绿色建筑设计理念与评价标准化在居住区建筑设计中的融合应用

刘玉红 王志华 谈世杰

中国市政工程西南设计研究总院有限公司

1 前言

建筑业作为我国经济发展的支柱性产业取得了较好的发展，但建筑业耗费的物资资源在全国物质资源消耗总量中的占比达15%，而直接耗能在全国总能耗中的占比达30%，建筑用水在可饮用水资源中的消耗占比达80%，建材生产期间引起的噪声污染、水污染等在全部污染中的占比达34%，建筑生产形成的垃圾在垃圾总量中占比约40%，可见我国建筑业在促国民经济发展中虽取得一定的成就，但也面临着严重环境污染问题，走绿色生态之路才属于经济建设长远发展的唯一选择。故而《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2019）里明确提到应推进绿色低碳、节省资源的标准，促生态文明建设取得实效，指出应将绿色建筑标准体系建设纳入工作中，确保建筑节能目标得以实现，绿色建筑也在这种形势下应运而生[1]。

绿色建筑属于相对广泛的概念，在建设部所颁发的《绿色建筑评价标准》里针对绿色建筑的含义作出了如下诠释：在建筑全寿命周期里尽可能地实现资源（包括材料、土地、能源、水资源等）的节省与控制，达到保护环境与减少污染之效，为人们供给高效舒适与健康的生活空间。但是绿色并非就是高价与高成本[2]，在绿色建筑设计上较典型的即新疆当地具备一种特色建筑，墙壁主要由石膏以及有良好透气性的秸秆所组成，同时保温性强，外加具备当地人文特征的屋顶，符合乡村绿色建筑要求[3]，算下来造价为800元/平方，可以说是物美价廉。绿色建筑设计理念的应用下所取得投资回报率相当高，该理念的使用可使水费、电费与其他能源费用开支得到控制，这样就能为住户省下一笔支出，由此可见进行绿色建筑设计理念在居住区建筑设计中的融合与应用探索很有必要。

2 绿色建筑设计理念在居住区建筑设计中的应用原则

2.1 节能原则

能源节省是绿色建筑设计时首先需考虑的内容，设计者需将可再生能源充分利用起来（包括风能、太阳能等），其中风能不但不会引起环境污染，还可实现资源的节省，达到环境保护之效，与我国倡导的可持续发展战略要求相符[4]。

2.2 环保性原则

工程项目建设所用时间相当长，由开工至竣工通常需要一年半载或更长时间，施工期间需要使用大量建筑能源与材料，故而会产生不少的建筑废弃物，此类垃圾若无法得到妥善处理，必然会诱发严重环境污染现象[5]。近两年，公众的环境保护意识逐渐提升，也就需要设计师在各类建筑物设计时具备环境保护意识，注重绿色建筑理念的应用，选择绿色高效材料（包括石膏、滑石粉、砂石、木材，甲醛含量偏低的满足国家要求的胶合板、板材、瓷砖与胶合板，环保型乳胶漆、环保型油漆等），应用先进绿色建筑技术，减少能源损失，确保资源利用效率得到提升。

2.3 和谐统一原则

建筑物为人类进行大自然改造的体现，绿色建筑倡导尽可能选择天然材料进行建筑物建造（包括竹材、木材、石灰、树皮、油漆与石块等），这些物品都不会为人体造成伤害。绿色建筑需结合地理条件进行发电、采暖等装置增设，将自然生态环境赋予的天然可再生资源得以充分利用，这样就真正实现了人与自然的和谐统一。

2.4 舒适性原则

居住区建筑物是专供人们休息与生活的场所，故而应具备舒适的特征，把绿色建筑设计理念应用在居住区建筑设计里应充分考虑温度、湿度、声音、空气、光纤等环境因素舒适性，少用会对人类健康造成影响的材料，可促其整体性能以及舒适度得到提升。

3 绿色建筑设计理念与评价标准化在居住区建筑设计方面的具体应用

3.1 提高空间布局合理性

建筑空间布局在绿色建筑项目设计里属于相当重要的一环，根据绿色建筑理念合理规划建筑空间，能够发挥环境保护之效。《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2019）中要求绿色建筑需根据地形地貌展开场地设计以及建筑布局，并和地理环境彼此适应，而传统“坐北朝南”的建筑朝向虽然能确保整体布局较完美，但因时代的发展传统建筑朝向理念已无法与当前高层建筑建设需求相符，现代建筑在绿色建筑设计理念的引导下在空间布局规划时往往会将采光、通风、空气流向、气候、地理环境与区域维度等因素综合考量进去，这样就能避免因室内黑暗而使用照明，达到能源节省之效。《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2019）里提到：建筑造型需尽量简约，故而建议在施工设计期间将装饰材料的使用控制到最少，选择具有良好透光性的玻璃，使房间照明充分。此外，设计时注重室内空气流通性的维持，减少净化器等设备的使用，使得房屋建筑节能性与环保性增强，为居住者提供舒适生活环境。

