绿色建筑设计在延安南沟门管理站中的应用

潘江玲

（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西 西安 710001）

南沟门水利枢纽工程管理站为水利枢纽管理站，主要用于水利工程的在运营期的管理、服务、员工工作、生活等的需要，与民用建筑的功能要求一致。在建筑行业，绿色建筑正在大力推广和研究，水利工程项目中附属建筑物的绿色设计也被提到了重要层面。本文以南沟门水利枢纽管理站的绿色建筑设计为例，为当前水利工程中的建筑建设寻求适宜当地气候特征、绿色环保、节能舒适、可持续发展的设计策略与方法。

1 绿色建筑的发展现状及项目背景

所谓绿色建筑，即是在建筑的全寿命周期内（建设周期以及使用周期），最大限度地节约资源（包括节能、节地、节水、节材）、保护自然环境和减少环境污染，为人们提供健康、舒适和高效的使用空间。绿色建筑突出了在“全寿命周期”内统筹考虑的原则，强调了健康、适用、高效的使用功能特点，体现了“建筑与自然和谐共生”的理念。

我国引入绿色建筑的概念始于20世纪90年代，2001年开始进行探索性了解、研究和推广应用，截止2016年底，全国累计竣工强制执行绿色建筑标准项目超过2万个，面积超过5亿m2。我国绿色建筑发展总体还处于自愿发展的起步阶段，总体数量较少，呈点状、分散态势，且地域发展不平衡，绿色建筑的发展存在南方快、北方慢，东部沿海快、西部地区慢等问题。

陕西省发展绿色建筑，是新型城镇化建设的重要内容，是陕西省建设“富裕陕西，和谐陕西，美丽陕西”的重要工作，是建设领域落实“集约、节约、绿色、低碳”要求、转变发展方式的具体措施。至2017年我省绿色建筑占新建建筑的比例达到29.8%，随着经济社会的快速发展和节能环保意识的不断加强，绿色建筑需要以更加良性的方式快速健康的发展。

在绿色建筑物覆盖面不广、发展不平衡的情况下，其主要集中于城市中的民用建筑，城镇及县城数量薄弱，工业建筑涉及面较小。陕西省水利行业在绿色建筑还未开展绿色建筑设计和推广。

2 南沟门管理站综合楼绿色建筑设计措施

2.1 项目背景

延安南沟门水利枢纽工程是一项以城镇供水为主，兼顾防洪、发电等综合效益的水利工程，是经发改委批复投建的大型项目。延安南沟门水库管理站综合楼项目是延安南沟门水库枢纽工程的附属、配套建筑物。具有管理、办公、宿舍为一体的综合性建筑物，是陕西省规模较大，功能齐全，具有一定代表性的水利枢纽管理站。

作为水利的配套功能设施，延安南沟门水库枢纽管理站位置重要且功能齐全，且监管着水库的安全。以往的为主，在设计中往往只是重视单一的水利功能要求，忽视了建筑的节能需要和建筑室内热环境的舒适，驻扎管理站的工作人员都是远离家庭，半个月一个月才能回家一次，工作生产环境都比较比较艰苦。所以为管理站工作人员创造舒适的工作环境是我们一项非常重要且迫切的工作。

2.2 设计概述

延安南沟门水利枢纽管理站综合办公楼主要用途为综合办公楼，见图1。包括办公楼和宿舍楼两部分。占地约45亩，地上四层，总建筑面积约8641 m2。项目基底面积2669 m2，抗震设防烈度为7度；建筑结构为钢筋混凝土框架结构，设计使用年限50年。

图1 建筑外立面

项目地处寒冷地区，寒冷地区冬季漫长寒冷，采暖能耗高。平面形式采用单走廊单向房间，大面积中庭共享空间所占比例较少；建筑形态完整且为紧凑型建筑，形体变化较少，组合形态不多，建筑立面整洁无深凹凸设计。

整个建筑平面形状为长方形形态，中间围合成庭院，见图2。办公部分与宿舍部分能够做到既保持适当的分离又能够方便彼此之间相互联系，避免彼此之间的相互干扰。

图2 围合的中庭

综合楼朝向明确，北方寒冷地区冬季风常为西北风，坐北朝南的布局可以有效阻挡西北风对室内热环境的不利影响。另外，南向大面积的窗户，可以增加采光、集热面积，获取尽较多的太阳能辐射，北向采用玻璃来封闭走廊，同样也起到阻挡寒冷北风的侵袭，同时又不失通透性。夏季北侧走廊窗户开启后，可与宿舍开启的门形成自然通风。这种坐北朝南的平面布局形式，有效地起到了调节室内热环境的作用，适宜北方寒冷地区自然环境特点。

2.3 绿色建筑设计策略

2.3.1 被动式策略

（1）坡屋顶架空层

采用坡屋顶架空层的形成，一方面可以避免顶层的的层高过大，降低夏季空调，冬季采暖的负荷；另一方面也可做为温度缓冲、过渡空间，无论在冬季还是夏季都可以对室内温度的控制起到调节作用。

