內(nèi)外過渡空間3種類型。就室內(nèi)空間而言，又可分為以自然氣候主導的開放性空間和以人工氣候為主的封閉性空間。前者對自然氣候要素具有明顯的選擇性，而后者則往往是排斥性的[3]。不同的使用功能對于氣候具有不同的適應性，通過合理設置建筑功能空間與室外氣候的聯(lián)系關(guān)系可以最大程度地利用自然資源，提高建筑能效。在設計中充分拓展融入自然的開放性空間潛力，完全融入自然的室外空間和灰空間不需要額外的建筑能耗，見圖2。通過庭院、敞廳、敞廊等方式形成室外和半室外的功能空間，減少與自然隔閡的封閉空間需要最多的能耗，盡可能將空間連通，以充分利用有利的氣候條件，從而將不利氣候因素的影響降到最低。

同時，對項目建筑功能空間進行彈性功能拓展和健康設計，可以為建筑空間提供增值，需要更多關(guān)注室內(nèi)外休閑健身空間的設計及室內(nèi)熱濕環(huán)境、空氣品質(zhì)等方面的設計，提高室內(nèi)人員的健康度和滿意度[4]。建筑空間組織在被動式設計中尤為重要，合理安排不同能耗空間在建筑中的位置及相對關(guān)系，為降低建筑能耗提供基礎，保證人工氣候調(diào)節(jié)僅用于最需要的區(qū)域，實現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境人工依賴的最小化。

2.4 建筑外圍護界面

圍護墻體是建筑與外部環(huán)境直接接觸的界面，直接受到自然及人工環(huán)境的作用。通過優(yōu)化圍護墻體的熱工性能，如蓄熱能力、隔熱能力，對其薄弱環(huán)節(jié)，如冷熱橋構(gòu)造的加強處理，使得室內(nèi)空間環(huán)境維持相對穩(wěn)定的狀態(tài)，可以減少能耗，從而對提升舒適度有直接幫助。

建筑立面設計結(jié)合建筑立面形象及建筑自遮陽的處理，通過自身產(chǎn)生的陰影來形成建筑的“自遮陽”，進而達到減少屋頂和墻體受熱的目的。此外，自遮陽方式具有建筑效果完整、遮陽效果持久、維護成本低的優(yōu)點[5]。本項目采用豎向桿件、平臺挑板、采光天窗電動式可調(diào)節(jié)遮陽系統(tǒng)、喬木遮陽、爬藤綠化植物等進行綜合性建筑遮陽體系，可以有效降低建筑能耗。

3 綠色建筑技術(shù)運用

3.1 光伏太陽能

1）項目模式及接入方式。光伏發(fā)電系統(tǒng)與電力用戶在同一場所，屬于分布式光伏發(fā)電，采用“自發(fā)自用余電量上網(wǎng)”的模式。項目的接入系統(tǒng)方式為低壓380 V接入。

2）太陽能電池組件。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電項目，采用芯片轉(zhuǎn)換效率最高的單晶硅太陽電池組件，組件單板容量為525 WP。項目光伏面積為3 940.86 m2，光伏年發(fā)電約48萬 kW .h，主要用于園區(qū)廠房照明、動力設備等。

3.2 BIM技術(shù)的運用

建筑信息模型（BIM）的應用主要體現(xiàn)在綠色設計指標提取、節(jié)能計算、算量統(tǒng)計、模擬仿真、綠色設計評估等方面。以BIM為載體，提取模型內(nèi)相關(guān)參數(shù)與信息，以達到高效、高質(zhì)地進行綠建指標計算、節(jié)能計算、算量、模擬、評估等，輔助綠色設計方法落地。綠色設計強調(diào)整個建筑生命周期中，在建造和使用流程上對環(huán)境的保護和對資源使用效率（包括降低材料消耗、節(jié)能、減排等）的提高。BIM可持續(xù)設計的特性與綠色設計目標關(guān)注點相同，結(jié)合BIM技術(shù)進行綠色設計的系統(tǒng)性實施步驟如下：界定基于BIM的綠色設計范圍—目標設定—氣象資料獲取—BIM性能化模擬—方案優(yōu)化。

3.3 智慧化管理系統(tǒng)

根據(jù)不同系統(tǒng)板塊綠色設計的方法內(nèi)容、不同前置的條件，在系統(tǒng)總體框架下選取最適宜的方法加以組合。一體化智慧管理平臺，可以實時進行項目的多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)、室內(nèi)照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、空氣處理機、新風處理機、送排風機、車庫CO檢測、電力監(jiān)控系統(tǒng)等，做到有效實時檢測、控制建筑能耗，提升項目在后期運維管理的效率。建設BIM技術(shù)的全生命周期管理平臺與設計實施系統(tǒng)，以保障綠色建筑設計實施全過程中的科學性與準確性。

4 結(jié)語

本文以某氣體純化氣技術(shù)研發(fā)總部項目為例，以綠色建筑設計理論體系為依據(jù)，結(jié)合被動式節(jié)能的技術(shù)手段，在項目前期就對地域氣候與環(huán)境特點、場地與布局、功能與空間要素、建筑外圍護界面等進行分析，充分發(fā)揮建筑設計自身優(yōu)勢，有效降低建筑能耗。并通過綠色建筑設計形成完整的設計流程，以正向設計的角度，為夏熱冬冷地區(qū)產(chǎn)業(yè)園區(qū)設計提供參考。

參考文獻

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[2] 張宏儒.適應夏熱冬冷氣候的綠色公共建筑設計導則[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2021.

[3] 卓高松.夏熱冬冷地區(qū)綠色辦公建筑的被動式設計策略研究[D].北京：清華大學，2013.

[4] 安琪，黃瓊，張欣.基于能耗模擬分析的建筑空間組織被動設計研究[J].建筑節(jié)能，2019，47（1）：63-70.

[5] 李保峰，李鋼.建筑表皮：夏熱冬冷地區(qū)建筑表皮設計研究[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[作者簡介]高國紅（1979—），男，上海人，本科，高級工程師，研究方向：產(chǎn)業(yè)園區(qū)綠色建筑設計。