绿色建筑理念下的装配式建筑设计探析

摘 要：建筑行业是我国经济的支柱产业之一。传统建筑施工过程中资源消耗多，环境污染严重，因此国家大力推动绿色建筑、节能建筑的发展。装配式建筑有着设计一体化、生产标准化、施工规范化的特点，符合国家对于建筑产业转型发展的期望。为此，就绿色建筑理念下的装配式建筑设计展开探讨，以期推动相关领域的进一步发展。

关键词：绿色建筑；装配式建筑；建筑设计

随着社会的发展，经济水平不断提高，建筑行业各环节标准不断提升，人们对于建筑的追求已经从满足基础居住需求开始转向满足绿色、节能、环保方面的需要。装配式建筑具有设计一体化、生产工业化、施工标准化的鲜明特点，能够大幅提升施工效率，减少对于资源、能源的浪费，因此装配式建筑是最符合绿色建筑理念的建筑形式。目前，国家大力扶持装配式建筑的发展，但在装配式建筑设计中绿色建筑理念的体现相对不足，因此有必要通过多种途径促进绿色建筑理念与装配式建筑设计的融合。

一、绿色建筑理念的内涵与特点

（一）绿色建筑的内涵

绿色建筑是指在建筑的全生命周期内，在确保人们舒适性和建筑实用性的前提下，最大限度地节约资源（如节能、节地、节水、节材），保护环境，减少污染，为人们提供健康、适用、高效的使用空间，是与自然和谐共生的建筑。

项目选址、能源利用、材料选择等均是绿色建筑建设中重点关注的环节。在绿色建筑设计中，会大量应用对环境危害小、可回收的建筑材料。绿色建筑能为人们提供宜居、环保的居住环境，同时也在推动建筑行业的转型发展，通过多种方式的结合，降低建筑能源消耗。

当今世界环境问题日益凸显，需要各个行业、各个领域共同协作，加强环境保护，减少资源浪费。传统建筑施工过程会造成大量的资源浪费和环境污染，因此绿色建筑设计以减少负面影响为主要的考量标准，要求从规划、设计到施工等各个环节充分控制资源消耗与环境污染。绿色建筑通过优化设计和采用高效节能技术，降低能源消耗，节约资源，降低成本。如充分利用自然采光、通风等自然资源，以及太阳能、风能等可再生能源，推动建筑行业的可持续发展（图1）。

（二）绿色建筑的特点

绿色建筑具有较显著的地域性特点。我国幅员辽阔，不同的地域环境对绿色建筑设计的要求有很大区别。要符合社会发展的趋势，利用新兴理念与新型建造技术对建筑展开多种结构的设计，同时居民可根据自身需求选择不同结构和环境的建筑。每一座城市都有其独特的魅力，不同的自然环境也会影响建筑风格，建筑区与休闲区的建设在设计风格和技术要求上存在很大差异[1]。这就要求设计师综合考量项目所在地的环境条件、民族风俗等，充分利用地域优势制定设计策略。绿色建筑设计还要重点考量建筑的节能与环保特性，但不能一味地追求形式上的绿色节能，而忽略最终的成本问题。要通过设计，真正实现减少资源浪费、降低能源消耗，在节能减排与成本控制间保持平衡。同时，绿色建筑设计理念应贯穿项目建设的全过程。

二、装配式建筑概述

随着我国开始强调加强生态文明建设、坚持绿色发展理念，装配式建筑在建筑行业得到了快速发展。与现浇式建筑相比，装配式建筑的建造是一项更为复杂的，需要统筹兼顾多主体、多目标和多元素的系统性工程[2]。在装配式建筑中，其梁、板、柱、墙等构件均是在工厂完成生产，之后运输至现场完成安装。由此，装配式建筑能显著缩短现场施工周期，且构件在工厂实现标准化生产有利于提高质量，同时能够减少施工废弃物和能源消耗，优化资源利用效果，降低成本。

我国目前大力推动装配式建筑发展，主要原因就是装配式建筑从设计、生产到施工环节均符合国家对于绿色建筑的要求。装配式建筑的发展是实现我国建筑行业转型的重要一环。虽然装配式建筑在我国建筑中的占比不断提升，但较其他国家仍有一些差距，因此装配式建筑在我国还有巨大的发展空间。装配式建筑的发展得益于国家政策的支持，且国家的支持大大推动了装配式建筑设计的创新，为建筑产业转型开辟了新的道路。

