綠色建筑理念下的裝配式建筑設計探析

摘 要：建筑行業是我國經濟的支柱產業之一。傳統建筑施工過程中資源消耗多，環境污染嚴重，因此國家大力推動綠色建筑、節能建筑的發展。裝配式建筑有著設計一體化、生產標準化、施工規范化的特點，符合國家對于建筑產業轉型發展的期望。為此，就綠色建筑理念下的裝配式建筑設計展開探討，以期推動相關領域的進一步發展。

關鍵詞：綠色建筑；裝配式建筑；建筑設計

隨著社會的發展，經濟水平不斷提高，建筑行業各環節標準不斷提升，人們對于建筑的追求已經從滿足基礎居住需求開始轉向滿足綠色、節能、環保方面的需要。裝配式建筑具有設計一體化、生產工業化、施工標準化的鮮明特點，能夠大幅提升施工效率，減少對于資源、能源的浪費，因此裝配式建筑是最符合綠色建筑理念的建筑形式。目前，國家大力扶持裝配式建筑的發展，但在裝配式建筑設計中綠色建筑理念的體現相對不足，因此有必要通過多種途徑促進綠色建筑理念與裝配式建筑設計的融合。

一、綠色建筑理念的內涵與特點

（一）綠色建筑的內涵

綠色建筑是指在建筑的全生命周期內，在確保人們舒適性和建筑實用性的前提下，最大限度地節約資源（如節能、節地、節水、節材），保護環境，減少污染，為人們提供健康、適用、高效的使用空間，是與自然和諧共生的建筑。

項目選址、能源利用、材料選擇等均是綠色建筑建設中重點關注的環節。在綠色建筑設計中，會大量應用對環境危害小、可回收的建筑材料。綠色建筑能為人們提供宜居、環保的居住環境，同時也在推動建筑行業的轉型發展，通過多種方式的結合，降低建筑能源消耗。

當今世界環境問題日益凸顯，需要各個行業、各個領域共同協作，加強環境保護，減少資源浪費。傳統建筑施工過程會造成大量的資源浪費和環境污染，因此綠色建筑設計以減少負面影響為主要的考量標準，要求從規劃、設計到施工等各個環節充分控制資源消耗與環境污染。綠色建筑通過優化設計和采用高效節能技術，降低能源消耗，節約資源，降低成本。如充分利用自然采光、通風等自然資源，以及太陽能、風能等可再生能源，推動建筑行業的可持續發展（圖1）。

（二）綠色建筑的特點

綠色建筑具有較顯著的地域性特點。我國幅員遼闊，不同的地域環境對綠色建筑設計的要求有很大區別。要符合社會發展的趨勢，利用新興理念與新型建造技術對建筑展開多種結構的設計，同時居民可根據自身需求選擇不同結構和環境的建筑。每一座城市都有其獨特的魅力，不同的自然環境也會影響建筑風格，建筑區與休閑區的建設在設計風格和技術要求上存在很大差異[1]。這就要求設計師綜合考量項目所在地的環境條件、民族風俗等，充分利用地域優勢制定設計策略。綠色建筑設計還要重點考量建筑的節能與環保特性，但不能一味地追求形式上的綠色節能，而忽略最終的成本問題。要通過設計，真正實現減少資源浪費、降低能源消耗，在節能減排與成本控制間保持平衡。同時，綠色建筑設計理念應貫穿項目建設的全過程。

二、裝配式建筑概述

隨著我國開始強調加強生態文明建設、堅持綠色發展理念，裝配式建筑在建筑行業得到了快速發展。與現澆式建筑相比，裝配式建筑的建造是一項更為復雜的，需要統籌兼顧多主體、多目標和多元素的系統性工程[2]。在裝配式建筑中，其梁、板、柱、墻等構件均是在工廠完成生產，之后運輸至現場完成安裝。由此，裝配式建筑能顯著縮短現場施工周期，且構件在工廠實現標準化生產有利于提高質量，同時能夠減少施工廢棄物和能源消耗，優化資源利用效果，降低成本。

我國目前大力推動裝配式建筑發展，主要原因就是裝配式建筑從設計、生產到施工環節均符合國家對于綠色建筑的要求。裝配式建筑的發展是實現我國建筑行業轉型的重要一環。雖然裝配式建筑在我國建筑中的占比不斷提升，但較其他國家仍有一些差距，因此裝配式建筑在我國還有巨大的發展空間。裝配式建筑的發展得益于國家政策的支持，且國家的支持大大推動了裝配式建筑設計的創新，為建筑產業轉型開辟了新的道路。

