文／鄭紅軍 中機國際工程設計研究院有限責任公司 湖南長沙 410000

引言：

建筑行業(yè)是我國支柱產業(yè)、也是重要的能源消耗產業(yè)，隨著人們節(jié)能環(huán)保意識的增強，綠色建筑概念被提出且實現快速推廣。有研究指出，建筑工程項目全生命周期對環(huán)境的影響，70%由設計決定的，優(yōu)化綠色建筑設計成為綠色建筑發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)。我國綠色建筑早期設計主要依托《綠色建筑評價標準》進行指導，存在技術堆砌的問題，隨著相關設計理念的不斷發(fā)展，開始強調被動式設計，以被動為優(yōu)先、主動為優(yōu)化，本文主要圍繞此展開分析。

1、綠色建筑概念

“綠色建筑”的概念最早可追溯至20世紀60年代，基于戰(zhàn)后經濟的發(fā)展各國開始關注建筑能耗問題，并推動了綠色建筑的發(fā)展；20世紀80年代，“可持續(xù)發(fā)展理念”被提出，各國在綠色建筑的探索方面也取得了一定的成就，頒布了相應的評估標準，如：英國的“BREEAM”、美國的“LEED”、香港的“HK-BEAM”、日本的“CASBEE”等，上述評估標準與相關政策頒布推動了世界范圍內綠色建筑的發(fā)展。

我國綠色建筑的發(fā)展始于2001年，在各國發(fā)布的評估標準基礎上結合我國國情制定“中國生態(tài)住宅技術評估體系”，推動了綠色健康住宅的發(fā)展；2004年、2006年我國分別出臺了《綠色奧運建筑評價體系》、《綠色建筑評價標準》，直至2014年頒布新版《綠色建筑評價標準》。上述標準的頒布，為我國綠色建筑設計提供了重要的指導，但是由于此標準屬于是技術措施性標準，導致不少綠色建筑設計出現技術堆砌的問題，如：部分項目為了評上高星級綠色建筑，選用低效高分技術乃至一些不合理技術，將綠色建筑設計變?yōu)楣S流水線的作業(yè)。此外，多種綠色建筑的投入也導致建設成本的增加，造成一些經濟欠發(fā)達地區(qū)綠色建筑推廣受限。為解決上述問題，有學者提出了以下幾點解決措施：（1）將《綠色建筑評價標準》由技術措施性標準修改為目標層次的標準；（2）簡化標準的結構，刪除施工管理；（3）簡化條文評價；（4）強調選用適應地方氣候條件特點的被動設計。本文主要從被動設計的角度出發(fā)展開分析，此種設計方法最早于1993年美國《可持續(xù)發(fā)展設計導則》一書中被提出，指的是結合功能需要，采用簡單的實用技術，針對當地氣候采用被動式能源策略，盡量應用可再生資源。此種設計方法的關鍵在于“回應氣候”，充分尊重地區(qū)的自然環(huán)境，且讓綠色成為了一種基本的設計策略參與建筑創(chuàng)作中，如：可從建筑規(guī)劃布局、建筑材料選擇、建筑結構體系選擇等方面入手，適應當地的地理、氣候特點，不再過度依賴外部能源或是機械設備的運行，為人們創(chuàng)造健康、舒適的室內環(huán)境，節(jié)約不可再生資源。

2、綠色建筑被動式設計策略

2.1 被動式設計理念

當下建筑節(jié)能與減排發(fā)展大環(huán)境下，越加強調通過建筑的自我被動式調節(jié)，實現良好的物質、能量循環(huán)，合理解決能耗問題。本文探討的被動式設計，源于清華大學栗德祥教授提倡的“被動優(yōu)先”理念，即：在建筑設計過程中充分利用自然氣候、建筑自身調節(jié)功能實現節(jié)能減排，有效降低建筑整體能耗；此外，可將人工設備或主動技術作為技術輔助或是補充手段，有效提高建筑使用效率。

2.2 被動式設計策略

2.2.1 尊重建筑環(huán)境與氣候

綠色建筑被動式設計理念下，應以建筑環(huán)境與氣候為先導展開設計工作，對此需全面調查區(qū)域氣候情況與擬建場地條件，并以此為基礎進行建筑場地規(guī)劃。主要設計要點包括：（1）科學確定建筑朝向、建筑體形系數、場地綠化率、場地植被情況、建筑與場地周邊道路及場地內構筑物的關系；（2）科學計算建筑間距、優(yōu)化建筑位置與朝向、合理組織建筑自然通風、自然光照，實現建筑物在場地中與氣候、環(huán)境的呼應。

2.2.2 建筑物單體形態(tài)控制

綠色建筑被動式設計中建筑單體形態(tài)控制是一項重要策略，其直接影響建筑體形系數、結構與空間組織。結合相關理論與實踐分析可得，建筑物體形系數越大，則其與外界熱交換面積越大，因此減小建筑物體型系數可獲得較好的降耗效果。此外，通過合理的建筑結構選型與空間組織，可營造自然通風、采光好的室內環(huán)境，有利于建筑節(jié)能的實現。

