綠色建筑理念在建筑設計中的應用研究

崔乃夫

（中國城市建設研究院有限公司，北京 100120）

1 引言

綠色建筑設計是現代建筑設計的重要發展方向， 是響應現代建筑節能、減排、綠色、環保的重要表征[1]。 在現代建筑設計中，深入滲透與應用綠色建筑理念，充分運用綠色建筑的設計方法對現有建筑設計中涉及的材料、裝修、工藝以及建筑工程中的各子工程，如暖通工程、屋面工程、門窗工程、內部水循環工程等進行節能設計與環保設計， 可以切實提高現代建筑的設計效能如保溫性能、隔熱性能、隔音效果等[2]，減少建筑施工與投用對能源的大量消耗以及對周邊環境的負面干擾。

2 綠色建筑設計的理念

當前資源利用率低、能源總量緊張、生態系統失衡、環境污染嚴重等問題已成為制約社會經濟可持續發展的因素。 綠色建筑設計理念以建筑設計為抓手， 通過充分考慮建筑施工與投運后的節能性、 環保性以及功能布局的合理性與科學性等，切實優化綠色建筑設計方案。 在建筑工程中應用綠色建筑設計理念， 需要從建筑工程的各個分部分項工程以及建筑工程實施的各類施工要素著手，強化綠色、節能、環保材料與技術的滲透式應用，提高建筑工程資源與能源的利用率，降低建筑工程施工能耗，減少環境污染，為住戶提供更加適宜且經濟的建筑環境條件[3]。因此，綠色建筑設計的核心體現在綠色，即技術綠色、材料綠色、設計理念綠色推動建筑綠色，真正達到節約用地、節約能源、節約材料、節約用水的目的[4]。 相較于傳統建筑設計的閉合式、隔絕式理念，綠色建筑設計理念側重于充分運用外界的自然環境與氣候條件提高室內居住環境的適宜性，減少室內環境保持的經濟成本支出以及能源消耗，切實提高建筑使用的功能性、環保性、節能性與舒適性。

3 建筑設計中的常見問題

在土地資源日趨緊張的現實條件下， 現代建筑的設計與建設密集與集約程度較高，建設規模也與日俱增，以迎合城市化的飛速發展以及民眾日益上漲的住房改善性需求。 但是，建筑工程設計中，功能布局、能源供應的綠色環保性與科學合理性等常常存在一些問題， 導致綠色建筑設計理念的滲透與應用不夠深入，不利于環境友好型與生態友好型社會建設，具體表現在如下方面。

3.1 建筑布局不合理

當前不少建筑， 尤其是大城市中的高層建筑在設計時更側重于建筑的功能性與實用性， 而對于建筑的環保性與舒適性卻關注較少，導致不少高層建筑在功能布局、結構設計、空間關系等方面存在一定不足， 如兩個相鄰建筑的樓間距過小致使后排建筑的光照度不足；建筑朝向西方甚至北方，不合理的朝向使得住戶的居住舒適度不高， 需要額外利用照明設備或采暖設備提高室內光照度與溫度；建筑內結構布局不合理，使得建筑室內外通風不暢， 需額外在室內開通空調或新風系統加速室內外氣流交換等[5]。不合理的建筑布局不僅會影響住戶的居住體驗，更會增加建筑投運后的能源與資源消耗，不利于生態環境保護與經濟成本節約。

3.2 建筑外墻、屋面、門窗設計不合理

建筑中內外部環境交互與過渡的結構包括外墻、屋面、門窗等，由于直接接觸室內外環境，外墻、屋面、門窗的材料特性與工藝特性直接關系到建筑的保溫、隔熱、隔音性能，進而影響建筑室內環境的舒適度，也影響空調能耗。 尤其是一些傳統的建筑設計方案，在設計時更側重于上述結構的完整性，但對環保、節能等性能考慮與設計不足，導致傳統建筑設計時采用的施工材料不少為非環保型材料， 窗戶材質也采用的非隔音或隔熱型窗戶，外墻未設計保溫隔熱層等，導致建筑的保溫隔熱與隔音效果較差，影響建筑投運后的實際能耗量。

