绿色生态建筑的设计与实施策略构架探索

文／刘程 长沙市城市建设科学研究院 湖南长沙 410013

引言：

社会经济快速发展的同时，带来了许多环境污染问题，若不及时处理污染问题，也将直接限制经济的进一步发展。基于此，在生态文明理念下，需要做好绿色生态建筑设计工作，以此来促进人与自然的协调发展，为人们营造更加健康、舒适、安全的居住环境。

1、绿色生态建筑概念分析

绿色生态建筑是绿色建筑与生态建筑的糅合，绿色建筑和生态建筑都是以实现人与自然和谐共处为目的地可持续建筑设计理念，强调建筑的节能型设计，以及在建筑建设和使用全过程中，降低对自然生态环境的破坏，实现人、建筑和环境的和谐共生。从概念提出的时间

来看，生态建筑的概念最先提出来，后续提出的绿色建筑理念在一定程度上是对生态建筑的补充。生态建筑的概念较为抽象，绿色环保则能被人普遍接受，有学者尝试用绿色代替生态，但后来意识到绿色远不能代替生态的广阔含义，因此，只能将绿色建筑和生态建筑放在一起进行讨论。绿色生态建筑是绿色建筑和生态建筑理念的统一与融合，既强调建筑设计的科学性、实用性，又强调建筑设计的美观性和自然性。在绿色生态建筑设计中，需要充分考虑建筑的综合性能，从全寿命周期着手进行设计，确保建筑在这个生命周期内，符合绿色生态建筑设计的要求。

2、绿色生态建筑的设计原则

2.1 协调性原则

在对绿色生态建筑进行设计时，应遵循协调性原则，具体表现在以下几方面：（1）和周围环境相协调，在对绿色生态建筑进行设计时，其目的是打造可调节可循环的应用系统，将建筑与周围环境关联在一起，建立相互协调的发展系统，满足不同情况下的发展要求。例如，在绿色生态建筑场地设计时，可以借助架空底层、打开场地内部等途径，建立建筑内部与外部环境的联通，从而实现人与自然的和谐发展。（2）与气候条件相协调，在对绿色生态建筑进行设计时，需要考虑气候条件带来的影响性，充分利用当地气候优势，建立相契合的气候循环环境，以此来起到减少资源损耗、提升资源利用效率的作用。

2.2 节能降耗原则

在应用设计中也需要遵循节能降耗原则，具体体现在以下几方面：（1）在建设材料的选择上，需要在确保质量、安全的基础上，选择节能性强、能耗较少的建筑材料，以此来降低建筑工程施工时的资源损耗，减少环境污染问题。另外，在材料选择时也需要做好可回收材料的应用，从而减少建筑施工时的垃圾产生量，达到预期的节能降耗目的。（2）在施工技术的选择中，需要做好节能性选择，如目前常用的外墙保温层节能技术、节水技术等，结合实际情况筛选最为合适的节能施工技术，以达到预期的节能降耗目标。

2.3 以人为本原则

除上述提到的应用原则外，在实际设计中也需要遵循以人为本的原则。建筑工程的主要使用者为地方居民，在对其进行设计时需要考虑居民的生活环境与行为习惯，以此减少建筑运行时的生活负荷，达到节能降耗的目的。基于此，在绿色生态建筑的设计中，也需要对个人行为习惯进行梳理，同时基于个人利益、健康等因素，优化建筑内热环境、空气循环、电磁场设计等内容，从而更好地满足居民生活安全、生活健康等需求，营造舒适的居民生活环境。

