融合綠建思維的公共建筑設(shè)計(jì)

賀 剛

(四川省建筑設(shè)計(jì)研究院，四川成都 610000)

1 背景概述

近年來，“生態(tài)”、“可持續(xù)發(fā)展”、“低碳節(jié)能”等理念在建筑界掀起了一股綠色的浪潮。綠色建筑是在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度的節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)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[1]。

綠色建筑通過持續(xù)實(shí)踐，證明了綠色建筑不止是“經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、美觀”，而更應(yīng)代表更低的建筑能耗、更高的舒適性、更合理的經(jīng)濟(jì)性、更顯著的地域性、更適用的技術(shù)、更智能的使用管理。本文將以融合綠建思維的公共建筑設(shè)計(jì)流程為切入點(diǎn)，從常規(guī)建筑設(shè)計(jì)基本流程出發(fā)，結(jié)合我國目前在綠色建筑設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題，探索一套更適合綠色建筑的全流程設(shè)計(jì)模式。

2 綠色建筑設(shè)計(jì)流程及主要方法

綠色建筑設(shè)計(jì)在方案階段應(yīng)該從“綠色創(chuàng)意——綠色測(cè)評(píng)——專題支撐”三個(gè)階段來完成綠色理念的植入和綠色性能的真正提升。

2.1 綠色創(chuàng)意

在方案前期階段，項(xiàng)目的綠色創(chuàng)意確定至關(guān)重要。例如，BIG事務(wù)所設(shè)計(jì)的位于丹麥哥本哈根市中心的垃圾焚燒廠(圖1)。BIG通過大膽的將屋頂變成滑雪場(chǎng)，并植入一系列休閑娛樂功能和市政配套功能，將原本消極的空間轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極空間，符合綠色公共建筑公用共享，提高服務(wù)效率，節(jié)約資源的要求[2]。而更重要的意義是通過煙囪的設(shè)置，讓人們親自見證碳排放，目的是讓人人都參與節(jié)能環(huán)保，宣傳可持續(xù)發(fā)展的理念，擴(kuò)大公眾影響力。除此之外，國內(nèi)外數(shù)個(gè)成功項(xiàng)目，都是在前期就使綠色建筑設(shè)計(jì)理念完美的融入傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，使綠色創(chuàng)意成為項(xiàng)目最矚目的焦點(diǎn)。成都來福士廣場(chǎng)(圖2)，考慮到對(duì)周邊建筑的日照影響，根據(jù)太陽照射角度對(duì)建筑形體進(jìn)行切割。

圖1 哥本哈根垃圾焚燒廠

圖2 成都來福士廣場(chǎng)

2.2 綠色測(cè)評(píng)

融合了綠色創(chuàng)意的初始方案確定后，在開始深化方案之前，可以根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，因地制宜，選擇適宜的評(píng)價(jià)體系，并有計(jì)劃的制定綠色建筑技術(shù)核心及技術(shù)路線。

國標(biāo)《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》發(fā)布于2014年，綠色建筑認(rèn)證標(biāo)識(shí)是中國官方唯一綠色建筑認(rèn)證體系。目的是在全壽命期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)、保護(hù)環(huán)境、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。分為節(jié)地與室外環(huán)境、節(jié)能與能源利用、節(jié)水與水資源利用、節(jié)材與材料資源利用、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量、施工管理、運(yùn)營管理等方面[1]。綠色建筑設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)和綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)兩種，依據(jù)中國國情制訂，是高端物業(yè)的選擇，認(rèn)證成本低于國外認(rèn)證體系。

在此階段，建筑師需與各專業(yè)工程師一起完成針對(duì)所選綠建體系的綠建架構(gòu)的搭建。例如，和景觀設(shè)計(jì)師一起完成場(chǎng)地規(guī)劃設(shè)計(jì)，主要考慮場(chǎng)地原始地形地貌的保護(hù)與利用，水體、植被、動(dòng)物種群等生態(tài)體系的維護(hù)與改善等。使整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)更加合理運(yùn)作，與建筑項(xiàng)目形成相互結(jié)合的統(tǒng)一的系統(tǒng)。與結(jié)構(gòu)工程師一起盡量選擇本地開發(fā)生產(chǎn)的材料或距離項(xiàng)目所在地較近的材料，同時(shí)盡可能考慮使用可回收、可再利用、可再生的、無毒害、低維修率和對(duì)人體健康有利的材料。種種措施都需要建立在全專業(yè)在同一標(biāo)準(zhǔn)體系下協(xié)同工作來完成[3]。