3.3 施工材料、工藝落后

早期不少建筑采用了落后的施工材料， 導致施工材料應用在建筑中后持續釋放出有毒有害等污染氣體， 不利于居住者的身體健康；一些建筑采用的材料規格與質量不過關，保溫隔熱性能較差， 導致建筑的實際暖通空調與新風系統的運行能耗增加[6]。 在施工工藝方面，不少建筑工程設計時未融入綠色設計理念， 所設計的施工工藝與施工組織計劃方案不適配當前綠色節能的要求， 施工工藝實施過程中對大型機械設備的要求較高，大量的柴油燃燒會對空氣環境帶來污染，同時不少施工工藝實施也會產生大量的廢水廢渣， 污染周邊的水環境與土壤環境。

4 綠色建筑設計應當遵循的原則

4.1 環保性原則

環保性原則是綠色建筑設計的首要原則，其在對結構、功能布局、暖通工程、屋面工程、門窗工程等進行科學設計時，首先要考慮各類施工材料、施工工藝與施工技術的環保性，如建筑裝飾裝修材料是否環保、是否對人體健康無危害、是否對周邊的空氣環境、水環境、土壤環境有污染風險與破壞風險[7]。通過將綠色設計理念滲透與應用在綠色建筑設計實踐中， 可以在建筑施工與投運過程中最優化利用各類能源與資源， 切實減少建筑施工與投運期間的施工行為、施工材料、機械設備操作應用、機電設備啟用與運行等對周邊自然環境產生的影響，真正實現科學發展觀下人與自然和諧相處。

4.2 合理性原則

綠色建筑設計在滿足施工材料、施工工藝、施工設備以及后期建筑投運后建筑本身的節能、減排、綠色、環保特性外，還應高度重視建筑設計的最基礎內容， 即建筑工程的質量符合相關技術規范與要求、 建筑工程的功能布局符合居住人員的實際使用需求， 不能單純為了追求建筑的綠色與環保而無視建筑工程設計與實施的必要性原則與客觀規律[8]。 因此，綠色建筑設計應合理、科學，以免建筑工程施工質量不過關而帶來二次返工或嚴重的安全隱患。

5 綠色建筑設計方法

5.1 加強綠色材料應用

綠色材料的選型與使用是綠色建筑設計的重要內容。 在開展綠色建筑設計時，要結合施工材料的節能性、環保性、經濟性與功能性等，對照建筑設計的材料標準與規范，選用實用且環保的綠色施工材料，切實提高建筑工程的綠色環保性能。如優先選擇對環境污染小、使用壽命更長的施工材料，減少施工材料使用對建筑環境帶來的污染， 避免因施工材料壽命過短而反復更換增加工程實施成本。 綠色建筑設計時要積極引入新型綠色材料，并將其合理應用在門窗、外墻、屋面等建筑內外過渡部位，提高建筑對自然資源與能源的利用率，降低因建筑采光不足、保溫隔熱不足而導致的暖通空調、照明設備的能耗量。 在綠色材料選用之外，應做好對建筑拆除廢舊材料的科學回收與二次利用， 如建筑工程施工中的廢棄鋼管可充分回收，其他如磚石、木材、保溫材料等在再次處理后同樣可重新投入使用，降低建筑工程的施工成本。

5.2 綠色裝修設計

建筑裝飾裝修工程是現代建筑設計中急需開展綠色化改造與設計的部分。 當前因裝飾裝修的材料與工藝環保性不足而引發的疾病問題眾多，常見的如油漆、窗簾、大理石等鋪設或安裝后釋放的甲醛、乙醛等有害氣體，若將釋放有害氣體的材料作為建筑施工材料， 將危及長期居住在相對封閉的建筑室內環境中住戶的生命安全。 因此，在裝修設計時，應對裝修材料與裝修工藝進行綠色化設計， 同時要嚴格把控施工材料的規格參數，如對油漆、大理石等裝飾材料以及建筑內飾用料等進行成分檢測， 量化測定裝飾裝修材料與內飾用料的具體成本以及含量， 并對照綠色裝修的有害物質成本控制標準進行材料篩選，確保建筑裝飾裝修使用材料的環保性與清潔性。

