绿色建筑方法在保障性住房设计中的应用

王 玥，李 焕，董 宇

（1.西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西 西安710055；2.西安建筑科技大学冶金工程学院，陕西 西安710055；3.西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西 西安710055）

1 引言

1.1 研究背景

住房是民生之要，住有所居更是社会和谐稳定的根基。截止2012年9月，我国城镇保障性安居工程已开工720万套，再次提前完成保障房建设任务。目前，建筑能耗在社会总能耗中占有很大的比例，我国的建筑能耗量约占全国总用能量的20%～25%，居各项耗能首位。在这样的前提下，建筑节能技术的运用越来越受到国家和社会的重视。在夏热冬暖地区，建筑的采暖和空调能耗高达当地社会能源消费的50%左右。因此，实现保障房的绿色建筑化，是绿色建筑推广中必须重视的一块，这也是解决能源问题、环境问题的必然要求之一。

1.2 研究方法

本文采用地域性建筑设计方法及技术应用研究，以相同气候类型作为本课题的研究范围的划分。针对气候分区的划分依据，选取夏热冬暖气候分区3个区域中典型的10大代表城市来做研究。利用Ecotect Tool对选取的厦门、崇武、广州、汕头、汕尾、南宁、百色、梧州、钦州、思茅、澜沧10个城市的CSWD的气象数据进行分析。

对采光、通风、太阳能辐射等因素，运用Ecotect、Phoenics、Dest等软件进行分析，并且与已有的参考建筑进行模拟数据比较，由此来论证方案节能程度是否优于参照建筑，具体优于多少。

1.3 国内研究现状

2012年04月27日，财政部、住房和城乡建设部联合发文：《关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见》，其主要目标包括：到2020年，绿色建筑占新建建筑比重超过30%；到2014年政府投资的公益性建筑和直辖市、计划单列市以及省会城市的保障性住房全面执行绿色建筑标准，力争到2015年，新增绿色建筑面积达10亿m2以上。

引导保障性住房及公益性行业优先发展绿色节能建筑，使绿色节能建筑更多地惠及民生。具备条件的地区应安排一定比例的保障性住房按照绿色建筑标准进行设计建造。从2014年起，政府投资公益性建筑全部执行绿色建筑标准。通过保障性住房设计案例的介绍，笔者希望能从被动式建筑设计的角度提升保障性住房的“绿色”属性。

1.4 现状存在的问题

我国夏热冬暖气候区节能建筑实践方面，主要存在以下问题。

1.4.1 建筑的气候适应性还有待提高

缺乏气候分析结论作为设计依据。但在实际项目的设计创作中，由于设计周期和设计效率的双重制约，要求每个项目伊始都进行气象资料的搜集及分析，并不现实。这也是为何如今“国际化”建筑随处可见的原因。

1.4.2 节能设计意识不足

这个问题导致的结果是，适应当地气候条件的被动式设计策略在建筑创作中得不到运用，或运用不合理、程度不够等。如建筑的体量遮阳，成本低、效果好，是夏季避免太阳直射辐射很好的被动式设计策略。但在常见的住宅设计中却很少得到合理地运用。同样有助于建筑冬季保暖，与微气候环境改善的立体绿化设计，在实际的工程中运用很少，或只是“蜻蜓点水”式地运用。

1.4.3 不够重视绿色建筑中的心理健康度

（1）“绿色”可达性差。“绿色”可达性是指公众对于“绿色”空间的可接近性与可利用性，是绿色建筑、“绿色”场所社会公平性的体现，也是促进居住者心理健康程度提升的重要因素之一。

（2）居住建筑设计中邻里关系问题考虑欠佳。针对上述存在的问题，本文以气候分析结果作为设计依据，完成保障性住房的建筑方案设计，并从气候适应性、被动式建筑设计策略以及舒适度等方面，与参照建筑（保障性住房实例）进行对比。

经过对该区代表城市进行气候分析，得出我国夏热冬暖气候区适用的建筑设计策略应为：被动式太阳能采暖＋自然通风＋被动式蒸发降温＋设备调节（空调、供暖）。部分地区（气温日较差较大）夏季降温适用夜间通风策略；全年湿度大的沿海城市不宜采用蒸发降温。