2.3 專題支撐

綠建體系建立之后，為了落實(shí)建筑的綠色性能。需要對(duì)所提的綠建目標(biāo)通過一系列專題分析進(jìn)行論證。

(1)通風(fēng)

為了達(dá)到較好的自然通風(fēng)效果，建筑應(yīng)該選擇最佳的方位，有效利用場(chǎng)地的主導(dǎo)風(fēng)向。在進(jìn)行室內(nèi)通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，往往牽涉到入風(fēng)口和出風(fēng)口相對(duì)位置關(guān)系的問題。在一般情況下，將入風(fēng)口和出風(fēng)口相對(duì)布置就可以滿足室內(nèi)熱舒適的要求。但在高溫高濕等特殊情況下，如果將風(fēng)口直接對(duì)準(zhǔn)來風(fēng)風(fēng)向，不但不能改善室內(nèi)熱濕環(huán)境，反而會(huì)增加室內(nèi)溫度和濕度，增加空調(diào)的負(fù)荷。因此在進(jìn)行公共建筑室內(nèi)自然通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該綜合考慮主導(dǎo)風(fēng)向和風(fēng)熱系數(shù)最高的風(fēng)向的影響，結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)風(fēng)口。成都過渡季節(jié)不同進(jìn)風(fēng)口與來風(fēng)方向夾角情況下室內(nèi)風(fēng)速分布見圖3。

圖3 不同進(jìn)風(fēng)口與來風(fēng)方向夾角情況下室內(nèi)風(fēng)速分布

(2)噪聲

噪聲對(duì)人類帶來的危害是非常大的。當(dāng)外部噪聲無法控制時(shí)，怎么通過場(chǎng)地內(nèi)低成本的方法來降低噪聲等級(jí)就顯得尤為重要了，在公建設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過在建筑物物周邊設(shè)置隔音屏障、隔聲林等措施來降低場(chǎng)地外噪聲對(duì)場(chǎng)地的影響。如臥龍自然保護(hù)區(qū)在設(shè)計(jì)時(shí)，在入口干道面向基地一側(cè)，采取種植方式作減噪處理(圖4、圖5)。

圖4 無防噪林遮擋措施時(shí)

圖5 有防噪林遮擋措施時(shí)

(3)采光

室內(nèi)光學(xué)環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)主要是改善建筑室內(nèi)的光環(huán)境，同時(shí)防止眩光污染，這個(gè)項(xiàng)目是一個(gè)辦公項(xiàng)目，采用了內(nèi)走廊的形式，在不開燈具的情況下，室內(nèi)照度很低，不能滿足日常工作學(xué)習(xí)的需求。因此結(jié)合模擬情況，在窗臺(tái)上表面涂刷漫反射涂層，盡可能的將室外的自然光以柔和漫反射的光導(dǎo)入距窗較遠(yuǎn)的地方，改善進(jìn)深過大房間的室內(nèi)光環(huán)境。從對(duì)比結(jié)果可以看出，優(yōu)化之后，室內(nèi)自然光照度提高了80 %左右(圖6)。

圖6 光學(xué)環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)

3 以綠色性能為主導(dǎo)的小型公共建筑實(shí)踐

麓湖生態(tài)城，位于成都天府新區(qū)核心，是利用淺丘地形打造親水性湖泊生態(tài)城。麓客島是麓湖生態(tài)都市活力中心，麓客島上的花房餐廳作為島上社區(qū)活動(dòng)的節(jié)點(diǎn)，需要提供餐飲、接待、休憩、展覽、體驗(yàn)等多種功能。同時(shí)，因?yàn)槠浯砹硕际修r(nóng)業(yè)+綠色健康的生活方式，所以建筑的綠色生態(tài)性能需要尤為強(qiáng)調(diào)。為了更好的適應(yīng)場(chǎng)地氣候、改善舒適度。我們根據(jù)建筑總造價(jià)擬定了本次設(shè)計(jì)的預(yù)設(shè)目標(biāo)：國家綠色建筑二星級(jí)及LEED金級(jí)。預(yù)估花房餐廳的綜合表現(xiàn)能夠節(jié)省65 %的能耗，保證室內(nèi)空氣齡不大于3h，控制85 %的雨水徑流和節(jié)省43 %的用水。這都是之后我們需要綜合設(shè)計(jì)和各項(xiàng)技術(shù)完成的重要指標(biāo)。項(xiàng)目首先搭建了技術(shù)選擇框架，從建筑、景觀、材料三個(gè)方面出發(fā)：建筑方面以被動(dòng)式技術(shù)為主，全面考慮自然通風(fēng)、自然采光、屋頂綠化等設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以主動(dòng)式技術(shù)為輔，結(jié)合雨水收集、VRV新風(fēng)系統(tǒng)等技術(shù)完善建筑功能；景觀方面以低影響開發(fā)作為基本點(diǎn)貫穿整個(gè)場(chǎng)地設(shè)計(jì)；材料方面盡量選擇現(xiàn)場(chǎng)原生態(tài)材料修建。最后，在加入增量成本因素后，逐項(xiàng)論證措施的合理性，并對(duì)可行方案進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化(圖7)。

