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深圳市建筑设计研究总院有限公司
摘要：绿色建筑设计与实施作为我国发展低碳经济，促进社会与经济可持续发展的一个重要举措。本文主要结合实际工程进行绿色建筑设计理念的实践，以供参考。
关键词：绿色建筑；设计；理念；应用
1 建筑项目简介
该项目总建筑面积 804 m2，共 4 层，临湖而建，地势东北高西南低、依山傍水。建筑的主要功能房间包括：办公室、资料室、客房、接待室、会议室等。当地气候四季分明，属于典型中亚热带季风性湿润气候的夏热冬冷地区，夏季高温高湿，冬季寒冷、较干燥。
2 绿色建筑理念应用于本项目的设计实践
绿色建筑理念的实施往往是通过绿色建筑技术的使用来实现的，但又不是简单的绿色建筑技术的堆叠，而是从实际出发，在建筑和环境之间建立起良性通道，充分考虑当地建筑所在地域的气候、资源、生态环境等特点，因地制宜，最大限度节约资源，提高能源使用效率，通过对建筑空间的灵活运用、配合以适宜的技术措施，最终为使用者提供一个健康、适用和高效的舒适空间，与自然和谐共生的建筑环境，并为建筑赋予绿色、可持续的理念。经过选址微气候实测和分析，选择本项目的绿色建筑设计方案为：循环节能墙体材料应用和种植屋顶、湖水资源作为饮用水直接利用、湖水源热泵系统供卫生热水和空调、外遮阳结合自然通风改善室内热环境等。
2. 1 可再生能源的利用
在本项目中，对可再生能源的充分利用主要体现在以下两方面：
2. 1. 1 冷热源选用
该建筑位于湖边，经过测试，位于湖水浅表层水深 3 m 位置处，夏季湖水温度为 17～18℃ 左右，冬季为 6～8℃ 左右，湖水容积为 1800亿m3，可作为一个天然的储能库为空调系统提供巨大的冷热源，能为水源热泵空调机组水源侧提供良好的运行环境。和空气相比，水温波动范围很小，水温较为稳定，且水质符合国家 GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中二类标准和 CJ 3020—1993《生活饮用水水源水质标准》的一级标准，不需要进行复杂的水质处理就能保证机组的使用寿命和运行性能，独特的地理位置保障了取水方案的可行、可靠。因此，该建筑工程采用湖水源热泵空调系统和太阳能热水系统一体化设计方案（如图 1 所示），地表水源热泵能获得较高的制冷、制热 COP 值，为建筑提供夏季制冷，冬季取暖及生活用冷热水，满足建筑物的使用要求。该项目位于夏热冬冷地区，按照我国太阳能资源分布情况表，该项目位于太阳能资源一般地区，年平均太阳能总辐照值为4 492 MJ/m2，年平均日照时数为 1 247. 8 h。在春秋季节太阳能资源丰富条件下，利用太阳能热水系统制得该建筑所需生活热水；在冬季，利用空调供热热水通过冷凝器换热取得；同时，在特殊天气、特殊不利情况条件下，生活热水两种制取方式可以临时切换，因此本设计采用地表水水源热泵空调系统的热回收和太阳能热水系统相结合的设计，高质高用的利用生活热水，降低了工程设计的能源的消耗，提高了生活热水系统的用能效率。
图 1 湖水源热泵空调系统与太阳能热水系统一体化方案原理图
2. 1. 2 通风方式
本项目在春、夏、秋季节充分利用自然通风，减少空调设备运行时间，节约能源，保障室内空气品质，提高建筑物内人员的热舒适性。
根据现场测试以及气象参数显示，该地区受到气候条件的影响，建筑区内平均风速较大，夏季平均风速达 3. 0 m/s 以上，且建筑物处于山体和一个山坡之间，自然通风条件优越。夏季南风带入湖面蒸发产生的水蒸气，对夏季干燥空气加湿，增加了自然通风的冷却效果。在过渡季节充分利用温度较低的室外空气，改善室内热环境，提高热舒适性，减少房间空调设备的运行时间，节约能源。通过运用通用流体分析软件 PHOENICS 对目标建筑进行夏季室外风环境模拟，由于建筑物南北向压力值 >10 Pa，通过窗户的开启，自然风在风压作用下可达到形成良好自然通风的条件。