宿舍区域围合成的庭院和，可在夏季热风进入室内前对其进行调节，进一步起到了通风的降温效果。

（2）景观水体降低夏季温度旱池收集雨水

本项目室外设置景观水池（见图3），用以调节室外小气候，同时增加区域环境品质，提高办公、生活条件。经过计算水体年蒸发量为371.25 m3，蒸发量主要为夏季蒸发水量。因水的比热容较大，相变而产生潜热交换，可以有效的调节地表温度和空气温度的转换速度与效率。

图3 室外水景

（3）夏季自然通风策略主要采用了穿堂风

自然通风以其节能、清新的特点为使用者和设计人员所喜爱。它不仅能为人们提供新鲜的空气，还可以在夏季给建筑物降温。自然通风一方面可提高室内空气品质，另一方面夏季可调节室内温度，减少空调的使用率。南侧玻璃在主要房间的进风位置设计可开启窗扇，保证夏季形成流畅的穿堂风，为主要房间进行温度调节，室内穿堂风形式见图4。

图4 室内穿堂风形式

通过软件分析：

宿舍都有穿堂风，近进风窗口处风速在0.2 m/s左右，出风窗口处最大风速接近0.4 m/s，风速理想。办公部分整体室内风速分布较均匀，大部分房间均能形成穿堂风，近进风窗口处风速在0.2 m/s左右，出风窗口处最大风速接近0.6 m/s，此风速范围能够有效地提高室内的舒适度，改善室内的空气品质。

（4）门斗设计

南沟门管理站综合楼在主入口处设置门斗，见图5。防止冬季寒风从主入口直接进入室内，从而降低风压作用，减少由于空气流动幅度而带走室内较多的热量。位于入口的门斗作为连接室内外的过渡空间，降低建筑热损耗，改善建筑入口处的热环境。

图5 主入口门斗

（5）遮阳设计

南沟门综合楼在南立面窗户采用水平遮阳板与竖向格栅结合的方式，竖向、横向遮阳见图6，不仅作为重要的建筑外立面元素之一，也可以有效避免太阳辐射过多的射入室内，有利于营造良好的室内光环境。同时坡屋顶屋檐口挑出部分，利用太阳高度角夏季高、冬季低的特点，可有效遮挡夏季强烈阳光进入室内，又不遮挡冬季温暖阳光的进入。项目位于寒冷地区，东向房间通常不会引起严重的得热问题，但是太阳在西边时的太阳高度角较小，西向房间会在夏季获得较多太阳辐射，会通过建筑西立面窗口进入室内，使室内温度升高，故南沟门综合楼将西墙做成三角形，西向房间立面图、平面图见图7、图8。可以改变阳光的入射方向，使西向窗变为西南向窗，同时又不影响房间的采光和自然通风。

图6 竖向、横向遮阳

图7 西向房间立面图

图8 西向房间平面图

2.3.2 主动式设计

（1）太阳能热水系统

根据陕西省太阳能资源区划分图（图9）可以看出，陕北地区具有丰富的太阳能资源，陕北北部为太阳能资源丰富区；陕北南部为太阳能资源较丰富区。

图9 陕西省太阳能资源区划分图

太阳能作为一种可再生的新能源，具有清洁、环保、持续、长久的优势。南沟门管理站综合楼采用太阳能热水器、空气源热泵辅助加热方式供应生活热水，屋面设有156 m2的太阳能集热板，太阳能热水器系统采用太阳能直接系统，一天供热水时间八小时,使用水温55℃。宿舍部分的太阳能热水覆盖率达100%。

（2）雨水回用系统

本项目采用雨水回用系统，设置300 m2景观蓄水池贮存雨水，通过设置雨水收集、贮存和处理设施，对雨水进行收集、处理、回用，用雨水替代景观用水节约水资源，来实现景观池用水、道路喷洒、绿化灌溉及车辆冲洗等用水，雨水回用总量达到1997.15 m3/a，利用率可达13.83%。

3 结论

陕西省延安南沟门水库管理站综合办公楼，遵循绿色建筑设计原则,以“生态、绿色、节能”为设计理念,营造可持续发展的生态环境，从自然中汲取设计元素。

该项目为陕西省水利行业第一个达到设计“一星级”的绿色建筑。前期设计通过对国内已建成绿色建筑的调研，对绿色技术措施的分析，对建筑形式和周边环境进行思考,选择适宜的绿色建筑设计策略。设计中外立面形式美观，功能布局合理，各专业设计配合良好，施工质量优良，节约生产成本，保护生态环境，进一步提升水利工程的社会效益，为水利行业树立了绿色建筑的标杆，也为陕西省水利行业绿色建筑理念的根植起到良好的示范作用。

通过一年的运行，管理站在节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量方面几方面都能收到较好的节能效果。