圖7 成都天府新區(qū)“麓湖杯”綠色建筑創(chuàng)意競(jìng)賽一等獎(jiǎng)方案

進(jìn)行具體方案前，我們了解到除濕防潮是島上建筑面臨的嚴(yán)重問題。因此，我們通過將建筑迎風(fēng)面局部抬高，引入自然風(fēng)，并在北向入口結(jié)合人行流線、立體種植和景觀水體形成了一個(gè)有趣的灰空間，同時(shí)起到很好的自然通風(fēng)降溫作用。形體架空形成的“8”字型回環(huán)，與建筑“生態(tài)回環(huán)”的主題也十分契合。

在大廳和廚房部分，由于建筑在這一部分嵌入“山體” ,自然地形與建筑屋頂自然連接，雖然有屋頂綠化、保溫節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，但是也產(chǎn)生了空氣流通性降低的問題。所以，我們結(jié)合架空層和雙壁風(fēng)井來提升室內(nèi)通風(fēng)。具體做法是將大廳整體架空，利用大廳地板的通風(fēng)口將夏季經(jīng)周邊湖泊、植物冷卻的自然風(fēng)引入大廳，并在大廳東側(cè)覆土區(qū)域設(shè)置了一個(gè)拔風(fēng)井，同時(shí)拔風(fēng)井頂部北側(cè)略高于南側(cè)，利用熱壓、風(fēng)壓效果增大它的拔風(fēng)效果，使室內(nèi)熱量能盡快的排到室外，降低大廳區(qū)域室內(nèi)熱量殘留，改善用餐、廚房環(huán)境。 此外，設(shè)計(jì)利用熱壓通風(fēng)設(shè)置套雙壁風(fēng)井系統(tǒng)。 對(duì)整個(gè)雙壁風(fēng)井而言，拔風(fēng)井的寬度和排風(fēng)口、地板的進(jìn)風(fēng)口尺寸的大小，將直接決定建筑室內(nèi)的自然通風(fēng)效果。 通過之前的理論研究，這三個(gè)值的取值范圍可以從300～1000mm，顯然一個(gè)個(gè)的組合去驗(yàn)證哪種尺寸組合最優(yōu)是不明智的，因此，我們引入了正交試驗(yàn)的選取方法，將這三個(gè)數(shù)值的各8種取值共512種組合方式，縮減成8種典型的組合方式，然后對(duì)這八種組合方式進(jìn)行室內(nèi)自然通風(fēng)模擬，以室內(nèi)空氣齡為判斷依據(jù)，得出拔風(fēng)井排風(fēng)口500mm、風(fēng)井寬度800mm、地板進(jìn)風(fēng)口500mm的組合形式下，建筑室內(nèi)空氣齡最低，也就是說在這個(gè)組合形式下，建筑室內(nèi)能最快的進(jìn)行空氣置換，能大大改善室內(nèi)空氣質(zhì)量(圖8)。

圖8 雙壁風(fēng)井系統(tǒng)尺寸

4 思考與展望

通過在麓湖生態(tài)城小型公共服務(wù)建筑的綠色實(shí)踐，充分論證了“綠色創(chuàng)意——綠色測(cè)評(píng)——專題支撐”對(duì)于建筑設(shè)計(jì)綠色理念的植入和綠色性能的提升的重要性。低效的綠色技術(shù)堆積不是真正的綠色建筑，成熟的綠色建筑需要綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相互促進(jìn)、同步發(fā)展。而綠色可持續(xù)的理念需要貫穿始終。