綠色建筑設計理念在房屋建筑設計中的應用

文／侯毛毛 上海新建設建筑設計有限公司 上海 200061

引言：

可持續發展戰略的引導下建筑行業進入了現代化階段，無論是建筑設計還是施工都需要追求綠色化、低碳化。近年來我國的房屋建筑項目逐年增加，但在此類項目中繼續采用傳統的設計理念及方法，將難以滿足人們對建筑項目綠色化的追求，影響房屋建筑的功能效益。一些房屋建筑中融入了綠色建筑設計理念，要求在項目中大力推廣環保材料、綠色工藝。未來房建行業發展的過程中相關人員需繼續研究綠色建筑設計理念，將這些理念應用于房建設計中，形成全新的設計路徑。

1.綠色建筑的特點

綠色建筑摒棄了傳統的建筑建設思想，強調在工程建設的全生命周期內都應做好節材、節能、節水、節地等工作，力求在工程施工的過程中保護環境，保障施工現場環境的穩定性[1]。簡單來說，綠色建筑就是符合節能減排要求的建筑物，在施工、投入使用后對環境的污染小，能最大化利用自然資源，節約資源及能耗。與傳統建筑相比，綠色建筑因采用了環保材料及綠色工藝，主要呈現以下特點：

1.1 節約環保

綠色建筑打破了舊有的建筑設計及施工理念及方式，要求在施工建設的全過程中都需要關注節能環保。在前期的設計環節，有關人員需分析建筑工程所處的環境特點，綜合現場地質水文、結構特點等綜合評估在施工建設中可能存在的污染問題，采用綠色設計方法，降低能耗，減小污染，從源頭上考慮施工中的污染問題，在達到施工目標的條件下保護環境。

1.2 自然和諧

建筑行業在粗放型發展路徑下，面對各類建筑項目更為關注施工進度，導致施工期間雖完成了基本的施工任務，但卻造成了較大的環境污染，無法保障人與自然的和諧相處。而綠色建筑具有自然和諧特點，無論是設計還是施工環節，都充分考慮了施工中的污染問題，能按照綠色化要求組織施工作業，避免落后工藝對子孫后代帶來負面影響。

2.綠色建筑設計的基本原則

2.1 保護環境原則

綠色建筑相較于傳統建筑而言，施工過程中更為追求環境保護。綠色建筑的設計中綜合了多種理念，核心原則為保護環境，就是需要使各類建筑施工中能最大程度上減少對自然環境的破壞，避免出現水污染、揚塵污染、土壤污染、噪聲污染。舊有的建筑施工中因為大量使用了高污染材料，再加上應用了多種環保工藝，能在施工建設中從綠色化角度處理問題，協調建筑質量、安全及環保的關系，尋找最優的施工工藝、管理措施。

2.2 可持續性原則

經濟社會發展的今天，資源短缺、環境污染的形勢越發嚴峻。對于各種規模及類型的建筑項目，施工過程中的能耗較高、環境污染大，如繼續堅持傳統的設計理念及施工方式，將加劇環境問題。為此，建筑行業應堅持可持續原則，在建筑項目中相關人員需結合工程類型及特點，選擇材料及工藝。具體來說，在項目中有關人員需按照可持續性原則，優先采用環保性材料、可再生能源、綠色化工藝，迎合建筑行業轉型發展的新要求，緩解能源緊缺局面。

2.3 經濟性原則

各種規模及類型的建筑項目往往需投入較大的資金，以保障有足夠的資金購買設備、材料及工藝，支付人工費、管理費等。因此，綜合建筑項目的施工經驗，資金是影響施工進度、質量的重要因素。如在施工過程中存在資金鏈斷裂或者造價超預算等情況，將意味著施工作業無法正常開展。任何建筑中都需要關注施工成本，特別是在綠色建筑中應堅持經濟性原則，以節約施工成本，合理利用資金及資源，減少浪費[2]。

3.工程案例

某房屋建筑項目地處經濟繁華地段，周邊2km 以內分布有汽車客運站、高鐵站、政務服務中心、學校及醫院，在建設過程中對陽光、空氣等都有嚴格規定。綜合本項目現場的情況，此房屋建筑南面與其他建筑相距40m、東西北側與其他建筑的距離較大，達到了60m。由于本房屋建筑項目的規模龐大，如采用傳統的設計理念，將導致施工建設中的環境污染大、能源浪費多，甚至在較嚴重的環境污染下，附近客運站、高鐵站、醫院等的工作都將受到一定的影響。為此，有關人員需利用綠色建筑設計理念進行房屋建筑設計，實現綠色施工。