三、綠色建筑理念在裝配式建筑設計中的體現

（一）綠色建筑理念下裝配式建筑的選址

在我國，建設項目有著鮮明的地域色彩，不同地區的建筑風格不盡相同。為了充分實現綠色建筑理念與裝配式建筑設計的融合，科學選擇項目地址至關重要。選址應充分考慮周邊自然環境，選擇具有良好自然條件的地段，如充足的采光、通風，以減少對能源的依賴。同時，選址應充分考慮周邊地形地貌，以便建筑建造時可利用地形優勢，如坡度適宜，則可實現自然采光和通風。選址還應充分考慮周邊氣候條件，關注風向、風速、溫度等對建筑能耗的影響。在太陽光照充足地區，可以通過設置光伏屋面加強對太陽能的利用，從而減少能源消耗。

（二）綠色建筑理念下裝配式建筑的選材

能源浪費、環境污染是傳統建筑施工過程中經常遇到的問題，隨著綠色建筑的發展，人們對于建筑施工環節的節能環保特性愈加重視。

裝配式建筑設計應從圍護結構進行優化，使用高性能的保溫材料，提高墻體、屋面和地面的保溫性能，減少熱量散失。設計環節應注重提高外墻的保溫性能，從而減少室內與室外的熱交換，降低室外環境對室內的影響。裝配式建筑結構、裝飾、保溫一體化外墻板技術又稱為三明治保溫外墻板技術，其是裝配式建筑常采用的外墻做法，此種墻體中間為保溫層，保溫層受內外層混凝土防護，能夠有效提升保溫節能效率，延長保溫壽命，同時解決保溫層的防火問題。

門窗是裝配式建筑設計中體現綠色建筑理念的關鍵部分，其是造成室內與室外熱交換的主要因素，因此在裝配式建筑設計環節應高度重視門窗設計，有效提高門窗的氣密性，減少熱交換。在選擇窗戶型材時，工作人員需要考慮其熱傳導性能，因為使用熱傳導性能低的窗戶型材可以有效降低建筑室外環境對室內環境的影響，例如采用Low-E玻璃、在玻璃的夾層空腔中充入稀有氣體等[3]。

裝配式建筑的構件均是在工廠生產，因此構件生產所用的原材料能夠得到更加精準的控制，且工廠批量生產相比于現場施工，更有利于節約資源，降低人力成本。流水線生產構件能夠有效提高制作精度，以便現場施工，從而實現對資源的有效利用。在裝配式建筑的材料選擇中，除了要求環保外，運輸與存放環節也是應高度重視的內容。要充分考慮構件的運輸成本和存放條件，因為運輸距離過遠將大大增加資源浪費，存放條件不符合要求也將造成構件損壞，產生資源浪費。

裝配式建筑的材料選擇需注重材料的節能環保，會用到大量可循環利用的材料，比如鋼材、木材、環保建材、新型建筑材料等。綠色建筑理念下裝配式建筑的材料選擇較傳統建筑更注重環保，有利于材料的二次利用和建筑的可持續發展。

（三）綠色建筑理念下裝配式建筑的戶外施工

裝配式建筑采用的是數字化設計和工廠化制造相結合的施工手段，在其施工過程中要加強對節能環保技術的應用，盡量減少材料浪費和資源消耗。裝配式建筑的構件生產在工廠進行，這樣能夠顯著減少模板等建筑材料的消耗。在現場施工過程中，應用灌漿等連接手段可減少現場濕作業，能夠有效改善現場施工環境。

為了提高裝配式建筑的現場施工效率，在構件制作環節就可以將大量的預埋件置入構件中，如管道、插座等。這樣能夠有效縮短現場裝配安裝時間，有效避免人力資源的浪費。提前在工廠預埋構件，能夠減少后期現場布線的安裝時間。裝配式建筑的現場施工與傳統建筑相比，現場澆筑混凝土量更少，部分節點采用灌漿等方式連接，因此具有清潔和無塵的顯著優勢，且現場施工控制標準更高，能夠有效減少現場廢物排放，有利于保護生態環境。

（四）綠色建筑理念下裝配式建筑的室內施工

給排水設計是裝配式建筑室內施工過程中的重點環節，為了避免傳統施工方式中存在的問題，設計人員應重點考慮對環境的影響。例如在傳統施工環節，給水泵房設備產生的噪聲會對周邊環境造成影響，因此在設計環節應考慮采用橡膠隔震墊等降噪措施。建筑中存在大量的排水管道，設計人員應選擇噪聲較小的排水器具，并通過適當調整水箱高度等方式達到降噪的目的。

