綠色建筑方法在保障性住房設計中的應用

王 玥，李 煥，董 宇

（1.西安建筑科技大學環(huán)境與市政工程學院，陜西 西安710055；2.西安建筑科技大學冶金工程學院，陜西 西安710055；3.西安建筑科技大學環(huán)境與市政工程學院，陜西 西安710055）

1 引言

1.1 研究背景

住房是民生之要，住有所居更是社會和諧穩(wěn)定的根基。截止2012年9月，我國城鎮(zhèn)保障性安居工程已開工720萬套，再次提前完成保障房建設任務。目前，建筑能耗在社會總能耗中占有很大的比例，我國的建筑能耗量約占全國總用能量的20%～25%，居各項耗能首位。在這樣的前提下，建筑節(jié)能技術的運用越來越受到國家和社會的重視。在夏熱冬暖地區(qū)，建筑的采暖和空調能耗高達當地社會能源消費的50%左右。因此，實現保障房的綠色建筑化，是綠色建筑推廣中必須重視的一塊，這也是解決能源問題、環(huán)境問題的必然要求之一。

1.2 研究方法

本文采用地域性建筑設計方法及技術應用研究，以相同氣候類型作為本課題的研究范圍的劃分。針對氣候分區(qū)的劃分依據，選取夏熱冬暖氣候分區(qū)3個區(qū)域中典型的10大代表城市來做研究。利用Ecotect Tool對選取的廈門、崇武、廣州、汕頭、汕尾、南寧、百色、梧州、欽州、思茅、瀾滄10個城市的CSWD的氣象數據進行分析。

對采光、通風、太陽能輻射等因素，運用Ecotect、Phoenics、Dest等軟件進行分析，并且與已有的參考建筑進行模擬數據比較，由此來論證方案節(jié)能程度是否優(yōu)于參照建筑，具體優(yōu)于多少。

1.3 國內研究現狀

2012年04月27日，財政部、住房和城鄉(xiāng)建設部聯合發(fā)文：《關于加快推動我國綠色建筑發(fā)展的實施意見》，其主要目標包括：到2020年，綠色建筑占新建建筑比重超過30%；到2014年政府投資的公益性建筑和直轄市、計劃單列市以及省會城市的保障性住房全面執(zhí)行綠色建筑標準，力爭到2015年，新增綠色建筑面積達10億m2以上。

引導保障性住房及公益性行業(yè)優(yōu)先發(fā)展綠色節(jié)能建筑，使綠色節(jié)能建筑更多地惠及民生。具備條件的地區(qū)應安排一定比例的保障性住房按照綠色建筑標準進行設計建造。從2014年起，政府投資公益性建筑全部執(zhí)行綠色建筑標準。通過保障性住房設計案例的介紹，筆者希望能從被動式建筑設計的角度提升保障性住房的“綠色”屬性。

1.4 現狀存在的問題

我國夏熱冬暖氣候區(qū)節(jié)能建筑實踐方面，主要存在以下問題。

1.4.1 建筑的氣候適應性還有待提高

缺乏氣候分析結論作為設計依據。但在實際項目的設計創(chuàng)作中，由于設計周期和設計效率的雙重制約，要求每個項目伊始都進行氣象資料的搜集及分析，并不現實。這也是為何如今“國際化”建筑隨處可見的原因。

1.4.2 節(jié)能設計意識不足

這個問題導致的結果是，適應當地氣候條件的被動式設計策略在建筑創(chuàng)作中得不到運用，或運用不合理、程度不夠等。如建筑的體量遮陽，成本低、效果好，是夏季避免太陽直射輻射很好的被動式設計策略。但在常見的住宅設計中卻很少得到合理地運用。同樣有助于建筑冬季保暖，與微氣候環(huán)境改善的立體綠化設計，在實際的工程中運用很少，或只是“蜻蜓點水”式地運用。

