綠色建筑設計理念與評價標準化在居住區建筑設計中的融合應用

劉玉紅 王志華 談世杰

中國市政工程西南設計研究總院有限公司

1 前言

建筑業作為我國經濟發展的支柱性產業取得了較好的發展，但建筑業耗費的物資資源在全國物質資源消耗總量中的占比達15%，而直接耗能在全國總能耗中的占比達30%，建筑用水在可飲用水資源中的消耗占比達80%，建材生產期間引起的噪聲污染、水污染等在全部污染中的占比達34%，建筑生產形成的垃圾在垃圾總量中占比約40%，可見我國建筑業在促國民經濟發展中雖取得一定的成就，但也面臨著嚴重環境污染問題，走綠色生態之路才屬于經濟建設長遠發展的唯一選擇。故而《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2019）里明確提到應推進綠色低碳、節省資源的標準，促生態文明建設取得實效，指出應將綠色建筑標準體系建設納入工作中，確保建筑節能目標得以實現，綠色建筑也在這種形勢下應運而生[1]。

綠色建筑屬于相對廣泛的概念，在建設部所頒發的《綠色建筑評價標準》里針對綠色建筑的含義作出了如下詮釋：在建筑全壽命周期里盡可能地實現資源（包括材料、土地、能源、水資源等）的節省與控制，達到保護環境與減少污染之效，為人們供給高效舒適與健康的生活空間。但是綠色并非就是高價與高成本[2]，在綠色建筑設計上較典型的即新疆當地具備一種特色建筑，墻壁主要由石膏以及有良好透氣性的秸稈所組成，同時保溫性強，外加具備當地人文特征的屋頂，符合鄉村綠色建筑要求[3]，算下來造價為800元/平方，可以說是物美價廉。綠色建筑設計理念的應用下所取得投資回報率相當高，該理念的使用可使水費、電費與其他能源費用開支得到控制，這樣就能為住戶省下一筆支出，由此可見進行綠色建筑設計理念在居住區建筑設計中的融合與應用探索很有必要。

2 綠色建筑設計理念在居住區建筑設計中的應用原則

2.1 節能原則

能源節省是綠色建筑設計時首先需考慮的內容，設計者需將可再生能源充分利用起來（包括風能、太陽能等），其中風能不但不會引起環境污染，還可實現資源的節省，達到環境保護之效，與我國倡導的可持續發展戰略要求相符[4]。

2.2 環保性原則

工程項目建設所用時間相當長，由開工至竣工通常需要一年半載或更長時間，施工期間需要使用大量建筑能源與材料，故而會產生不少的建筑廢棄物，此類垃圾若無法得到妥善處理，必然會誘發嚴重環境污染現象[5]。近兩年，公眾的環境保護意識逐漸提升，也就需要設計師在各類建筑物設計時具備環境保護意識，注重綠色建筑理念的應用，選擇綠色高效材料（包括石膏、滑石粉、砂石、木材，甲醛含量偏低的滿足國家要求的膠合板、板材、瓷磚與膠合板，環保型乳膠漆、環保型油漆等），應用先進綠色建筑技術，減少能源損失，確保資源利用效率得到提升。

2.3 和諧統一原則

建筑物為人類進行大自然改造的體現，綠色建筑倡導盡可能選擇天然材料進行建筑物建造（包括竹材、木材、石灰、樹皮、油漆與石塊等），這些物品都不會為人體造成傷害。綠色建筑需結合地理條件進行發電、采暖等裝置增設，將自然生態環境賦予的天然可再生資源得以充分利用，這樣就真正實現了人與自然的和諧統一。

2.4 舒適性原則

居住區建筑物是專供人們休息與生活的場所，故而應具備舒適的特征，把綠色建筑設計理念應用在居住區建筑設計里應充分考慮溫度、濕度、聲音、空氣、光纖等環境因素舒適性，少用會對人類健康造成影響的材料，可促其整體性能以及舒適度得到提升。

