绿色建筑设计理念在房屋建筑设计中的应用

文／侯毛毛 上海新建设建筑设计有限公司 上海 200061

引言：

可持续发展战略的引导下建筑行业进入了现代化阶段，无论是建筑设计还是施工都需要追求绿色化、低碳化。近年来我国的房屋建筑项目逐年增加，但在此类项目中继续采用传统的设计理念及方法，将难以满足人们对建筑项目绿色化的追求，影响房屋建筑的功能效益。一些房屋建筑中融入了绿色建筑设计理念，要求在项目中大力推广环保材料、绿色工艺。未来房建行业发展的过程中相关人员需继续研究绿色建筑设计理念，将这些理念应用于房建设计中，形成全新的设计路径。

1.绿色建筑的特点

绿色建筑摒弃了传统的建筑建设思想，强调在工程建设的全生命周期内都应做好节材、节能、节水、节地等工作，力求在工程施工的过程中保护环境，保障施工现场环境的稳定性[1]。简单来说，绿色建筑就是符合节能减排要求的建筑物，在施工、投入使用后对环境的污染小，能最大化利用自然资源，节约资源及能耗。与传统建筑相比，绿色建筑因采用了环保材料及绿色工艺，主要呈现以下特点：

1.1 节约环保

绿色建筑打破了旧有的建筑设计及施工理念及方式，要求在施工建设的全过程中都需要关注节能环保。在前期的设计环节，有关人员需分析建筑工程所处的环境特点，综合现场地质水文、结构特点等综合评估在施工建设中可能存在的污染问题，采用绿色设计方法，降低能耗，减小污染，从源头上考虑施工中的污染问题，在达到施工目标的条件下保护环境。

1.2 自然和谐

建筑行业在粗放型发展路径下，面对各类建筑项目更为关注施工进度，导致施工期间虽完成了基本的施工任务，但却造成了较大的环境污染，无法保障人与自然的和谐相处。而绿色建筑具有自然和谐特点，无论是设计还是施工环节，都充分考虑了施工中的污染问题，能按照绿色化要求组织施工作业，避免落后工艺对子孙后代带来负面影响。

2.绿色建筑设计的基本原则

2.1 保护环境原则

绿色建筑相较于传统建筑而言，施工过程中更为追求环境保护。绿色建筑的设计中综合了多种理念，核心原则为保护环境，就是需要使各类建筑施工中能最大程度上减少对自然环境的破坏，避免出现水污染、扬尘污染、土壤污染、噪声污染。旧有的建筑施工中因为大量使用了高污染材料，再加上应用了多种环保工艺，能在施工建设中从绿色化角度处理问题，协调建筑质量、安全及环保的关系，寻找最优的施工工艺、管理措施。

2.2 可持续性原则

经济社会发展的今天，资源短缺、环境污染的形势越发严峻。对于各种规模及类型的建筑项目，施工过程中的能耗较高、环境污染大，如继续坚持传统的设计理念及施工方式，将加剧环境问题。为此，建筑行业应坚持可持续原则，在建筑项目中相关人员需结合工程类型及特点，选择材料及工艺。具体来说，在项目中有关人员需按照可持续性原则，优先采用环保性材料、可再生能源、绿色化工艺，迎合建筑行业转型发展的新要求，缓解能源紧缺局面。

2.3 经济性原则

各种规模及类型的建筑项目往往需投入较大的资金，以保障有足够的资金购买设备、材料及工艺，支付人工费、管理费等。因此，综合建筑项目的施工经验，资金是影响施工进度、质量的重要因素。如在施工过程中存在资金链断裂或者造价超预算等情况，将意味着施工作业无法正常开展。任何建筑中都需要关注施工成本，特别是在绿色建筑中应坚持经济性原则，以节约施工成本，合理利用资金及资源，减少浪费[2]。

3.工程案例

某房屋建筑项目地处经济繁华地段，周边2km 以内分布有汽车客运站、高铁站、政务服务中心、学校及医院，在建设过程中对阳光、空气等都有严格规定。综合本项目现场的情况，此房屋建筑南面与其他建筑相距40m、东西北侧与其他建筑的距离较大，达到了60m。由于本房屋建筑项目的规模庞大，如采用传统的设计理念，将导致施工建设中的环境污染大、能源浪费多，甚至在较严重的环境污染下，附近客运站、高铁站、医院等的工作都将受到一定的影响。为此，有关人员需利用绿色建筑设计理念进行房屋建筑设计，实现绿色施工。