1.4.3 不夠重視綠色建筑中的心理健康度

（1）“綠色”可達性差。“綠色”可達性是指公眾對于“綠色”空間的可接近性與可利用性，是綠色建筑、“綠色”場所社會公平性的體現，也是促進居住者心理健康程度提升的重要因素之一。

（2）居住建筑設計中鄰里關系問題考慮欠佳。針對上述存在的問題，本文以氣候分析結果作為設計依據，完成保障性住房的建筑方案設計，并從氣候適應性、被動式建筑設計策略以及舒適度等方面，與參照建筑（保障性住房實例）進行對比。

經過對該區(qū)代表城市進行氣候分析，得出我國夏熱冬暖氣候區(qū)適用的建筑設計策略應為：被動式太陽能采暖＋自然通風＋被動式蒸發(fā)降溫＋設備調節(jié)（空調、供暖）。部分地區(qū)（氣溫日較差較大）夏季降溫適用夜間通風策略；全年濕度大的沿海城市不宜采用蒸發(fā)降溫。

1.5 研究意義

隨著住房問題的日漸緊張，保障性住房建設成為節(jié)能建筑是目前政策發(fā)展的趨勢，國家近些年來發(fā)布的與節(jié)能建筑，保障性住房相關條令來導向鼓勵其發(fā)展。能源問題是國家關注的重點問題，而目前建筑每年的總能耗大約占全國總能耗的1/4，既有建筑中95%以上屬于高能耗建筑，能源利用率僅為33%，巨大的建筑能耗已經對經濟的發(fā)展有了嚴重的制約。綜上，研究節(jié)能保障性住房已成為當前社會發(fā)展的主要舉措，而節(jié)能保障性住房的設計、建造、普及已經刻不容緩。

2 保障性住房綠色建筑設計方案介紹

居住建筑不僅要提供人們安居所需，更是更要實現節(jié)能的效果。筆者針對目前國內住房緊張、節(jié)能可達性差等現象，運用溫度梯度與舒適度梯度的設計方法，提出了略帶混合居住模式意味的節(jié)能保障性住房方案設計（圖1）。

圖1 保障性住房方案透視

2.1 設計理念

居住隔離是指由于種族、宗教、職業(yè)、生活習慣、文化傳統、財富或是社會階級等原因，導致特征類似的人群聚居在特定空間（范圍）內，與不相類似的人群彼此隔離，甚至歧視、敵對的態(tài)度。相關研究指出，現階段我國城市中居住隔離的主要成因，是住房供給市場化下對家庭收入的制約。而相對于外來人口與城市低收入人群而言，戶籍制度與住房保障政策，更是讓民眾望房興嘆。當前以各個不同的社會階層為基礎所形成的居住隔離尤為突出。富裕階層通過經濟與擁有社會資源上的差距，形成準入性相當高的生活圈子。中產階層居住在自為政的單元體里，并被不同的空間形式隔離，鄰里關系淡漠。外來人口聚居在城郊結合處的廉價房、城中村中，遠離中心城區(qū)，地理上形成隔離。城市低收入人群原來聚居的舊城區(qū)多數被拆遷改造，安置地多半遠離原來住地，原有的鄰里關系被瓦解。

解決居住隔離問題最終是要形成運行良好的鄰里系統，鄰里關系的形成是前提。鄰里關系并不是設計師所能創(chuàng)造的，而是由彼此認識的居民共同形成的人際關系網絡。設計師在其中扮演的角色是居民交流平臺的搭建者。反觀現今常規(guī)的住宅設計，就建筑本身而言，除了候梯廳，幾乎不存在居民彼此交流的功能空間。而多作為消防前室的候梯廳能夠聯接的居民數十分有限。高人工維護的地表花園設計被大量地采用在各個居住小區(qū)中，這也是居民間唯一存在的交流平臺。

