建筑设计中绿色建筑设计的优化与结合

古兴均

（广州市建工设计院有限公司，广东 广州 518000）

0 引言

在经济社会高速发展的今天，人们对环境要求不断提高，建筑物是人们生活、休憩、工作的主要场所，其节能环保问题一直受到广泛关注。建筑工程节能技术的出现，引发了建筑领域的巨大变化，目前，全球建筑业都面临着“绿色化”转型的大局势，世界各国均在带来开展绿色建设的研究与建设。我国提出“可持续发展”战略背景下，建筑工程建设中也开始去啊年推进绿色建筑设计，在未来绿色建筑发展空间十分广阔。

1 绿色建筑设计基本原则

1.1 以人为本

绿色建筑设计在强调环境保护、降低耗能、减少成本的同时，还需要充分考虑到人的感受，毕竟建筑物是为人服务的，因此，绿色建设设计的全过程中都应该坚持“以人为本”的基本原则。设计者要结合用户的具体要求，在项目立项时就充分体现人的价值，要以满足用户满意度、舒适度为目标，所有能源的调配使用，以及各种环境保护策略的应用，都应该是为人服务的。基于“以人为本”的基本原则下，建筑设计者要积极对设计方案进行优化和调整，为大众推出更加优质的绿色建筑产品[1]。

1.2 因地制宜

绿色建筑设计过程中设计人员要从建筑地区的气候条件、环境因素、能源分布特点入手，综合各种因素合理进行设计的调整和优化，要遵循地域差异性，以当地气候特点为依据进行建设设计，以最大限度利用自然能源，减少不可再生能源的消耗，促进能源、资源的优化配置。

1.3 绿色目标

在项目中对园区的建筑规划、典型办公和住宅建筑的建筑设计等方面进行了绿色优化设计.在本文案例项目的绿色设计方面，除了要坚持落实环保目标之外，还应该在建筑项目建设、开发的各个环节，对能源与资金等方面的消耗进行综合分析，在保障建筑质量的前提下，通过资源的优化配置，降低建筑成本投入，力求以最少的成本达到最佳的施工效果[2]。

2 项目案例概况

本项目从启动之初就融入绿色环保的概念在项目中对园区的建筑规划、典型办公和住宅建筑的建筑设计等方面进行了绿色优化设计。本项目作为典型建筑申报绿色建筑评价标识，通过评审获得绿色建筑设计标识二星级证书。本项目为办公建筑，建筑面积为56059m2，总用地面积 7983m2。

3 建筑设计中绿色设计优化建议

通过CFD 模拟，根据剧情区域季节因素，结合自然通风实际，设计了最佳的开窗方向，运用通风模拟的方式不仅利于科学布局，也能够提高设计水平。在此过程中要重视加强评估，通过评估明确开窗布局，实施优化设计管理，进一步提高自然采光、通风设计水平，从而实现节能设计。在设计过程要进行有效的仿真模拟，如表1 所示，通过模拟的结果进行规划分析，设计能够满足绿色建筑施工条件的方案，从而达到申报要求。

表1 模拟分析汇总

3.1 充分利用当地的能源条件

绿色建设设计之前设计人员要充分了解当地的能源特点，能源特点与建筑节电设备充分利用关系密切，除了化石能源之外，要尽可能挖掘可再生能源。比如：应该充分利用当地的风能、太阳能，实现建筑的自然通风，减少空调耗能。比如：考虑到室内通风需求，设计者可以充分利用热压实现自然通风，热压是室内外空气温差引起的，其原理就是“温差——热压——通风”，一般在绿色建筑烟囱、通风塔、田井、中庭等结构中的自然通风都是热压作用形成的。同时，尽可能使用空气源热泵与地热，根据地域条件的不同，做出不同的设计方案，实现绿色建设设计的经济性、环保型[3]。

在绿色设计理念应用的过程中，设计者需要充分结合当地情况和特点，深入挖掘当地的资源能源，从当地挖掘绿色资源不仅可以节约成本，还能够满足建筑能源需求，从而更好的满足建筑绿色设计需求。

3.2 自然通风分析及优化

通过进行模拟，运用CFD 对B1 号楼的建筑外表风压进行分析，明确通风设计方案，结合布局设计，并运用通风模拟方式，有效的对空气质量以及通风情况进行了优化，在设计过程提出了具体的优化建议。

3.2.1 开窗位置优化

在设计过程，要明确开窗位置，通过对位置进行有效优化，不仅利于提高设计水平，也能够保证节能环保工作效率。根据具体判断，在设计B1 号楼建筑西北门以及窗户过程，应利用自然风，在东南立面增加外窗，以保证通风效率。

3.2.2 室内气流组织的模拟

通过应用数值分析方法对B1 号楼进行测试，建立三维的计算流体力学模型.通过分析各层风速场、空气龄的分布情况。并准确的分析对B1 号楼的具体风向，明确空气流动情况。

