建筑設計中綠色建筑設計的優化與結合

古興均

（廣州市建工設計院有限公司，廣東 廣州 518000）

0 引言

在經濟社會高速發展的今天，人們對環境要求不斷提高，建筑物是人們生活、休憩、工作的主要場所，其節能環保問題一直受到廣泛關注。建筑工程節能技術的出現，引發了建筑領域的巨大變化，目前，全球建筑業都面臨著“綠色化”轉型的大局勢，世界各國均在帶來開展綠色建設的研究與建設。我國提出“可持續發展”戰略背景下，建筑工程建設中也開始去啊年推進綠色建筑設計，在未來綠色建筑發展空間十分廣闊。

1 綠色建筑設計基本原則

1.1 以人為本

綠色建筑設計在強調環境保護、降低耗能、減少成本的同時，還需要充分考慮到人的感受，畢竟建筑物是為人服務的，因此，綠色建設設計的全過程中都應該堅持“以人為本”的基本原則。設計者要結合用戶的具體要求，在項目立項時就充分體現人的價值，要以滿足用戶滿意度、舒適度為目標，所有能源的調配使用，以及各種環境保護策略的應用，都應該是為人服務的。基于“以人為本”的基本原則下，建筑設計者要積極對設計方案進行優化和調整，為大眾推出更加優質的綠色建筑產品[1]。

1.2 因地制宜

綠色建筑設計過程中設計人員要從建筑地區的氣候條件、環境因素、能源分布特點入手，綜合各種因素合理進行設計的調整和優化，要遵循地域差異性，以當地氣候特點為依據進行建設設計，以最大限度利用自然能源，減少不可再生能源的消耗，促進能源、資源的優化配置。

1.3 綠色目標

在項目中對園區的建筑規劃、典型辦公和住宅建筑的建筑設計等方面進行了綠色優化設計.在本文案例項目的綠色設計方面，除了要堅持落實環保目標之外，還應該在建筑項目建設、開發的各個環節，對能源與資金等方面的消耗進行綜合分析，在保障建筑質量的前提下，通過資源的優化配置，降低建筑成本投入，力求以最少的成本達到最佳的施工效果[2]。

2 項目案例概況

本項目從啟動之初就融入綠色環保的概念在項目中對園區的建筑規劃、典型辦公和住宅建筑的建筑設計等方面進行了綠色優化設計。本項目作為典型建筑申報綠色建筑評價標識，通過評審獲得綠色建筑設計標識二星級證書。本項目為辦公建筑，建筑面積為56059m2，總用地面積 7983m2。

3 建筑設計中綠色設計優化建議

通過CFD 模擬，根據劇情區域季節因素，結合自然通風實際，設計了最佳的開窗方向，運用通風模擬的方式不僅利于科學布局，也能夠提高設計水平。在此過程中要重視加強評估，通過評估明確開窗布局，實施優化設計管理，進一步提高自然采光、通風設計水平，從而實現節能設計。在設計過程要進行有效的仿真模擬，如表1 所示，通過模擬的結果進行規劃分析，設計能夠滿足綠色建筑施工條件的方案，從而達到申報要求。

表1 模擬分析匯總

3.1 充分利用當地的能源條件

綠色建設設計之前設計人員要充分了解當地的能源特點，能源特點與建筑節電設備充分利用關系密切，除了化石能源之外，要盡可能挖掘可再生能源。比如：應該充分利用當地的風能、太陽能，實現建筑的自然通風，減少空調耗能。比如：考慮到室內通風需求，設計者可以充分利用熱壓實現自然通風，熱壓是室內外空氣溫差引起的，其原理就是“溫差——熱壓——通風”，一般在綠色建筑煙囪、通風塔、田井、中庭等結構中的自然通風都是熱壓作用形成的。同時，盡可能使用空氣源熱泵與地熱，根據地域條件的不同，做出不同的設計方案，實現綠色建設設計的經濟性、環保型[3]。

在綠色設計理念應用的過程中，設計者需要充分結合當地情況和特點，深入挖掘當地的資源能源，從當地挖掘綠色資源不僅可以節約成本，還能夠滿足建筑能源需求，從而更好的滿足建筑綠色設計需求。

3.2 自然通風分析及優化

通過進行模擬，運用CFD 對B1 號樓的建筑外表風壓進行分析，明確通風設計方案，結合布局設計，并運用通風模擬方式，有效的對空氣質量以及通風情況進行了優化，在設計過程提出了具體的優化建議。

3.2.1 開窗位置優化

在設計過程，要明確開窗位置，通過對位置進行有效優化，不僅利于提高設計水平，也能夠保證節能環保工作效率。根據具體判斷，在設計B1 號樓建筑西北門以及窗戶過程，應利用自然風，在東南立面增加外窗，以保證通風效率。

3.2.2 室內氣流組織的模擬

通過應用數值分析方法對B1 號樓進行測試，建立三維的計算流體力學模型.通過分析各層風速場、空氣齡的分布情況。并準確的分析對B1 號樓的具體風向，明確空氣流動情況。

