關于“綠色建筑”的設計

【摘要】由于中國人口的迅速膨脹，我國對推廣綠色建筑和可持續性設計有迫切需求。綠色建筑作為一種建筑規則和建筑環境性能的衡量標準，為人們提供健康、舒適、安全的居住、工作和活動的空間，符合了人們對于未來生活的追求和向往，本文從綠色建筑設計的各環節要素并結合實例做了相應的分析，供業內參考。

【關鍵詞】綠色建筑；綠化設計；節能系統

綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內，最大限度地節約資源（節能，節地，節水，節材），保護環境和減少污染，為人們提供健康，適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。美國綠色建筑協會在2003年開始推行LEED認證標準，LEED（Leadership in Energy and Environmental Design）是一個評價綠色建筑的工具。宗旨是：在設計中有效地減少環境和住戶的負面影響。目的是：規范一個完整、準確的綠色建筑概念，防止建筑的濫綠色化，在美國部分州和一些國家已被列為法定強制標準。2009年，中國建筑科學研究院環境測控優化研究中心開展leed認證咨詢服務，并在國內開展LEED和中國綠色建筑三星的雙認證咨詢工作。截止2010年10月，中國共有278個項目申請LEED認證并注冊，共0.15億平方米。

綠色建筑設計理念包括以下幾個方面：節能能源：充分利用太陽能，采用節能的建筑圍護結構以及采暖和空調，減少采暖和空調的使用。根據自然通風的原理設置風冷系統，使建筑能夠有效地利用夏季的主導風向。建筑采用適應當地氣候條件的平面形式及總體布局。

節約資源：在建筑設計、建造和建筑材料的選擇中，均考慮資源的合理使用和處置。要減少資源的使用，力求使資源可再生利用。節約水資源，包括綠化的節約用水。

回歸自然：綠色建筑外部要強調與周邊環境相融合，和諧一致、動靜互補，做到保護自然生態環境。

舒適和健康的生活環境：建筑內部不使用對人體有害的建筑材料和裝修材料。室內空氣清新，溫、濕度適當，使居住者感覺良好，身心健康。

綠色建筑的建造特點包括：對建筑的地理條件有明確的要求，土壤中不存在有毒、有害物質，地溫適宜，地下水純凈，地磁適中。

綠色建筑應盡量采用天然材料。建筑中采用的木材、樹皮、竹材、石塊、石灰、油漆等，要經過檢驗處理，確保對人體無害。

綠色建筑還要根據地理條件，設置太陽能采暖、熱水、發電及風力發電裝置，以充分利用環境提供的天然可再生能源。

案例分析：楊浦社會福利院位于上海市楊浦區松花江路55弄5號，建設單位為上海市楊浦區民政局。建筑基地位于楊浦福利院以東、松花江路95弄以南、鐵路何楊支路以西、長白社區衛生服務中心以北，基地面積為16102平方米，主要是提供老年人養老的場所。在設計初期，建設方就提出了該工程在節能方面要“比80年代建筑節能65%的目標”，同時在預算允許的情況下，多做可持續性設計，努力達到綠色建筑的要求。于是我所在的設計院與太平洋能源中心合作完成這一目標。整個建筑主要在三個方面進行了可持續性設計。

一、建筑朝向、體型、停車場和屋頂綠化設計上，充分考慮了可持續性。

本工程是在原有社會福利院中拆除部分廢舊建筑，重新建造了一個擁有500個床位的生活樓。考慮到上海的夏季主導風向為東南風，設計中建筑的主要朝向定為南偏東29度，與主導風向垂直。三棟樓平行設計，之間僅設置了局部聯系的過廳和休息活動區，南側布置了臥室，北側布置了少量的輔助用房和活動大廳，整個建筑南北通風、日照充足，可以減少空調的使用，提高居住的舒適度。

園區內原有一些地面停車，本次設計了一個地下停車庫，將地面停車納入地下，減少了不滲透性地表面積（如瀝青停車場），因此可以減少雨水沖瀉，從而減少了污染和腐蝕；同時釋放了大量的地面停車面積，改為綠化，使得整個園區的綠化面積超過30%，在用地緊缺的上海市中心城區，比較難得。另外在車庫坡道頂板和屋頂上設計了綠化，一方面可提供老人和工作人員休憩使用，另一方面也有利于整個建筑的節能。

整個建筑采用外墻外保溫系統，斷熱鋁合金型材和中空低輻射的外門窗，有效降低了圍護結構的能耗。該建筑體形系數為0.26，外墻平均傳熱系數為0.51W/M².K，屋頂由于采用了種植土屋面，傳熱系數為0.40W/M².K，外門窗的傳熱系數為0.25W/M².K，自身遮陽系數為0.57，三棟建筑的節能率達到65%。

