綠色建筑技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的優(yōu)化與結(jié)合分析

陳志強(qiáng)

（廣東萬成建設(shè)集團(tuán)有限公司，廣東廣州 510630）

0 引言

綠色建筑技術(shù)是指在建筑的生命周期當(dāng)中，利用科學(xué)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，最大限度節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境和減少污染，并為人們提供一個(gè)健康、舒適與自然和諧共生的空間。

1 綠色建筑技術(shù)的設(shè)計(jì)原則

綠色建筑的主要目的是為了節(jié)約能源，以此促進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展。一般來說，綠色建筑技術(shù)的設(shè)計(jì)需要遵循三項(xiàng)原則。首先是地域性原則，我國地域廣闊，各個(gè)地區(qū)的自然條件、地理環(huán)境和生活習(xí)俗都有一定差異，在使用綠色建筑技術(shù)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，首先要結(jié)合地區(qū)地域條件進(jìn)行安排。其次，綠色建筑設(shè)計(jì)要注重對自然資源的合理利用，具有將綠色生態(tài)理念貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)當(dāng)中的意識(shí)，包括建筑材料、建筑流程、建筑施工等環(huán)節(jié)。最后是協(xié)同性原則，建筑的本質(zhì)終究是為了使人居住或工作的場所，在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)站在生態(tài)環(huán)境的角度為人們創(chuàng)建更多人與自然和諧共生的規(guī)劃方案，使建筑和環(huán)境都能為人們的穩(wěn)定生活盡一份力。

2 綠色建筑技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢

2.1 經(jīng)濟(jì)性

在社會(huì)快速發(fā)展的同時(shí)，生活環(huán)境也受到一定的破壞，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到綠色建筑的重要性。為了將綠色建筑技術(shù)更快地推廣到建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要對綠色能源進(jìn)行合理利用，在提高人們生活水平的同時(shí)，降低建筑工程的經(jīng)濟(jì)成本。將新型的綠色建筑不斷向建筑行業(yè)中推廣，才能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。例如在建筑材料中選擇生態(tài)環(huán)保的材料，實(shí)現(xiàn)對建筑表面溫度的控制，達(dá)到冬暖夏涼的效果，以此減少建筑中空調(diào)的安裝數(shù)量，獲得更多經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 可持續(xù)發(fā)展

可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)利用是建筑行業(yè)不斷發(fā)展進(jìn)步的重要課題，而綠色建筑技術(shù)中有符合這兩類要求的設(shè)計(jì)規(guī)劃。例如在建筑設(shè)計(jì)中采用的循環(huán)用水模式，將生活用水經(jīng)過儀器設(shè)備轉(zhuǎn)化為綠化用水，澆灌到綠化園地當(dāng)中。或是現(xiàn)階段較為盛行的裝配式建筑，能夠大幅減少對常規(guī)能源的消耗，利用太陽能、地?zé)帷L(fēng)能等可再生能源技術(shù)，促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.3 優(yōu)化傳統(tǒng)建筑

傳統(tǒng)建筑的功能只限于遮風(fēng)擋雨、避暑御寒，隨著科學(xué)技術(shù)和施工建設(shè)的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)和功能也發(fā)生一些變化，綠色建筑技術(shù)跟隨建筑行業(yè)經(jīng)歷了很長一段時(shí)間，設(shè)計(jì)人員和工程師也開始注重建筑的空間規(guī)劃、節(jié)能環(huán)保創(chuàng)設(shè)出很多優(yōu)秀的建筑。而對于傳統(tǒng)建筑來說，推倒重建并非良策。要想讓傳統(tǒng)建筑也能夠符合當(dāng)前建設(shè)設(shè)計(jì)要求，綠色建筑技術(shù)恰巧可以滿足。并非利用新型建筑材料和施工工藝，而是運(yùn)用較強(qiáng)的功能需求和技術(shù)針對性，在傳統(tǒng)建筑的基礎(chǔ)上添加或調(diào)整，盡可能減少施工，而運(yùn)用其他方式來改善室內(nèi)室外的環(huán)境，例如在房頂鋪設(shè)草坪，更換室內(nèi)玻璃，達(dá)到優(yōu)化建筑的目的。

3 綠色建筑技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的優(yōu)化與結(jié)合

3.1 優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計(jì)

