綠色建筑技術在建筑設計中的優(yōu)化及結合探析

楊偉梅

（廣東誠實建設工程設計有限公司，廣東 梅州 514021）

0 引言

綠色建筑技術指圍繞建筑全生命周期，基于綠色環(huán)保理念與技術手段實現(xiàn)能源資源節(jié)約與減少環(huán)境污染目標，為大眾提供舒適、健康、高效、環(huán)保的居住使用空間。將綠色建筑理念引入建筑設計中，能夠助力傳統(tǒng)建筑行業(yè)生產(chǎn)方式轉型，增強建筑使用價值、達成節(jié)能環(huán)保目標，推動可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的有效落實。

1 綠色建筑技術的核心理念分析

1.1 選用節(jié)能環(huán)保材料

綠色建筑技術是綠色建筑理念與先進技術手段的集合體，要求建筑設計人員應密切結合區(qū)域周圍環(huán)境狀況，保障建筑工程與單位區(qū)域范圍內(nèi)的自然社會環(huán)境構成綠色、協(xié)調(diào)、可持續(xù)的發(fā)展體系。在建筑選材環(huán)節(jié)，應在考慮材料用途、性能的同時綜合分析材料的應用利弊，優(yōu)先選取節(jié)能環(huán)保型建筑材料，采用具備能源轉化性的材料作為建筑結構材料，選取具備氣候調(diào)節(jié)作用的材料作為外層材料，借助建筑材料起到調(diào)節(jié)、優(yōu)化建筑室內(nèi)外環(huán)境的作用，并且針對材料的隔熱、保溫等性能進行綜合評價，切忌選用有毒材料、減少不可再生材料的使用，保證利用綠色環(huán)保材料提高建筑品質(zhì)與建筑工程綜合價值。

1.2 適應地域氣候條件

在綠色環(huán)保理念的指導下，設計人員應秉持“因地制宜”原則進行建筑設計，通過實地考察掌握區(qū)域的自然環(huán)境與社會環(huán)境信息，借助科學選址保障建筑的居住質(zhì)量。由于我國幅員遼闊，受緯度、氣流、地形等多重因素的影響導致不同地區(qū)的氣候條件存在顯著差異，例如南方地區(qū)夏季普遍潮濕、高溫、多雨，對此要求設計人員在建筑規(guī)劃設計時需考慮到氣候條件，采用大挑檐、坡屋頂?shù)脑O計方案優(yōu)化建筑物的遮陽與排水效果，并通過在屋頂增設太陽能熱水器等裝置起到節(jié)約能耗作用[1]。

1.3 可再生能源利用

綠色建筑技術通常具有清潔環(huán)保、可再生、可循環(huán)利用等特點，設計人員在進行建筑物內(nèi)外環(huán)境設計與結構設計時需遵循能源、資源再利用原則，例如基于空氣動力學曲線進行建筑外形優(yōu)化設計，達成良好的自然通風效果，減少夏季使用空調(diào)帶來的能耗；在建筑屋頂鋪設太陽能板，將太陽能轉化為生活能源；采用集中空調(diào)冷凝回收裝置進行空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設計，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保與資源高效利用目標。

2 依托技術手段與設計理念優(yōu)化打造綠色建筑的具體路徑

2.1 優(yōu)化建筑設計規(guī)劃方案

2.1.1 選址設計與實地考察

基于綠色建筑理念進行建筑總體設計規(guī)劃的編制，設計人員可引入BIM 技術進行建筑選址設計，綜合利用Revit 等軟件模塊進行3D 建模與數(shù)據(jù)分析，完成建筑物BIM 模型的建立，并依托BIM 的可視化、模擬性等優(yōu)勢提升建筑設計環(huán)節(jié)的質(zhì)量與效率。具體來說，設計人員可將前期調(diào)查資料與以往工程設計數(shù)據(jù)輸入到BIM 模型中，在模型內(nèi)部實現(xiàn)對區(qū)域范圍內(nèi)自然、社會環(huán)境的模擬，配合實地考察獲取到當?shù)卣鎸嵉臍夂驐l件、光照、降水等信息，利用BIM 模型實現(xiàn)對區(qū)域概況的大體掌握與了解，便于選取最佳擬建場址、為后續(xù)工程施工建設創(chuàng)設良好的前提條件。例如將光照數(shù)據(jù)輸入BIM 模型中，可實現(xiàn)對擬建場址光照情況的綜合分析（如圖1 所示），為照明系統(tǒng)的布置提供重要參考信息，并且可實現(xiàn)對自然光的充分利用；將水文地質(zhì)數(shù)據(jù)輸入到BIM 模型中，可用于分析建筑物在擬建區(qū)域是否會出現(xiàn)局部沉降問題，并在設計方案中添加相應的預防性措施，有效起到防范建筑病害、減少工程損失等作用。

