綠色建筑設計原則及案例分析

金夏同

（墨爾本大學，墨爾本VIC3000）

1 引言

隨著二氧化碳排放量的增加，全球變暖現象變得更加嚴重。氣候多變，冰川融化導致海平面上升，水土流失發生的頻率也越來越高，人類的發展已經嚴重影響了環境的發展，生態危機迫在眉睫。因此，綠色建筑（亦稱生態建筑）理念應運而生。作為一種新型的建筑，綠色建筑旨在節約能源，盡可能消除對環境的負面影響，使大部分建筑和環境共生，從而維持生態環境的可持續發展。根據2007 年氣候變化綜合報告可知[1]，美國37%的一次能源和60%的燃料原材料被用于建筑材料。報告還指出，美國建筑業產生的大量二氧化碳對氣候變化負有主要責任，交通運輸業對環境的影響處于次要地位。因而推廣綠色建筑非常重要。

2 綠色建筑設計原則

2.1 再生設計原則

再生設計原則意味著建筑使用再生材料或可再生能源，不僅使建筑真正具有可持續性，而且在很大程度上創造了友好的生態環境。它分為2 個方面，建筑材料和可再生能源。通常，由于污染程度高，大多數建筑材料無法回收再利用。城市廢物的15%～30%是由建筑工程產生的。建筑行業對環境有很大的影響，因為建筑行業占用大量的自然資源[2]。因此，開發生態材料作為建筑材料具有重要的意義。對于能源消費，人們普遍建議使用可再生能源，如風能、太陽能和地熱能，而不是礦物燃料。可再生能源用于建筑中的原因是它們是清潔的和可再生的，可將自然能源轉化到建筑物能源應用中。

2.2 可修復性原則

可修復性原則是許多現有建筑的核心組成部分。修復架構優先于重建架構。例如，一扇破損的木窗可以修復后繼續使用，建筑物也是一樣可以修復改造，以滿足人們新的用途。在當代社會，很少有房屋被拆毀，人們更喜歡翻修或改造現有建筑物，而不是重建。因為重建的費用和對周圍環境的負面影響是巨大的。建筑物首先被拆除，然后重建，這不僅僅會大大增加投資，還會給附近的居民帶來很大的噪聲危害和環境污染。然而，如果建筑物的功能發生變化，工人只需改造需要改變的建筑空間，而不需要改變建筑物的整體結構。這是一種既能節省成本又能減少工人工作量的方法，并且大大減少對環境的污染。

2.3 被動生存性原則

被動生存性原則強調即使當整個建筑的能量系統崩潰或無法工作時，建筑仍然可以運行。被動生存性原則有以下幾個方面：（1）自然通風，無論是傳統建筑還是綠色建筑，都需要自然通風。因此，建筑不僅要依靠機械系統滿足通風要求，還要利用門窗組合來獲得新鮮空氣。（2）自然采光，綠色建筑盡可能多地吸收陽光以滿足采光要求，而不是一味地使用發電機來維持采光。（3）可再生能源利用，如風能、太陽能和地熱能，綠色建筑應該使建筑內保持一定的恒溫狀態，在夜間和冬季保持溫暖，在白天和夏季保持涼爽。

3 綠色建筑設計案例

3.1 新的哈里斯保護教育中心

這是一個具有材料可以回收利用和高效節能的詮釋中心，于2003 年建成并投入使用。首先，該中心建設中使用了當地建筑材料和環保木料。如由沙子、水泥和木纖維制成的新隔墻板。此外，所有的室外甲板都是由可再生材料建造的，可再生材料是由回收材料、食品袋和廢棄食品制造而成的。該中心也是綠色建筑被動生存性原則應用得很好的一個例子，其中太陽能電池板取代了傳統電力的一部分，在一定程度上減少了對傳統電力的依賴。