綠色建筑項(xiàng)目最基本的設(shè)計(jì)需要有效利用資源、減少廢物和污染物的排放、提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡可能利用可再生能源，保障住戶生活質(zhì)量，增強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性。目前很多使用綠色建筑技術(shù)的公司，運(yùn)營成本明顯降低，投資回收期也相對縮短，而這一結(jié)果的起點(diǎn)來源于最初的規(guī)劃設(shè)計(jì)。在建筑設(shè)計(jì)過程中，可以利用信息分析技術(shù)結(jié)合建筑信息模型（BIM）對建筑性能進(jìn)行分析，結(jié)合建筑區(qū)域，探究潛在能源的使用。例如建筑采光，盡可能為建筑提供自然光可以減少照明用電，也要考慮熱負(fù)荷帶來的溫度升高。設(shè)計(jì)人員可以利用BIM 和分析工具進(jìn)行計(jì)算，找出建筑施工前、中、后期的最佳方案[1]，并且在部分單獨(dú)或特殊用途的建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要與業(yè)主或客戶進(jìn)行商討，結(jié)合設(shè)計(jì)布局和關(guān)鍵決策進(jìn)行商議，以確保建筑的規(guī)劃設(shè)計(jì)能夠滿足客戶的需求。在確定規(guī)劃布局和設(shè)計(jì)方向后，設(shè)計(jì)人員便可以對建筑進(jìn)行優(yōu)化，在滿足建筑的剛需情況下，融入綠色資源，然后與施工團(tuán)隊(duì)進(jìn)行聯(lián)系。建筑工程施工是能源消耗的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，在規(guī)劃設(shè)計(jì)當(dāng)中需要處理施工過程中可能出現(xiàn)的問題，并采取對應(yīng)的解決方案，減少不必要的能源消耗。尤其是在環(huán)保材料的運(yùn)用上，作為建筑工程的關(guān)鍵組成部分，材料的環(huán)保性能將直接影響建筑設(shè)計(jì)的生態(tài)效果，要保證使用的建筑材料具有環(huán)保性，并盡可能具有重復(fù)利用的效果，堅(jiān)持綠色理念進(jìn)行建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)，才可以使整個(gè)建筑工程的生態(tài)性能得到保障。目前很多建筑設(shè)計(jì)中都有優(yōu)秀的綠色建筑技術(shù)應(yīng)用效果，實(shí)際建設(shè)過程中可以多加參考此類建筑的設(shè)計(jì)規(guī)劃和結(jié)構(gòu)，在結(jié)合實(shí)際建筑的周圍環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)化。

3.2 結(jié)合建筑構(gòu)造

建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)是確保建筑的總體輪廓和施工方向，其內(nèi)在還需鐫刻。設(shè)計(jì)人員應(yīng)具備幾套不同的設(shè)計(jì)方案，其中都包括對建筑生態(tài)性能的分析，計(jì)算機(jī)軟件或許不善于模擬美觀和環(huán)境氛圍，但在技術(shù)性構(gòu)造方面其可以輕松勝任。設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合建筑構(gòu)造，來進(jìn)一步優(yōu)化可再生能源的設(shè)計(jì)。上文提及的采光會(huì)根據(jù)建筑的類別和使用情況產(chǎn)生差異，例如博物館的采光和遮光有嚴(yán)格的要求，而普通住房的采光設(shè)計(jì)則相對寬松。在大多數(shù)綠色建筑設(shè)計(jì)中，保持良好的通風(fēng)狀況需要結(jié)合建筑的內(nèi)外部構(gòu)造，在綠色建筑構(gòu)造中，根據(jù)建筑平面布局以及建筑朝向來設(shè)計(jì)有利于夏季或過渡時(shí)期的自然通風(fēng)，采取導(dǎo)風(fēng)墻、拔風(fēng)井等能夠誘導(dǎo)氣流，趨近自然通風(fēng)的技術(shù)措施，并且拔風(fēng)井中的空氣在受到南向光照射時(shí)會(huì)起到一定的增熱效果，進(jìn)一步增強(qiáng)通風(fēng)的效果。并且在建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)中最為顯著的規(guī)劃是利用綠化來改善生態(tài)環(huán)境和提高生活質(zhì)量，除了建設(shè)用地的綠化外，屋頂及墻面綠色逐漸被推廣，不僅可以提高綠化在二氧化碳固定方面的作用，而且墻面和屋頂綠化可以增強(qiáng)建筑的保溫隔熱效果，還能夠適當(dāng)節(jié)約土地資源。當(dāng)然，屋頂和墻面綠化需要建筑本身結(jié)構(gòu)符合一定標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)方面還需考慮綠化的荷載問題，保障建筑的安全性，同時(shí)也要注重設(shè)計(jì)防水滲透措施和后期人工綠化維護(hù)的成本，使能源利用率和能效比達(dá)到最優(yōu)[2]。

3.3 再生能源系統(tǒng)

