綠色生態建筑的設計與實施策略構架探索

文／劉程 長沙市城市建設科學研究院 湖南長沙 410013

引言：

社會經濟快速發展的同時，帶來了許多環境污染問題，若不及時處理污染問題，也將直接限制經濟的進一步發展。基于此，在生態文明理念下，需要做好綠色生態建筑設計工作，以此來促進人與自然的協調發展，為人們營造更加健康、舒適、安全的居住環境。

1、綠色生態建筑概念分析

綠色生態建筑是綠色建筑與生態建筑的糅合，綠色建筑和生態建筑都是以實現人與自然和諧共處為目的地可持續建筑設計理念，強調建筑的節能型設計，以及在建筑建設和使用全過程中，降低對自然生態環境的破壞，實現人、建筑和環境的和諧共生。從概念提出的時間

來看，生態建筑的概念最先提出來，后續提出的綠色建筑理念在一定程度上是對生態建筑的補充。生態建筑的概念較為抽象，綠色環保則能被人普遍接受，有學者嘗試用綠色代替生態，但后來意識到綠色遠不能代替生態的廣闊含義，因此，只能將綠色建筑和生態建筑放在一起進行討論。綠色生態建筑是綠色建筑和生態建筑理念的統一與融合，既強調建筑設計的科學性、實用性，又強調建筑設計的美觀性和自然性。在綠色生態建筑設計中，需要充分考慮建筑的綜合性能，從全壽命周期著手進行設計，確保建筑在這個生命周期內，符合綠色生態建筑設計的要求。

2、綠色生態建筑的設計原則

2.1 協調性原則

在對綠色生態建筑進行設計時，應遵循協調性原則，具體表現在以下幾方面：（1）和周圍環境相協調，在對綠色生態建筑進行設計時，其目的是打造可調節可循環的應用系統，將建筑與周圍環境關聯在一起，建立相互協調的發展系統，滿足不同情況下的發展要求。例如，在綠色生態建筑場地設計時，可以借助架空底層、打開場地內部等途徑，建立建筑內部與外部環境的聯通，從而實現人與自然的和諧發展。（2）與氣候條件相協調，在對綠色生態建筑進行設計時，需要考慮氣候條件帶來的影響性，充分利用當地氣候優勢，建立相契合的氣候循環環境，以此來起到減少資源損耗、提升資源利用效率的作用。

2.2 節能降耗原則

在應用設計中也需要遵循節能降耗原則，具體體現在以下幾方面：（1）在建設材料的選擇上，需要在確保質量、安全的基礎上，選擇節能性強、能耗較少的建筑材料，以此來降低建筑工程施工時的資源損耗，減少環境污染問題。另外，在材料選擇時也需要做好可回收材料的應用，從而減少建筑施工時的垃圾產生量，達到預期的節能降耗目的。（2）在施工技術的選擇中，需要做好節能性選擇，如目前常用的外墻保溫層節能技術、節水技術等，結合實際情況篩選最為合適的節能施工技術，以達到預期的節能降耗目標。

2.3 以人為本原則

除上述提到的應用原則外，在實際設計中也需要遵循以人為本的原則。建筑工程的主要使用者為地方居民，在對其進行設計時需要考慮居民的生活環境與行為習慣，以此減少建筑運行時的生活負荷，達到節能降耗的目的。基于此，在綠色生態建筑的設計中，也需要對個人行為習慣進行梳理，同時基于個人利益、健康等因素，優化建筑內熱環境、空氣循環、電磁場設計等內容，從而更好地滿足居民生活安全、生活健康等需求，營造舒適的居民生活環境。