3 綠色建筑設計理念與評價標準化在居住區建筑設計方面的具體應用

3.1 提高空間布局合理性

建筑空間布局在綠色建筑項目設計里屬于相當重要的一環，根據綠色建筑理念合理規劃建筑空間，能夠發揮環境保護之效。《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2019）中要求綠色建筑需根據地形地貌展開場地設計以及建筑布局，并和地理環境彼此適應，而傳統“坐北朝南”的建筑朝向雖然能確保整體布局較完美，但因時代的發展傳統建筑朝向理念已無法與當前高層建筑建設需求相符，現代建筑在綠色建筑設計理念的引導下在空間布局規劃時往往會將采光、通風、空氣流向、氣候、地理環境與區域維度等因素綜合考量進去，這樣就能避免因室內黑暗而使用照明，達到能源節省之效。《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2019）里提到：建筑造型需盡量簡約，故而建議在施工設計期間將裝飾材料的使用控制到最少，選擇具有良好透光性的玻璃，使房間照明充分。此外，設計時注重室內空氣流通性的維持，減少凈化器等設備的使用，使得房屋建筑節能性與環保性增強，為居住者提供舒適生活環境。

例如，在一個夏熱冬冷的城市進行房屋建造，通過測量發現夏季室外平均溫度約34℃，室外空調相對濕度80%，而冬季室外溫度-6℃，空調相對濕度為73%。在設計時應盡可能保證室內環境溫度夏季在26℃，冬季在20℃左右；而夏季的相對濕度為40%～65%，而冬季相對濕度為30%～60%，由于所設計的建筑屬于點式建筑，故而附近其他三邊均超過60cm，建筑方向呈南偏西26°，故而以南北方為主要風向（具體見表1、表2所示），如此則保證了良好的通風性與采光性。

表1 建筑綠色節能設計指標：穿墻面積比計算

表2 建筑綠色節能設計指標舉措

3.2 節地設計

居住區建筑設計應根據地區氣候特征、地形地貌等進行建筑物的合理設置，以此來保證日照的充足，使住戶舒適度提升，同時可讓建筑能耗得到控制。同時，應根據城市整體規劃與服務對象，明確適宜居住規劃設計模式。典型的即某綠色住宅小區設計期間將山坡地形特征充分利用起來進行半地下車庫打造，當容積率固定時，使得車位數量增多，讓土地利用率提升了約21.7%。

3.3 使用節水技術與水循環技術

水資源是生產生活不可缺少的資源，綠色建筑設計時需根據現有條件，依靠科學技術舉措[如循環冷卻水節水技術、生活污水循環利用節水系統]做好水資源的循環使用（包括住宅小區里水處理與再利用、雨水收集回收使用等），進行雨水與中水處理系統設置，做好地下水與地表水的引入，從而使得節水目標得以實現。同時，建筑區域中的道路、屋面、綠地等鋪裝材料同樣會影響雨水徑流以及下滲量，故而要確保雨水下滲量提升，需選擇透水性較好的路面鋪裝材料。

該系統主要涉及兩部分[壓水系統（1）與凈水系統（2）]，塔板（11）與充氣囊（12）為壓水系統的組成部分，踏板的一端經旋轉軸活動在地板（3）表層進行安裝，同時在下部進行充氣囊增設，充氣囊出氣端與氣缸相連，氣缸內腔中將推板將推板橫向設置，污水箱設置于推板（6）和氣缸（5）內腔頂板相互間間隙處，污水箱和外部污水排放管（7）彼此連通，排放管排污扣進行單向閥安裝，污水排放管頂端和洗手池（8）相連，洗手池上方進行自來水龍頭（9）設置，自來水龍頭下部進行凈水儲箱（10）增設，儲箱底端于凈水龍頭（13）相連，凈水儲箱（10）頂部進水口連接管和凈水系統相連，凈水系統中含有污水箱（22）以及凈水濾芯（21），其中凈水濾芯底部進水口聯通污水箱，凈水濾芯頂部出水口連通凈水儲箱，整個過程實現了對生活污水的循環使用，達到節能環保之效。

