从五个星级绿色建筑案例看建筑师的能动性

陈菲宇，罗 欣，吴 洁，张南宁

（广州市设计院 广州510620）

0 引言

随着近年来我国可持续发展策略的一步步落实，绿色建筑评价标识体系的进一步完善，政府部门从中央政策引导到地方政策响应、补贴激励，绿色建筑设计得到了充分的实践。逐年增长的星级绿色建筑数量表明，当前绿色建筑设计存在的问题，已不再是绿色建筑实践的缺席，而是如何能够实现一个好的绿色建筑项目。这一点在设计过程中，取决于各政府部门的大力引导，业主的决策判断，设计团队的统筹设计，需三方协同作用。

当前绿色建筑设计的推动方式，突出表现为建筑设计团队与绿色技术咨询公司合作的模式。这种合作模式，由于咨询公司并不统筹对内各设计专业的技术协调，也不统筹政府、业主、咨询公司、设计团队各合作方之间的技术对接，咨询公司只作为技术顾问给出建议，不实际进行建筑设计，因此，这种合作模式带来的，往往是流于表面的绿色建筑技术堆砌，绿色建筑策略和真正的建筑设计之间是割裂的。

经过多年发展成熟的建筑设计组织模式中，建筑师作为项目龙头专业，除建筑专业外，还协调其他所有专业（结构和机电），整合各专业工程技术成果，与政府、业主密切沟通讨论，配合现场施工实现建筑设计。具体到绿色建筑设计项目，一个能够进行统筹设计的建筑师，需要有充分的绿色建筑素养和建筑技术累积，能够从规划层面思考绿色建筑与周边环境的相互促进作用［1］。建筑师应当在绿色建筑设计过程中，充分发挥能动性，起到统领作用。

1 绿色建筑设计可控项研究策略

本文对绿色建筑设计建筑师能动性的研究，建立在《绿色建筑评价标准:GB/T 50378-2014》的评分体系框架内。根据《基于建筑师视角的广州绿色建筑设计策略研究》对设计标准评分项的分析结论，一个典型的绿色建筑设计中，建筑师可控项占所有绿色建筑设计技术内容的36%。以此为基准，本文将进行5 个星级绿色建筑案例的对比，提取案例的关键绿色技术，对各项技术建筑师的参与程度进行分析，定性判断具体绿色建筑案例中建筑师的可控项，从而归纳出建筑师在绿色建筑设计中的能动作用。

5个星级绿色建筑案例的选取分别着眼于超高层办公建筑、多层办公建筑、教育建筑和高层住宅小区，各案例中建筑师的能动作用也并不相同，以期尽可能全面地归纳建筑设计实践中的建筑师可控项，更好地总结建筑师在绿色建筑设计中的能动作用。

2 星级绿色建筑案例分析

2.1 珠江城大厦（案例1）

⑴项目概况:珠江城大厦坐落于广东省广州市天河区，其中地上71 层，建筑面积为171 379 m2，地下室5 层，建筑面积45 178 m2，主要为办公和商业功能。项目采用风电技术与建筑一体化、内呼吸双幕墙、遮阳百叶窗、太阳能光伏板发电、冷辐射新空调系统、日光响应、高效照明、需求通风、冷却盘管冷凝水回收等11 项节能环保新技术，并配备了双层高速电梯、真空垃圾系统、机械停车等高性能节能设备。根据目前节能设计预测，项目建成后通过数据表明，明显节能节电，碳排放量锐减，成为真正的低碳建筑。

⑵建筑类型:超高层办公楼。

⑶绿色建筑认证情况:2013 年通过LEED-CS 铂金级认证以及绿建三星认证。

⑷关键绿色技术分析:

①建筑形体与朝向设计

建筑总平面布局设计为南偏东13°，使整个建筑尽可能面朝中轴线公园有最大视野，同时，南偏东的朝向能够充分利用东南风，优化自然通风，也为接下来的风力发电建筑一体化设计提供了良好的基础条件。

