綠色理念在現代建筑設計中的應用

周峻嶺 王伯勛 謝凌峰 張書源 王一帆

（1.廣東技術師范大學美術學院，廣州 510260；2.澳門城市大學創新設計學院，澳門 999078；3.廣州大學建筑設計研究院，廣州 510260；4.華南理工大學亞熱帶建筑科學國家重點實驗室，廣州 510260）

0 引言

傳統建筑設計沒有融合綠色理念，導致出現了建筑布局及結構不合理，施工工藝落后，材料不符合生態環保要求，建筑設備系統能耗高、污染嚴重等問題。這些問題不僅影響了建筑建設和投入使用之后的能耗水平，還會影響人們的居住品質和居住體驗。目前我國多數城市老城區以及鄉鎮地區的建筑都存在這樣的問題，因此，在老舊建筑改造設計以及新建筑項目設計中，融合綠色理念是非常有必要的。

1 建筑設計中的綠色理念概述

綠色理念主要是指從節能、環保、健康、可持續發展等角度出發，對建筑布局、結構、能源系統等進行優化設計的理念。

（1）減少建筑能耗。基于綠色理念的建筑設計中，減少建筑能耗，一方面主要是通過優化建筑布局和結構，盡量利用自然光、季風等，減少建筑照明、供暖、空調能耗；另一方面是通過利用新技術、新材料，減少對傳統能源的使用，或是提升建筑隔熱、保溫性能，達到節能目的。

（2）構建健康舒適的環境。在建筑設計中將綠色理念和以人為本的理念融合起來，打造自然、生態、健康、舒適的環境，主要方式包括優化建筑布局設計及使用環保建筑技術等，建筑環境和自然環境和諧共存，實現建筑系統資源、能源的優化配置[1]。

2 傳統建筑設計中對綠色理念的忽視

為了有效節約土地資源，建筑的建設規模不斷提高，但是，傳統建筑設計對綠色環保的要求重視不夠，導致建筑在布局結構、能源供應系統構成方面都較為落后。傳統建筑設計中對綠色理念的忽視，主要體現在以下幾個方面：

（1）建筑布局不合理。傳統建筑在布局方面較少考慮生態環保及居住舒適度方面的需求，在樓棟布局、樓間距、朝向、建筑高度等方面存在一些問題。比如，樓間距過近，朝向不合理，導致建筑通風及采光條件不佳，影響居民生活舒適度，同時也會導致建筑照明和暖通空調能耗增高[2]。

（2）建筑外墻、屋面、門窗設計不合理。建筑的屋面、外墻及門窗是建筑內外環境的過渡部分，其結構及工藝特征，將直接影響建筑內部環境。傳統建筑設計較少在這些部分考慮節能環保，主要表現在結構單一、工藝簡單，很少使用環保材料，直接影響了建筑的隔音、隔熱、保暖效果。人們為了滿足生活舒適度需求，對暖通空調的依賴性較大，進而影響建筑能耗。

（3）材料工藝落后。建筑設計方案對施工工藝、材料類型有決定性影響。傳統建筑設計沒有融合綠色理念，部分建筑施工工藝在應用過程會產生較高能耗，或是排放廢氣、廢水，產生較多垃圾等；材料方面，部分建筑材料在生產過程會消耗大量不可再生資源，在應用到建筑施工后會持續釋放污染物質，或是材料本身的保溫隔熱性能差，等等。

（4）能源結構不合理。建筑設計中，電氣系統、暖通空調系統、燃氣系統、給排水系統設計是十分重要的內容，而這部分設計直接與建筑能耗有關。傳統的建筑設計首先對電力依賴性較高，尤其受到設計理念和傳統技術的影響，所有電力系統都沒有應用先進的節能措施；其次，給排水系統中缺少節水設計，更沒有水資源回收再利用的設計，甚至還存在水污染的情況；另外，水電系統用到的設備技術落后，能源利用率低、單位能耗高。

3 基于綠色理念的現代建筑設計要點

目前，不少設計單位響應國家節能降耗、生態環保、可持續發展的號召，在項目的規劃設計中，開始全面融合綠色理念。河北省邯鄲市某建筑工程項目為高層住宅項目，總建筑面積15.6 萬m2。項目總共規劃建造高層建筑7 棟，小高層建筑5 棟，其中高層建筑地上28 層，小高層建筑地上12 層，整個項目地下規劃3層，作為車庫及設備用房。本文結合該項目，對基于綠色理念的現代建筑設計要點進行闡述。

