基于綠色建筑設(shè)計(jì)理念的民用建筑設(shè)計(jì)

吳曉軒

（中鐵二十二局集團(tuán)有限公司北京工程勘察設(shè)計(jì)院）

1 工程概況

南京No.溧水2021G19 地塊項(xiàng)目總建筑面積約13萬㎡，地上18層、地下1層。以綠建三星和健康三星為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，采用地源熱泵+毛細(xì)管網(wǎng)輻射冷暖、新風(fēng)系統(tǒng)、太陽能利用等科技系統(tǒng)，搭載六恒科技系統(tǒng)和智能家居科技系統(tǒng)，融合裝配式、海綿城市等設(shè)計(jì)理念，打造綠色環(huán)保型品質(zhì)科技健康住宅。

2 基于綠色建筑設(shè)計(jì)理念的民用建筑設(shè)計(jì)原則

2.1 經(jīng)濟(jì)效益原則

不管綠色建筑工程設(shè)計(jì)有多環(huán)保、多宜居，若售價(jià)高于人均收入水平，那么就會導(dǎo)致人們購買欲望較低?？梢?，經(jīng)濟(jì)效益原則是建筑設(shè)計(jì)的基本原則。

2.2 資源利用原則

建筑工程所涉及的資源主要包括木材、水泥、土地、能源等，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中應(yīng)綜合考慮建筑工程資源利用效率，確保建筑資源減量、重用、循環(huán)、可再生，實(shí)現(xiàn)資源利用效率[1]。

2.3 親和環(huán)境原則

建筑依靠環(huán)境而生，綠色建筑設(shè)計(jì)更應(yīng)從環(huán)境考量，既要注重建筑外部環(huán)境，同時(shí)又要考量室內(nèi)設(shè)計(jì)環(huán)境，保證建筑外部環(huán)境與室內(nèi)環(huán)境相輔相成。

2.4 社會可接受原則

綠色建筑設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)厣鐣幕h(huán)境及外部環(huán)境，將符合本地特色的優(yōu)秀文化融入建筑設(shè)計(jì)中，增強(qiáng)人們對建筑設(shè)計(jì)的認(rèn)同感（見圖1）。

圖1 基于綠色建筑設(shè)計(jì)理念下的民用建筑設(shè)計(jì)原則

3 基于綠色建筑設(shè)計(jì)理念的民用建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 建筑外墻保溫隔熱設(shè)計(jì)

建筑外墻的保溫隔熱效果在很大程度上影響了建筑的能耗。民用建筑設(shè)計(jì)想要實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能目標(biāo)，要在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中注重墻體材料的選擇。此外，外墻材料的導(dǎo)熱系數(shù)也是設(shè)計(jì)中控制的要點(diǎn)。一般來說要控制在0.13W/（m·k）～0.5W/（m·k）的范圍內(nèi)，例如，常見的加氣混凝土砌塊材料等。要延緩建筑表面的升溫速度，在同種類型的墻體材料中，應(yīng)優(yōu)先選擇材料容重相對較大的，這種材料的蓄熱性能更加突出[2]。如果建筑工程所屬地區(qū)晝夜溫差不明顯，設(shè)計(jì)人員可選擇輕質(zhì)墻體材料，升溫較快，散熱效果也更好。

3.2 建筑體形系數(shù)設(shè)計(jì)

研究發(fā)現(xiàn)，在民用建筑設(shè)計(jì)中，對建筑體形系數(shù)的合理設(shè)計(jì)能顯著縮減建筑工程單位空間內(nèi)的實(shí)際散熱總量，具有較強(qiáng)的節(jié)能效應(yīng)。建筑的體形系數(shù)每增大0.01，其實(shí)際耗熱量會相應(yīng)上升2.5%。在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師應(yīng)盡量保證建筑體形設(shè)計(jì)的規(guī)整程度，在可控范圍內(nèi)盡量縮減建筑外表面積，在設(shè)計(jì)中適當(dāng)增加建筑樓層，增大建筑的體量和進(jìn)深。

3.3 建筑朝向、通風(fēng)與采光設(shè)計(jì)