在通風設計和供暖設計方面，暖通系統是關鍵部分，尤其是在北方地區，設計人員應采取有效措施增強建筑保溫性能，減少室內外熱交換，合理布置室內供暖管線，降低供暖損耗。另外，應充分利用項目周邊環境，合理布置窗戶的朝向，以調整室內外溫差，減少對于能源的依賴，并有效利用自然通風條件，減少對于空調的需求。

在照明設計方面，應充分發揮裝配式建筑的模塊化特點，考慮建筑模塊的組合和拆分，確保照明系統的靈活性和可重復性。同時，結合裝配式建筑的特點，將照明系統與結構集成設計，提高現場施工效率。選擇高效、節能的燈具和光源，降低能耗。最大限度地利用自然采光，減少對人工照明的依賴。采用智能照明控制系統，實現燈光的靈活調節和節能管理。為了充分提高實際照明效果，設計階段可以通過采光模擬軟件優化照明設計，提高能效。

（五）綠色建筑理念下裝配式建筑的模塊化設計

模塊化設計是裝配式建筑設計中的關鍵，其指將整體建筑結構拆分為數個模塊，并將模塊在構件加工廠完成生產，在現場裝配安裝。此種設計方法能夠有效提高現場施工效率，降低人工成本，縮短工期。模塊化設計構件能夠大幅提升構件的標準化程度和質量，較傳統施工過程，能夠減少人工差異對于建筑質量的影響。裝配式建筑的模塊化設計，便于調整、擴展和改造，然而，其也面臨一些問題。其中一個重要的問題是設計復雜度高，預制組件的制造具有嚴格的精度標準，這對設計師的能力提出了更高的要求[4]。

四、綠色建筑理念下裝配式建筑設計的創新發展

在國家大力推動發展裝配式建筑的同時，信息化、數字化技術的研發也如火如荼地開展起來。目前，在從結構構件到精裝修的精細化設計全流程中，一些企業已經實現了BIM技術的推廣應用。在以往的設計過程中，經常會遇到這樣一種情況，即業主提出一個很普通的方案修改要求，但前后幾萬個建筑構件全部要改。同時，傳統方式都是手工修改圖紙，設計師通宵趕圖亦是常態。那么怎樣才能便捷地實現多工廠、多項目的協同呢？這就需要用到信息化技術[5]。

在裝配式建筑設計中應用BIM技術體現了數字化的特點，通過建立三維模型，從而在設計、生產、施工等環節提高效率。項目之初，可以依靠BIM模型，對材料、人工等成本開展預測，對每個階段的成本進行預估，從而達到精確控制成本的目的。在設計階段，BIM技術可以將各個專業有機融合，各專業設計人員在相同模型上進行處理，可以減少溝通障礙，有利于項目推進。設計人員可以充分利用BIM技術優化設計、修改模型，從而指導對構件的調整。在構件加工階段，設計人員可以和工廠生產人員通過BIM技術的應用及時溝通構件的優化方案，從而為施工環節打下基礎，同時也有利于提升構件標準化程度，提高生產質量。在施工過程中，BIM模型能顯示施工技術和進度，能對施工環節進行模擬，以便提前發現問題，減少施工過程中的弊端。可見，在裝配式建筑設計中結合BIM技術能夠有效提高施工效率，減少能源浪費，縮短工期，這是裝配式建筑設計與綠色建筑理念有機融合的體現。

綜上所述，綠色建筑理念在裝配式建筑中的應用可以實現節能減排、提高居住質量、保護環境等目標，在綠色建筑理念的引導下，裝配式建筑可以實現可持續發展。綠色建筑、節能建筑是我國建筑行業發展的重要方向，在此理念指導下，設計人員應加大力度，從選址、選材、戶外施工、室內施工等各個方面促進綠色建筑理念與裝配式建筑設計的深度融合，從而有效提升施工效率，節約資源能源，促進建筑行業的可持續發展。

參考文獻：

[1]廖子良.綠色建筑理念下建筑設計發展趨勢[J].散裝水泥，2023（2）：166-168.

[2]周建晶.基于BIM的裝配式建筑精益建造研究[J].建筑經濟，2021（3）：41-46.

[3]趙靜，孫慧斌，孫曉麗，等.綠色生態理念下被動式超低能耗裝配式建筑關鍵技術的研究[J].房地產世界，2021（23）：13-15.

[4]許惠，唐曉琪.預制裝配式建筑設計實踐及相關問題的探討[J].居舍，2022（35）：122-124.

[5]蔣博雅，劉少瑜.綠色裝配式建筑及其BIM技術應用的思考[J].西部人居環境學刊，2020（6）：10-16.