例如，在一个夏热冬冷的城市进行房屋建造，通过测量发现夏季室外平均温度约34℃，室外空调相对湿度80%，而冬季室外温度-6℃，空调相对湿度为73%。在设计时应尽可能保证室内环境温度夏季在26℃，冬季在20℃左右；而夏季的相对湿度为40%～65%，而冬季相对湿度为30%～60%，由于所设计的建筑属于点式建筑，故而附近其他三边均超过60cm，建筑方向呈南偏西26°，故而以南北方为主要风向（具体见表1、表2所示），如此则保证了良好的通风性与采光性。

表1 建筑绿色节能设计指标：穿墙面积比计算

表2 建筑绿色节能设计指标举措

3.2 节地设计

居住区建筑设计应根据地区气候特征、地形地貌等进行建筑物的合理设置，以此来保证日照的充足，使住户舒适度提升，同时可让建筑能耗得到控制。同时，应根据城市整体规划与服务对象，明确适宜居住规划设计模式。典型的即某绿色住宅小区设计期间将山坡地形特征充分利用起来进行半地下车库打造，当容积率固定时，使得车位数量增多，让土地利用率提升了约21.7%。

3.3 使用节水技术与水循环技术

水资源是生产生活不可缺少的资源，绿色建筑设计时需根据现有条件，依靠科学技术举措[如循环冷却水节水技术、生活污水循环利用节水系统]做好水资源的循环使用（包括住宅小区里水处理与再利用、雨水收集回收使用等），进行雨水与中水处理系统设置，做好地下水与地表水的引入，从而使得节水目标得以实现。同时，建筑区域中的道路、屋面、绿地等铺装材料同样会影响雨水径流以及下渗量，故而要确保雨水下渗量提升，需选择透水性较好的路面铺装材料。

该系统主要涉及两部分[压水系统（1）与净水系统（2）]，塔板（11）与充气囊（12）为压水系统的组成部分，踏板的一端经旋转轴活动在地板（3）表层进行安装，同时在下部进行充气囊增设，充气囊出气端与气缸相连，气缸内腔中将推板将推板横向设置，污水箱设置于推板（6）和气缸（5）内腔顶板相互间间隙处，污水箱和外部污水排放管（7）彼此连通，排放管排污扣进行单向阀安装，污水排放管顶端和洗手池（8）相连，洗手池上方进行自来水龙头（9）设置，自来水龙头下部进行净水储箱（10）增设，储箱底端于净水龙头（13）相连，净水储箱（10）顶部进水口连接管和净水系统相连，净水系统中含有污水箱（22）以及净水滤芯（21），其中净水滤芯底部进水口联通污水箱，净水滤芯顶部出水口连通净水储箱，整个过程实现了对生活污水的循环使用，达到节能环保之效。

3.4 使用环保建筑材料

新版《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2019）中对室内空气甲醛含量等作出了规定，要求所用装修材料需与绿色产品评价标准相符，而建筑材料质量直接影响建筑安全性与实用性，选择环保建筑材料（如通过空心粘吐砖与粉煤灰混凝土实施墙体砌筑，或保温施工期间选用聚氨酯或发泡聚苯乙烯以及玻璃棉等）使资源利用率得到提升，避免废弃垃圾未环境造成污染，实现社会经济效益的提升。典型的即容易发生地震的地方（如四川等）建筑设计者在设计期间材料的选择上可能会首先考虑复合压缩板等，使得建筑物安全性能得到提升。若出现了房屋损毁现象，建筑材料还能够进行二次回收使用。并且，建筑材料选购上应将节能环保理念放在首位，使用一些能够回收使用的建筑材料，预防废弃有害材料为环境带来破坏。同时，建筑物建造设计需尽量简单大方，实现能源节省的同时，还能实现成本的控制。又如2017年江森自控亚太总部大楼建设成功，这一充分展现出了绿色环保设计理念的大楼主要用到的是江森自控先进智慧建筑产品与技术（如楼宇自控安防与消防、暖通空调等），相较于当地市场标准，该栋大楼建筑预计节能高达44%，节水高达42%与材料物化能源节省率高达21%，为了在线性场地上将社区感得以呈现，并对楼面效率进行优化，则通过两个长矩形建筑建造最大限度地满足了采光与视野方面的需求，这些都是值得设计师们学习与借鉴的。

3.5 可再生资源利用

新版《绿色建筑评价标准》在2019年由住建部发布执行，该标准的推动下我国大多数地区做到了节能65%标准的实现，不过建筑单位面积采暖能耗与发达国家相比仍高出2～3倍，需将节能标准提升方可满足发展要求，故而建议大力推广与使用可再生资源。可再生资源即经自然力通过某一增长率保持或提高蕴藏量的资源，是当前绿色建筑设计理念中提倡使用的主要方法之一。绿色建筑施工中应结合当地气候特征、房屋所处的地理位置、温度与湿度等选择适宜的能源类型（包括风能与太阳能等）进行设计。典型的即①太阳能。太阳能是诸多能源里绿色高效且无污染的一种清洁能源，经太阳光照射并经光能转化成电能的设备得到能量。太阳能属于一种取之不竭用之不尽的能源，建筑设计期间能够在房屋进行太阳能热水器安装来获得热水，同时可通过太阳能玻璃安装来升高室内温度，促建筑采光率得到提升，减少人工照明，实现能源的节省；②地源热泵。地缘属于一类地热资源的高效节能的低成本空调系统（涉及地下水式、土壤式等），我国北方地区中依靠地热资源为建筑供热，进行双层外窗设置并做好供暖管道保温，可使能源消耗大大下降。