3、綠色生態建筑的實施策略

3.1 進行總平面設計

3.1.1 建筑選址合理設計

在建筑總平面設計環節中，選址的合理設計屬于非常基礎與重要的工作內容。在設計中應注意以下內容：（1）盡量選擇洪水位以上或避開山區的區域作為建筑地址，若受條件限制只能在洪水位以下、山區建設建筑時，在設計時需要考慮相應的防洪措施和防自然災害措施，以確保建筑選址的安全性。（2）建筑選址宜選擇遠離煤氣站、油庫、垃圾填埋場、污水處理廠、有毒物質車間及無防隔聲措施高等級公路的位置，若無法避開這些位置，則須提前做好相應防護措施，以達到既定的應用要求。（3）建筑選址時也需要做好土壤污染物濃度檢測，對于存在的污染問題也需要采取對應措施進行處理，待滿足要求后再進行后續的建設活動。（4）在場地選址時也需要做好當地原有條件的全面考量，涉及環境、經濟等方面，基于此再進行內容優化，以達到相應的設計要求。

3.1.2 場地合理規劃布局

在總平面設計中也需做好場地合理規劃布局，從實際應用情況來看，應注意以下內容：（1）在總體設計中需要做好人形流線、車型流線、交通網的合理梳理，以此建立相應的功能分區，同時在設計中也需注意以下內容：對現場實際情況進行梳理，以此使用層級式方法完成流線設計；臨近交通的設計中，需要做好人行道與非機動車道的適當并線，繞線距離在設計時應＜100m，為建筑居民出行提供便利條件。（2）在建筑功能設計上需做好戶外視野設計，例如，在居住建筑的設計中，場地內相鄰建筑縱向間距不應少于18m，以此來避免視線遮擋問題，同時設計時做好開放、半開放空間的合理布局，以達到親近自然的目的。（3）做好垃圾站點的合理布局，基于總平面圖來合理規劃垃圾站，基于綠色生態理念，垃圾站應使用封閉式回收系統，搭配沖洗排水措施來定期清洗、消毒垃圾站，以營造良好的生活環境。

3.1.3 地下空間合理設計

在總平面設計中也需要做好地下空間合理設計，具體設計應注意以下內容：（1）控制好地下空間面積，在應用設計中需要將地下一層面積控制在用地面積的70%以內，并以此為基礎對設計內容進行優化，包括功能分區、地下管線、交通流線等，基于整體性、綜合性原則來完成地下空間優化，提升設計結果的合理性。（2）在地下空間設計時，也需要搭建綜合互聯網體系，同時關注生態平衡內容，在提高社會效益與經濟效益的同時，提高空間的生態化效益。

3.2 建筑圍護結構設計

基于以往應用經驗，建筑圍護結構的設計質量，將直接影響到建筑室內的微氣候與能耗。因此在設計中也需注意以下內容：（1）基于國家建設規范，對于建筑體型系數、外窗氣密性、熱工性能等參數進行合理化設計，以提高圍護結構設計結果的合理性。（2）在結構設計中需要做好材料耐火等級、保溫性能等參數進行綜合考量，以此來篩選最為合適的施工材料，減少施工資源浪費問題。（3）在圍護結構的設計中，需進行種植屋面、坡屋面的合理化設計，對于高度低于100m的建筑工程，會設計種植屋面，而坡面屋則會布置閣樓層，以滿足綠色生態建筑的通風要求。

3.3 自然采光、通風設計

3.3.1 自然采光設計

在綠色生態建筑采光設計環節，需注意以下內容：（1）為了更加充分地利用自然光源，需要對建筑內窗地面積比進行合理化設計，常規情況下需要將該數值控制在1/6以上，以滿足相應的使用要求。（2）在建筑采光設計時，需要做好房間進深的合理化設計，通常情況下，在建筑進深超出采光面2.5倍后，需要在建筑內合適位置補充人工照明或者反光板，以此補充光照不足的問題，提高自然采光設計內容的合理性。（3）在綠色生態建筑設計環節中，如果設計了半地下室，那么也會使用到邊庭開啟高側窗，以此來起到改善地下室采光的作用。在具體設計時需要做好間距控制工作，從而減少資源浪費問題，提高該建筑采光效果，滿足相應的設計要求。