三、绿色建筑理念在装配式建筑设计中的体现

（一）绿色建筑理念下装配式建筑的选址

在我国，建设项目有着鲜明的地域色彩，不同地区的建筑风格不尽相同。为了充分实现绿色建筑理念与装配式建筑设计的融合，科学选择项目地址至关重要。选址应充分考虑周边自然环境，选择具有良好自然条件的地段，如充足的采光、通风，以减少对能源的依赖。同时，选址应充分考虑周边地形地貌，以便建筑建造时可利用地形优势，如坡度适宜，则可实现自然采光和通风。选址还应充分考虑周边气候条件，关注风向、风速、温度等对建筑能耗的影响。在太阳光照充足地区，可以通过设置光伏屋面加强对太阳能的利用，从而减少能源消耗。

（二）绿色建筑理念下装配式建筑的选材

能源浪费、环境污染是传统建筑施工过程中经常遇到的问题，随着绿色建筑的发展，人们对于建筑施工环节的节能环保特性愈加重视。

装配式建筑设计应从围护结构进行优化，使用高性能的保温材料，提高墙体、屋面和地面的保温性能，减少热量散失。设计环节应注重提高外墙的保温性能，从而减少室内与室外的热交换，降低室外环境对室内的影响。装配式建筑结构、装饰、保温一体化外墙板技术又称为三明治保温外墙板技术，其是装配式建筑常采用的外墙做法，此种墙体中间为保温层，保温层受内外层混凝土防护，能够有效提升保温节能效率，延长保温寿命，同时解决保温层的防火问题。

门窗是装配式建筑设计中体现绿色建筑理念的关键部分，其是造成室内与室外热交换的主要因素，因此在装配式建筑设计环节应高度重视门窗设计，有效提高门窗的气密性，减少热交换。在选择窗户型材时，工作人员需要考虑其热传导性能，因为使用热传导性能低的窗户型材可以有效降低建筑室外环境对室内环境的影响，例如采用Low-E玻璃、在玻璃的夹层空腔中充入稀有气体等[3]。

装配式建筑的构件均是在工厂生产，因此构件生产所用的原材料能够得到更加精准的控制，且工厂批量生产相比于现场施工，更有利于节约资源，降低人力成本。流水线生产构件能够有效提高制作精度，以便现场施工，从而实现对资源的有效利用。在装配式建筑的材料选择中，除了要求环保外，运输与存放环节也是应高度重视的内容。要充分考虑构件的运输成本和存放条件，因为运输距离过远将大大增加资源浪费，存放条件不符合要求也将造成构件损坏，产生资源浪费。

装配式建筑的材料选择需注重材料的节能环保，会用到大量可循环利用的材料，比如钢材、木材、环保建材、新型建筑材料等。绿色建筑理念下装配式建筑的材料选择较传统建筑更注重环保，有利于材料的二次利用和建筑的可持续发展。

（三）绿色建筑理念下装配式建筑的户外施工

装配式建筑采用的是数字化设计和工厂化制造相结合的施工手段，在其施工过程中要加强对节能环保技术的应用，尽量减少材料浪费和资源消耗。装配式建筑的构件生产在工厂进行，这样能够显著减少模板等建筑材料的消耗。在现场施工过程中，应用灌浆等连接手段可减少现场湿作业，能够有效改善现场施工环境。

为了提高装配式建筑的现场施工效率，在构件制作环节就可以将大量的预埋件置入构件中，如管道、插座等。这样能够有效缩短现场装配安装时间，有效避免人力资源的浪费。提前在工厂预埋构件，能够减少后期现场布线的安装时间。装配式建筑的现场施工与传统建筑相比，现场浇筑混凝土量更少，部分节点采用灌浆等方式连接，因此具有清洁和无尘的显著优势，且现场施工控制标准更高，能够有效减少现场废物排放，有利于保护生态环境。

（四）绿色建筑理念下装配式建筑的室内施工

给排水设计是装配式建筑室内施工过程中的重点环节，为了避免传统施工方式中存在的问题，设计人员应重点考虑对环境的影响。例如在传统施工环节，给水泵房设备产生的噪声会对周边环境造成影响，因此在设计环节应考虑采用橡胶隔震垫等降噪措施。建筑中存在大量的排水管道，设计人员应选择噪声较小的排水器具，并通过适当调整水箱高度等方式达到降噪的目的。