4.房屋建筑设计中绿色建筑设计的具体应用

4.1 整体规划

首先，整体布局设计，相关人员需分析施工现场的环境特点。在安排建筑的人流、车流时应保障总平面设计避开冬季主导风向。在夏季需创造自然通风条件，保障房屋建筑朝向、楼梯等的设计合理性，利用自然光源及风能。其次，结构设计，遵循集中布置、紧凑排列的要求，最大化利用空间资源，节约土地资源。具体的设计过程中为达到总体规范，有关人员必须提前进入现场展开一系列调研与分析，获取完整且详细的施工资料，参考同类型房屋建筑的绿色设计经验，选出最为合适的设计方案。由于每一房屋建筑都有各自的特殊性，设计过程中应遵循因地制宜的要求，综合分析房屋建筑的地理位置、地形地貌、交通条件、天气等因素，细化设计方案，最大化利用绿色资源。再次，温度与湿度。房屋建筑设计中也需要合理设定空调的温度与湿度，为人们创造良好的居住条件。本房屋项目所在地，夏季炎热冬季严寒，冬季相对湿度为80%，室外温度为-5℃，夏季为34℃，在设定空调参数时可按照以下要求来进行：商业空间室内温度为冬季18℃、夏季26℃；相对湿度为冬季自然湿度，夏季湿度在70%以下[3]。最后，窗墙面积比。绿色建筑设计理念要求将窗墙面积比控制在正常范围，以节约能耗，如全部朝向的窗墙面积比都不得超过0.45，且全部窗口均需利用断热铝合金框Low-E 中空玻璃窗。

4.2 单体设计

为提高房屋建筑的绿色化水平，相关人员在具体的设计过程中应注意单体设计，以营造良好的采光、通风、隔音条件，实现局部结构的分隔设计。在分隔设计过程中主要需注意以下方面：

（1）分隔卧室、厨房、卫生间、客厅。厨房与卫生间的噪音相对较大，不得将卧室相邻的房间设为厨房、卫生间。厨房与卫生间应尽可能接近，为管道的安装提供便捷，发挥变压式排压道的作用，减少房屋建筑对环境造成的污染。

（2）客厅墙面。在墙面设计中应尽可能采用简约设计，以减少材料消耗。与此同时，为降低能耗，设计人员也需合理确定外墙开窗比，在外墙上适当设置遮阳设施，控制房屋建筑的整体体形。

（3）优选房屋门窗的位置。门窗设计影响建筑的通风及采光，在保障门窗设计效果，在绿色建筑设计理念下相关人员需分析房屋所在地的主导风向，以当地冬季主导风向为参考，防止冬季冷风进入室内。当然，在恰当的位置设置门窗后，还能在夏季将自然风引入室内，实现通风，降低室内温度。

4.3 外围护设计

4.3.1 墙体节能

外墙保温施工包含以下方式：

（1）外保温。施工人员应选择隔热保温材料，综合应用粉、喷、贴处理技术，在外墙体外侧基层上设置一层隔热保温层。但此隔热保温层施工中有关人员除了需选择恰当的施工材料、保障施工规范外，还需要控制保温层厚度，参考行业规范来确定。

（2）内保温。此环节所采用的隔热保温材料、施工工艺等与外保温处理高度一致。其特殊之处表现为外墙体内侧基层设置的隔热保温层，应尤其关注其传热阻力大小。

（3）自保温。借助墙体自身的热热工性能达到节能目的，但关键应选择高性能的隔热保温材料。

4.3.2 门窗节能

建筑结构体系中门窗部位的能耗较高。根据相应的数据，门窗的传热损失占建筑总传热损失的1/3，冷风渗透占总渗透的1/3。因此，从节能降耗的角度考虑，当建筑的日照、采光、通风等与设计标准、实际需求相一致时，有关人员需严格减小外门窗洞口面积，保持各个部位的门窗都有良好的密封性，从根本上预防冷风渗透、热量损失。门窗节能施工中可采用以下方式：

