科研实验室园区绿色建筑设计要点探讨

赵乾铭

摘 要 我国的建筑能耗问题一直以来是社会的热点问题，其中科研实验室建筑能耗问题尤为突出。因此，如何科学有效的解决科研实验室建设过程中产生的能耗问题意义重大。本文从建设科研实验室园区的地域化设计、模数化设计、共享式设计、被动式设计四个角度分别展开论述，探寻实现绿色可持续实验园区的有效技术措施。

关键词 科研实验室;绿色建筑;设计策略

1绿色实验室概述

近年来，随着我国经济的迅速增长，城市化进程的加快推进，城市的工程建设量每年攀升，随之带来的是大量的能源消耗与碳排放量显著增加。资源短缺、环境污染、生态破损这些问题早已得到世界各国政府的高度重视。早在2003年英国就提出“低碳”概念，首次指出通过低碳技术手段，从根本上节约资源利用，减少能源浪费以及降低碳排放量甚至达到零排放。“低碳”概念已得到全世界广泛认可，我国作为温室气体排放量大国，中国一直以来积极采取相应措施，履行保护全球气候的责任与义务。从国家战略方针到具体工程绿色建筑的实施细节都有所要求，然而我国的绿色建筑还处在一个初级阶段，仍有很多问题需要解决[1]。

建筑工程对资源、能源的消耗量巨大，据统计，我国建筑工程总能耗占比达到33%。而这其中实验室建筑的高能耗显得尤为突出。实验室由于自身的科研性质，属于高能耗单位，用电量远远大于普通办公室及其他民用建筑。而且实验室建筑往往根据不同功能类型组合形成一个整体的科研实验园区，园区作为大规模建设量，是能源消耗大户也是碳排放量大户。推进科研实验室园区绿色建筑改革对于减少能源消耗、碳排放量具有重大实际意义。

2设计要点

（1）地域化设计。科研实验建筑园区的规划设计要结合当地气候与地域性的特点，充分考虑地域环境特色，运用生态学、建筑学和科学技术，合理地安排组织建筑与其他领域相关因素之间的联系，使建筑与环境形成一个有机整体。同时还需要顺应当地气候、采用当地最合时宜的技术手段，在创造高品质园区的同時节约建筑成本、减少建筑能耗并充分尊重当地环境，实现整个园区的绿色可持续发展。例如，在中国疾病预防控制中心二期工程设计中，二期工程设计充分挖掘北京当地的气候、文化特征，以及基地内现有资源。二期工程充分利用场地自然环境，沿用一期主要道路和主要出入口。二期景观连同远期预留用地统一设计，创造高品质园区环境。并引入当地传统合院式建筑布局形式，结合中国传统“山水·叠院”的设计手法，建筑依山而建，设置园林般的围合庭院。建筑形式通过对基地所处地域的呼应，达到园区绿色生态可持续。再如甘肃兰州中农威特生物医药基地项目，建筑设计风格延续了兰州代表建筑厚重、殷实的整体氛围，呼应了兰州的地域特色。厚重的立面效果很好的适应当地恶劣的气候条件，达到节能保温的效果。同时设计充分考虑兰州气候干燥，风沙大，冬季寒冷漫长，夏季短促，气温高的气候特点，建筑结合场地高差，营造出丰富的景观层次与空间形式[2]。

（2）模数化设计。实验室空间按照标准单元模块设计，标准单元是基本的空间模块，可通过组合形成特定的实验室用房。实验室模数化设计提高了建筑经济性和使用效率，同时为后期实验室发展提供了功能可变性。实验室平面设计中可以采用灵活的模块组合方式，通过合理设计辅助房间与实验模块房间的位置关系，做到实验功能模块灵活多变。标准化的实验室对于建筑结构布置、设备管线也是最经济、最实用的。根据实验室操作台及其他设备摆放需求，以及室内通风采光条件需求，设定特定柱网尺寸，有效提高建筑经济性和使用效率。实验单元模数化灵活化原则对实验建筑提出了一种理性组合的可能。这种模式可以提供可改造的能适应各种功能需求的实验空间。并且还可以提供规整的、模块化的机电、结构布置方案，实现可持续实验室设计策略。

（3）共享式设计。实验室建筑园区往往功能复杂，涵盖了实验区、办公区以及生活配套区。通过合理的组织各个功能分区，整合各分区所需的功能空间，从而集中设置，做到资源共享。资源共享型园区设计可以最大化的集约资源，减少能耗提高空间使用效率。例如，在园区中央设置景观公园，景观带内设置公共空间——报告厅、图书馆、餐厅、休息区等公共功能空间，并引入高科技信息云共享服务，从而打造工作、娱乐、生活多种资源共享。不仅在园区室外设计共享空间，建筑室内同样设置多样化的开敞交流空间，提供促进交流、激发创新的核心空间，创造全新开放互动的工作模式。打造可持续共享型实验室园区可以从实验室空间、公共空间、公共配套服务空间、绿化空间多维度整合，寻找各个功能分区彼此间的最佳契合点，在合理位置设置共享空间与共享服务配套，最大程度激活实验室园区活力。

（4）被动式设计。实验室建筑能源消耗量巨大，通过低成本的被动式节能技术措施可以有效减少能源消耗。本项目将可持续发展的生态节能环保理念贯穿到整个实验室建筑设计过程中，在节地、节水、节能、节材、室内环境等方面采取综合技术措施达到可持续发展设计。例如，合理组织园区场地广场与绿化空间，增大室外透水地面比例，有效降低园区热岛效应改善园区环境舒适度。建筑布局设计有利于冬季日照并避开冬季主导风向，夏季利于自然通风。针对具体实验室采光通风需求合理设计外窗面积占比，并在需要位置设置外遮阳装置。建筑设计充分考虑利用自然环境，建筑引入自然光线、新鲜空气。创造室内外舒适的交流环境，为园区建筑绿建设计提供基础条件。在室内设计能源分区控制，利用室内中庭共享空间将公共空间连成一体，可以贯通空间将南向阳光引入室内，通过引入自然光能和热能节省能耗。

3结束语

科研实验室园区绿色建筑设计的前提，是根据具体项目的定位与功能需求出发，因地制宜，针对不同的需求给予合理的可持续的发展策略，从地域化设计、模数化设计、共享式设计、被动式设计这几个角度出发，并从设起初的策划、规划、设计，直到后期的施工、运营全方面地统筹考虑，才能真正做到科研实验室园区的绿色可持续发展。

参考文献

[1] 马维娜，梅洪元，俞天琦.我国绿色建筑技术现状与发展策略[J].建筑技术，2010，4l（7）：641-642.

[2] 黄涛，王建廷，黄城志.“被动优先”策略在绿色建筑节能设计中的应用难点与对策研究[J].建筑科学，2016（6）：183-190.