3.3.2 自然通風設計

基于綠色生態理念進行自然通風設計時，應注意以下內容：（1）在建筑設計中需要做好室內布局工作，在具體的布局設計中需要對當地主風向資料進行整理，根據得到的整理數據，確定最為適合的空間布局。同時在設計中也需要做好冬季防風處理，如建筑設計環節需要在背風方向布置建筑出入口，同時也需提前設計好相應的擋風措施，營造良好的通風環境。（2）在建筑內部功能區的設計中，會參考當地夏季主導風區進行布設，這樣也可以最大化利用自然風，改善室內的通風環境。同時也需要根據當地的氣候條件，在建筑內部合適位置布置開窗結構，搭配可靠的開窗方式，達到既定的通風效果，滿足相應的使用要求。另外，在自然通風設計環節中，也需要做好中庭結構設計，多采用熱壓、風壓等原理調整中庭結構布局，提高建筑室內的通風環境。

3.4 建筑遮陽設計

綠色生態建筑工程在設計中，也需要做好遮陽優化設計，以達到既定的遮陽效果，提升建筑整體結構的舒適性。在具體設計中應注意以下內容：（1）基于當地日照條件發展規律，參考相應規范進行遮陽設計。考慮到日照熱輻射影響，進行建筑設計時需要對外窗面積進行合理化設計，搭配合理的功能布局，達到節能降耗的目的。（2）在設計中對于高度不超過18層的建筑工程，對于南向外窗，一般會使用水平外遮陽系統，對于東向外窗，會使用可調節自遮陽系統。對于高度超過18層的建筑工程，一般會使用內置中空百葉玻璃，在確保結構安全性的同時，達到良好的遮陽效果。（3）充分利用植物綠化提供的便利條件，沿著垂直方向布置綠色植物，植物選擇落葉品種，在夏季可利用植物葉片進行遮陽，秋冬季葉片掉落保持正常的室內采光。

3.5 節水和水資源利用

上文中已經提到，建筑的服務對象是人，建筑工程每日都會產生眾多污水，其中部分污水具有良好的可回收價值，若直接匯入到排水系統中，不僅會增加污水處理廠的工作負擔，而且也會造成水資源浪費問題。在節水和水資源利用環節，需注意以下內容：（1）在屋面設計時會在合適位置布設外排水系統，外排水系統也會和地下室內的調節池關聯在一起，降雨也會順著外排水系統匯集在于此，作為日常綠化、清洗路面用水，提升水資源利用率。（2）建立污水處理、中水回收系統，系統運行過程如圖1所示，相較于工業用水，居民每日產生的生活污水處理難度相對較低，因此可以在地下室補充循環系統，處理后水資源可作為綠化用水、景觀用水、沖廁用水等，達到既定的節水目的。

圖1 污水處理、中水回收系統示意圖

3.6 節材及材料資源利用

現階段所建設的建筑工程，其主體結構以鋼框架、鋼筋混凝土為主，并且在裝配式施工技術應用背景下，可以在確保建筑工程施工速度和施工質量的基礎上，減少施工現場的廢棄物總量，從而達到節能降耗的目的。例如，某地區季風頻發、風力相對充足，那么在建筑工程屋頂設計中，可以將屋頂設計為不可上人的屋頂，在屋頂的合適位置布置拔風井煙囪，其作用是對周圍自然風進行過渡，內部搭配垂直式小型風力發電機，外部使用裝飾構件進行處理，以保持結構本身的美觀。小型發電機產生的電能可供給建筑內部走廊燈具、應急燈具、樓下路燈作為輔助電源，以此提高該地區資源的利用效率。另外，在節能材料的選用中，也需要做好廢棄物的回收工作，如施工時產生的金屬廢料可通過折價的方式委托機構進行回收，而一些使用后剩余的固體廢棄物，如木材、鋼材、鋁合金門窗等，需要按要求做好分類回收，在減少材料危害的同時，提高材料的綜合效益。

3.7 建筑結構優化設計

對綠色生態建筑進行優化設計時，需注意以下內容：（1）對當地氣候條件、自然條件進行綜合考量，過程中使用信息技術對資料進行整合，以此篩選出最適合建筑本身的結構體系，滿足相應的使用要求。一般情況下，會盡量選擇較為規則的建筑結構，這樣可以減少不規則結構附加帶來的資源浪費問題，提高建筑結構本身的經濟效益。（2）參考現階段流行的裝配式體系，將設計思想融入其中，從而形成獨特的裝配式體系，增加澆筑結構的獨特性。同時在設計中也需要根據實際需求，對結構細節進行整理，如開間柱網、梁結構、管槽等，做好節點應力分析，適當增加或減少支撐結構，以提高結構設計結果的穩定性。（3）參考相應規范，對屋頂樓蓋結構性能、功能進行客觀評價，針對其中存在的不足進行及時補充，以此來提高屋蓋體系設計結果的合理性，為后續施工活動的有序展開奠定良好基礎。