進行風速場分析與優化時，要結合分析結果，明確具體信息，要對數據進行有效核對，并在設計過程充分考慮這些因素，以確保設計的合理性。在具體風向中，應從局部入手，針對性的進行設計，借助有效的模擬方式，全面的加強窗戶設計以及開度分析能力，制定良好的開窗位置，并根據風速大小進行有效控制[4]。

北風主導工況和東偏東南風主導工況下二層除局部過道外，水平截面1.5m 高度的平均風速較為均勻適宜，約O5m/s 左右，從B1 號樓的使用特點看，應增設隔間，并要合理的控制外窗開度情況，加強對一、二層局部風速過大區域的管理，從而保證設計的合理性。通過全面的運用室內氣流組織的模擬方式，必然能夠提高建筑設計水平。北風主導工況下在三層空間水平截面1.5m 高度的平均風速較大，約1m/s。東側外窗的風速相對較高，約為3m/s。若為北方風向或東南風向，減少開窗，要在滿足自然風的情況下避免開窗。

3.3 自然采光分析及優化

DesignBui☆der 進行模擬，確定設計方案，根據功能房間的采光實際，明確照度與系數，結合《建筑采光設計標準》（GB/T 50333），對B1 號樓的采光實際進行了評估。從結果看，B1 號樓滿足實際要求，達到了30.19%.的面積百分比，主功能區域的采光更是滿足設計標準。在設計過程，考慮到外窗的位置，可以引入智能照明設備，通過控制與利用的方式，減少人工照明，充分的借助自然光。

3.4 圍護結構優化設計

維護結構是本次項目綠色設計的重要內容，設計人員要根據建筑地域特點、氣候特點等，對圍護結構進行優化設計，充分引入綠色建筑技術提高建筑墻體保溫性與保密性，在設計中要選擇具有良好保溫性能的材料，提高建筑墻體的功能性。

另外，裂縫是建筑特殊部位最容易出現的病害，一旦建筑特殊部位出現裂縫，不僅建筑結構可靠性會降低，而且還會引發熱量流失。因此，設計中要尤為注意特殊部位的材料選擇與技術選擇。以屋面節能設計為例，設計中可以選擇倒鋪保溫層的方式進行屋面鋪設，利用防水卷材鋪設屋面，提高屋面防水性[7]；合理選擇保溫屋面方式，正確的鋪設方式不僅可以有效提升屋面抵抗風雪天氣的能力，還可以提高屋面保溫性，同時還便于后期維護和保養，設計中可以通過添加隔氣間層的方式，提高屋面的保溫性；種植綠色屋面也是一種非常有效的節能環保設計方式，在屋面種植植物，利用植物的蒸發作用，能夠達到調整維護結構溫度的作用。一方面能夠提高保溫效果，另一方面，也可以獲得非常顯著的生態效益[5]。

3.5 優化建筑裝修選材

使用裝修材料過程，要考慮室內空氣污染問題，材料是室內污染的源頭，作為重要部分，在合理的設計與應用過程，應控制整體污染濃度。材料的選擇要保證符合國家標準，以木板材料為例，為保證綠色建筑設計水平，甲醛標準要求≤0.050mg/m3，TVOC 釋放標準要求≤1.000mg/m3，通過遵循綠色施工建設標準，必然能夠為建筑綠色設計工作開展提供有效保證[6]。

在新時期，建筑建設過程更加需要高質量，應以節能為主，促進綠色建筑建設事業發展。在材料的運用上，更要選擇高品質綠色材料。如在某總部辦公室項目中，設計過程選用了高標準的裝修材料，施工后通過有效的進行檢測，實現了對室內空氣環境的有效控制，在具體分析材料污染情況時，進行了對比分析，如表2所示。

表2 部分裝修材料污染物限量對比

3.6 建筑氣密性提升

建筑要具備屏蔽惡劣自然條件的能力，在空氣中，若PM2.5 濃度上升，則需要建筑進行屏蔽，以確保室內空氣質量。通過提升建筑氣密性，利于加強建筑屏蔽外部環境水平。提高氣密性能有效的降低建筑滲透風問題，也能夠減少熱交換，從而最大化的保證了節能效率。氣密性關系到建筑的能耗。在實際工程項目中，氣密性指標 n50 需要控制在 3～5 次/h。

在部分低能耗建筑中，建筑整體氣密性n50 應達到1 次/h 以下。為保證建筑氣密性，需要從外窗與墻體之間入手[7]，有效設計銜接，并加強密封處理水平，還應該根據建筑結構，合理運用保溫材料，科學的設計穿管位置，以保證氣密性。夏熱冬冷地區氣密性測試結果如表3 所示。

表3 夏熱冬冷地區氣密性測試結果

4 結語

作為目前作為前沿的建筑類型，綠色建筑在國內具有非常廣闊的發展空間。建筑設計中綠色建筑設計的應用，可以實現建筑的綜合效益。綠色建筑理念作為一種全生命周期的理念，使其環保為基礎，力求實現各種資源與能源的節約。在這個基礎上，綠色建筑設計人員應該充分考慮建筑實際情況，綜合各種因素，不斷對建設設計方案進行優化和完善，在保障建筑舒適度、安全性的同時，降低建筑施工中的能源、成本消耗，同時減少建筑施工對周圍環境的負面影響，實現建筑與生態、環境、人類的和諧發展。