一次綠色建筑的設計實踐

姜慶新

伴隨經濟的高速增長，我國社會經濟發展將面臨更為嚴重的能源問題。解決能源問題的途徑是多方面的，其中，開發利用可再生能源資源，提高可再生能源在能源結構中的比例將是一個重要的選擇。

項目概況：

昆山國家高新技術產業開發區是昆山大力實施開放條件下的自主創新、加快高新技術產業聚集發展、推動經濟發展模式升級轉變的重要載體。昆山低碳科技館是昆山昆山國家高新技術產業開發區國家火炬計劃昆山可再生能源特色產業基地核心區的標志性建筑，是園區節能環保技術展示、示范、教育中心。項目位于昆山低碳產業主題公園，中心湖北側核心展示區內。

展示區用地面積為31766平方米，昆山低碳科技館位于地段西側，建筑面積為9992平方米，其中地上9366平方米，地下626平方米，地上三層，局部地下一層，建筑高度23.65米。

設計目標：

本項目的設計目標為《綠色建筑標準》三星級。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。

建筑設計的具體措施：

1， 節地與室外環境：

1.1， 地下空間：開發利用地下和地上空間是城市節約用地的重要措施。目前項目地下室建筑面積為1120平方米，主要布置設備用房，可以滿足地下空間建筑面積與建筑面積之比不小于15%的要求。

1.2， 透水地面：透水地面對緩解城市熱島效應有非常重要的益處，是綠色建筑的重點要求，主要的技術措施有：

（1） 室外透水地面面積比要大于等于 40%，設計中非機動車道路、地面停車場和其他硬質鋪地宜采用透水地面，并利用園林綠化提供遮陽。

（2） 將道路和廣場設計為透水地面，場地設計時應注意將不透水面積分散設計，中間以滲透鋪裝隔開，避免出現大面積連續的非透水鋪裝，以分散雨水徑流。

（4） 采用小石子或細鵝卵石鋪路，用在使用率高的人流密集區域路面。

1.3， 室外綠化：大量種植鄉土植物是因為其具有很強的適應力，可在最大程度上確保植物的存活，減少病蟲害，能有效降低維護費用。

1.4， 低碳出行：在建筑北側設置自行車停車場，為使用自行車出行的市民提供便利。

1.5， 無障礙設計：按照《城市道路與建筑物無障礙設計規范》JGJ50‐2001 中規定的設計部位均設有無障礙通行設施。

室外風環境：清華大學建筑節能研究中心針對昆山不同季節下的氣象條件，對昆山低碳科技館在冬季和夏季典型工況下的周邊風環境進行了模擬，從風環境的模擬結果可以看出，昆山低碳科技館在建筑外形設計和園區規劃位置的選取上，都比較合理。其周邊主要人員活動區域的風速均未超過5m/s，達到了綠色建筑評價標準要求；未在建筑周圍產生明顯死角和漩渦，可以保證污染物及時和充分擴散；夏季建筑物前后壓差超過5Pa，有利于自然通風效果。冬季建筑物前后壓差低于5Pa，有利于控制冷風滲透量。綜上，昆山低碳館在室外風環境的設計上是合理的，既保障了室外環境的舒適，又有利于自然通風利用。

1.6， 日照遮擋：

項目周邊基本無相鄰建筑，同時本工程為單體建筑，解決好自身的遮擋即可，不存在日照遮擋問題。

1.7， 光污染控制：城市光污染目前已經成了較為嚴重的環境問題。反射率高的建筑幕墻容易產生反射光及眩光，引起行車司機和行人的不舒適，可能造成道路安全隱患。設計中除在人體高度的范圍內設置部分玻璃幕墻，增加日然采光功能及向參觀者提供良好的觀賞室外風景，其他部分幕墻均采用綠植幕墻，控制玻璃幕墻的面積，減少光污染。