从建筑师的角度，在设计初期，充分考虑场地特征，分析场地特色。建筑平面为扁长的类橄榄形，从平面设计上强化南北主朝向的优势，弱化东西次朝向的不足。形体设计思路上与普通超高层办公楼常用的点式均质平面完全不同，如图1所示。

图1 形体及朝向设计布局分析Fig.1 Layout Analysis of Shape and Orientation Design

②风力发电技术与建筑集成

在建筑的第24 层和第50 层设备层，外立面上分别设计2 个吸风口，每个通风口都设置了风力发电系统，用于风力发电，如图2 所示。4 套风力涡轮机发电系统总发电量约为24 kW/h，并将电力输送到大楼的49 楼和23 层配电室，与380 V 端相连，直接为大楼供电，风电系统每年可节约电费约83 044.8 元。这一创新的超高层风力发电一体化设计获得国家专利。建筑专业协调外方单位及电专业，将科技与建筑本体结合起来，形成一体化［2］。

图2 外立面吸风口效果图Fig.2 Rendering of Air Intake on External Elevation

③太阳能光电板发电建筑一体化

通过计算广州的太阳高度角和方位角变化数据，将光伏太阳能发电芯片设置在建筑幕墙的东西两侧以及弧形幕墙顶面，芯片表面蚀刻出的纹理能够保证10%的透光率，满足一定的采光和视线通透要求。光伏太阳能发电芯片总安装面积约为2 006 m2，配电房设于23、49、63 层，向大楼内部传输电量。建筑专业协调专业厂家和设备专业，在屋面和楼层设备间上，设计上充分考虑建筑平面的合理性，满足各方要求。

④内呼吸双层玻璃幕墙与百叶遮阳技术

建筑外墙采用300 mm 厚单元式双层式内呼吸式幕墙，双层幕墙空腔内设有可自动调节遮阳百叶，并在幕墙单元的顶端设置通风器装置和温度传感器，在幕墙底部设置回风口。整个幕墙系统结构简单，能耗低，隔音良好，可自动控制调节。由于幕墙单元与百叶一体化设计，整体建筑造型干净整洁。内侧幕墙可开启，方便清洁。建筑专业在设计初期，与幕墙和空调专业协调，选择既节能又满足节能要求的幕墙形式。本项智能型内呼吸双层幕墙与遮阳技术最终也获得了国家专利（见图3、图4）。

图3 内呼吸式双层玻璃幕墙结合遮阳原理分析Fig.3 Principle Analysis of Inner Breathing Double Glass Curtain Wall Combined with Sunshade

图4 内呼吸式幕墙单元效果图Fig.4 Rendering of Inner Breathing Curtain Wall Unit

⑤冷辐射置换通风与需求化通风

冷辐射带和干风机盘管系统可消除大部分室内热负荷，控制室温，更换空气输送系统负责消除室内湿负荷，控制室内相对湿度。而需求化通风系统负责控制绝对湿度，采用地板送风的方式为室内送新风。

⑥光漫反射利用

建筑首层南入口大厅，建筑师与室内设计团队，研究室内空间的优化效果，利用弧形铝板天花设计，精确计算光反射角度，在大厅顶部形成日光漫反射，折射自然光引向空间内部，利用自然采光，减少人工照明，节能并达到美观与节能的效果（见图5）。

图5 光漫反射利用原理Fig.5 Principle of Light Diffuse Reflection Utilization

⑦ 双层轿厢电梯

办公塔楼采用双层轿厢电梯，由原来的27层单层电梯配置减少到22 个。双层电梯使大楼运输效率达到且满足等候时间30 s 的等待时间，三项指标（英国CIBSE 标准），也使办公标准层实用效率从75%提高到80%。

⑧智能化楼宇控制系统

⑨真空垃圾回收

⑩冷凝水回收

⑸建筑师可控项分析:

通过上述对珠江城大厦采用的绿色建筑关键技术的分析可见，建筑师在珠江城大厦这一项目中，真正意义上成为了统筹设计的主导角色。不仅是形体、朝向、空间布局等建筑师专业范畴内的被动式技术措施，最为难得的是，风力发电、光伏发电、置换通风等主动式技术措施，也能够通过复杂的技术协调，一体化集成到建筑设计当中，以建筑师的设计手法来表达实践，建筑师可控的关键技术（①～⑦项）在整体绿色建筑策略中占一大半。这在绿色建筑设计的创作过程中是一项很大的创新。

珠江城大厦这个案例说明，建筑师充分发挥能动性，主导绿色建筑设计的情况下，能够更好地与团队协作完成一个综合效果最优的绿色建筑。

2.2 城市动力联盟（案例2）

⑴项目概况:城市动力联盟为坐落于广东省佛山市南海区的6层框架结构办公楼，基底为156 m×29 m，建筑高度为23.5 m，总建筑面积21 511 m2，是佛山市第一个国家级的绿色生态节能示范工程，其综合节能率为60%，实现了绿色生态的创新设计。

⑵建筑类型:办公楼（多层）

⑶绿色建筑认证情况:2009年通过绿建三星认证

⑷关键绿色技术如下:

①多种空间组合形成的自然通风技术

佛山属于夏热冬暖地区，建筑设计充分考虑到当地的气候特点和环境条件，空间布局采用不同形式的庭院组合，包含串联式空间、错位空间+走道、小入口大出口的大厅式空间，内庭院空间等，组织、诱导热压通风的形成，引导室内穿堂风。这是夏热冬暖的岭南地区通过促进自然通风，实现绿色建筑最主要也是最有效的节能手段之一（见图6）［3］。

图6 不同的庭院组合空间Fig.6 Different Courtyard Combination Space

设计过程中，采用CFD通风模拟对不同的庭院空间组合通风进行了量化计算，分析结果印证设计的效果。

②综合遮阳与建筑造型一体化

除了促进自然通风，岭南地区最常用的被动式绿色建筑策略之一是控制太阳辐射热，也就是通过建筑遮阳来提高建筑热舒适度。

建筑师利用广东不同季节的太阳高度角度和方位角，分别在四面八方和屋顶上采用:东向为固定垂直百叶遮阳，屋面为水平百叶遮阳、南向为水平垂直综合遮阳、西向为混凝土花格窗结合铝穿孔板遮阳以及屋面绿化及架空屋面遮阳、玻璃遮阳等6 种遮阳节能方式，并与建筑立面的设计协调，以提高室内舒适度的目的，同时丰富建筑立面的效果（见图7）。

图7 太阳偏角与垂直遮阳百叶的角度关系分析Fig.7 Analysis of the Relationship between the Sun Deflection Angle and the Angle of the Vertical Sunshade

③多空间多层次景观绿化

景观绿化的充分设计，不仅可以起到绿化遮阴控制太阳辐射得热、引导通风的作用，也对建筑空间舒适度的提升有着重要的作用。根据世界绿色建筑协会的相关建筑研究表明，自然景观视线良好的办公环境，员工的专注度和工作效率能够提升7%～12%。在本项目中，建筑师利用广场、内庭院、屋顶、垂直绿化等多空间多层次进行景观绿化设计，丰富建筑空间，营造舒适优美的办公环境。

④可再生能源集成应用

项目集成应用了太阳能光伏发电及风力发电系统，太阳能结合空气源热泵联合的热水系统，大幅提升太阳能、风能的利用率。

⑤节水技术

本项目采用了变频供水、节水器具，同时对屋面雨水和人工湿地中水进行回收利用。

⑥智能信息网络系统

⑸建筑师可控项分析:

城市动力联盟大楼是广东省佛山市第一个国家级的绿色建筑示范工程，对绿色建筑在技术综合应用领域，对周边地区起到推广借鉴参考的作用。此外，建筑的投资者、设计者、使用者是同一家公司，在如何最大程度地对成本控制/设计效果上有着很大的参考价值。