2.2 設計方案

筆者提出的保障性住房方案，由南北對稱的兩部分組成。“剪刀式”疏散樓梯南、北兩部分各設兩部，電梯設于中間，并用走道相連，這也是本案的別出心裁之作（圖2）。建筑共32層，1～2層為臨街商鋪，3～4層為辦公；5～32層均為住宅，其中住宅部分的1～10層均為只設套型一的標準層一（圖2）；11層至28層為設套型二與套型三的標準層二（圖3）。建筑的面積指標及套型配比等數據信息詳見表1。

表1 室內套型配比及其面積指標

圖2 建筑細部設計方案透視

設計以每兩層為一個單元，進行豎向的單元層疊。將花園引入單元中以增大建筑的空間利用率。居室圍繞著交流空間三面布置，與電梯井相結合，頗有四合院的格局。這樣的空間擴大可以怎加居民的活動范圍以減輕由于人多而產生的空間壓力，這是原來停留在地平面的設計無法達到的。

2.3 室內設計方案

設計方案功能分區(qū)圖見如下，標準層一見圖3。

圖3 保障性住房方案

住宅標準層二見圖4。

圖4 高層建筑圖例（住宅標準層二）

住宅標準層三見圖5。

圖5 住宅部分標準層三平面

住宅標準層四見圖6。

圖6 住宅部分標準層四平面

混合社區(qū)圖例（標準層一平面圖）見圖7。

圖7 混合社區(qū)圖例

圖8 參考建筑圖例

為了對比本文設計模型的合理性和優(yōu)越性，選取了一個參考建筑作為參照，進行對比分析。參照建筑是深圳市地鐵橫崗車輛段上蓋保障性住房建筑方案，見圖8。

圖9 設計建筑模型建立

3 節(jié)能性模擬分析

本文針對參考建筑和自己設計的建筑，用Ecotect，Tphoenics以及Dest進行了建模，之后做了采光分析和熱環(huán)境分析等相關數據。利用上述軟件的建模進行模型建立（圖10）。

圖10 商底第三層應用節(jié)能方式前后光照分析結果（廈門氣候）

在ecotect中采光分析和熱工分析對于模型的要求是不完全相同的，熱工分析要求模型按照分析或功能需要進行區(qū)域劃分，而且每個區(qū)域必須是完全封閉的，對于像墻厚，窗臺等對熱工來說影響不大的細節(jié)，一般在建模時進行簡化。自然采光分析對區(qū)域的劃分以及封閉性沒有嚴格的要求，區(qū)域在這里更多地是一種純幾何方面的工具，類似于aotocad中的層的作用，墻厚，窗臺等細節(jié)對于采光分析來是有一定影響的部分可以按要求建立。通過圖像可視化技術，我們能迅速對比得到新的設計方案要優(yōu)于已有的設計方案。以下是部分對比圖像的展示（圖10～圖13）。

圖11 商底一二層應用節(jié)能方式前后光照分析結果（南寧氣候）

圖12 商底四層應用節(jié)能方式前后光照分析結果（思茅氣候）

圖13 參考建筑應用節(jié)能方式前后光照分析結果（廣州氣候）

根據上述圖像，可以清晰地看到，采用本設計方案可以有效地增加采光強度，從而減少室內照明需求，到達節(jié)能的目的。同樣采取上述方法，我們對南亞熱帶條件下的熱工、通風等數據進行測算（這里不再列出），均可得到理想的效果，可以證明該設計方案是具有節(jié)能減排作用的綠色建筑，同時這些減排方式均為被動式（即不需要外來能量驅動的）節(jié)能方法，如能夠得到推廣，將對節(jié)能減排產生很大的積極作用。

4 保障性住房適用的綠色建筑技術方案

根據對節(jié)地與室外環(huán)境、節(jié)能與能源利用、節(jié)水與水資源利用、節(jié)材與材料資源利用、室內環(huán)境質量、運營管理等方面的要求，筆者總結出以下適用于保障性住房的綠色建筑技術方案。針對夏熱冬暖地區(qū)的氣候條件，在建筑設計時采用以下的被動式節(jié)能方式。