1.5 研究意义

随着住房问题的日渐紧张，保障性住房建设成为节能建筑是目前政策发展的趋势，国家近些年来发布的与节能建筑，保障性住房相关条令来导向鼓励其发展。能源问题是国家关注的重点问题，而目前建筑每年的总能耗大约占全国总能耗的1/4，既有建筑中95%以上属于高能耗建筑，能源利用率仅为33%，巨大的建筑能耗已经对经济的发展有了严重的制约。综上，研究节能保障性住房已成为当前社会发展的主要举措，而节能保障性住房的设计、建造、普及已经刻不容缓。

2 保障性住房绿色建筑设计方案介绍

居住建筑不仅要提供人们安居所需，更是更要实现节能的效果。笔者针对目前国内住房紧张、节能可达性差等现象，运用温度梯度与舒适度梯度的设计方法，提出了略带混合居住模式意味的节能保障性住房方案设计（图1）。

图1 保障性住房方案透视

2.1 设计理念

居住隔离是指由于种族、宗教、职业、生活习惯、文化传统、财富或是社会阶级等原因，导致特征类似的人群聚居在特定空间（范围）内，与不相类似的人群彼此隔离，甚至歧视、敌对的态度。相关研究指出，现阶段我国城市中居住隔离的主要成因，是住房供给市场化下对家庭收入的制约。而相对于外来人口与城市低收入人群而言，户籍制度与住房保障政策，更是让民众望房兴叹。当前以各个不同的社会阶层为基础所形成的居住隔离尤为突出。富裕阶层通过经济与拥有社会资源上的差距，形成准入性相当高的生活圈子。中产阶层居住在自为政的单元体里，并被不同的空间形式隔离，邻里关系淡漠。外来人口聚居在城郊结合处的廉价房、城中村中，远离中心城区，地理上形成隔离。城市低收入人群原来聚居的旧城区多数被拆迁改造，安置地多半远离原来住地，原有的邻里关系被瓦解。

解决居住隔离问题最终是要形成运行良好的邻里系统，邻里关系的形成是前提。邻里关系并不是设计师所能创造的，而是由彼此认识的居民共同形成的人际关系网络。设计师在其中扮演的角色是居民交流平台的搭建者。反观现今常规的住宅设计，就建筑本身而言，除了候梯厅，几乎不存在居民彼此交流的功能空间。而多作为消防前室的候梯厅能够联接的居民数十分有限。高人工维护的地表花园设计被大量地采用在各个居住小区中，这也是居民间唯一存在的交流平台。

2.2 设计方案

笔者提出的保障性住房方案，由南北对称的两部分组成。“剪刀式”疏散楼梯南、北两部分各设两部，电梯设于中间，并用走道相连，这也是本案的别出心裁之作（图2）。建筑共32层，1～2层为临街商铺，3～4层为办公；5～32层均为住宅，其中住宅部分的1～10层均为只设套型一的标准层一（图2）；11层至28层为设套型二与套型三的标准层二（图3）。建筑的面积指标及套型配比等数据信息详见表1。

表1 室内套型配比及其面积指标

图2 建筑细部设计方案透视

设计以每两层为一个单元，进行竖向的单元层叠。将花园引入单元中以增大建筑的空间利用率。居室围绕着交流空间三面布置，与电梯井相结合，颇有四合院的格局。这样的空间扩大可以怎加居民的活动范围以减轻由于人多而产生的空间压力，这是原来停留在地平面的设计无法达到的。

2.3 室内设计方案

设计方案功能分区图见如下，标准层一见图3。

图3 保障性住房方案

住宅标准层二见图4。

图4 高层建筑图例（住宅标准层二）

住宅标准层三见图5。

图5 住宅部分标准层三平面

住宅标准层四见图6。

图6 住宅部分标准层四平面

混合社区图例（标准层一平面图）见图7。

图7 混合社区图例

图8 参考建筑图例

为了对比本文设计模型的合理性和优越性，选取了一个参考建筑作为参照，进行对比分析。参照建筑是深圳市地铁横岗车辆段上盖保障性住房建筑方案，见图8。

图9 设计建筑模型建立

3 节能性模拟分析

本文针对参考建筑和自己设计的建筑，用Ecotect，Tphoenics以及Dest进行了建模，之后做了采光分析和热环境分析等相关数据。利用上述软件的建模进行模型建立（图10）。