（1）严格控制窗墙比，避免窗墙比过大或者过小。窗墙比为窗户洞口面积与建筑立面单元面积的比值，如该比值较大，将意味着更大的能耗，不符合节能标准。行业现有的规范中清晰指出了窗墙比要求，在确定窗墙比时需考虑朝向差异，北向、东西向和南向的窗墙比极限值分别为0.25、0.3、0.35。

（2）采取合理化措施保障外窗密封性，以避免冷空气从窗户进入室内。在门窗缝隙中可使用泡沫塑料密封条进行填充；针对门窗框与墙体之间的缝隙，主要应使用弹性松软型材料、弹性密封型材料、密封膏等材料，或者在边框部位设置灰口完成处理；框与扇之间的缝隙应利用橡胶、橡塑、泡沫密封条等进行处理，必要情况下形成高低缝；扇与扇之间利用密封条完成密封处理，设置高低缝，并在缝外压条，达到封闭规定。

4.4 使用环保建筑材料

4.4.1 利用环保材料

房屋建筑设计中采用绿色建筑设计时，相关人员需合理应用环保材料，发挥材料的性能优势。如外墙施工可采用仿石铝单板，其中复合一层或者多层玻璃棉，将其包裹在柱、梁等结构中；选用多孔砖、空心砌块等材料，增强墙体的保温性能；门窗选用断热铝合金材料，实现节能，再加上此类材料采用了清洁生产技术，天然能源的消耗少；推广纤维板、胶合板、原木材砂石等材料，这些材料无毒无害，可保障人体健康。

4.4.2 综合管理各种材料

房屋建筑工程中利用环保材料符合绿色建筑设计理念的要求，为凸显材料的性能优势，相关人员在设计期间也需要强化材料的管理工作。首先，分析房屋建筑的总体设计，了解每一环节的结构施工要求，制定最佳的材料采购计划，保障相关人员可根据此计划选择绿色材料。其次，检查各种材料的性能及质量，在使用材料前、日常存储材料时都应该由专人来检查，以避免材料存在质量问题，严禁将劣质材料用于施工建设。再次，依据相应的标准完成材料分类，并给不同划定存放区域，在每一存放区域都需要根据材料类型及性质等规定，加强环境管理，做好防风、遮阳、防腐蚀等工作。

4.4.3 材料用量控制

房屋建筑的绿色设计中，相关人员也需要关注材料用量。如某一结构部位所使用的材料过多或者过少，也无法达到建筑的绿色施工要求。为此，相关人员在设计中需精确设计材料用量，使后续施工作业中岗位人员可依据这些规定来使用材料，避免材料的浪费。当确定了房建工程的方案后，企业应构建限额领料制度，每一工程小组都需要按照设定的材料量，在规定限额内分期、分批次领取材料，并制定从上到下的多级审批制度。在项目实施的全过程中，都必须由专人来负责材料管理，他们需根据项目情况，确定材料的进出场顺序、每次的用量等。

4.5 暖通空调绿色节能设计

4.5.1 主动式节能技术

房屋建筑中暖通空调为重要构成，在采用绿色建筑设计理念时，相关人员需采取多种节能措施。以主动式节能技术为例，主要利用的是建筑本身、自然能源来提高室内的整体环境，在此条件下关键应做好太阳辐射、自然通风等设计。具体的设计工作中，有关人员需认识到暖通空调、太阳辐射对室内环境的影响，适当增大太阳辐射，以缩短暖通空调的使用时间，降低能耗。但是，如过多增大太阳辐射，空调日射冷负荷增多，不符合节能要求，此情况下需将太阳辐射控制在正常标准。在自然通风设计上，主要利用的是热压原理，就是在建筑上部设置排风口，促进污浊热空气排放，新鲜冷空气从建筑底部进入。实际的设计中，相关人员需利用建筑中的楼梯间、中庭、拔风井等特殊位置，并在建筑顶部布设可控制开口。