3.4 使用環保建筑材料

新版《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2019）中對室內空氣甲醛含量等作出了規定，要求所用裝修材料需與綠色產品評價標準相符，而建筑材料質量直接影響建筑安全性與實用性，選擇環保建筑材料（如通過空心粘吐磚與粉煤灰混凝土實施墻體砌筑，或保溫施工期間選用聚氨酯或發泡聚苯乙烯以及玻璃棉等）使資源利用率得到提升，避免廢棄垃圾未環境造成污染，實現社會經濟效益的提升。典型的即容易發生地震的地方（如四川等）建筑設計者在設計期間材料的選擇上可能會首先考慮復合壓縮板等，使得建筑物安全性能得到提升。若出現了房屋損毀現象，建筑材料還能夠進行二次回收使用。并且，建筑材料選購上應將節能環保理念放在首位，使用一些能夠回收使用的建筑材料，預防廢棄有害材料為環境帶來破壞。同時，建筑物建造設計需盡量簡單大方，實現能源節省的同時，還能實現成本的控制。又如2017年江森自控亞太總部大樓建設成功，這一充分展現出了綠色環保設計理念的大樓主要用到的是江森自控先進智慧建筑產品與技術（如樓宇自控安防與消防、暖通空調等），相較于當地市場標準，該棟大樓建筑預計節能高達44%，節水高達42%與材料物化能源節省率高達21%，為了在線性場地上將社區感得以呈現，并對樓面效率進行優化，則通過兩個長矩形建筑建造最大限度地滿足了采光與視野方面的需求，這些都是值得設計師們學習與借鑒的。

3.5 可再生資源利用

新版《綠色建筑評價標準》在2019年由住建部發布執行，該標準的推動下我國大多數地區做到了節能65%標準的實現，不過建筑單位面積采暖能耗與發達國家相比仍高出2～3倍，需將節能標準提升方可滿足發展要求，故而建議大力推廣與使用可再生資源。可再生資源即經自然力通過某一增長率保持或提高蘊藏量的資源，是當前綠色建筑設計理念中提倡使用的主要方法之一。綠色建筑施工中應結合當地氣候特征、房屋所處的地理位置、溫度與濕度等選擇適宜的能源類型（包括風能與太陽能等）進行設計。典型的即①太陽能。太陽能是諸多能源里綠色高效且無污染的一種清潔能源，經太陽光照射并經光能轉化成電能的設備得到能量。太陽能屬于一種取之不竭用之不盡的能源，建筑設計期間能夠在房屋進行太陽能熱水器安裝來獲得熱水，同時可通過太陽能玻璃安裝來升高室內溫度，促建筑采光率得到提升，減少人工照明，實現能源的節省；②地源熱泵。地緣屬于一類地熱資源的高效節能的低成本空調系統（涉及地下水式、土壤式等），我國北方地區中依靠地熱資源為建筑供熱，進行雙層外窗設置并做好供暖管道保溫，可使能源消耗大大下降。

3.6 節能技術的應用

《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2019）中提到應執行與落實節能、節水與節材等綠化管理制度，其中節能技術即通過是一項多樣化技術手段進行能源控制的舉措，詳細可理解成依照能耗類別進行能耗現狀與用能情況分析，明確能源消費的節能空間，并通過相應的舉措來進行消耗控制，取得能源節省之效。照明系統是保證建筑得到正常使用的一項重要系統，在照明系統設計時可結合建筑具體情況將節能技術引入確保建筑的實用性得到提升，實現運行總能耗的控制。節能技術在建筑照明系統中的應用時，可淘汰普通照明燈，選擇LED燈，因為LED燈在使用時更加節能且更耐用；同時可增設智能化控制系統（增設多組亮度傳感器）系統依照傳感器所檢測結果進行燈光明暗控制，同樣能達到節能的效果。