进行风速场分析与优化时，要结合分析结果，明确具体信息，要对数据进行有效核对，并在设计过程充分考虑这些因素，以确保设计的合理性。在具体风向中，应从局部入手，针对性的进行设计，借助有效的模拟方式，全面的加强窗户设计以及开度分析能力，制定良好的开窗位置，并根据风速大小进行有效控制[4]。

北风主导工况和东偏东南风主导工况下二层除局部过道外，水平截面1.5m 高度的平均风速较为均匀适宜，约O5m/s 左右，从B1 号楼的使用特点看，应增设隔间，并要合理的控制外窗开度情况，加强对一、二层局部风速过大区域的管理，从而保证设计的合理性。通过全面的运用室内气流组织的模拟方式，必然能够提高建筑设计水平。北风主导工况下在三层空间水平截面1.5m 高度的平均风速较大，约1m/s。东侧外窗的风速相对较高，约为3m/s。若为北方风向或东南风向，减少开窗，要在满足自然风的情况下避免开窗。

3.3 自然采光分析及优化

DesignBui☆der 进行模拟，确定设计方案，根据功能房间的采光实际，明确照度与系数，结合《建筑采光设计标准》（GB/T 50333），对B1 号楼的采光实际进行了评估。从结果看，B1 号楼满足实际要求，达到了30.19%.的面积百分比，主功能区域的采光更是满足设计标准。在设计过程，考虑到外窗的位置，可以引入智能照明设备，通过控制与利用的方式，减少人工照明，充分的借助自然光。

3.4 围护结构优化设计

维护结构是本次项目绿色设计的重要内容，设计人员要根据建筑地域特点、气候特点等，对围护结构进行优化设计，充分引入绿色建筑技术提高建筑墙体保温性与保密性，在设计中要选择具有良好保温性能的材料，提高建筑墙体的功能性。

另外，裂缝是建筑特殊部位最容易出现的病害，一旦建筑特殊部位出现裂缝，不仅建筑结构可靠性会降低，而且还会引发热量流失。因此，设计中要尤为注意特殊部位的材料选择与技术选择。以屋面节能设计为例，设计中可以选择倒铺保温层的方式进行屋面铺设，利用防水卷材铺设屋面，提高屋面防水性[7]；合理选择保温屋面方式，正确的铺设方式不仅可以有效提升屋面抵抗风雪天气的能力，还可以提高屋面保温性，同时还便于后期维护和保养，设计中可以通过添加隔气间层的方式，提高屋面的保温性；种植绿色屋面也是一种非常有效的节能环保设计方式，在屋面种植植物，利用植物的蒸发作用，能够达到调整维护结构温度的作用。一方面能够提高保温效果，另一方面，也可以获得非常显著的生态效益[5]。

3.5 优化建筑装修选材

使用装修材料过程，要考虑室内空气污染问题，材料是室内污染的源头，作为重要部分，在合理的设计与应用过程，应控制整体污染浓度。材料的选择要保证符合国家标准，以木板材料为例，为保证绿色建筑设计水平，甲醛标准要求≤0.050mg/m3，TVOC 释放标准要求≤1.000mg/m3，通过遵循绿色施工建设标准，必然能够为建筑绿色设计工作开展提供有效保证[6]。

在新时期，建筑建设过程更加需要高质量，应以节能为主，促进绿色建筑建设事业发展。在材料的运用上，更要选择高品质绿色材料。如在某总部办公室项目中，设计过程选用了高标准的装修材料，施工后通过有效的进行检测，实现了对室内空气环境的有效控制，在具体分析材料污染情况时，进行了对比分析，如表2所示。

表2 部分装修材料污染物限量对比

3.6 建筑气密性提升

建筑要具备屏蔽恶劣自然条件的能力，在空气中，若PM2.5 浓度上升，则需要建筑进行屏蔽，以确保室内空气质量。通过提升建筑气密性，利于加强建筑屏蔽外部环境水平。提高气密性能有效的降低建筑渗透风问题，也能够减少热交换，从而最大化的保证了节能效率。气密性关系到建筑的能耗。在实际工程项目中，气密性指标 n50 需要控制在 3～5 次/h。

在部分低能耗建筑中，建筑整体气密性n50 应达到1 次/h 以下。为保证建筑气密性，需要从外窗与墙体之间入手[7]，有效设计衔接，并加强密封处理水平，还应该根据建筑结构，合理运用保温材料，科学的设计穿管位置，以保证气密性。夏热冬冷地区气密性测试结果如表3 所示。

表3 夏热冬冷地区气密性测试结果

4 结语

作为目前作为前沿的建筑类型，绿色建筑在国内具有非常广阔的发展空间。建筑设计中绿色建筑设计的应用，可以实现建筑的综合效益。绿色建筑理念作为一种全生命周期的理念，使其环保为基础，力求实现各种资源与能源的节约。在这个基础上，绿色建筑设计人员应该充分考虑建筑实际情况，综合各种因素，不断对建设设计方案进行优化和完善，在保障建筑舒适度、安全性的同时，降低建筑施工中的能源、成本消耗，同时减少建筑施工对周围环境的负面影响，实现建筑与生态、环境、人类的和谐发展。