图10 商底第三层应用节能方式前后光照分析结果（厦门气候）

在ecotect中采光分析和热工分析对于模型的要求是不完全相同的，热工分析要求模型按照分析或功能需要进行区域划分，而且每个区域必须是完全封闭的，对于像墙厚，窗台等对热工来说影响不大的细节，一般在建模时进行简化。自然采光分析对区域的划分以及封闭性没有严格的要求，区域在这里更多地是一种纯几何方面的工具，类似于aotocad中的层的作用，墙厚，窗台等细节对于采光分析来是有一定影响的部分可以按要求建立。通过图像可视化技术，我们能迅速对比得到新的设计方案要优于已有的设计方案。以下是部分对比图像的展示（图10～图13）。

图11 商底一二层应用节能方式前后光照分析结果（南宁气候）

图12 商底四层应用节能方式前后光照分析结果（思茅气候）

图13 参考建筑应用节能方式前后光照分析结果（广州气候）

根据上述图像，可以清晰地看到，采用本设计方案可以有效地增加采光强度，从而减少室内照明需求，到达节能的目的。同样采取上述方法，我们对南亚热带条件下的热工、通风等数据进行测算（这里不再列出），均可得到理想的效果，可以证明该设计方案是具有节能减排作用的绿色建筑，同时这些减排方式均为被动式（即不需要外来能量驱动的）节能方法，如能够得到推广，将对节能减排产生很大的积极作用。

4 保障性住房适用的绿色建筑技术方案

根据对节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量、运营管理等方面的要求，笔者总结出以下适用于保障性住房的绿色建筑技术方案。针对夏热冬暖地区的气候条件，在建筑设计时采用以下的被动式节能方式。

4.1 围护结构隔热保温

根据建筑所处地区的气候环境及建筑内部的功能要求，考虑围护结构采用保温还是隔热。外保温比内保温更加节能，内保温则适用于间歇性供暖空调的大型空间。保温和隔热构造设计还需注意防止水蒸气在围护结构内部凝结对材料造成破坏，另外，也可采用空气或蓄水等方式调节围护结构的热工性能。

4.2 建筑遮阳

建筑遮阳分为外遮阳和内遮阳两部分，遮阳设计利用阳台、外廊等建筑构件以及垂直绿化等，使遮阳设计达到最好效果。

4.3 自然通风组织

自然通风主要是利用风压原理，在设计时利用天井、楼梯间、自由空间等增加建筑内部开口面积，便于引导自然通风。

4.4 被动式蒸发（立体绿化）

被动式蒸发设计即分别在屋顶设计覆盖绿色植被、吸水沙，在部分墙体外表面采用砌水砖，利用其蓄水蒸发吸热的性能达到被动节能。

4.5 玻璃节能设计

采用贴膜玻璃、Low－e中空玻璃或反射隔热涂料玻璃减少室内热损失，减少辐射得热，已达到减少空调能耗的目的。

在上述的这些被动式节能方法中，除了围护结构保温造价较高，其余方式造价都很低，对于保障性住房用户来说，这些增加的成本与购房后能耗消费相比不会构成其负担。

5 保障住房小区配设计

5.1 功能定位

城市主要功能区周边的配套居住用房（含保障性住房）：①针对的主要群体：临近功能区的年轻上班族、保障性住房受众；②建筑形式：联排小高层住宅。独栋或多栋，方案设计视实际用地情况可以灵活增减；③主力套型：40m2、90m2（约数）。

关注点为以下几个方面：使均布、散点的居住功能融入邻近的城市功能区，形成完整的城市活力圈。方案不以常见的独立、封闭的居住小区形式出现，减缓居住隔离、地理位置隔离以及阶层隔离。② 降低城市通勤压力，提供自行车、步行等出行方式成为居民日常习惯的可能性。③ 邻里关系的建立于维系。④ 结合气候因素的建筑设计模式（图14～图17）。

图14 保障房小区总平面

图16 保障房小区内部道路设置

图17 保障房小区功能区划

图18 保障房小区内一处景观设计

5.2 配套设计

笔者在完成了建筑设计、模型建立、关键数值分析之外，还考虑了保障房的配套设计，如景观设计、功能划分等，力求我们的设计更加完善。我们所提出的实际方案不但体现了节能绿色的建筑理念，也具有建设实施的现实根据（图18）。

［1］彭 毅，何 泉，杜高潮.生物气候型建筑设计方法量化辅证［J］.建筑与文化，2013（5）.

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［3］彭 毅.南亚热带气候条件的生物气候型建筑［C］//第八届国际绿色建筑与建筑节能大会论文集编委会.城市发展研究——第八届国际绿色建筑与建筑节能大会论文集.北京：北京科海电子出版社，2012.

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