5.3 建筑圍護結構設計

建筑圍護結構綠色設計是對建筑的外墻圍護進行綠色節能設計，提高外墻圍護的保溫隔熱性能，從而減少空調系統的使用。 建筑圍護結構保溫設計分為外墻內保溫設計與外墻外保溫設計兩種。 其中外墻內保溫設計是在外墻內敷設保溫隔熱材料提高外墻的保溫隔熱性能， 減少建筑投運后的暖通設備使用。 但此方法會占用室內原有的空間，同時建筑內墻材料在長期使用后容易出現熱橋效應， 增加建筑室內二次裝飾裝修的成本。 外墻外保溫設計是在建筑外墻外部敷設保溫隔熱材料，由于敷設在墻壁外側，墻體不易發霉，也不易產生熱橋效應，是當前綠色建筑圍護結構設計時的常見舉措。

5.4 建筑節能設計

建筑節能設計的內容眾多，一方面，建筑設計可充分引入新型建筑施工與生產方式， 如將裝配式建筑應用到現代建筑建設與實施中，通過將建筑進行結構化拆分，在工廠批量化預制加工裝配式建筑的構件后， 將其運輸到施工現場進行吊裝組裝，實現對建筑的建設與實施，減少混凝土現澆式建筑施工作業給現場帶來的揚塵污染、水污染與土壤污染，大大縮短施工作業工期，降低建筑施工作業的時間成本與經濟成本。 一方面，建筑設計應充分結合當地的經緯度、地形地貌、氣候條件等科學設計建筑的朝向、樓間距大小等，確保建筑室內外空氣流通、采光充足。 例如，可以在屋頂采用鏤空設計或大采光鋪面設計，更好地提高室內的光照度，實現太陽能的能源轉換。在高層建筑中，可以選用節能門窗，以免高層風力過大而導致建筑室內溫度快速流失，提高高層建筑的保溫性能。

5.5 暖通工程綠色設計

采暖施工涉及熱水采暖、 后加保溫層以及防潮層等施工內容。 在對保溫層和防潮層施工時，按照節能和設計要求的標準，對材料厚度、規格大小進行嚴格控制，要做到合理運用材料、科學選擇施工技術。 此外，要對保溫管道的鋪設格外重視，不僅要做到相應的平整度要求， 還要在鋪設粘貼等操作過程中，避免出現管道松動的問題，進而導致保溫效果不佳。 再者是防潮層的施工過程，在保證不會出現氣泡、褶皺等情況的同時，還要保證施工可以完全密封、完全規范地進行，為提升建筑防潮性能打下良好的基礎。 散熱器的安裝工作也不可小覷，要注意墻面和散熱器安裝位置的距離； 要對所需要連接件的安裝拆卸問題進行重點分析。 而在散熱器支撐架的布置方面，要遵循其對稱性原則。 由于布置需要做到緊密且完整，所以要對其做最好的防護措施， 避免出現太過密集導致支架相互接觸失去完整性的情況。 熱水采暖系統中，安全是第一位。 在嚴格篩選采暖系統節能性的同時，要對壓力平衡裝置、溫度控制裝置、計量裝置等進行嚴格把控，這樣工作開展更具合理性，為維護和觀測工作也打下了良好基礎。

6 結語

在節能環保號召下， 綠色建筑設計逐漸成為建筑設計的主流。 設計單位應充分認知到早期建筑設計中的常見問題，并緊密圍繞綠色生態、 能源節約與高效率利用等目標積極開展綠色建筑設計。 一方面應合理設計建筑功能布局，提高居住者的居住舒適度；一方面應積極采用環保型材料，在圍護結構、暖通工程等分部分項中應用污染小的工藝技術，實現水、電等能源資源的節約化利用，充分體現綠色建筑設計的經濟價值、生態價值與社會價值。