通过风速和风压对比，在夏季自然通风情况下，通过窗户的开启自然通风送风状态良好，建筑内部基本没有通风换气的死角。因此，在夏季自然通风条件下，建筑物能获得较好的通风效果，自然通风的设置有利于改善室内空气品质，提高建筑物房间的舒适性。
2. 2 外遮阳改善室内环境和建筑围护结构节能
2. 2. 1 外遮阳对室内热环境的影响
窗户采用可调活动水平百叶外遮阳技术，不仅为建筑塑造一个美观的外形，而且能够较大限度地阻挡夏季过多的太阳辐射进入室内，减少建筑物的夏季得热，降低空调系统的制冷，提高室内热舒适度水平，从而一定程度上改善室内热环境。在冬季可以通过北向窗户百叶的关闭，减少建筑物的换气次数，降低冬季建筑物的热量损失。
2. 2. 2 外遮阳对室内通风的影响
通过合理的调节外遮阳百叶叶片倾角，一定程度上改变气流进入室内的流速和流向，通过百叶的引导，使气流更易形成流动的一致性，有规律的加剧上下运动，加强在春、夏、秋充分利用自然通风的目的。另一方面，通过开启建筑物南面窗户活动百叶外遮阳系统，下部横向百叶遮阳板能把室外气流引入室内，室外新鲜气流与室内气流通过混合交换热量后，在热压作用下，由上層横向百叶流出室外，在室内形成微置换通风的效果。外遮阳系统的设计很大程度上提高了建筑物的自适应能力，基本满足以较少的投入获得全年建筑物的灵活调节。图2为活动百叶遮阳室内通风效果示意图，图3为活动百叶遮阳系统。
图 2 活动百叶遮阳室内通风效果示意图
图3 活动百叶遮阳系统
2. 2. 3 外遮阳对室内光环境的影响
合理的外遮阳设计，不仅可以有效阻挡太阳直射光线进入室内，防止室内光线的强烈变化产生炫光，同时通过一系列反射和折射作用对进入室内的光线进行再调配，提高室内照度的均匀度，改善室内光环境。但是，由于遮阳措施有挡光作用，从而会降低室内照度，在阴雨天更为不利。 本项目所在地属于Ⅳ类光气候区，根据 GB50033—2013《建筑采光设计标准》规定，Ⅳ类光气候区的光气候系数 K 值为 1. 10，室外天然光临界照度为 13 500 lx。客房窗户设置外遮阳百叶，玻璃为双层中空玻璃，太阳光透过率为 0. 71。表 1 为Ⅳ类光气候区公共建筑的主要功能房间最小采光系数标准值。
表1 Ⅳ类光气候区公共建筑的主要功能房间最小采光系数标准值
采光等级 房间名称 侧面采光
采光系数最低值
/% 室内天然光临界
照度/1x
Ⅲ 会议厅、办公室 3.3 450
Ⅳ 大堂、客厅、餐厅、
多功能厅 2.2 300
Ⅴ 走道、楼梯间、卫生间 1.1 150
2. 2. 4 节能墙體材料应用和种植屋面设计
采用当地生产的新型环保建筑材料—蒸气加气混凝土砌块作为建筑墙体材料。蒸气加气混凝土砌块是以粉煤灰、水泥、石灰、石膏、发泡剂以及水为原料生产的新型复合墙体材料，它具有导热系数小，质量轻强度高的特点，抗压强度高，保温隔热性能好，符合绿色建筑理念中节材与材料资源利用，本地化的节能产品的使用既能减少材料运行过程当中的资源和能源消耗，同时也能降低环境污染，产品的节能型要求，是一种可循环利用的新型绿色环保建筑材料。种植屋面选用适宜当地生长的红景天科植物，设计成由上至下依次为植物、土层、砂石层、鹅卵石层、防水层，防水层的橡胶材料致密，可防植物根穿透，鹅卵石层设几处排水，使得暴雨季节淤积雨水能够及时排出。种植屋面既能够提高建筑物整体保温效果，也有利于建筑物与周围环境的整体协调和微气候调节。
2. 3 水资源利用
由于水资源丰富，且经质检部门检测，水质符合国家 GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中二类标准和 CJ 3020—1993《生活饮用水水源水质标准》的一级标准，充分利用当地的水资源，采用直接利用湖水资源作为生活饮用水，通过潜水泵将湖水抽至中转水泵，经过沉淀消毒再泵入山顶的生活给水水箱，水箱底部高度高于建筑高度 5 m，完全能够靠自身重力送往建筑物内，考虑到了绿色建筑理念中的节水与水资源利用，有利于节约水泵运行能耗。
通过全面运用新型节能环保建筑材料及绿色建筑节能创新技术，统筹考虑绿色建筑设计理念中节能、节水、节材、保护环境、满足建筑功能。
3 结束语