2.1.2 建筑內(nèi)部環(huán)境設計

在建筑內(nèi)部設計上，利用BIM 模型可實現(xiàn)對建筑能耗的統(tǒng)計分析，便于設計人員結合節(jié)能標準進行設計參數(shù)的調(diào)整，規(guī)避不必要能耗浪費問題；利用BIM 技術針對建筑物內(nèi)部管線布局進行可視化模擬與碰撞檢查，有助于及早發(fā)現(xiàn)設計方案中存在的不合理問題，防止在后續(xù)管道、設備、構筑物施工環(huán)節(jié)引發(fā)安裝沖突問題；利用BIM 模型分析室內(nèi)環(huán)境的采光條件，可供設計人員在指定節(jié)點增加天井、反光板等元素的設計，借此有效增強室內(nèi)采光效果、提高采光強度。

圖1 建筑日照分析

2.2 綠色建筑技術的應用

2.2.1 節(jié)地與建筑形態(tài)設計

將綠色建筑技術應用于建筑室外環(huán)境設計上，可基于CAD軟件、BIM 模型與地理信息數(shù)據(jù)進行場地范圍內(nèi)建筑物數(shù)量、布局、密度、朝向等參數(shù)的精確化設計，在節(jié)約土地資源的同時提高建筑的空間使用率，并配合屋頂、墻面綠化工程的設計進一步擴大區(qū)域綠化面積，營造良好的生態(tài)結構與生活環(huán)境。在建筑形態(tài)設計上，可基于能源利用原則進行建筑物形態(tài)的優(yōu)化設計，例如選用“子彈頭”的曲線形態(tài)作為建筑外形，可發(fā)揮對建筑周圍氣體的引導作用，配合建筑邊緣的鋸齒形輪廓將氣體導向窗扇位置，并利用上下樓層的風壓差驅(qū)動自然風逐步流向室內(nèi)，有效節(jié)約空調(diào)能耗；再如結合室外風環(huán)境特點，通過調(diào)整建筑物結構布局形成穿堂風，提升建筑的通風效果，如圖2 所示[2]。

圖2 室外風環(huán)境CFD 模擬

2.2.2 門窗與幕墻設計

在建筑門窗設計上，通常門窗能耗約為外墻能耗的6 倍，對此設計人員需合理調(diào)節(jié)窗墻比，基于少框架、多玻璃、小開啟、大固定原則進行窗型的設計，選用密封性能、彈性、粘接性能良好的材料，保障門窗具備良好的氣密性，并優(yōu)先選用鋁合金、鋁塑復合板、玻璃鋼、中空玻璃等環(huán)保材料。在建筑幕墻設計上，可選用中空雙層玻璃優(yōu)化幕墻的保溫效果，并采用擋板式、水平式等裝置進行遮陽設計，兼顧建筑外形的美觀性。

2.2.3 暖通空調(diào)設計

在暖通空調(diào)系統(tǒng)設計上，可采用熱能回收技術、變頻技術進行空調(diào)系統(tǒng)的設計，利用換熱器加快傳熱速度、提升空調(diào)熱回收效果；采用內(nèi)外分區(qū)形式設計變風量低溫送風空調(diào)系統(tǒng)，借此有效調(diào)節(jié)室內(nèi)外溫度、優(yōu)化節(jié)能效果。

2.2.4 水資源循環(huán)利用

為實現(xiàn)水資源節(jié)約與循環(huán)利用目標，可增設雨水收集裝置進行屋面雨水的收集，經(jīng)由凈化處理后作為綠化用水灌溉植物，有效發(fā)揮水資源的利用價值；同時選用節(jié)水型坐便器、沖洗閥等器具，實現(xiàn)節(jié)水目標。

2.3 應用案例與效果評價

以某建筑工程項目為例，該建筑占地面積為523.73m2，容積率為0.38，建筑年總能耗為59851kWh。設計人員基于《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2019）進行建筑總體規(guī)劃設計，選用300 厚擠塑板依照每層100 厚的標準分三層進行錯縫鋪設，完成屋面保溫層的設計，設計傳熱系數(shù)為0.1W/（m2·k）；在外墻設計上，選用200 厚砌塊與140 厚石墨聚苯板進行外保溫結構設計；在門窗設計上，選取三層Low-E 玻璃、內(nèi)充氬氣、加設金屬間隔條，并填充發(fā)泡聚乙烯保溫砂漿，整窗傳熱系數(shù)為0.8W（m2·k）、氣密性達到8 級；此外，還采用雙源熱泵、箱變水箱采暖系統(tǒng)，配合太陽能板、節(jié)水灌溉裝置等進行屋頂結構的設計。通過將綠色節(jié)能技術應用于建筑設計中，可有效節(jié)約建筑使用能耗、提升建筑物性能與質(zhì)量，獲得良好的節(jié)能效果與價值效益。

3 結論

在生態(tài)文明戰(zhàn)略的指導下，建筑設計行業(yè)應徹底扭轉以往高污染、高能耗的生產(chǎn)作業(yè)方式，基于《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2019）標準進行建筑物總體規(guī)劃設計方案的創(chuàng)新編制，引入綠色建筑技術進行建筑工程中各分項工程的優(yōu)化設計，更好地提高建筑節(jié)能效率與環(huán)保價值，助力建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。