基于綠色建筑設計理念的民用建筑設計

吳曉軒

（中鐵二十二局集團有限公司北京工程勘察設計院）

1 工程概況

南京No.溧水2021G19 地塊項目總建筑面積約13萬㎡，地上18層、地下1層。以綠建三星和健康三星為設計標準，采用地源熱泵+毛細管網(wǎng)輻射冷暖、新風系統(tǒng)、太陽能利用等科技系統(tǒng)，搭載六恒科技系統(tǒng)和智能家居科技系統(tǒng)，融合裝配式、海綿城市等設計理念，打造綠色環(huán)保型品質科技健康住宅。

2 基于綠色建筑設計理念的民用建筑設計原則

2.1 經濟效益原則

不管綠色建筑工程設計有多環(huán)保、多宜居，若售價高于人均收入水平，那么就會導致人們購買欲望較低。可見，經濟效益原則是建筑設計的基本原則。

2.2 資源利用原則

建筑工程所涉及的資源主要包括木材、水泥、土地、能源等，在實際設計過程中應綜合考慮建筑工程資源利用效率，確保建筑資源減量、重用、循環(huán)、可再生，實現(xiàn)資源利用效率[1]。

2.3 親和環(huán)境原則

建筑依靠環(huán)境而生，綠色建筑設計更應從環(huán)境考量，既要注重建筑外部環(huán)境，同時又要考量室內設計環(huán)境，保證建筑外部環(huán)境與室內環(huán)境相輔相成。

2.4 社會可接受原則

綠色建筑設計應結合當?shù)厣鐣幕h(huán)境及外部環(huán)境，將符合本地特色的優(yōu)秀文化融入建筑設計中，增強人們對建筑設計的認同感（見圖1）。

圖1 基于綠色建筑設計理念下的民用建筑設計原則

3 基于綠色建筑設計理念的民用建筑設計要點

3.1 建筑外墻保溫隔熱設計

建筑外墻的保溫隔熱效果在很大程度上影響了建筑的能耗。民用建筑設計想要實現(xiàn)綠色節(jié)能目標，要在實際設計過程中注重墻體材料的選擇。此外，外墻材料的導熱系數(shù)也是設計中控制的要點。一般來說要控制在0.13W/（m·k）～0.5W/（m·k）的范圍內，例如，常見的加氣混凝土砌塊材料等。要延緩建筑表面的升溫速度，在同種類型的墻體材料中，應優(yōu)先選擇材料容重相對較大的，這種材料的蓄熱性能更加突出[2]。如果建筑工程所屬地區(qū)晝夜溫差不明顯，設計人員可選擇輕質墻體材料，升溫較快，散熱效果也更好。

3.2 建筑體形系數(shù)設計

研究發(fā)現(xiàn)，在民用建筑設計中，對建筑體形系數(shù)的合理設計能顯著縮減建筑工程單位空間內的實際散熱總量，具有較強的節(jié)能效應。建筑的體形系數(shù)每增大0.01，其實際耗熱量會相應上升2.5%。在設計中，設計師應盡量保證建筑體形設計的規(guī)整程度，在可控范圍內盡量縮減建筑外表面積，在設計中適當增加建筑樓層，增大建筑的體量和進深。

3.3 建筑朝向、通風與采光設計

建筑朝向是設計中的關鍵，設計時需因地制宜，根據(jù)工程所處地區(qū)合理規(guī)劃，通常建筑的主要朝向不應面對冬季主導風向。為實現(xiàn)自然采光的有效利用，設計人員應盡可能增加建筑外墻的采光面，盡量為建筑用戶提供舒適宜人的自然光，這對室內自然光照效果的提升也大有助益，可間接減少室內燈具照明所產生的能耗。在設計過程中應采用透光性良好的玻璃材料，窗戶開啟位置也應合理布設。為保建筑室內通風效果，設計人員可設置上部或中部懸窗的設計形式，也可采用底部內倒的通風設計形式。建筑各主跨結構的開啟扇數(shù)量應合理控制，各主跨應為2個或2個以上[3]。

基于綠色設計理念的民用建筑設計中，設計人員多采用上下貫通的中庭設計形式，此種設計形式采光效果良好。中庭設計可更好地實現(xiàn)自然風的利用，對于高大的建筑空間，設計人員可在頂部設置通風窗，借助建筑室內外的空氣壓差，形成空氣的對流，進而改善室內空氣質量。在夏季，可降低室內空調使用頻率，間接降低能耗。

3.4 窗墻比設計

在民用建筑的綠色節(jié)能中，窗墻比的設置對建筑實際節(jié)能效果有較大影響，科學設置窗墻比參數(shù)，可節(jié)省工程的玻璃用料費用，節(jié)省更多保溫材料。

3.5 建筑外遮陽設計

在民用建筑設計中，外遮陽設計是一種經濟高效的節(jié)能設計形式。實際設計過程中，建筑外遮陽的具體形式要依照建筑工程的立面結構和風格展開合理設計，進而起到功能優(yōu)化的作用，在不破壞建筑原有立面設計的前提下實現(xiàn)節(jié)能目標。