3、绿色生态建筑的实施策略

3.1 进行总平面设计

3.1.1 建筑选址合理设计

在建筑总平面设计环节中，选址的合理设计属于非常基础与重要的工作内容。在设计中应注意以下内容：（1）尽量选择洪水位以上或避开山区的区域作为建筑地址，若受条件限制只能在洪水位以下、山区建设建筑时，在设计时需要考虑相应的防洪措施和防自然灾害措施，以确保建筑选址的安全性。（2）建筑选址宜选择远离煤气站、油库、垃圾填埋场、污水处理厂、有毒物质车间及无防隔声措施高等级公路的位置，若无法避开这些位置，则须提前做好相应防护措施，以达到既定的应用要求。（3）建筑选址时也需要做好土壤污染物浓度检测，对于存在的污染问题也需要采取对应措施进行处理，待满足要求后再进行后续的建设活动。（4）在场地选址时也需要做好当地原有条件的全面考量，涉及环境、经济等方面，基于此再进行内容优化，以达到相应的设计要求。

3.1.2 场地合理规划布局

在总平面设计中也需做好场地合理规划布局，从实际应用情况来看，应注意以下内容：（1）在总体设计中需要做好人形流线、车型流线、交通网的合理梳理，以此建立相应的功能分区，同时在设计中也需注意以下内容：对现场实际情况进行梳理，以此使用层级式方法完成流线设计；临近交通的设计中，需要做好人行道与非机动车道的适当并线，绕线距离在设计时应＜100m，为建筑居民出行提供便利条件。（2）在建筑功能设计上需做好户外视野设计，例如，在居住建筑的设计中，场地内相邻建筑纵向间距不应少于18m，以此来避免视线遮挡问题，同时设计时做好开放、半开放空间的合理布局，以达到亲近自然的目的。（3）做好垃圾站点的合理布局，基于总平面图来合理规划垃圾站，基于绿色生态理念，垃圾站应使用封闭式回收系统，搭配冲洗排水措施来定期清洗、消毒垃圾站，以营造良好的生活环境。

3.1.3 地下空间合理设计

在总平面设计中也需要做好地下空间合理设计，具体设计应注意以下内容：（1）控制好地下空间面积，在应用设计中需要将地下一层面积控制在用地面积的70%以内，并以此为基础对设计内容进行优化，包括功能分区、地下管线、交通流线等，基于整体性、综合性原则来完成地下空间优化，提升设计结果的合理性。（2）在地下空间设计时，也需要搭建综合互联网体系，同时关注生态平衡内容，在提高社会效益与经济效益的同时，提高空间的生态化效益。

3.2 建筑围护结构设计

基于以往应用经验，建筑围护结构的设计质量，将直接影响到建筑室内的微气候与能耗。因此在设计中也需注意以下内容：（1）基于国家建设规范，对于建筑体型系数、外窗气密性、热工性能等参数进行合理化设计，以提高围护结构设计结果的合理性。（2）在结构设计中需要做好材料耐火等级、保温性能等参数进行综合考量，以此来筛选最为合适的施工材料，减少施工资源浪费问题。（3）在围护结构的设计中，需进行种植屋面、坡屋面的合理化设计，对于高度低于100m的建筑工程，会设计种植屋面，而坡面屋则会布置阁楼层，以满足绿色生态建筑的通风要求。

3.3 自然采光、通风设计

3.3.1 自然采光设计

在绿色生态建筑采光设计环节，需注意以下内容：（1）为了更加充分地利用自然光源，需要对建筑内窗地面积比进行合理化设计，常规情况下需要将该数值控制在1/6以上，以满足相应的使用要求。（2）在建筑采光设计时，需要做好房间进深的合理化设计，通常情况下，在建筑进深超出采光面2.5倍后，需要在建筑内合适位置补充人工照明或者反光板，以此补充光照不足的问题，提高自然采光设计内容的合理性。（3）在绿色生态建筑设计环节中，如果设计了半地下室，那么也会使用到边庭开启高侧窗，以此来起到改善地下室采光的作用。在具体设计时需要做好间距控制工作，从而减少资源浪费问题，提高该建筑采光效果，满足相应的设计要求。