3.7 圍護結構設計中的應用

（1）墻體保溫隔熱技術。現今市面上銷售的墻體材料類別繁多，故而應挑選出節能性與保溫性均較強的外墻材料，在填充墻體材料方面應根據項目需求與項目地理位置展開合理選擇，而當前常用的幾類填充墻體材料見表3所示。因外墻保溫材料相關技術的提高，種類同樣呈現出多樣化趨勢，當前應用較廣泛的保溫材料以及導熱性能總結起來見表4。同時，若外墻屬于剪力墻，墻體厚度應超過200mm，使墻體熱傳導性能增強，不過剪力墻平面功能應比墻體厚度要小，否則會為節能保溫性造成影響。在我國北方地區因氣候較寒冷，建筑物墻體設計對保密性與保溫性的要求較高，針對建筑物一些較特殊部位的縫隙，務必要給予科學處理，避免熱量過快散失，此后再根據國家現有的綠色建筑評價標準制定出符合要求的地方性評價標準，對建筑節能情況進行評估，促其與相關要求相符。典型的即天津市專門制定了適合本地的中新天津生態城的綠色建筑評價標準、綠色施工技術管理規程與綠色建筑設計標準，實現了完善標準體系打造，也為綠色建筑設計工作的開展提供了依據。

表3 幾種常見填充墻體材料

表4 幾種常見保溫隔熱材料

（2）屋面節能。第一、正鋪保溫屋面。即把保溫層設置于結構層上、防水層下，以此形成封閉式保溫層的一種，保溫材料不會遭受風雪氣候的影響，可取得不錯的節能效果；第二、鋪保溫屋面。把保溫層設置在防水層上，選擇不吸水或吸水率低的保溫材料（如泡沫玻璃、XPS板等），可使屋面節能效果大大提高；第三、通風降溫屋面。將頂棚空氣間層設于屋面結構層下方，經架空大磚階或預制樓板進行通風道建設，利于空氣流動與散熱。

（3）門窗設計。建筑物門窗是室內外熱量交換的關鍵通道，同樣是建筑設計中應該引起重視的環節之一。在建筑設計中務必要做好門窗縫隙和結合的處理來促節能效果大大提高。在具體設計里有必要注意的是：①門窗位置選擇一定要合理，否則會降低節能效果；②門窗框與墻縫隙通常選擇相對松軟、彈性較好的材料或密封性材料，或用密封膏給予密封；③為凸顯出門窗幕墻保溫性能，最好選擇有較強密封性的窗框材料，使用中空雙層與三層玻璃和Low-E鍍膜玻璃，實現保溫效用的提升。同時綜合考慮現代幕墻設計流程，可將保溫性能較好的材料加入幕墻與主體結構里，使幕墻結構更穩定，保溫效果更佳。④外窗綜合傳熱系數K值通常在2.0W/m2·K以下，同時外窗氣密性與水密性需符合4級標準，在建筑設計過程中應結合詳細位置進行最佳設計方式選擇，如沿街住宅設計時最好選擇高性能的雙層Low-E玻璃系統以及斷橋鋁窗框，如此可使附近環境為住宅帶來的噪聲控制到最小，使客戶在購房時對臨街住宅的排斥情緒得到改善。

4 結束語

綠色建筑屬于經濟與環境協調發展背景下產生的新生事物，綠色建筑設計在原則上需始終堅持可持續發展理念，整體設計方面需做到科學合理，通風、采光設計方面要求遵循自然規律，圍護結構以及門窗等均選擇低能耗材料，做好地熱、太陽能等各項綠色無公害技術的使用，確保所設計與建造的建筑物滿足綠色建筑評價標準，實現人文、建筑、環境與科技的協調統一發展。本文中簡要地給出了幾點綠色建筑設計理念與居住區建筑設計應用的舉措，在后續研究中將繼續致力于這方面展開深入探索，歸納總結出更多新技術與新方法，為居住者提供舒適健康生活環境。