4.房屋建筑設計中綠色建筑設計的具體應用

4.1 整體規劃

首先，整體布局設計，相關人員需分析施工現場的環境特點。在安排建筑的人流、車流時應保障總平面設計避開冬季主導風向。在夏季需創造自然通風條件，保障房屋建筑朝向、樓梯等的設計合理性，利用自然光源及風能。其次，結構設計，遵循集中布置、緊湊排列的要求，最大化利用空間資源，節約土地資源。具體的設計過程中為達到總體規范，有關人員必須提前進入現場展開一系列調研與分析，獲取完整且詳細的施工資料，參考同類型房屋建筑的綠色設計經驗，選出最為合適的設計方案。由于每一房屋建筑都有各自的特殊性，設計過程中應遵循因地制宜的要求，綜合分析房屋建筑的地理位置、地形地貌、交通條件、天氣等因素，細化設計方案，最大化利用綠色資源。再次，溫度與濕度。房屋建筑設計中也需要合理設定空調的溫度與濕度，為人們創造良好的居住條件。本房屋項目所在地，夏季炎熱冬季嚴寒，冬季相對濕度為80%，室外溫度為-5℃，夏季為34℃，在設定空調參數時可按照以下要求來進行：商業空間室內溫度為冬季18℃、夏季26℃；相對濕度為冬季自然濕度，夏季濕度在70%以下[3]。最后，窗墻面積比。綠色建筑設計理念要求將窗墻面積比控制在正常范圍，以節約能耗，如全部朝向的窗墻面積比都不得超過0.45，且全部窗口均需利用斷熱鋁合金框Low-E 中空玻璃窗。

4.2 單體設計

為提高房屋建筑的綠色化水平，相關人員在具體的設計過程中應注意單體設計，以營造良好的采光、通風、隔音條件，實現局部結構的分隔設計。在分隔設計過程中主要需注意以下方面：

（1）分隔臥室、廚房、衛生間、客廳。廚房與衛生間的噪音相對較大，不得將臥室相鄰的房間設為廚房、衛生間。廚房與衛生間應盡可能接近，為管道的安裝提供便捷，發揮變壓式排壓道的作用，減少房屋建筑對環境造成的污染。

（2）客廳墻面。在墻面設計中應盡可能采用簡約設計，以減少材料消耗。與此同時，為降低能耗，設計人員也需合理確定外墻開窗比，在外墻上適當設置遮陽設施，控制房屋建筑的整體體形。

（3）優選房屋門窗的位置。門窗設計影響建筑的通風及采光，在保障門窗設計效果，在綠色建筑設計理念下相關人員需分析房屋所在地的主導風向，以當地冬季主導風向為參考，防止冬季冷風進入室內。當然，在恰當的位置設置門窗后，還能在夏季將自然風引入室內，實現通風，降低室內溫度。

4.3 外圍護設計

4.3.1 墻體節能

外墻保溫施工包含以下方式：

（1）外保溫。施工人員應選擇隔熱保溫材料，綜合應用粉、噴、貼處理技術，在外墻體外側基層上設置一層隔熱保溫層。但此隔熱保溫層施工中有關人員除了需選擇恰當的施工材料、保障施工規范外，還需要控制保溫層厚度，參考行業規范來確定。

（2）內保溫。此環節所采用的隔熱保溫材料、施工工藝等與外保溫處理高度一致。其特殊之處表現為外墻體內側基層設置的隔熱保溫層，應尤其關注其傳熱阻力大小。

（3）自保溫。借助墻體自身的熱熱工性能達到節能目的，但關鍵應選擇高性能的隔熱保溫材料。

4.3.2 門窗節能

建筑結構體系中門窗部位的能耗較高。根據相應的數據，門窗的傳熱損失占建筑總傳熱損失的1/3，冷風滲透占總滲透的1/3。因此，從節能降耗的角度考慮，當建筑的日照、采光、通風等與設計標準、實際需求相一致時，有關人員需嚴格減小外門窗洞口面積，保持各個部位的門窗都有良好的密封性，從根本上預防冷風滲透、熱量損失。門窗節能施工中可采用以下方式：

