绿色建筑设计原则及案例分析

金夏同

（墨尔本大学，墨尔本VIC3000）

1 引言

随着二氧化碳排放量的增加，全球变暖现象变得更加严重。气候多变，冰川融化导致海平面上升，水土流失发生的频率也越来越高，人类的发展已经严重影响了环境的发展，生态危机迫在眉睫。因此，绿色建筑（亦称生态建筑）理念应运而生。作为一种新型的建筑，绿色建筑旨在节约能源，尽可能消除对环境的负面影响，使大部分建筑和环境共生，从而维持生态环境的可持续发展。根据2007 年气候变化综合报告可知[1]，美国37%的一次能源和60%的燃料原材料被用于建筑材料。报告还指出，美国建筑业产生的大量二氧化碳对气候变化负有主要责任，交通运输业对环境的影响处于次要地位。因而推广绿色建筑非常重要。

2 绿色建筑设计原则

2.1 再生设计原则

再生设计原则意味着建筑使用再生材料或可再生能源，不仅使建筑真正具有可持续性，而且在很大程度上创造了友好的生态环境。它分为2 个方面，建筑材料和可再生能源。通常，由于污染程度高，大多数建筑材料无法回收再利用。城市废物的15%～30%是由建筑工程产生的。建筑行业对环境有很大的影响，因为建筑行业占用大量的自然资源[2]。因此，开发生态材料作为建筑材料具有重要的意义。对于能源消费，人们普遍建议使用可再生能源，如风能、太阳能和地热能，而不是矿物燃料。可再生能源用于建筑中的原因是它们是清洁的和可再生的，可将自然能源转化到建筑物能源应用中。

2.2 可修复性原则

可修复性原则是许多现有建筑的核心组成部分。修复架构优先于重建架构。例如，一扇破损的木窗可以修复后继续使用，建筑物也是一样可以修复改造，以满足人们新的用途。在当代社会，很少有房屋被拆毁，人们更喜欢翻修或改造现有建筑物，而不是重建。因为重建的费用和对周围环境的负面影响是巨大的。建筑物首先被拆除，然后重建，这不仅仅会大大增加投资，还会给附近的居民带来很大的噪声危害和环境污染。然而，如果建筑物的功能发生变化，工人只需改造需要改变的建筑空间，而不需要改变建筑物的整体结构。这是一种既能节省成本又能减少工人工作量的方法，并且大大减少对环境的污染。

2.3 被动生存性原则

被动生存性原则强调即使当整个建筑的能量系统崩溃或无法工作时，建筑仍然可以运行。被动生存性原则有以下几个方面：（1）自然通风，无论是传统建筑还是绿色建筑，都需要自然通风。因此，建筑不仅要依靠机械系统满足通风要求，还要利用门窗组合来获得新鲜空气。（2）自然采光，绿色建筑尽可能多地吸收阳光以满足采光要求，而不是一味地使用发电机来维持采光。（3）可再生能源利用，如风能、太阳能和地热能，绿色建筑应该使建筑内保持一定的恒温状态，在夜间和冬季保持温暖，在白天和夏季保持凉爽。

3 绿色建筑设计案例

3.1 新的哈里斯保护教育中心

这是一个具有材料可以回收利用和高效节能的诠释中心，于2003 年建成并投入使用。首先，该中心建设中使用了当地建筑材料和环保木料。如由沙子、水泥和木纤维制成的新隔墙板。此外，所有的室外甲板都是由可再生材料建造的，可再生材料是由回收材料、食品袋和废弃食品制造而成的。该中心也是绿色建筑被动生存性原则应用得很好的一个例子，其中太阳能电池板取代了传统电力的一部分，在一定程度上减少了对传统电力的依赖。

3.2 芝加哥绿色技术中心的改造

它采用了一个成功的污水处理回用系统。该系统对住宅和办公楼产生的污水就地进行处理后进行再利用，雨水回收系统是该系统的一部分[3]。在对芝加哥中心的实地考察中发现，4 个4542L 的蓄水池用于收集屋顶上的雨水，并将其储存起来，用于绿化景观灌溉。其余的雨水，不是由屋顶花园或蓄水池收集，而是通过落水管流入湿地。该中心还使用了地源热泵系统和太阳能应用系统来节约传统电能。

3.3 墨尔本议会大厦2 期

议会大厦2 期坐落在澳大利亚墨尔本的一座新的商业办公楼，是绿色建筑设计成功案例的典范，是澳大利亚的第一座被授予6 颗星的绿色星级评定建筑，这令其具有“国际领先”的品质。它采用再生能源、本地材料、下行循环水系统和被动式节能技术。该建筑有效地利用空气自然对流、全新风系统、阳光和水循环系统，使建筑内部在冬季和夜间保持温暖，而在夏季和白天保持凉爽。

作为一栋可持续发展的绿色建筑，它有以下特征：（1）在阳台上绿化，整个立面形成垂直绿化，有助于遮阳和净化室内空气；（2）采用活动式遮阳板，由再生木材制成，用于保护正面免受强烈的阳光照射；（3）在外窗内种植景观，有助于减少城市眩光；（4）外窗具有自动开启功能，夏季夜晚，窗户自动开启通风，凉爽的夜晚空气吹入室内，冷却了室内空间；（5）楼层天花板内设计有全新风系统，通风管道与屋顶涡轮风机联通，通过涡轮风机自动旋转，将室内空气排出室外，同时，吸收新鲜空气到室内。而仅仅在冬季的早晨，才需要热水系统。

该建筑有下行循环水系统，大约100 000L 的污水将被提取到污水处理再利用装置，这可以节省约9 000L/周的水资源。除此之外，屋顶花园还可以收集雨水并在园艺中再利用。

4 机遇与挑战

目前，绿色建筑已经得到了广泛的应用和迅速的发展，并产生了巨大的经济效益、社会效益和环境效益。首先，在很大程度上缓解了气候变化的压力，这也是绿色建筑设计的目标。随着更多的可再生和清洁能源的使用，全球变暖的温室气体排放量下降，水资源的浪费和传统能源的使用也减少了。其次，居住者也从绿色建筑中获益，建筑中使用的有害材料越来越少，因此，人们更愿意留在建筑中愉快地工作、学习或休息。此外，绿色建筑的发展可以刺激经济增长，绿色建筑采用大量的生态材料和可再生能源，延长了绿色建筑的使用寿命，从而大大节省了建设投资。

然而，绿色建筑也面临着一些挑战。政府必须对建筑物进行评估。美国绿色建筑委员会（USGBC）创建了一系列能源和环境设计领域的绿色评级体系（LEED），用于评估绿色建筑设计。随着越来越多的项目被注册，LEED 取得了巨大的成功。但它也需要不断被更新和完善，以应对不断发展的社会新科技。

5 结语

综上所述，为了实现绿色建筑的目标，应遵循再生设计原则、可修复性原则和被动生存性原则，采用各种可回收的建筑材料和可再生资源。设计中应尽可能采用自然采光、自然通风，这在新哈里斯保护教育中心、芝加哥绿色技术中心和墨尔本议会大厦2 期的工程建设中得到了成功的应用。

尽管绿色建筑仍存在一些问题，但是绿色建筑以最小资源消耗量、资源使用最高效、最大限度地满足人类宜居、舒适生存需求为目的，建立了人与自然之间和谐、安全、健康的共生关系。能有效减少温室气体排放和减少能源消耗，是缓解全球变暖压力的重要途径之一。此外，绿色建筑大大地促进了经济增长，提高了全社会经济效益、社会效益和环境效益。发展绿色建筑是全人类发展的必然趋势。