4.5.2 被动式节能技术

一些房屋建筑的体积庞大，通风路径长，存在较大的流动阻力，仅借助单压、自然风压无法达到自然通风的目标，在设计中还需从实际出发采用被动式节能技术。本房屋建筑项目与城市大道的距离较近，如设计自然通风条件，室外噪声、污浊空气等将随风流进入室内，无法保障室内环境的舒适性。此时，利用被动方式构建通风系统，可营造良好的室内条件。首先，相关人员需设计置换式送风系统，主要为空调地板送风桌面送风置换式地送顶回送风；其次，构建冷辐射吊顶系统，这一系统对降低内热源为照明设备的能耗较为有效；再次，形成低温送风系统，该系统需与冰蓄冷系统相互配合，减小环境负荷；优化蒸发冷却空调系统，本质上利用了绿色仿生空调技术，无污染，能耗低[4]。

4.6 电气节能设计

4.6.1 优选高效照明光源

建筑电气设计的难度较大，不仅需遵循行业统一的设计规范，还需要考虑建筑独特的设计需求。房屋建筑设计中采用绿色建筑设计理念，必须在电气设计中遵循绿色化要求，选用各种节能照明灯具。比如针对建筑中的商业照明光源，可选用细管直管形三基色荧光灯、小功率陶瓷金属卤化物灯、发光二极管灯；办公区域照明灯源，采用细管直管形三基色荧光灯；狭窄楼道的疏散指示灯，选用低功率LED 灯。

4.6.2 优化照明设备控制方式

照明设备的控制方式也是影响其能耗的一大因素。从节能性角度出发，相关人员需选择最为恰当的控制方式。但因为每种照明设备都有各自的运行特点及应用环境，在选择控制方式时需考虑这些特殊性。比如，房屋建筑的空间较小，控制装置与照明设备应一一对应；在过道、走廊、玄关等位置，因为照明需求小，可配备声控装置，在有需要的情况下启动照明设备；设计智能化调光系统，由系统自动采集环境中的照明需求，智能调节照明设备的启动时间、相关参数[5]。

4.7 给排水节能设计

建筑节能设计方面同样需关注给排水设计。具体的工作中应执行以下规定：

（1）优先采用环保且无污染的热源，在热水系统中引入可再生系统。许多房屋建筑都布置了太阳能，形成了热源加热，因为具有经济性与环保性优势，在各类建筑中广受欢迎。如建筑所在地的太阳辐射总量大、全年光照时间长，利用太阳能具有多种优势。地热也可作为热水系统的构成，如建筑所在地的地热能充足，无论是生活热水还是采暖、热水系统的空调，均可将地热作为主要能源。当然，在实际的工作中相关人员也需要关注余热，采取合适的措施利用余热，减小热损失。

（2）循环热水供应系统中有关人员需采取一系列优化措施，以减少水量消耗。在循环热水供应系统运行期间，干管循环的水资源消耗较大，也存在一定的浪费现象；立管与支管循环的水资源消耗少，在系统中需合理布设这些管道，并保持不同配水点热冷水的压力平衡性，必要情况下在恰当的位置布设减压阀，以节约水资源、减小热损失。

（3）推广节能节水设备。给排水系统中包含了多种专业化设备，这些设备的自身性能是影响系统节能性的重要因素。相关人员在实际的工作中必须从节水节能角度，优选市场上的各种设备及元件，如选择具备节水与节能作用的配水器具、卫生器具。

4.8 室外环境绿化设计

4.8.1 房屋周边绿化

室外环境为符合绿色理念要求，设计过程中主要需做好绿化设计，如房屋周边绿化，通过增大房屋周边的植被覆盖率，在夏季使地面获取的辐射热量被反射到窗户、外墙，减少来自地面的反射热。具体的工作中应在房屋周边的合适区域种植本土植物或者其他植物。

4.8.2 房屋立面绿化

在房屋的立面绿化方面，主要需在立面种植攀援性植物，以增强墙面的观赏性。可种植常春藤，这类型植物甚至可以生长到30m，对减少墙体的热辐射有明显作用。

4.8.3 阳台与屋顶绿化

阳台和屋顶绿化中，主要需选择恰当的植物，并在选定植物后根据其生长特性，规范种植步骤，并在后续的工作中做好养护。

结语：

现阶段的房屋建筑设计中为达到绿色化目标，相关人员需全面渗透绿色建筑设计理念，变更设计路径及方法。未来的房屋建筑设计中相关人员需继续丰富绿色建筑设计理念，并积极推广这一理念，形成全新的设计思路及技术体系。