現(xiàn)階段，很多建筑設(shè)計(jì)中都利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，配備諸多傳感器，用于測量占用率、空氣質(zhì)量、氣溫等指標(biāo)，也被稱為建筑管理系統(tǒng)。在建筑設(shè)計(jì)和施工中工作人員可以根據(jù)建筑的實(shí)際性能，將建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和管理的全過程納入考量的范圍。簡單舉例，部分建筑管理系統(tǒng)可以通過計(jì)算建筑空間內(nèi)的人數(shù)來控制通風(fēng)系統(tǒng)，防止二氧化碳積聚。而設(shè)計(jì)人員自然也可以了解到人們的流動(dòng)情況，來優(yōu)化建筑通道，提升建筑的合理性。尤其是我國人口眾多的背景下，人均能源占有量嚴(yán)重不足，急需科學(xué)合理地運(yùn)用可再生能源。以光電功能系統(tǒng)技術(shù)為例，根據(jù)建筑的用電需求和建筑自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制定光電系統(tǒng)的運(yùn)行模式，在白天提供較多荷載以滿足人們工作需求，而夜晚則進(jìn)入睡眠模式，滿足建筑內(nèi)部的照明即可。并且再生能源系統(tǒng)不應(yīng)是單獨(dú)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要將整個(gè)綠色建筑融為一體，加強(qiáng)其與子系統(tǒng)的聯(lián)系，以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，分項(xiàng)計(jì)量、裝置控制、實(shí)時(shí)采集建筑的能耗信息和參數(shù)，形成耗能的監(jiān)管機(jī)制，進(jìn)一步分析建筑的耗能狀況，才能加強(qiáng)對建筑耗能的控制。此外，建筑內(nèi)部的通訊、消防、設(shè)備監(jiān)控都可以連接到系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對建筑內(nèi)部各系統(tǒng)運(yùn)行狀況的全方位管控。

3.4 未來城市發(fā)展需要

現(xiàn)今城市建設(shè)耗材多、資源消耗多、對環(huán)境影響不小，隨著我國城鎮(zhèn)化高速增長，城市整體可持續(xù)發(fā)展設(shè)計(jì)成為必須要考慮的因素之一。在建筑設(shè)計(jì)中最顯著的就是高層建筑的綠色建筑技術(shù)應(yīng)用，不僅是因?yàn)楦邔咏ㄖ嗍切滦徒ㄖ疫€有高層建筑面積更大，綠化效果更為突出的緣故。首先是高層建筑對光污染的控制，現(xiàn)今很多建筑的玻璃材質(zhì)有著極高的反射率，可以將傳統(tǒng)的平滑玻璃目前轉(zhuǎn)變?yōu)轺[片式或交錯(cuò)式，控制光污染的角度，使反射范圍更加分散。

其次，對風(fēng)環(huán)境的影響。風(fēng)對室外行人的影響較為明顯，在樓宇間或樓洞處能夠感受到風(fēng)速顯著增大，甚至影響正常行進(jìn)。這其中位于倫敦的瑞士再保險(xiǎn)中部大樓最具生態(tài)理念，在此建筑身上綠色建筑技術(shù)得到淋漓盡致的應(yīng)用，其類似子彈形狀的外觀利用生態(tài)螺旋在建筑周圍對氣流進(jìn)行引導(dǎo)，使風(fēng)能夠緩慢通過，并結(jié)合建筑的幕墻系統(tǒng)開啟窗扇捕捉氣流，實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。還有一些建筑利用風(fēng)洞和發(fā)電機(jī)相互結(jié)合的理念，將風(fēng)能運(yùn)用到建筑設(shè)計(jì)之中。

之后是建筑的熱效應(yīng)，遮陽太陽能板已經(jīng)在城市中有一定應(yīng)用，無須過多闡述。現(xiàn)階段還有一種通過建設(shè)設(shè)計(jì)形成自遮陽的效果，這類建筑形體較為奇特，但能夠?qū)⒆陨砣照蛰椛浣抵磷畹停恍└邔咏ㄖ€能提供特色的景觀視野。

最后是建筑的冷熱運(yùn)用，利用煙囪效應(yīng)增強(qiáng)空氣的對流，利于室內(nèi)的通風(fēng)。例如綠地集團(tuán)吳江中心的高大中庭，在夏季室內(nèi)供冷，建筑內(nèi)冷空氣下沉，頂部就會(huì)吸入外界的低溫空氣，這是煙囪效益的反向應(yīng)用。此外，城市高層建筑的增多，垂直綠化和立體綠化設(shè)計(jì)也在不斷增多，不僅使較高的樓層也能享受到地面的空間品質(zhì)，還能吸收熱輻射，改善室內(nèi)熱環(huán)境[3]。

4 結(jié)論

綠色建筑已經(jīng)成為現(xiàn)階段乃至未來建筑行業(yè)發(fā)展的主要方向，能夠在降低自然環(huán)境破壞的同時(shí)，滿足人們基本居住與生活需求。在遵循綠色建筑技術(shù)原則的前提下，優(yōu)化建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)，多使用環(huán)保材料，再結(jié)合建筑的構(gòu)造，增強(qiáng)自然資源的效果，并投入先進(jìn)的信息系統(tǒng)，優(yōu)化綠色建筑技術(shù)的使用性能，才能夠促進(jìn)綠色建筑技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的發(fā)展。