（1）嚴格控制窗墻比，避免窗墻比過大或者過小。窗墻比為窗戶洞口面積與建筑立面單元面積的比值，如該比值較大，將意味著更大的能耗，不符合節能標準。行業現有的規范中清晰指出了窗墻比要求，在確定窗墻比時需考慮朝向差異，北向、東西向和南向的窗墻比極限值分別為0.25、0.3、0.35。

（2）采取合理化措施保障外窗密封性，以避免冷空氣從窗戶進入室內。在門窗縫隙中可使用泡沫塑料密封條進行填充；針對門窗框與墻體之間的縫隙，主要應使用彈性松軟型材料、彈性密封型材料、密封膏等材料，或者在邊框部位設置灰口完成處理；框與扇之間的縫隙應利用橡膠、橡塑、泡沫密封條等進行處理，必要情況下形成高低縫；扇與扇之間利用密封條完成密封處理，設置高低縫，并在縫外壓條，達到封閉規定。

4.4 使用環保建筑材料

4.4.1 利用環保材料

房屋建筑設計中采用綠色建筑設計時，相關人員需合理應用環保材料，發揮材料的性能優勢。如外墻施工可采用仿石鋁單板，其中復合一層或者多層玻璃棉，將其包裹在柱、梁等結構中；選用多孔磚、空心砌塊等材料，增強墻體的保溫性能；門窗選用斷熱鋁合金材料，實現節能，再加上此類材料采用了清潔生產技術，天然能源的消耗少；推廣纖維板、膠合板、原木材砂石等材料，這些材料無毒無害，可保障人體健康。

4.4.2 綜合管理各種材料

房屋建筑工程中利用環保材料符合綠色建筑設計理念的要求，為凸顯材料的性能優勢，相關人員在設計期間也需要強化材料的管理工作。首先，分析房屋建筑的總體設計，了解每一環節的結構施工要求，制定最佳的材料采購計劃，保障相關人員可根據此計劃選擇綠色材料。其次，檢查各種材料的性能及質量，在使用材料前、日常存儲材料時都應該由專人來檢查，以避免材料存在質量問題，嚴禁將劣質材料用于施工建設。再次，依據相應的標準完成材料分類，并給不同劃定存放區域，在每一存放區域都需要根據材料類型及性質等規定，加強環境管理，做好防風、遮陽、防腐蝕等工作。

4.4.3 材料用量控制

房屋建筑的綠色設計中，相關人員也需要關注材料用量。如某一結構部位所使用的材料過多或者過少，也無法達到建筑的綠色施工要求。為此，相關人員在設計中需精確設計材料用量，使后續施工作業中崗位人員可依據這些規定來使用材料，避免材料的浪費。當確定了房建工程的方案后，企業應構建限額領料制度，每一工程小組都需要按照設定的材料量，在規定限額內分期、分批次領取材料，并制定從上到下的多級審批制度。在項目實施的全過程中，都必須由專人來負責材料管理，他們需根據項目情況，確定材料的進出場順序、每次的用量等。

4.5 暖通空調綠色節能設計

4.5.1 主動式節能技術

房屋建筑中暖通空調為重要構成，在采用綠色建筑設計理念時，相關人員需采取多種節能措施。以主動式節能技術為例，主要利用的是建筑本身、自然能源來提高室內的整體環境，在此條件下關鍵應做好太陽輻射、自然通風等設計。具體的設計工作中，有關人員需認識到暖通空調、太陽輻射對室內環境的影響，適當增大太陽輻射，以縮短暖通空調的使用時間，降低能耗。但是，如過多增大太陽輻射，空調日射冷負荷增多，不符合節能要求，此情況下需將太陽輻射控制在正常標準。在自然通風設計上，主要利用的是熱壓原理，就是在建筑上部設置排風口，促進污濁熱空氣排放，新鮮冷空氣從建筑底部進入。實際的設計中，相關人員需利用建筑中的樓梯間、中庭、拔風井等特殊位置，并在建筑頂部布設可控制開口。