3.8 充分使用太陽能

太陽能作為可再生資源，針對太陽光照豐富的區域，可以在設計時充分利用太陽光，起到節能降耗的作用。例如，某地區全年光照充足、輻射熱較高，那么在建筑工程屋頂設計中，可以將屋頂設計為貼合當地太陽夾角的坡度，在屋頂上均勻布置太陽能光伏電池板，其作用是將太陽光轉換為電能，作為輔助電源供給建筑內部走廊燈具、應急燈具、樓下路燈充能，從而提高太陽光資源的利用效率。同時太陽能也可以作為加熱工具，例如在屋頂安裝太陽能熱水器對水體資源進行加熱，加熱的水資源可以作為生活用水進行使用，從而減少了傳統電能的損耗，具備了良好的應用價值。還可以利用太陽能進行輔助供暖，如北方地區在冬季可以借助太陽光照對水體資源進行加熱，溫度超過50℃的水資源會進入到供暖循環系統中，以此起到減少傳統鍋爐加熱時的能源損耗量，具備良好的經濟效益和生態效益。

3.9 建筑景觀合理化設計

3.9.1 景觀種植設計

在建筑景觀設計時，秉持本地優先原則優選當地品種植物，類型包括喬木、灌木、草本植物等，也可以適當引入已經馴化的外來植物品種，起到提升景觀豐富度的作用。在具體的設計活動中需注意以下內容：（1）在植物品種的選擇中，需要對當地生態氣候環境、地域特征進行整理，根據整合結果來篩選適應生長的植物品種，確保種植后植物的成活率。例如，部分區域存在水資源匱乏的情況，在植物品種選擇時，則傾向于耐干旱能力強、養護難度低的植物，確保種植后植物的成活率。（2）綠色生態建筑所在區域內，需要規劃出滿足當地綠地規范要求的綠化用地，以住宅小區為例，區域內的綠化率不低于30%，從而在小區范圍內形成微氣候環境，營造舒適的生活環境。（3）在技術較為成熟的背景下，結合建筑的功能性質，選擇垂直綠化、屋頂綠化的方式增加建筑綠化面積，例如，針對建筑高度低于18層的屋面，可以在屋面上建立花園，在增加綠化面積的同時，可以防止夏季陽光直曬屋頂，延長屋面結構的使用面積。

3.9.2 景觀鋪裝設計

綠色生態建筑工程的設計，還需要考慮到景觀鋪裝的合理化設計，以此降低區域內的熱島效應，形成良好的微氣候環境。在具體設計活動中，也需要注意以下內容：（1）充分利用闊葉喬木的遮陰優勢，在活動區域合適位置種植喬木，搭配構筑物自遮擋作用來提供陰涼的活動環境，滿足人們炎熱夏季的納涼需求。（2）在小區內鋪裝材料的選擇中，可以使用透水磚進行鋪設，下方放置管道與集雨池連接在一起，在減少鋪裝路面積水的同時也可以提高水資源利用效率。（3）對于夏季太陽輻射較強的區域，可以使用反射率較高的材料進行鋪裝，作用是可以對大部分太陽輻射進行發射，避免熱量過度集中的情況，營造更加舒適的生活環境。

結語：

綜上所述，在綠色生態理念不斷推廣的背景下，如何優化綠色生態建筑設計內容也成為建筑單位重點關注的內容。從目前的發展情況來看，已經初步形成了較為完善的綠色生態建筑設計體系，可以滿足許多地區的設計要求。但是其中依舊存在不完善的內容，在后續發展過程中也需持續積累實踐經驗，加強新技術融入，從而不斷完善理論體系，提高綠色生態建筑的生態效益。