二、在能源利用方面，考慮到該建筑的能耗主要包括空調制冷和采暖、生活熱水能耗、以及照明這三個方面。本工程由于預算和生活中老人實際使用要求，采用了分體空調，故主要在生活熱水能耗和照明方面做了節能設計。

首先我們選用了太陽能+空氣源熱水機組熱水系統這個方案。太陽能的總量很大，全國太陽能年輻射總量在3.8-8.4×10千焦/平方米之間，約占全國2/3以上的地區年日照時數大于2000小時，實現了大規模的商業化應用，本工程將太陽能集熱板設在三棟樓最高層的屋面，結合綠化設計。但是考慮到太陽能供熱受各種因素（季節、地點、氣候等）的影響，不能維持穩定，如果要實現在任何氣候條件下都供熱的需求，必須采用輔助熱源作為補充，通過三個方面比較目前常用的三種輔助熱源——電、天然氣、空氣源，我們選擇了空氣源熱泵。第一個方面是投資和運行的成本：本工程輔助電熱水器熱水系統的投資成本約為58萬元，燃氣爐熱水系統的投資成本約為83萬元，空氣源熱水機組熱水系統的投資成本約為98萬元，而運行成本上電熱水器熱水系統最高，空氣源熱水機組熱水系統最低。太陽能+空氣源熱水機組熱水系統一年的運行成本比太陽能+燃氣爐熱水系統低約4.2萬元，系統運行3.6年后基本可收回多增加的投資費用。第二個方面是能耗的比較，空氣源熱泵空本工程全年能耗39.56噸 標/年，燃氣熱水器全年能耗51.6噸 標/年，電輔助加熱全年能耗131.5噸 標/年，以及能源利用率的比較，空氣源熱泵：燃氣熱水器：電加熱=3.75：1.125：1，空氣源熱泵的利用率最高。第三個方面是輔助熱源的環境低溫適應性和環保性能。上海總體氣候比較溫和，市區年平均氣溫約為15.8℃，夏季較為炎熱，7、8月份一般都在30℃以上；冬季溫度則經常低于10℃，少數天氣溫度低于-5℃；全年日照時書約為1700小時（市區）～2000小時，所以上海地區是個比較適合使用空氣源熱泵產品的地區。同時空氣源熱泵具有高效節能、綠色環保、安全可靠、自動化調控比較簡單，無需專人職守，保證全天候熱水供應，結合定時開關功能實現與太陽能熱水系統的很好匹配。所以太陽能+空氣源熱水機組熱水系統解決了本工程的熱水方案，而且無需設計專用機房、無污染又安全、全年能源利用率300%以上，是一種實用的環保節能技術，也是一個能源結構合理、高效低耗、綠色環保的設計。

其次我們在照明工程中采用綠色照明設計。第一充分利用自然光，在保證外開窗采光系數的情況下，內裝飾采用淺色系的涂料，增加室內表面的反射系數。第二選用高效優質的照明器材，包括高光效電光源、高效節能照明燈具及燈用電器附件。一般照明選用T5三基色熒光燈、節能型緊湊熒光燈具。第三地下車庫采用“人體感應控制”結合“時間控制”，降低車庫的照明電耗。

三、在建筑外立面設計中，主要采用了暖色系的涂料飾面，而不是石材或玻璃幕墻，減少對周圍的輻射與光污染。同時施工現場的廢料盡量重新利用。

現在，整個工程已竣工并交付使用，以上設計均在工程中實現，但遺憾的是有些設計因為預算或其它方面的原因，未能實現——如空調系統采用更為節能的帶冷凝熱回收的風冷熱泵系統及雨水的收集和利用。風冷熱泵系統在本工程中使用能滿足節能、高效、先進、可靠并靈活結合集中和分布的形式，具體表現在1）能充分利用熱泵技術，進行空調余熱利用，它是一種性能系數（COP）較高的節能型制冷機組，投入1Kw的電能可得到近4KW的制冷和熱水的能量，充分體現節能效益；2）采用模塊化主機，根據負荷自動調節制冷（熱）量；3）機組占地面積小，直接裝在樓頂上，無需占用建筑面積，冷熱量集中通過水管分配送到各房間空氣盤管；4）應用范圍廣：除了供冷供熱外，熱回收還能夠免費制取生活的熱水。希望在以后的工程中能更加努力推進“綠色建筑”的設計。