目标和效果导向的绿色建筑正向设计探索——以合肥明悦广场项目为例

徐 舟 朱 炜

随着国家标准《绿色建筑评价标准》（GB/T50378—2019）的执行，从国家和行业层面对绿色建筑的设计、施工与运维提出了更高的要求。提升绿色设计质量，让使用者有真实的绿色与健康体验，建设者获得绿色收益，需要在项目的方案阶段就开展基于正向理念的设计工作。所谓正向设计是有别于补丁式的“绿色”设计流程，即在规划布局、建筑功能与造型设计过程中充分考虑绿色性能，以真正实现项目的绿色、环保目标[1]。

自2005年第一个全国性绿色建筑技术规定文件——《绿色建筑技术导则》颁布以来，截至2018年，全国和各地方颁布实施了53个各类绿色建筑设计规范性文件[2]。设计单位依据这些规范性文件开展设计，保障了绿色建筑工作的全面推进。但是大部分的设计单位以条目式的规范文件为依据，以实现绿色建筑规范为目标选用技术路线、开展设计，在建筑方案阶段并未充分考虑绿色性能，以选用“合适、经济”的技术、设备为方法，修补原建筑方案的不足，实现“绿色”的目标。

中天建设集团建筑设计研究院依托中天控股集团全国前列的工程服务、地产置业与社区服务事业优势，长期开展绿色建筑项目的设计与服务，探索有中天特色的绿色建筑全生命周期建设路线，逐步摸索了一套以目标和效果为导向的绿色建筑正向设计方法。

1 正向绿色设计的工作思路（图1）

图1 正向绿色建筑设计工作路线

绿色建筑的设计与建设涉及建筑、结构、机电多个专业，以及相关的多项技术。对于各项技术的适用性进行分析，统计常用的绿色建筑技术，研究各项技术对建设项目的环境与经济影响，筛选出适宜性的技术是开展正向绿色建筑设计的基础[3]。

在设计过程中，利用成熟的绿色分析软件在方案阶段帮助建筑师有针对性地开展环境设计优化，是正向绿色设计的基本思路。分析不同的技术特点，针对项目的环境、功能特点，在“四节一环保”中有所取舍。项目设计的不同阶段，设定不同的设计目标，以适宜性技术分析成果为基础，开展建成环境模拟分析，进行多方案比较，择优深化。

2 适宜性绿色技术分析与总结

总结以往绿色建筑工程的经验，是开展今后工作的基础。浙江大学葛坚教授团队对浙江省获得绿色建筑标识的办公与居住建筑项目所采用的56类技术分析的结果显示常用技术中有24类属于建筑设计相关的技术[4-5]。这说明基于建筑设计的绿色正向技术重要性。

对浙江省的绿色建筑案例以及中天控股建设的绿色建筑案例所采用的技术开展统计。其中采用率超过50%的技术作为常用绿色技术，在项目设计中优先考虑。对于采用率不足50%的技术，单独统计采用相关技术项目的建筑密度、建筑高度、绿地率、地下面积/建筑占地面积、建筑功能的关系，制定适宜性绿色建筑技术列表作为开展具体绿色设计的基础（图2）。

图2 绿色适宜性技术分析流程

3 以目标与效果为导向的正向设计

基于以上基础工作的成果，在具体项目的设计中分规划布局与建筑设计两个阶段分别开展基于绿色目标与提升效果的设计。以中天设计2020年完成的合肥明悦广场项目，在不同设计阶段利用环境分析软件，开展多方案对比，完成商业、办公、酒店复杂综合体的绿色二星设计。

合肥明悦广场项目位于安徽省肥东县的城市核心区域，定位为拥有二十四小时活力的一站式购物、餐饮、娱乐、办公街区。项目总建筑面积13.9万m2（其中地上9.9万m2），容积率2.2，建筑密度45%，是一个高层高密度的商业综合体。

基于绿色建筑适宜性技术的分析，将与建筑方案设计直接相关的场地热舒适环境营造、噪声控制、行人及休憩场所风环境、室内自然采光以及通风优化等5项技术作为正向优化设计的方向。

3.1 规划设计

在与业主进行前期的项目定位与经济技术指标讨论后，明确项目的采用低层内街加两幢高层板楼布局模式。在规划布局时针对项目商业功能要求，提出通过优化设计改善场地室外商业经营环境的目标。

（1）布局模式的确定

分别对楼宇的高层板楼以及裙房布局的7种不同布局组合进行分类。其中方案A1-A4为不同的高层板楼布局模式，方案B1-B3是不同的裙房布局模式。对各布局模式下的场地热、风、噪声环境进行模拟，并根据结果对照新版《绿色建筑评价标准》的得分情况进行比对，选择相对合适的方案（表1）。