3.3.2 自然通风设计

基于绿色生态理念进行自然通风设计时，应注意以下内容：（1）在建筑设计中需要做好室内布局工作，在具体的布局设计中需要对当地主风向资料进行整理，根据得到的整理数据，确定最为适合的空间布局。同时在设计中也需要做好冬季防风处理，如建筑设计环节需要在背风方向布置建筑出入口，同时也需提前设计好相应的挡风措施，营造良好的通风环境。（2）在建筑内部功能区的设计中，会参考当地夏季主导风区进行布设，这样也可以最大化利用自然风，改善室内的通风环境。同时也需要根据当地的气候条件，在建筑内部合适位置布置开窗结构，搭配可靠的开窗方式，达到既定的通风效果，满足相应的使用要求。另外，在自然通风设计环节中，也需要做好中庭结构设计，多采用热压、风压等原理调整中庭结构布局，提高建筑室内的通风环境。

3.4 建筑遮阳设计

绿色生态建筑工程在设计中，也需要做好遮阳优化设计，以达到既定的遮阳效果，提升建筑整体结构的舒适性。在具体设计中应注意以下内容：（1）基于当地日照条件发展规律，参考相应规范进行遮阳设计。考虑到日照热辐射影响，进行建筑设计时需要对外窗面积进行合理化设计，搭配合理的功能布局，达到节能降耗的目的。（2）在设计中对于高度不超过18层的建筑工程，对于南向外窗，一般会使用水平外遮阳系统，对于东向外窗，会使用可调节自遮阳系统。对于高度超过18层的建筑工程，一般会使用内置中空百叶玻璃，在确保结构安全性的同时，达到良好的遮阳效果。（3）充分利用植物绿化提供的便利条件，沿着垂直方向布置绿色植物，植物选择落叶品种，在夏季可利用植物叶片进行遮阳，秋冬季叶片掉落保持正常的室内采光。

3.5 节水和水资源利用

上文中已经提到，建筑的服务对象是人，建筑工程每日都会产生众多污水，其中部分污水具有良好的可回收价值，若直接汇入到排水系统中，不仅会增加污水处理厂的工作负担，而且也会造成水资源浪费问题。在节水和水资源利用环节，需注意以下内容：（1）在屋面设计时会在合适位置布设外排水系统，外排水系统也会和地下室内的调节池关联在一起，降雨也会顺着外排水系统汇集在于此，作为日常绿化、清洗路面用水，提升水资源利用率。（2）建立污水处理、中水回收系统，系统运行过程如图1所示，相较于工业用水，居民每日产生的生活污水处理难度相对较低，因此可以在地下室补充循环系统，处理后水资源可作为绿化用水、景观用水、冲厕用水等，达到既定的节水目的。

图1 污水处理、中水回收系统示意图

3.6 节材及材料资源利用

现阶段所建设的建筑工程，其主体结构以钢框架、钢筋混凝土为主，并且在装配式施工技术应用背景下，可以在确保建筑工程施工速度和施工质量的基础上，减少施工现场的废弃物总量，从而达到节能降耗的目的。例如，某地区季风频发、风力相对充足，那么在建筑工程屋顶设计中，可以将屋顶设计为不可上人的屋顶，在屋顶的合适位置布置拔风井烟囱，其作用是对周围自然风进行过渡，内部搭配垂直式小型风力发电机，外部使用装饰构件进行处理，以保持结构本身的美观。小型发电机产生的电能可供给建筑内部走廊灯具、应急灯具、楼下路灯作为辅助电源，以此提高该地区资源的利用效率。另外，在节能材料的选用中，也需要做好废弃物的回收工作，如施工时产生的金属废料可通过折价的方式委托机构进行回收，而一些使用后剩余的固体废弃物，如木材、钢材、铝合金门窗等，需要按要求做好分类回收，在减少材料危害的同时，提高材料的综合效益。