3.1 設計技術的創新

現代建筑建設規模越來越大、各類設計要求越來越高，設計工作本身也需要從技術和管理等層面進行創新。需要將綠色理念融合到建筑設計的方方面面，依靠傳統的管理模式，較難實現。在計算機軟件、信息化技術全面發展的背景下，現代建筑設計也需要重視對新技術的應用，再從技術創新入手，推動建筑設計管理方式的優化[4]。例如，在該項目的設計中，設計單位全面應用了BIM 系統。通過三維模擬軟件，開展可視化的建筑設計工作。在可視化的建筑模型條件下，設計單位可以實現多人同步的協同化設計，同時也可以讓各個設計環節之間的聯系更為緊密，提高設計效率，減少設計失誤。同時，結合BIM 可視化建筑模型，可以對不同建筑布局、結構設計方案下的光照、季風條件進行模擬分析，通過模擬數據評估方案在節能環保方面的實際效果，以進一步提升設計方案的合理性。另外，通過BIM軟件，對建筑設計方案涉及到的施工資源消耗、能耗數據進行計算，結合項目建造現場環境及項目開發需求，持續優化設計方案，提高資源利用率，降低能源消耗。值得一提的是，基于BIM 的現代建筑設計，可以將綠色理念以可視化的設計模型以及詳細的數據呈現出來，作為后續綠色施工管理的基本依據，對全面提升建筑設計施工的綠色環保水平有積極意義。

3.2 科學選址

在建筑項目的前期籌備及決策階段，基于綠色理念進行選址非常重要。

（1）項目的選址中，設計單位需要在現場實地考察的基礎上，結合勘察報告及相關資料，分析所在地區存在的污染源情況，盡量避免在污染企業下風向、公共交通密集區建造住宅項目；

（2）考慮當地地勢地貌條件，選擇地質穩定、地勢平坦的地區建造房屋，減少大量爆破、挖填土方對地質環境的影響；

（3）選址時還要盡量避免影響森林、草甸、生態保護區及生態脆弱的區域，避免建筑施工及應用帶來的生態破壞。

3.3 優化布局

基于綠色理念的現代建筑設計，需要充分結合建筑所在地的自然條件、氣候特征，優化建筑布局。建筑布局主要包括建筑項目內各個樓棟的分布及朝向，對建筑環境及能耗水平都有重要影響。在該項目中，設計單位在國家規定的樓間距標準基礎上，采用錯落式布局方案，確保每棟建筑能夠獲得良好的采光通風條件。在建筑的朝向布局方面，考慮到邯鄲市所在區位特征，將建筑內大部分房屋的客廳、臥室朝南布局，適當增大偏南方向的窗戶面積，增加采光面。同時，適當縮小偏北方向的窗戶面積，減少秋冬季節北方寒流對房屋的影響。另外，結合該項目整體面積和樓棟布局情況，增加項目內綠化面積，甚至在植物布局方面也充分考慮了對附近房屋采光的影響。通過細節化的設計，充分兼顧了節能環保和環境美化方面的需求。

3.4 選用綠色材料

基于綠色理念的現代建筑設計，需要深入到建筑建設施工以及后續使用的各個環節，對工程材料選型和應用方式進行優化。在該項目的建筑設計中，設計單位嚴格杜絕使用不符合環保要求的材料。在建筑整體設計和細節設計中，強調對綠色環保材料的使用要求，對材料中甲醛、苯等污染物含量標準進行把控。另外，通過設計優化，強化對保溫、隔音及天然材料的使用。例如，在該項目的屋面設計中，設計單位除了采用多層保溫隔熱結構設計方案以外，還明確選擇防水保溫材料。更為關鍵的是，在屋面還規劃了綠化區域，通過種植綠色植物，進一步提升屋面的隔熱保溫性能，同時也達到了美化建筑環境的目的[5]。在外墻設計方面，設計單位在鋼筋混凝土結構的基礎上，選用加氣混凝土砌塊作為外墻部分的基礎結構，再在表面使用保溫隔熱材料和防水砂漿工藝，進一步提升建筑外墻的隔音、保溫性能。在窗體設計方面，考慮到該項目位于鬧市區，環境噪音源較多，決定選用多層鋁結構窗體，結合真空玻璃材料，強化隔音保溫效果。

3.5 結構功能優化

考慮到現代人們對建筑各項功能的要求越來越高，設計時需要對建筑整體結構及不同功能區、功能系統進行優化設計。在該項目中，設計單位結合當地光照條件和建筑布局情況，通過增加通風采光井、適當增加反光材料的方式，改善建筑內部的采光通風條件，減少照明及暖通空調系統的使用。在熱水系統設計方面，選用太陽能熱水系統，減少傳統能源消耗。在給排水結構設計方面，除了嚴格對生活污水系統和雨水系統進行獨立設計以外，增加了雨水再利用裝置和污水預處理裝置，不僅充分滿足了現代城市環境管理的水污染控制需求，也有效改善了房屋使用者的居住環境。

4 結束語

綜上所述，如今人們對生活質量的要求越來越高，同時生態環保理念在各個領域也備受重視，建筑設計作為建筑項目開發建設的關鍵環節，建筑設計單位需要充分理解綠色建筑設計的概念及價值，通過利用現代化的BIM 技術，建立高質量的綠色建筑設計管理機制。在此基礎上，通過科學選址、優化建筑布局、選用綠色材料等方式，全面提升建筑隔音、保溫性能，減少建筑能耗，美化建筑環境，為人們創造生態、健康、舒適的工作生活環境，為社會的可持續發展做出貢獻。