表1 建筑布局模式对比表

（2）建筑布局优化分析

商业广场可能会组织各种商业活动，是室内商业功能的自然延伸。商业广场及周边人行道路的物理环境对夏热冬冷地区的商业综合体的商业氛围营造较为重要。理想的商业活动场地希望夏天有较多遮荫，冬季避免北风的侵袭，同时周边噪声得到有效控制。分别针对以上三个方面进行模拟分析，并根据新标准进行预评分。

采用热岛模拟软件分别模拟不同方案的夏季场地内热岛强度（表2），对比不同方案在热岛强度数值在国标中的得分，A1、B1、B3三个方案布局模式热岛强度最低（图3）。

表2 不同布局模式热岛效应对比表

图3 不同布局模式热岛评价得分对比

图4 不同方案室外风环境评价得分对比

采用CFD软件分别模拟各方案夏季与冬季场地通风效果（表3）。夏季条件下，各方案场地内人们活动区内都有无风区；冬季条件下只有A1方案室外人行区风速低于5m/s，可能的户外休息区风速低于2m/s，室外风速放大系数小于2，在场地入口处的巷道风效应最小。因此，在场地通风比较中A1方案较优。

表3 不同布局模式场地通风效果对比表

采用环境噪声软件分别分析各方案昼夜环境噪声情况（表4），模拟周边快速路设计车速60km/h，城市干道设计车速40km/h，小型车400辆/h，中心城40辆/h的条件下，交通噪声对场地的影响。A1和B3方案能够达到较好的效果。

表4 不同布局模式场地噪声情况对比表

对比7种布局模式下的热岛效应、场地通风和交通噪声模拟数据，A1方案布局模式的综合效果较好，因此作为规划布局的深化方案开展建筑单体深化设计（图5）。

图5 不同方案噪声环境评价得分对比

3.2 建筑设计

建筑的整体造型选择受到业主、管理部门等多方面因素影响。在整体方案确定后，通过对建筑的能耗与自然采光分析，可以帮助建筑师选择合适的细节设计、构造措施优化造型设计。

本项目在与业主协商后采用幕墙的围护结构形式。对于是否采用全玻璃幕墙形式，建筑师需要用数据说服业主采纳更为合理的立面形式。在设计过程中，对比模拟南北全玻璃幕墙（方案1）， 50%窗墙比（方案2）以及40%窗墙比（方案3）3个方案在相同围护结构条件下的采暖空调负荷（表5）、采光系数（表6）以及眩光指数（DGI）（图6）。

图6 三种围护结构的自然采光性能

空调负荷模拟结果显示全玻璃幕墙方案的能耗是另两个方案的约1.3倍。在自持物业的情况下，经过经济性比对，帮助业主确定采用混合幕墙的方案。对比主要功能房间的采光系数，方案2比方案3有一定优势，经过立面开透明围护结构位置的调整，方案3的自然采光性能接近方案2，两个性能较差的房间（面积比较大）的采光性能有明显优势。综合分析三种方案的建筑能耗、室内自然采光性能，采用以方案3为基础开展进一步的建筑平立面设计。

3.3 最终方案

通过在规划与建筑方案设计两个阶段的建筑建成性能模拟数据对比，建筑师与业主可以对于方案优化方向进行有效沟通。确保项目的设计成果实现绿色、经济、健康、审美的多目标统一。虽然在方案阶段增加了建模与分析的工作，但由于设计沟通更为顺畅，减少不必要的反复，设计的进度也完全按照原有计划进行。

项目的成果也符合2019新版绿色建筑预评价二星级的要求（图7）。

结语

绿色建筑的正向设计是以建筑的使用效果提升为目标，在建筑方案设计时利用环境分析软件模拟分析建成后的实际效果，选择相对较优的设计方案。

正向设计的基础是对以往绿色案例的总结，统计不同功能不同条件下应采用的技术组合。在具体设计过程中，基于前期的统计和分析，结合具体项目的特点、需求制定相应的技术路线，并分别在规划阶段、设计深化阶段有针对性地进行环境模拟分析以指导设计优化。在这个过程中，对规划设计阶段和单体设计阶段有所侧重，节能优化目标与环境优化目标需要综合考虑。

中天设计在工程项目设计中全面开展正向化的绿色建筑设计，很好地推动了中天建设集团的绿色建筑品牌打造。实际工作中仍存在对以往案例技术统计分类不够精细，缺少对采用技术的实际投资成本及效益的经济性分析，需要在以后的工作中进一步开展相关的探索。

资料来源：

文中所有图表均为作者自绘或自摄。