4.1 圍護結構隔熱保溫

根據建筑所處地區(qū)的氣候環(huán)境及建筑內部的功能要求，考慮圍護結構采用保溫還是隔熱。外保溫比內保溫更加節(jié)能，內保溫則適用于間歇性供暖空調的大型空間。保溫和隔熱構造設計還需注意防止水蒸氣在圍護結構內部凝結對材料造成破壞，另外，也可采用空氣或蓄水等方式調節(jié)圍護結構的熱工性能。

4.2 建筑遮陽

建筑遮陽分為外遮陽和內遮陽兩部分，遮陽設計利用陽臺、外廊等建筑構件以及垂直綠化等，使遮陽設計達到最好效果。

4.3 自然通風組織

自然通風主要是利用風壓原理，在設計時利用天井、樓梯間、自由空間等增加建筑內部開口面積，便于引導自然通風。

4.4 被動式蒸發(fā)（立體綠化）

被動式蒸發(fā)設計即分別在屋頂設計覆蓋綠色植被、吸水沙，在部分墻體外表面采用砌水磚，利用其蓄水蒸發(fā)吸熱的性能達到被動節(jié)能。

4.5 玻璃節(jié)能設計

采用貼膜玻璃、Low－e中空玻璃或反射隔熱涂料玻璃減少室內熱損失，減少輻射得熱，已達到減少空調能耗的目的。

在上述的這些被動式節(jié)能方法中，除了圍護結構保溫造價較高，其余方式造價都很低，對于保障性住房用戶來說，這些增加的成本與購房后能耗消費相比不會構成其負擔。

5 保障住房小區(qū)配設計

5.1 功能定位

城市主要功能區(qū)周邊的配套居住用房（含保障性住房）：①針對的主要群體：臨近功能區(qū)的年輕上班族、保障性住房受眾；②建筑形式：聯排小高層住宅。獨棟或多棟，方案設計視實際用地情況可以靈活增減；③主力套型：40m2、90m2（約數）。

關注點為以下幾個方面：使均布、散點的居住功能融入鄰近的城市功能區(qū)，形成完整的城市活力圈。方案不以常見的獨立、封閉的居住小區(qū)形式出現，減緩居住隔離、地理位置隔離以及階層隔離。② 降低城市通勤壓力，提供自行車、步行等出行方式成為居民日常習慣的可能性。③ 鄰里關系的建立于維系。④ 結合氣候因素的建筑設計模式（圖14～圖17）。

圖14 保障房小區(qū)總平面

圖16 保障房小區(qū)內部道路設置

圖17 保障房小區(qū)功能區(qū)劃

圖18 保障房小區(qū)內一處景觀設計

5.2 配套設計

筆者在完成了建筑設計、模型建立、關鍵數值分析之外，還考慮了保障房的配套設計，如景觀設計、功能劃分等，力求我們的設計更加完善。我們所提出的實際方案不但體現了節(jié)能綠色的建筑理念，也具有建設實施的現實根據（圖18）。

［1］彭 毅，何 泉，杜高潮.生物氣候型建筑設計方法量化輔證［J］.建筑與文化，2013（5）.

［2］彭 毅，杜高潮.能源自給型太陽能建筑設計實錄［J］.新建筑，2013（8）.

［3］彭 毅.南亞熱帶氣候條件的生物氣候型建筑［C］//第八屆國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會論文集編委會.城市發(fā)展研究——第八屆國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會論文集.北京：北京科海電子出版社，2012.

［4］彭 毅，杜高潮.立體綠化的那些事［C］//第九屆國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會論文集編委會.城市發(fā)展研究——第九屆國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會論文集.北京：北京科海電子出版社，2013.

［5］田 煒，陳 湛，戎武杰.夏熱冬冷地區(qū)綠色建筑設計策略［J］.建筑技藝，2011（Z6）.

［6］田 煒，丁建華.基于“綠標”的綠色建筑設計方法——以夏熱冬冷地區(qū)綠色建筑設計實踐為例［J］.建設科技，2011（22）.