在通风设计和供暖设计方面，暖通系统是关键部分，尤其是在北方地区，设计人员应采取有效措施增强建筑保温性能，减少室内外热交换，合理布置室内供暖管线，降低供暖损耗。另外，应充分利用项目周边环境，合理布置窗户的朝向，以调整室内外温差，减少对于能源的依赖，并有效利用自然通风条件，减少对于空调的需求。

在照明设计方面，应充分发挥装配式建筑的模块化特点，考虑建筑模块的组合和拆分，确保照明系统的灵活性和可重复性。同时，结合装配式建筑的特点，将照明系统与结构集成设计，提高现场施工效率。选择高效、节能的灯具和光源，降低能耗。最大限度地利用自然采光，减少对人工照明的依赖。采用智能照明控制系统，实现灯光的灵活调节和节能管理。为了充分提高实际照明效果，设计阶段可以通过采光模拟软件优化照明设计，提高能效。

（五）绿色建筑理念下装配式建筑的模块化设计

模块化设计是装配式建筑设计中的关键，其指将整体建筑结构拆分为数个模块，并将模块在构件加工厂完成生产，在现场装配安装。此种设计方法能够有效提高现场施工效率，降低人工成本，缩短工期。模块化设计构件能够大幅提升构件的标准化程度和质量，较传统施工过程，能够减少人工差异对于建筑质量的影响。装配式建筑的模块化设计，便于调整、扩展和改造，然而，其也面临一些问题。其中一个重要的问题是设计复杂度高，预制组件的制造具有严格的精度标准，这对设计师的能力提出了更高的要求[4]。

四、绿色建筑理念下装配式建筑设计的创新发展

在国家大力推动发展装配式建筑的同时，信息化、数字化技术的研发也如火如荼地开展起来。目前，在从结构构件到精装修的精细化设计全流程中，一些企业已经实现了BIM技术的推广应用。在以往的设计过程中，经常会遇到这样一种情况，即业主提出一个很普通的方案修改要求，但前后几万个建筑构件全部要改。同时，传统方式都是手工修改图纸，设计师通宵赶图亦是常态。那么怎样才能便捷地实现多工厂、多项目的协同呢？这就需要用到信息化技术[5]。

在装配式建筑设计中应用BIM技术体现了数字化的特点，通过建立三维模型，从而在设计、生产、施工等环节提高效率。项目之初，可以依靠BIM模型，对材料、人工等成本开展预测，对每个阶段的成本进行预估，从而达到精确控制成本的目的。在设计阶段，BIM技术可以将各个专业有机融合，各专业设计人员在相同模型上进行处理，可以减少沟通障碍，有利于项目推进。设计人员可以充分利用BIM技术优化设计、修改模型，从而指导对构件的调整。在构件加工阶段，设计人员可以和工厂生产人员通过BIM技术的应用及时沟通构件的优化方案，从而为施工环节打下基础，同时也有利于提升构件标准化程度，提高生产质量。在施工过程中，BIM模型能显示施工技术和进度，能对施工环节进行模拟，以便提前发现问题，减少施工过程中的弊端。可见，在装配式建筑设计中结合BIM技术能够有效提高施工效率，减少能源浪费，缩短工期，这是装配式建筑设计与绿色建筑理念有机融合的体现。

综上所述，绿色建筑理念在装配式建筑中的应用可以实现节能减排、提高居住质量、保护环境等目标，在绿色建筑理念的引导下，装配式建筑可以实现可持续发展。绿色建筑、节能建筑是我国建筑行业发展的重要方向，在此理念指导下，设计人员应加大力度，从选址、选材、户外施工、室内施工等各个方面促进绿色建筑理念与装配式建筑设计的深度融合，从而有效提升施工效率，节约资源能源，促进建筑行业的可持续发展。

参考文献：

[1]廖子良.绿色建筑理念下建筑设计发展趋势[J].散装水泥，2023（2）：166-168.

[2]周建晶.基于BIM的装配式建筑精益建造研究[J].建筑经济，2021（3）：41-46.

[3]赵静，孙慧斌，孙晓丽，等.绿色生态理念下被动式超低能耗装配式建筑关键技术的研究[J].房地产世界，2021（23）：13-15.

[4]许惠，唐晓琪.预制装配式建筑设计实践及相关问题的探讨[J].居舍，2022（35）：122-124.

[5]蒋博雅，刘少瑜.绿色装配式建筑及其BIM技术应用的思考[J].西部人居环境学刊，2020（6）：10-16.