3.2 芝加哥綠色技術中心的改造

它采用了一個成功的污水處理回用系統。該系統對住宅和辦公樓產生的污水就地進行處理后進行再利用，雨水回收系統是該系統的一部分[3]。在對芝加哥中心的實地考察中發現，4 個4542L 的蓄水池用于收集屋頂上的雨水，并將其儲存起來，用于綠化景觀灌溉。其余的雨水，不是由屋頂花園或蓄水池收集，而是通過落水管流入濕地。該中心還使用了地源熱泵系統和太陽能應用系統來節約傳統電能。

3.3 墨爾本議會大廈2 期

議會大廈2 期坐落在澳大利亞墨爾本的一座新的商業辦公樓，是綠色建筑設計成功案例的典范，是澳大利亞的第一座被授予6 顆星的綠色星級評定建筑，這令其具有“國際領先”的品質。它采用再生能源、本地材料、下行循環水系統和被動式節能技術。該建筑有效地利用空氣自然對流、全新風系統、陽光和水循環系統，使建筑內部在冬季和夜間保持溫暖，而在夏季和白天保持涼爽。

作為一棟可持續發展的綠色建筑，它有以下特征：（1）在陽臺上綠化，整個立面形成垂直綠化，有助于遮陽和凈化室內空氣；（2）采用活動式遮陽板，由再生木材制成，用于保護正面免受強烈的陽光照射；（3）在外窗內種植景觀，有助于減少城市眩光；（4）外窗具有自動開啟功能，夏季夜晚，窗戶自動開啟通風，涼爽的夜晚空氣吹入室內，冷卻了室內空間；（5）樓層天花板內設計有全新風系統，通風管道與屋頂渦輪風機聯通，通過渦輪風機自動旋轉，將室內空氣排出室外，同時，吸收新鮮空氣到室內。而僅僅在冬季的早晨，才需要熱水系統。

該建筑有下行循環水系統，大約100 000L 的污水將被提取到污水處理再利用裝置，這可以節省約9 000L/周的水資源。除此之外，屋頂花園還可以收集雨水并在園藝中再利用。

4 機遇與挑戰

目前，綠色建筑已經得到了廣泛的應用和迅速的發展，并產生了巨大的經濟效益、社會效益和環境效益。首先，在很大程度上緩解了氣候變化的壓力，這也是綠色建筑設計的目標。隨著更多的可再生和清潔能源的使用，全球變暖的溫室氣體排放量下降，水資源的浪費和傳統能源的使用也減少了。其次，居住者也從綠色建筑中獲益，建筑中使用的有害材料越來越少，因此，人們更愿意留在建筑中愉快地工作、學習或休息。此外，綠色建筑的發展可以刺激經濟增長，綠色建筑采用大量的生態材料和可再生能源，延長了綠色建筑的使用壽命，從而大大節省了建設投資。

然而，綠色建筑也面臨著一些挑戰。政府必須對建筑物進行評估。美國綠色建筑委員會（USGBC）創建了一系列能源和環境設計領域的綠色評級體系（LEED），用于評估綠色建筑設計。隨著越來越多的項目被注冊，LEED 取得了巨大的成功。但它也需要不斷被更新和完善，以應對不斷發展的社會新科技。

5 結語

綜上所述，為了實現綠色建筑的目標，應遵循再生設計原則、可修復性原則和被動生存性原則，采用各種可回收的建筑材料和可再生資源。設計中應盡可能采用自然采光、自然通風，這在新哈里斯保護教育中心、芝加哥綠色技術中心和墨爾本議會大廈2 期的工程建設中得到了成功的應用。

盡管綠色建筑仍存在一些問題，但是綠色建筑以最小資源消耗量、資源使用最高效、最大限度地滿足人類宜居、舒適生存需求為目的，建立了人與自然之間和諧、安全、健康的共生關系。能有效減少溫室氣體排放和減少能源消耗，是緩解全球變暖壓力的重要途徑之一。此外，綠色建筑大大地促進了經濟增長，提高了全社會經濟效益、社會效益和環境效益。發展綠色建筑是全人類發展的必然趨勢。