不同于珠江城大厦作为超高层办公楼，较多采用主动式的绿色建筑策略，城市动力联盟是规模较小的多层办公楼，采用被动式的绿色建筑策略不仅有利于控制成本，也使本项目的绿色建筑设计很大程度上回到了建筑师擅长的领域。通过对关键技术的分析，一半左右的关键绿色建筑策略为建筑师可控项（①②③）。城市动力联盟大楼是比较典型的在建筑师专业范畴内如何主导绿色建筑设计的优秀案例。

2.3 广州市气象监测预警中心（案例3）

⑴项目概况:广州市气象监测预警中心坐落在番禺区，包含1 栋5 层综合办公楼，1 栋5 层实验大楼，以及联系中庭等功能。建筑师通过综合研究传统岭南建筑的气候特点和空间特色，在节能、低能耗、健康建筑和自然环境保护等4 个方面具有创新性，获得中国建筑学会创作金奖、岭南特色建筑设计金奖等奖项。

⑵建筑类型:多层办公楼

⑶绿色建筑认证情况:2014年通过绿建二星认证⑷关键绿色技术分析:

①场地朝向、体型遮阳设计

建筑顺应原有山地地形，建筑屋面与山体自然衔接，通过合适的建筑体型和庭院尺度的组合，建筑西立面完全被山体遮蔽，避免西晒，有效增加阴影遮挡，引导风压和热压通风，建筑与环境形成有机互动（见图8）。

图8 建筑鸟瞰图Fig.8 Aerial View of the Building

②借鉴传统建筑空间布局组织，营造微气候

建筑设计借鉴了传统岭南建筑的空间布局方式，大量运用天井、敞厅、冷巷、庭院等空间元素，引入盛行的东南风，通过一系列有组织的空间序列（庭院/敞厅➝冷巷➝天井），引导热压、风压通风，建筑微气候环境舒适宜人。建筑师利用CFD 软件进行通风模拟发现，建筑设计的这一系列空间组织，将环境中的空气流速提升至0.3～0.8 m/s，岭南传统空间布局的现代化手法表达是行之有效的（见图9）［4］。

图9 冷巷与庭院结合建筑实景Fig.9 The Real Scene of the Cold Lane and Courtyard Combined Building

③ 屋顶绿化系统

建筑依山而建，依照地形层层叠落，屋顶绿化与坡地地形自然连接融合，改善和调节室外热舒适性。屋顶绿化系统的总面积占总绿化面积的49%，这对山地建筑如何进行绿色建筑设计具有一定的参考意义。

⑸建筑师可控项分析:

广州市气象监测预警中心这个项目，与城市动力联盟大楼类似，同样是规模较小的多层办公楼。因此，被动式的绿色建筑策略也同样能有效地降低成本。但这个项目的不同之处在于，通过对传统岭南建筑空间设计手法的借鉴，更充分地结合岭南特色和岭南气候。

乡土、低技、低成本，这是本项目建筑设计的核心理念。通过对项目绿色建筑关键技术的分析，我们可以发现，在这一核心理念的指引下，建筑师在整个建筑项目的绿色建筑设计中也发挥了关键作用。并且，这一主导角色巧妙地避开了需要进行大量复杂的技术协调才能集成到建筑设计当中的主动式绿色建筑策略（如案例1 珠江城大厦），将绿色建筑的设计策略引向建筑师能够更充分发挥能动性的技术领域，引向经过时间检验行之有效的乡土化设计策略，在降低成本和提高空间舒适度上取得了较好的效果，一举三得。这为建筑师在绿色建筑设计中如何发挥能动性和主导作用提供了新的行之有效的探索方向。

2.4 越秀·岭南山畔住宅小区（案例4）

⑴项目概况:

越秀·岭南山畔住宅小区位于广东省广州市萝岗科学城，总用地面积8.9 万m2，由13 栋高层住宅环绕中心庭院布局，是岭南特色的绿色高层住宅建筑的典型案例。同时，为了实现“节约成本”的目的，从小区规划设计到住宅单体设计，制定了一系列的标准和设计指引，是住宅标准化设计创新的良好范例。

⑵建筑类型:高层住宅小区

⑶绿色建筑认证情况:2014年获得绿建二星认证

⑷关键绿色技术分析:

①总平面布局空间规划

高层住宅采用南北向点式布局，布局组合采用大组团、小围合的空间组织形式。首层全部架空，小区中心庭院形式多元化，绿地率达到41.68%。地下室设计采光天井结合光导管系统，利用热岛、通风、采光模拟辅助方案总平面设计。在竖向设计上充分利用地形优势，满铺一层地下室，局部地势较低处做2层地下室，满足最小开挖量土方平衡（见图10～图12）。

图10 CFD通风模拟Fig.10 CFD Ventilation Simulation

图11 热岛强度模拟Fig.11 Simulation of Heat Island Strength

图12 场地地形分析Fig.12 Topographic Analysis of the Site

②住宅标准化设计

住宅户型设计中，将经过优化的户型开间、进深尺寸进行了标准化的统一设计，避免了从建筑设计到装修设计时产生的二次设计浪费。统一各栋建筑交通核心筒的尺寸，有效减少公摊面积。统一门窗类型和尺寸，有效节约建筑材料成本。

③节水设计

建筑室内使用节水器具，室外进行雨水回收处理利用，收集屋面及场地周边边坡、山体的雨水用以景观绿化。室外绿化灌溉采用绿化喷灌的形式（见图13）。

图13 节水设计分析Fig.13 Water Saving Design Analysis

④分户计量和温控技术

⑸建筑师可控项分析:

住宅建筑设计作为比较特殊的绿色建筑类型，建筑师可控项集中在设计的规划阶段和建筑设计阶段等前期阶段，主要在节地、竖向、绿化、空间布局、建筑平面形体等方面能够有所贡献，由于住宅的精细化设计，建筑师对形体、布局、立面等建筑元素的处理上受到的限制更多，因此对项目深化设计后所采用的主动式绿色建筑技术策略，如雨水利用、可持续能源利用等方面贡献不大，这些方面更多的由机电专业主导。

值得一提的是，住宅标准化设计和装配式住宅设计日益成为住宅设计发展的新趋势，这对绿色住宅建筑节材、节能等方面也起着很大的作用，也是绿色住宅建筑设计中，建筑师能发挥主导角色的新方向。

2.5 中山火炬高技术产业开发区幼儿园（案例5）

⑴项目概况:中山火炬高技术产业开发区幼儿园为省一级30 班幼儿园，建筑占地面积1.75 万m2，总建筑面积1.3 万m2，共4 层。建筑师在设计初期考虑广东岭南气候特点，利用场地现有条件，采用被动式绿色建筑设计策略为主，主动式机电设备节能策略为辅的综合绿色建筑设计策略。

⑵建筑类型:教育建筑

⑶绿色建筑认证情况:2015年通过绿建三星认证

⑷关键绿色技术分析:

①总平面布局和朝向设计

建筑设计结合基地周边地貌，充分分析中山地区气候条件，考虑周边建筑、交通噪音等客观条件，环绕核心庭院布置2排南向幼儿活动用房。

②建筑形体设计及空间组织

建筑设计中，通过局部拉伸建筑形体，增加南向最佳采光面的长度。将各建筑功能通过风雨走廊连接，在走廊节点处设计通高开敞拔风中庭，引导空气流动，优化自然通风效果。并通过各种技术软件模拟手段，验证形体设计和空间组织的有效性［5］。

③复合外遮阳系统

考虑到幼儿建筑的安全性，建筑采用外遮阳，南北向采用穿孔铝板水平外遮阳，东西向采用垂直挡板外遮阳，玻璃幕墙部分采用机翼式垂直遮阳（见图14）［6］。

图14 复合外遮阳系统实景照片Fig.14 Real Picture of Composite External Sunshade System

④太阳能供热结合空气源热泵热水系统

建筑采用太阳能和空气源等可再生能源为幼儿园提供热水，空气源热泵通过保温水箱在用电低谷期的阴雨天蓄热，有效降低电量和运行费用（见图15）。

图15 太阳能集热结合空气源热泵热水系统Fig.15 Hot Water System of Solar Energy Collection Combined with Air Source Heat Pump