3.7 建筑结构优化设计

对绿色生态建筑进行优化设计时，需注意以下内容：（1）对当地气候条件、自然条件进行综合考量，过程中使用信息技术对资料进行整合，以此筛选出最适合建筑本身的结构体系，满足相应的使用要求。一般情况下，会尽量选择较为规则的建筑结构，这样可以减少不规则结构附加带来的资源浪费问题，提高建筑结构本身的经济效益。（2）参考现阶段流行的装配式体系，将设计思想融入其中，从而形成独特的装配式体系，增加浇筑结构的独特性。同时在设计中也需要根据实际需求，对结构细节进行整理，如开间柱网、梁结构、管槽等，做好节点应力分析，适当增加或减少支撑结构，以提高结构设计结果的稳定性。（3）参考相应规范，对屋顶楼盖结构性能、功能进行客观评价，针对其中存在的不足进行及时补充，以此来提高屋盖体系设计结果的合理性，为后续施工活动的有序展开奠定良好基础。

3.8 充分使用太阳能

太阳能作为可再生资源，针对太阳光照丰富的区域，可以在设计时充分利用太阳光，起到节能降耗的作用。例如，某地区全年光照充足、辐射热较高，那么在建筑工程屋顶设计中，可以将屋顶设计为贴合当地太阳夹角的坡度，在屋顶上均匀布置太阳能光伏电池板，其作用是将太阳光转换为电能，作为辅助电源供给建筑内部走廊灯具、应急灯具、楼下路灯充能，从而提高太阳光资源的利用效率。同时太阳能也可以作为加热工具，例如在屋顶安装太阳能热水器对水体资源进行加热，加热的水资源可以作为生活用水进行使用，从而减少了传统电能的损耗，具备了良好的应用价值。还可以利用太阳能进行辅助供暖，如北方地区在冬季可以借助太阳光照对水体资源进行加热，温度超过50℃的水资源会进入到供暖循环系统中，以此起到减少传统锅炉加热时的能源损耗量，具备良好的经济效益和生态效益。

3.9 建筑景观合理化设计

3.9.1 景观种植设计

在建筑景观设计时，秉持本地优先原则优选当地品种植物，类型包括乔木、灌木、草本植物等，也可以适当引入已经驯化的外来植物品种，起到提升景观丰富度的作用。在具体的设计活动中需注意以下内容：（1）在植物品种的选择中，需要对当地生态气候环境、地域特征进行整理，根据整合结果来筛选适应生长的植物品种，确保种植后植物的成活率。例如，部分区域存在水资源匮乏的情况，在植物品种选择时，则倾向于耐干旱能力强、养护难度低的植物，确保种植后植物的成活率。（2）绿色生态建筑所在区域内，需要规划出满足当地绿地规范要求的绿化用地，以住宅小区为例，区域内的绿化率不低于30%，从而在小区范围内形成微气候环境，营造舒适的生活环境。（3）在技术较为成熟的背景下，结合建筑的功能性质，选择垂直绿化、屋顶绿化的方式增加建筑绿化面积，例如，针对建筑高度低于18层的屋面，可以在屋面上建立花园，在增加绿化面积的同时，可以防止夏季阳光直晒屋顶，延长屋面结构的使用面积。

3.9.2 景观铺装设计

绿色生态建筑工程的设计，还需要考虑到景观铺装的合理化设计，以此降低区域内的热岛效应，形成良好的微气候环境。在具体设计活动中，也需要注意以下内容：（1）充分利用阔叶乔木的遮阴优势，在活动区域合适位置种植乔木，搭配构筑物自遮挡作用来提供阴凉的活动环境，满足人们炎热夏季的纳凉需求。（2）在小区内铺装材料的选择中，可以使用透水砖进行铺设，下方放置管道与集雨池连接在一起，在减少铺装路面积水的同时也可以提高水资源利用效率。（3）对于夏季太阳辐射较强的区域，可以使用反射率较高的材料进行铺装，作用是可以对大部分太阳辐射进行发射，避免热量过度集中的情况，营造更加舒适的生活环境。

结语：

综上所述，在绿色生态理念不断推广的背景下，如何优化绿色生态建筑设计内容也成为建筑单位重点关注的内容。从目前的发展情况来看，已经初步形成了较为完善的绿色生态建筑设计体系，可以满足许多地区的设计要求。但是其中依旧存在不完善的内容，在后续发展过程中也需持续积累实践经验，加强新技术融入，从而不断完善理论体系，提高绿色生态建筑的生态效益。