4.5.2 被動式節能技術

一些房屋建筑的體積龐大，通風路徑長，存在較大的流動阻力，僅借助單壓、自然風壓無法達到自然通風的目標，在設計中還需從實際出發采用被動式節能技術。本房屋建筑項目與城市大道的距離較近，如設計自然通風條件，室外噪聲、污濁空氣等將隨風流進入室內，無法保障室內環境的舒適性。此時，利用被動方式構建通風系統，可營造良好的室內條件。首先，相關人員需設計置換式送風系統，主要為空調地板送風桌面送風置換式地送頂回送風；其次，構建冷輻射吊頂系統，這一系統對降低內熱源為照明設備的能耗較為有效；再次，形成低溫送風系統，該系統需與冰蓄冷系統相互配合，減小環境負荷；優化蒸發冷卻空調系統，本質上利用了綠色仿生空調技術，無污染，能耗低[4]。

4.6 電氣節能設計

4.6.1 優選高效照明光源

建筑電氣設計的難度較大，不僅需遵循行業統一的設計規范，還需要考慮建筑獨特的設計需求。房屋建筑設計中采用綠色建筑設計理念，必須在電氣設計中遵循綠色化要求，選用各種節能照明燈具。比如針對建筑中的商業照明光源，可選用細管直管形三基色熒光燈、小功率陶瓷金屬鹵化物燈、發光二極管燈；辦公區域照明燈源，采用細管直管形三基色熒光燈；狹窄樓道的疏散指示燈，選用低功率LED 燈。

4.6.2 優化照明設備控制方式

照明設備的控制方式也是影響其能耗的一大因素。從節能性角度出發，相關人員需選擇最為恰當的控制方式。但因為每種照明設備都有各自的運行特點及應用環境，在選擇控制方式時需考慮這些特殊性。比如，房屋建筑的空間較小，控制裝置與照明設備應一一對應；在過道、走廊、玄關等位置，因為照明需求小，可配備聲控裝置，在有需要的情況下啟動照明設備；設計智能化調光系統，由系統自動采集環境中的照明需求，智能調節照明設備的啟動時間、相關參數[5]。

4.7 給排水節能設計

建筑節能設計方面同樣需關注給排水設計。具體的工作中應執行以下規定：

（1）優先采用環保且無污染的熱源，在熱水系統中引入可再生系統。許多房屋建筑都布置了太陽能，形成了熱源加熱，因為具有經濟性與環保性優勢，在各類建筑中廣受歡迎。如建筑所在地的太陽輻射總量大、全年光照時間長，利用太陽能具有多種優勢。地熱也可作為熱水系統的構成，如建筑所在地的地熱能充足，無論是生活熱水還是采暖、熱水系統的空調，均可將地熱作為主要能源。當然，在實際的工作中相關人員也需要關注余熱，采取合適的措施利用余熱，減小熱損失。

（2）循環熱水供應系統中有關人員需采取一系列優化措施，以減少水量消耗。在循環熱水供應系統運行期間，干管循環的水資源消耗較大，也存在一定的浪費現象；立管與支管循環的水資源消耗少，在系統中需合理布設這些管道，并保持不同配水點熱冷水的壓力平衡性，必要情況下在恰當的位置布設減壓閥，以節約水資源、減小熱損失。

（3）推廣節能節水設備。給排水系統中包含了多種專業化設備，這些設備的自身性能是影響系統節能性的重要因素。相關人員在實際的工作中必須從節水節能角度，優選市場上的各種設備及元件，如選擇具備節水與節能作用的配水器具、衛生器具。

4.8 室外環境綠化設計

4.8.1 房屋周邊綠化

室外環境為符合綠色理念要求，設計過程中主要需做好綠化設計，如房屋周邊綠化，通過增大房屋周邊的植被覆蓋率，在夏季使地面獲取的輻射熱量被反射到窗戶、外墻，減少來自地面的反射熱。具體的工作中應在房屋周邊的合適區域種植本土植物或者其他植物。

4.8.2 房屋立面綠化

在房屋的立面綠化方面，主要需在立面種植攀援性植物，以增強墻面的觀賞性。可種植常春藤，這類型植物甚至可以生長到30m，對減少墻體的熱輻射有明顯作用。

4.8.3 陽臺與屋頂綠化

陽臺和屋頂綠化中，主要需選擇恰當的植物，并在選定植物后根據其生長特性，規范種植步驟，并在后續的工作中做好養護。

結語：

現階段的房屋建筑設計中為達到綠色化目標，相關人員需全面滲透綠色建筑設計理念，變更設計路徑及方法。未來的房屋建筑設計中相關人員需繼續豐富綠色建筑設計理念，并積極推廣這一理念，形成全新的設計思路及技術體系。