⑸建筑师可控项分析:

幼儿园建筑作为比较特殊的教育建筑，在考虑绿色建筑设计策略时应更注重使用者的生理和心理健康，注重提高使用者的学习效率。因此，通风、采光、景观绿化等方面的设计优化对幼儿园建筑具有更大的贡献。这些方面，恰恰是建筑师所擅长的专业范畴。建筑师在设计过程中，对建筑形体的优化和对空间布局的组织，统筹设计最大化利用自然采光和自然通风，不仅对实现绿色建筑有积极意义，也对提高幼儿空间体验舒适度、促进幼儿身心健康有重要作用。

另外，由于幼儿园建筑属于小规模的建筑，多采用建筑师可控的被动式的绿色建筑策略，而非主要由机电专业主导的主动式绿色建筑设计策略，对设计成本控制和运营成本控制也有很大作用。

3 建筑师在绿色建筑设计中的能动作用

通过上述5 个不同类型的星级绿色建筑案例，在超高层办公建筑、多层办公建筑、高层住宅小区和教育建筑各类型的绿色建筑设计中建筑师的能动作用也并不相同。

案例1 说明，建筑师在大体量的大型公共建筑设计过程中，不仅在总平面布局、可控遮阳调节、建筑形体和朝向等传统被动式绿色建筑设计策略上能够起主导作用，经过复杂的技术协调，建筑师同样能够对一般由机电专业主导的主动式绿色建筑设计策略起主导作用。珠江城大厦所采用的具有国家专利的风力发电建筑一体化技术和太阳能光伏建筑一体化技术体现了建筑师的能动性。从这个意义上来看，珠江城大厦的绿色建筑设计策略具有开创性意义。

案例2 和案例3，同样作为不超过24 m 的多层办公楼，从成本经济性上考虑，更多的使用被动式绿色建筑设计策略，如庭院空间组合、屋顶绿化等空间布局组织。案例2 是一个非常典型的绿色建筑设计项目，建筑师可控项在整个绿色建筑评估得分项中不超过36%。这个案例对于建筑师如何把这36%把握好，给出了一个比较好的答案。案例3 在案例2 的基础上，借鉴岭南传统设计策略，印证了庭院、冷巷、天井等传统岭南手法的现代化表达同样在绿色建筑设计中行之有效。这是一条与案例1 完全不同的乡土化、低技、低成本的绿色建筑设计道路。这种类型的设计策略建筑师能够更好地发挥能动性。

案例4 和案例5 是对前3 个建筑案例的补充。由于建筑师能够发挥主导能动性的绿色建筑设计主要为案例1～3 这些类型的公共建筑，对于案例4 这种住宅类型的项目而言，建筑师的角色发挥比较单一，主要集中在前期规划和平面布局阶段。但随着住宅精细化设计的进一步发展，建筑师在住宅标准化和装配式设计上能够发挥更大的作用，从新的方向上实现绿色建筑节能节材的目标。案例5教育建筑与普通公共建筑最大的区别在于更注重使用者的健康，对通风、采光、热舒适度的要求更高。而由于教育建筑一般规模也比较小，机电专业所主导的主动节能技术应用不多，建筑师需要更多地发挥统筹作用，从被动式绿色建筑策略上引导绿色建筑设计的实践。

4 结论

综合以上5 个星级绿色建筑案例，以及对各案例中建筑师的可控项和能动性的分析，建筑师统筹对内各设计专业的绿色建筑技术协调，也统筹政府、业主、咨询公司、设计团队各合作方之间的技术对接，并集成各方面绿色建筑设计策略，以充满美感的建筑设计手法进行表达，在绿色建筑设计过程中，建筑师的能动性起着无可替代的决定性作用。建筑师不仅应在被动式绿色建筑设计策略充分发挥，也应从传统建筑中提取设计经验，在主动式设计策略建筑一体化设计方面发挥创造性，更好地团队协作，实现优质的绿色建筑项目［7］。