2， 節能與能源利用：

2.1， 自然通風：積極采用室內自然通風，將有效降低建筑空調能耗，提高室內空氣品質，保證舒適度。昆山低碳科技館的體型由循環概念以及參觀流線而來，內部形成連通的開敞、流暢空間，占建筑大半面積的是公共展示空間，建筑中心為一個生態中。結合建筑設計方案，本著可以盡量縮短自然通風路徑、降低自然通風阻力的原則，昆山低碳科技館的自然通風采用可直接開啟的外窗、天窗實現，建筑內部開敞的空間，可形成“穿堂風”，充分利用風壓作用。根據清華大學的《昆山低碳科技館自然通風模擬報告》利用昆山低碳科技館可開啟外窗、天窗進行自然通風的方案可以實現良好通風效果，最終選擇東西向玻璃幕墻開啟窗扇面積為15㎡，北向玻璃幕墻開啟窗扇面積為20㎡，南向玻璃幕墻開啟窗扇面積為30㎡，天窗開啟面積為20㎡。以上方案可實現過渡季節自然通風換氣次數達到5次以上，可以滿足室內空氣品質和溫度控制的需要。

2.2， 自然采光：通過采光的優化設計，對自然光進行控制和選擇，保證同時滿足人體健康需求和室內環境舒適度。考慮到照明系統能源消耗已成為建筑能耗的主要部分，因此可以根據建筑本身特點，充分利用自然光資源，降低照明能耗，從而節約建筑用能，真正實現“低碳”的開發理念。根據清華大學的《昆山低碳科技館自然采光模擬報告》的結論及指導，設計中采用增加一層北向外窗、在屋頂東側增加小天窗、在一層靠近室外平臺及三層的西側部分區域使用光導管系統盡量增加自然采光，達到低碳節能的目的。

2.3， 建筑綠表皮：建筑綠表皮是指建筑設計外型及圍護結構成時，通過屋頂綠化、太陽能光伏建筑一體化表皮、風力發電建筑一體化表皮等方式，充分考慮構建節能、綠色的建筑表皮。根據本項目的方案特征，在圍護結構的屋面及墻體大面積的采用種植屋面及綠植幕墻技術，提高維護結構的保溫隔熱性能。三層的天窗采用太陽能光伏發電薄膜玻璃與建筑一體化設計。

2.4，設備選用：在設計中我們選用了勢能電梯，將電梯的部分勢能轉化為電能循環利用，選用質量優良的管材及配件防止水資源浪費，節水，節電設備也是優先考慮的對象。

3， 節材與材料資源利用：

3.1， 建筑結構體系：綠色建筑要求優先選用采用資源消耗和環境影響小的建筑結構體系。根據建筑方案的特點，結構選型最后確定為鋼結構，不但有效解決展覽館大跨度，造型新穎的問題，同時鋼材也是可循環利用的材料。

3.2， 節材設計：本工程建筑造型簡約現代，除必要的遮陽、導光、導風、載物、輔助綠化等作用的遮陽板、格柵，無裝飾性構件。

3.3，可循環材料的使用：建筑中可再循環材料包含兩部分內容，一是使用的材料本身就是可再循環材料，二是建筑拆除時能夠被再循環利用的材料。本工程中主要材料鋼材，玻璃，石膏板，鋁合金，塑料，木材等均屬于可循環材料，且所占重量經測算超過15%，滿足綠色建筑的要求。另外，所有建筑材料均需符合環保標準，且超過60%的建筑材料可在500KM以內可采購到。

其他專業設計的具體措施：

除了建筑專業的節能措施外，其他設備專業在節水與水資源利用，室內 環境質量，運營管理等方面也分別針對項目特征采取了相應的措施，例如：空調專業根據項目臨水的特點，設計了地源熱泵空調系統利用地下資源，室內采用了地輻射空調解決高大空間內人體高度以上空間增加空調負荷的問題；電氣專業利用太陽能光伏發電，出解決部分自身用電外，可并網，同時根據展覽館不同的使用情況預設不同的場景照明模式以節省照明的能耗；給排水專業設置了中水回收系統將屋面雨水收集后用于屋面及綠植幕墻的滴灌；選用系統等等。

總結：

綠色節能建筑是一個綜合系統，通過各個專業的子系統的節能設計，綜合以上節能措施的落實，使本工程基本達到了設計目標，經清華大學的《昆山低碳科技館能耗模擬分析報告》得出結論，本工程可以達到綠色三星建筑的標準。