3.6 节能技术的应用

《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2019）中提到应执行与落实节能、节水与节材等绿化管理制度，其中节能技术即通过是一项多样化技术手段进行能源控制的举措，详细可理解成依照能耗类别进行能耗现状与用能情况分析，明确能源消费的节能空间，并通过相应的举措来进行消耗控制，取得能源节省之效。照明系统是保证建筑得到正常使用的一项重要系统，在照明系统设计时可结合建筑具体情况将节能技术引入确保建筑的实用性得到提升，实现运行总能耗的控制。节能技术在建筑照明系统中的应用时，可淘汰普通照明灯，选择LED灯，因为LED灯在使用时更加节能且更耐用；同时可增设智能化控制系统（增设多组亮度传感器）系统依照传感器所检测结果进行灯光明暗控制，同样能达到节能的效果。

3.7 围护结构设计中的应用

（1）墙体保温隔热技术。现今市面上销售的墙体材料类别繁多，故而应挑选出节能性与保温性均较强的外墙材料，在填充墙体材料方面应根据项目需求与项目地理位置展开合理选择，而当前常用的几类填充墙体材料见表3所示。因外墙保温材料相关技术的提高，种类同样呈现出多样化趋势，当前应用较广泛的保温材料以及导热性能总结起来见表4。同时，若外墙属于剪力墙，墙体厚度应超过200mm，使墙体热传导性能增强，不过剪力墙平面功能应比墙体厚度要小，否则会为节能保温性造成影响。在我国北方地区因气候较寒冷，建筑物墙体设计对保密性与保温性的要求较高，针对建筑物一些较特殊部位的缝隙，务必要给予科学处理，避免热量过快散失，此后再根据国家现有的绿色建筑评价标准制定出符合要求的地方性评价标准，对建筑节能情况进行评估，促其与相关要求相符。典型的即天津市专门制定了适合本地的中新天津生态城的绿色建筑评价标准、绿色施工技术管理规程与绿色建筑设计标准，实现了完善标准体系打造，也为绿色建筑设计工作的开展提供了依据。

表3 几种常见填充墙体材料

表4 几种常见保温隔热材料

（2）屋面节能。第一、正铺保温屋面。即把保温层设置于结构层上、防水层下，以此形成封闭式保温层的一种，保温材料不会遭受风雪气候的影响，可取得不错的节能效果；第二、铺保温屋面。把保温层设置在防水层上，选择不吸水或吸水率低的保温材料（如泡沫玻璃、XPS板等），可使屋面节能效果大大提高；第三、通风降温屋面。将顶棚空气间层设于屋面结构层下方，经架空大砖阶或预制楼板进行通风道建设，利于空气流动与散热。

（3）门窗设计。建筑物门窗是室内外热量交换的关键通道，同样是建筑设计中应该引起重视的环节之一。在建筑设计中务必要做好门窗缝隙和结合的处理来促节能效果大大提高。在具体设计里有必要注意的是：①门窗位置选择一定要合理，否则会降低节能效果；②门窗框与墙缝隙通常选择相对松软、弹性较好的材料或密封性材料，或用密封膏给予密封；③为凸显出门窗幕墙保温性能，最好选择有较强密封性的窗框材料，使用中空双层与三层玻璃和Low-E镀膜玻璃，实现保温效用的提升。同时综合考虑现代幕墙设计流程，可将保温性能较好的材料加入幕墙与主体结构里，使幕墙结构更稳定，保温效果更佳。④外窗综合传热系数K值通常在2.0W/m2·K以下，同时外窗气密性与水密性需符合4级标准，在建筑设计过程中应结合详细位置进行最佳设计方式选择，如沿街住宅设计时最好选择高性能的双层Low-E玻璃系统以及断桥铝窗框，如此可使附近环境为住宅带来的噪声控制到最小，使客户在购房时对临街住宅的排斥情绪得到改善。

4 结束语

绿色建筑属于经济与环境协调发展背景下产生的新生事物，绿色建筑设计在原则上需始终坚持可持续发展理念，整体设计方面需做到科学合理，通风、采光设计方面要求遵循自然规律，围护结构以及门窗等均选择低能耗材料，做好地热、太阳能等各项绿色无公害技术的使用，确保所设计与建造的建筑物满足绿色建筑评价标准，实现人文、建筑、环境与科技的协调统一发展。本文中简要地给出了几点绿色建筑设计理念与居住区建筑设计应用的举措，在后续研究中将继续致力于这方面展开深入探索，归纳总结出更多新技术与新方法，为居住者提供舒适健康生活环境。