建筑的常用外遮陽形式有很多種類型，具體可分為垂直遮陽形式、水平遮陽形式或者水平垂相結合的遮陽形式。一般來說，低緯度地區(qū)的建筑南向朝向多會選用水平遮陽設計形式，而南向朝向之外的方向則可采用垂直遮陽的設計形式。外遮陽設計不但要注重實用性和與建筑外立面的和諧統(tǒng)一，還要注重室內的視覺效果，保證其遮陽裝置尺寸形狀的合理性。如果建筑中設置了頂部玻璃窗，選用了中庭采光設計，設計人員可在玻璃窗外部采用外遮陽設計，應用可滑動式智能型外遮陽裝置，結合實際使用需求靈活遮擋太陽光，以此達到節(jié)能的目的[4]。

3.6 建筑屋面設計

屋面也是建筑外立面的重要組成部分，在建筑的節(jié)能降耗設計中屬于比較關鍵的控制環(huán)節(jié)，建筑屋面的隔熱保溫設計與建筑的外墻相類似，但是其屋面的面層結構設計相對來說更加復雜。其中包括找坡層結構、找平層結構、保溫層結構以及最后的保護層結構等，相比于外墻結構具有更好的保溫隔熱效果。進行屋面節(jié)能設計時，應選擇泡沫玻璃材料、擠塑板材料等具有較低導熱系數(shù)的保溫材料。進行建筑屋面節(jié)能設計時，不要忽略屋面結構的防水處理。為同時保障建筑屋面的防水效果和節(jié)能效應，設計人員可采用倒置式屋面設計，這種屋面設計形式是指，在屋面防水層結構的上面設置保溫層，以此強化防水保溫效果，這種設計形式可降低后續(xù)屋面施工的難度，施工作業(yè)也不易受到外部環(huán)境的限制。

為更好吸收太陽光的輻射熱量，防止建筑室內溫度過高，設計人員可在屋面部分合理設置綠植。屋面部分的覆土種植設計可以有效吸收熱量，并阻隔熱量傳遞，顯著降低屋面整體溫度。與此同時，對建筑屋面區(qū)域的環(huán)境美化也有助益，符合綠色建筑設計理念。通常來說，進行屋面綠植的覆土種植時，要注意控制覆土厚度，將其控制在40cm 左右，搭配種植灌木花草等植物。

3.7 可再生資源利用設計

3.7.1 雨水回用

綠色民用建筑設計中更強調對水資源的節(jié)約利用。當前在很多節(jié)能型民用建筑中都進行了雨水回收設計，通過建筑中的雨水回用系統(tǒng)，可顯著減少雨水徑流，并最大程度發(fā)揮雨水的作用，節(jié)省更多水資源。設計中通常會將屋面雨水回收作為首選設計形式，屋面雨水收集裝置收集到雨水后，雨水通過排水管進入凈化池進行處理，將凈化后的雨水儲存后可用于家庭的廁所沖洗用水、景觀綠植灌溉用水、洗車用水等等[5]。此外，也可設計地面雨水截污收集回用系統(tǒng)，地表的雨水需要先通過截污處理，再進入雨水收集裝置。其雨水回用系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 雨水回用系統(tǒng)

3.7.2 太陽能的利用

太陽能集熱是最先推廣應用的太陽能利用方式，常見的是以水為載熱體，也就是太陽能熱水器。太陽能集熱器設置在平屋面時，集熱器應朝南布置，東西方向偏轉應小于30°。太陽能集熱器設置在坡屋面時，集熱器應設在朝南方向或者東南、西南方向。此外，還有太陽能光電技術的應用，太陽能光電技術是利用太陽能組件將太陽能轉變?yōu)殡娔埽苁菇ㄖ飶膯渭兊暮哪苄娃D變?yōu)楣┠苄停a生的電能既可以獨立儲存，又可以并網(wǎng)應用。

3.7.3 地熱能的利用

在綠色民用建筑設計中應注重地熱能的合理利用。在實際設計過程中，設計人員可充分利用建筑所處區(qū)域的地下水及土壤中的天然能源。例如，在本工程的綠色節(jié)能設計中，就應用了地源熱泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠將建筑所處區(qū)域地表淺層的地下水低溫熱源作為冷熱源，借助熱泵機組實施能量轉換，與建筑內系統(tǒng)組成節(jié)能型空調系統(tǒng)，實現(xiàn)建筑室內的制冷采暖，其系統(tǒng)運行原理如圖3 所示。該系統(tǒng)運行過程中，可保證穩(wěn)定均衡的冷熱能供應，其相比于常規(guī)的建筑暖通系統(tǒng)，運行效率更高。由于系統(tǒng)運行期間多采用天然能源，因此會大幅度節(jié)省電能，系統(tǒng)運行費用也大大降低，經濟效益和環(huán)境效益顯著。應用該系統(tǒng)后，建筑空調系統(tǒng)的制冷劑灌充總量大幅度減少，相比常規(guī)空調至少減少1/4，與此同時，二氧化碳的排放也得到顯著控制。

圖3 地源熱泵系統(tǒng)運行原理

4 結語

綜上所述，資源稀缺以及環(huán)境污染等問題已經成為當前各行業(yè)發(fā)展過程中的阻礙，建筑行業(yè)作為支撐社會經濟發(fā)展的重要產業(yè)，應積極響應可持續(xù)發(fā)展號召，將綠色建筑設計理念全方位滲透到各民用建筑的設計當中，充分應用各項節(jié)能技術及環(huán)保材料，力求為消費者打造高質量綠色居住環(huán)境。