建筑朝向是設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)時(shí)需因地制宜，根據(jù)工程所處地區(qū)合理規(guī)劃，通常建筑的主要朝向不應(yīng)面對冬季主導(dǎo)風(fēng)向。為實(shí)現(xiàn)自然采光的有效利用，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡可能增加建筑外墻的采光面，盡量為建筑用戶提供舒適宜人的自然光，這對室內(nèi)自然光照效果的提升也大有助益，可間接減少室內(nèi)燈具照明所產(chǎn)生的能耗。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)采用透光性良好的玻璃材料，窗戶開啟位置也應(yīng)合理布設(shè)。為保建筑室內(nèi)通風(fēng)效果，設(shè)計(jì)人員可設(shè)置上部或中部懸窗的設(shè)計(jì)形式，也可采用底部內(nèi)倒的通風(fēng)設(shè)計(jì)形式。建筑各主跨結(jié)構(gòu)的開啟扇數(shù)量應(yīng)合理控制，各主跨應(yīng)為2個(gè)或2個(gè)以上[3]。

基于綠色設(shè)計(jì)理念的民用建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員多采用上下貫通的中庭設(shè)計(jì)形式，此種設(shè)計(jì)形式采光效果良好。中庭設(shè)計(jì)可更好地實(shí)現(xiàn)自然風(fēng)的利用，對于高大的建筑空間，設(shè)計(jì)人員可在頂部設(shè)置通風(fēng)窗，借助建筑室內(nèi)外的空氣壓差，形成空氣的對流，進(jìn)而改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。在夏季，可降低室內(nèi)空調(diào)使用頻率，間接降低能耗。

3.4 窗墻比設(shè)計(jì)

在民用建筑的綠色節(jié)能中，窗墻比的設(shè)置對建筑實(shí)際節(jié)能效果有較大影響，科學(xué)設(shè)置窗墻比參數(shù)，可節(jié)省工程的玻璃用料費(fèi)用，節(jié)省更多保溫材料。

3.5 建筑外遮陽設(shè)計(jì)

在民用建筑設(shè)計(jì)中，外遮陽設(shè)計(jì)是一種經(jīng)濟(jì)高效的節(jié)能設(shè)計(jì)形式。實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，建筑外遮陽的具體形式要依照建筑工程的立面結(jié)構(gòu)和風(fēng)格展開合理設(shè)計(jì)，進(jìn)而起到功能優(yōu)化的作用，在不破壞建筑原有立面設(shè)計(jì)的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

建筑的常用外遮陽形式有很多種類型，具體可分為垂直遮陽形式、水平遮陽形式或者水平垂相結(jié)合的遮陽形式。一般來說，低緯度地區(qū)的建筑南向朝向多會選用水平遮陽設(shè)計(jì)形式，而南向朝向之外的方向則可采用垂直遮陽的設(shè)計(jì)形式。外遮陽設(shè)計(jì)不但要注重實(shí)用性和與建筑外立面的和諧統(tǒng)一，還要注重室內(nèi)的視覺效果，保證其遮陽裝置尺寸形狀的合理性。如果建筑中設(shè)置了頂部玻璃窗，選用了中庭采光設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員可在玻璃窗外部采用外遮陽設(shè)計(jì)，應(yīng)用可滑動式智能型外遮陽裝置，結(jié)合實(shí)際使用需求靈活遮擋太陽光，以此達(dá)到節(jié)能的目的[4]。

3.6 建筑屋面設(shè)計(jì)

屋面也是建筑外立面的重要組成部分，在建筑的節(jié)能降耗設(shè)計(jì)中屬于比較關(guān)鍵的控制環(huán)節(jié)，建筑屋面的隔熱保溫設(shè)計(jì)與建筑的外墻相類似，但是其屋面的面層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對來說更加復(fù)雜。其中包括找坡層結(jié)構(gòu)、找平層結(jié)構(gòu)、保溫層結(jié)構(gòu)以及最后的保護(hù)層結(jié)構(gòu)等，相比于外墻結(jié)構(gòu)具有更好的保溫隔熱效果。進(jìn)行屋面節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選擇泡沫玻璃材料、擠塑板材料等具有較低導(dǎo)熱系數(shù)的保溫材料。進(jìn)行建筑屋面節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，不要忽略屋面結(jié)構(gòu)的防水處理。為同時(shí)保障建筑屋面的防水效果和節(jié)能效應(yīng)，設(shè)計(jì)人員可采用倒置式屋面設(shè)計(jì)，這種屋面設(shè)計(jì)形式是指，在屋面防水層結(jié)構(gòu)的上面設(shè)置保溫層，以此強(qiáng)化防水保溫效果，這種設(shè)計(jì)形式可降低后續(xù)屋面施工的難度，施工作業(yè)也不易受到外部環(huán)境的限制。