2.2.3 建筑物圍護結構設計與材料選擇

綠色建筑被動式設計中圍護結構是關鍵，直接影響節(jié)能目標的達成。在建筑圍護結構設計時，應合理確定保溫層導熱系數、厚度，保障建筑物熱傳導性能，從而減少暖通空調設備的使用；圍護結構材料選擇方面也應具有節(jié)能意識，如：圍護結構可選擇對太陽輻射反射率高的顏色，減少夏季建筑物外表皮的吸收輻射率；墻體可選擇蓄熱性能好的材料，并減少大面積玻璃與開窗，減少冬季供熱能耗。此外，被動式設計中還需關注外圍護結構的耐久性，有效減少后期維修工作。

3、實例分析綠色建筑設計要點

3.1 工程概況

本工程為某公共建筑項目，用地面積2274.4m，建筑面積2940.4m，建筑高度18.9m，綠地率36.6%。此建筑位于夏熱冬冷地區(qū)，年平均氣溫 17℃（夏季平均23～28℃、冬季平均12～19℃）；年降水量1600～1700 mm，降水日147～157d；年平均相對濕度78.5%；年平均日照時間3.81h，夏至日太陽高度角83°，冬至日太陽高度角38°；夏季盛行西南風，冬季盛行偏北風。根據區(qū)域條件分析，綠色建筑設計中如何維持建筑室溫舒適是重點，也是難點，本項目主要采取被動優(yōu)先、主動為輔的設計方法，有效解決建筑能耗問題。

3.2 被動式設計要點

本項目綠色建筑被動式設計要點如下：

（1）外部形體設計。為減少建筑熱散失，本項目設計選擇體型系數小且適應場地的盒子為原始體型。結合區(qū)域氣候特點，設計時要求減少夏季陽光直射、保證冬季充足日照，為此充分借鑒自遮陽設計策略，建筑南面設計斜向切削體塊，在保證自然采光的同時，引入更多的夏季風，獲得較好的自然通風效果；建筑北面通過形體切削減弱冬季風對北立面的風壓，并增大室內采光面積，見圖1。經由計算，本項目建筑體型系數0.24，滿足《公共建筑節(jié)能設計標準》要求。

圖1 季節(jié)性建筑形體

（2）內部節(jié)能設計。此項目設計中維持室內適宜溫度是重難點，具體設計策略如下：結合內部空間、功能要求，在建筑中部垂直交通體系設置熱壓通風井，改善室內風環(huán)境；合理選擇外圍護結構材料獲得良好的保溫隔熱效果，具體如下表1所示。

表1 外圍護結構材料

（3）外窗設計。本項目設計中增設外窗兜風板，主要設置在建筑東西兩面，充分將風引入室內，增大夏季室內空氣流速；同時也有利于增加建筑立面豐富度。

（4）場地設計。本項目在場地北側設計種植高度20m 的雪松，有效阻擋冬季風，南側種植低矮灌木；建筑南側設計一個水池，有效降低夏季風溫度，間接減少夏季室內得熱，且水池可接收屋頂雨水，與建筑中水系統(tǒng)連接；場地道路規(guī)劃設計為草磚、不阻隔草地的石板路，硬質鋪地選用透水磚，有效增強場地生態(tài)性。

3.3 主動式節(jié)能設計要點

本項目主要采取以下主動設計策略：

（1）太陽能發(fā)電：本項目通過日照分析確定屋面年得熱量最大角度，設計使用太陽能發(fā)電板減少建筑能耗。

（2）管道通風：本項目在建筑南側布置管道通風系統(tǒng)，夏季開啟南側進風口，將夏季風引入管道，并經由南側水池降溫后進入室內；冬季風口閉合，防止冷風進入。

（3）中水處理系統(tǒng)：本項目設計在地下設置中水處理系統(tǒng)，雨水收集、處理后供給廁所沖洗、園林灌溉、道路保潔等，見下圖2。

圖2 中水處理系統(tǒng)

3.4 節(jié)能分析結果

本項目采用SWARE 對建筑（DT 單體）進行模擬分析，最終顯示各項指標（建筑體型系數、各立面窗墻比、各立面窗最不利透射比、各立面外窗傳熱系數和綜合太陽得熱系數、外窗氣密性、建筑能耗）均滿足《公共建筑節(jié)能設計標準》相關要求。其中，建筑室外風環(huán)境評價滿足《綠色建筑評價標準》要求；室內采光模擬結果滿足《建筑采光設計標準》要求；建筑室內噪聲滿足《民用建筑隔聲設計規(guī)范》低限要求。

結語：

綜上所述，綠色建筑是現代建筑行業(yè)發(fā)展的一個重要方向，且已經取得了一定的成果，建立了相關標準與制度體系。隨著綠色建筑設計理念的不斷發(fā)展，被動式設計方法被提出，其真正將“綠色”融入建造中，重視地區(qū)氣候與環(huán)境因素的分析，加強建筑場地、單體形態(tài)以及圍護結構設計工作，同時適當采取主動設計策略，充分利用可再生能源，提高資源循環(huán)利用率，全面提升建筑品質，打造真正的“綠色建筑”。