為更好吸收太陽光的輻射熱量，防止建筑室內(nèi)溫度過高，設(shè)計(jì)人員可在屋面部分合理設(shè)置綠植。屋面部分的覆土種植設(shè)計(jì)可以有效吸收熱量，并阻隔熱量傳遞，顯著降低屋面整體溫度。與此同時(shí)，對建筑屋面區(qū)域的環(huán)境美化也有助益，符合綠色建筑設(shè)計(jì)理念。通常來說，進(jìn)行屋面綠植的覆土種植時(shí)，要注意控制覆土厚度，將其控制在40cm 左右，搭配種植灌木花草等植物。

3.7 可再生資源利用設(shè)計(jì)

3.7.1 雨水回用

綠色民用建筑設(shè)計(jì)中更強(qiáng)調(diào)對水資源的節(jié)約利用。當(dāng)前在很多節(jié)能型民用建筑中都進(jìn)行了雨水回收設(shè)計(jì)，通過建筑中的雨水回用系統(tǒng)，可顯著減少雨水徑流，并最大程度發(fā)揮雨水的作用，節(jié)省更多水資源。設(shè)計(jì)中通常會將屋面雨水回收作為首選設(shè)計(jì)形式，屋面雨水收集裝置收集到雨水后，雨水通過排水管進(jìn)入凈化池進(jìn)行處理，將凈化后的雨水儲存后可用于家庭的廁所沖洗用水、景觀綠植灌溉用水、洗車用水等等[5]。此外，也可設(shè)計(jì)地面雨水截污收集回用系統(tǒng)，地表的雨水需要先通過截污處理，再進(jìn)入雨水收集裝置。其雨水回用系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 雨水回用系統(tǒng)

3.7.2 太陽能的利用

太陽能集熱是最先推廣應(yīng)用的太陽能利用方式，常見的是以水為載熱體，也就是太陽能熱水器。太陽能集熱器設(shè)置在平屋面時(shí)，集熱器應(yīng)朝南布置，東西方向偏轉(zhuǎn)應(yīng)小于30°。太陽能集熱器設(shè)置在坡屋面時(shí)，集熱器應(yīng)設(shè)在朝南方向或者東南、西南方向。此外，還有太陽能光電技術(shù)的應(yīng)用，太陽能光電技術(shù)是利用太陽能組件將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，它能使建筑物從單純的耗能型轉(zhuǎn)變?yōu)楣┠苄?，產(chǎn)生的電能既可以獨(dú)立儲存，又可以并網(wǎng)應(yīng)用。

3.7.3 地?zé)崮艿睦?/p>

在綠色民用建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)注重地?zé)崮艿暮侠砝?。在?shí)際設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員可充分利用建筑所處區(qū)域的地下水及土壤中的天然能源。例如，在本工程的綠色節(jié)能設(shè)計(jì)中，就應(yīng)用了地源熱泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)⒔ㄖ巺^(qū)域地表淺層的地下水低溫?zé)嵩醋鳛槔錈嵩?，借助熱泵機(jī)組實(shí)施能量轉(zhuǎn)換，與建筑內(nèi)系統(tǒng)組成節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)建筑室內(nèi)的制冷采暖，其系統(tǒng)運(yùn)行原理如圖3 所示。該系統(tǒng)運(yùn)行過程中，可保證穩(wěn)定均衡的冷熱能供應(yīng)，其相比于常規(guī)的建筑暖通系統(tǒng)，運(yùn)行效率更高。由于系統(tǒng)運(yùn)行期間多采用天然能源，因此會大幅度節(jié)省電能，系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用也大大降低，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益顯著。應(yīng)用該系統(tǒng)后，建筑空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑灌充總量大幅度減少，相比常規(guī)空調(diào)至少減少1/4，與此同時(shí)，二氧化碳的排放也得到顯著控制。

圖3 地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行原理

4 結(jié)語

綜上所述，資源稀缺以及環(huán)境污染等問題已經(jīng)成為當(dāng)前各行業(yè)發(fā)展過程中的阻礙，建筑行業(yè)作為支撐社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，應(yīng)積極響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展號召，將綠色建筑設(shè)計(jì)理念全方位滲透到各民用建筑的設(shè)計(jì)當(dāng)中，充分應(yīng)用各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)及環(huán)保材料，力求為消費(fèi)者打造高質(zhì)量綠色居住環(huán)境。