通过对建筑物设计应用绿色建筑理念，充分考虑建筑所在地区域的风资源和冬夏气候条件，采取满足规范标准的技术措施，使得经绿色建筑节能设计后形成的该项目围护结构热工性能满足规范限值要求，可见绿色建筑理念用于指导节能设计实践是可行的。
摘要：绿色建筑设计与实施作为我国发展低碳经济，促进社会与经济可持续发展的一个重要举措。本文主要结合实际工程进行绿色建筑设计理念的实践，以供参考。
关键词：绿色建筑；设计；理念；应用
1 建筑项目简介
该项目总建筑面积 804 m2，共 4 层，临湖而建，地势东北高西南低、依山傍水。建筑的主要功能房间包括：办公室、资料室、客房、接待室、会议室等。当地气候四季分明，属于典型中亚热带季风性湿润气候的夏热冬冷地区，夏季高温高湿，冬季寒冷、较干燥。
2 绿色建筑理念应用于本项目的设计实践
绿色建筑理念的实施往往是通过绿色建筑技术的使用来实现的，但又不是简单的绿色建筑技术的堆叠，而是从实际出发，在建筑和环境之间建立起良性通道，充分考虑当地建筑所在地域的气候、资源、生态环境等特点，因地制宜，最大限度节约资源，提高能源使用效率，通过对建筑空间的灵活运用、配合以适宜的技术措施，最终为使用者提供一个健康、适用和高效的舒适空间，与自然和谐共生的建筑环境，并为建筑赋予绿色、可持续的理念。经过选址微气候实测和分析，选择本项目的绿色建筑设计方案为：循环节能墙体材料应用和种植屋顶、湖水资源作为饮用水直接利用、湖水源热泵系统供卫生热水和空调、外遮阳结合自然通风改善室内热环境等。
2. 1 可再生能源的利用
在本项目中，对可再生能源的充分利用主要体现在以下两方面：
2. 1. 1 冷热源选用
该建筑位于湖边，经过测试，位于湖水浅表层水深 3 m 位置处，夏季湖水温度为 17～18℃ 左右，冬季为 6～8℃ 左右，湖水容积为 1800亿m3，可作为一个天然的储能库为空调系统提供巨大的冷热源，能为水源热泵空调机组水源侧提供良好的运行环境。和空气相比，水温波动范围很小，水温较为稳定，且水质符合国家 GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中二类标准和 CJ 3020—1993《生活饮用水水源水质标准》的一级标准，不需要进行复杂的水质处理就能保证机组的使用寿命和运行性能，独特的地理位置保障了取水方案的可行、可靠。因此，该建筑工程采用湖水源热泵空调系统和太阳能热水系统一体化设计方案（如图 1 所示），地表水源热泵能获得较高的制冷、制热 COP 值，为建筑提供夏季制冷，冬季取暖及生活用冷热水，满足建筑物的使用要求。该项目位于夏热冬冷地区，按照我国太阳能资源分布情况表，该项目位于太阳能资源一般地区，年平均太阳能总辐照值为4 492 MJ/m2，年平均日照时数为 1 247. 8 h。在春秋季节太阳能资源丰富条件下，利用太阳能热水系统制得该建筑所需生活热水；在冬季，利用空调供热热水通过冷凝器换热取得；同时，在特殊天气、特殊不利情况条件下，生活热水两种制取方式可以临时切换，因此本设计采用地表水水源热泵空调系统的热回收和太阳能热水系统相结合的设计，高质高用的利用生活热水，降低了工程设计的能源的消耗，提高了生活热水系统的用能效率。
图 1 湖水源热泵空调系统与太阳能热水系统一体化方案原理图
2. 1. 2 通风方式
本项目在春、夏、秋季节充分利用自然通风，减少空调设备运行时间，节约能源，保障室内空气品质，提高建筑物内人员的热舒适性。
根据现场测试以及气象参数显示，该地区受到气候条件的影响，建筑区内平均风速较大，夏季平均风速达 3. 0 m/s 以上，且建筑物处于山体和一个山坡之间，自然通风条件优越。夏季南风带入湖面蒸发产生的水蒸气，对夏季干燥空气加湿，增加了自然通风的冷却效果。在过渡季节充分利用温度较低的室外空气，改善室内热环境，提高热舒适性，减少房间空调设备的运行时间，节约能源。通过运用通用流体分析软件 PHOENICS 对目标建筑进行夏季室外风环境模拟，由于建筑物南北向压力值 >10 Pa，通过窗户的开启，自然风在风压作用下可达到形成良好自然通风的条件。
通过风速和风压对比，在夏季自然通风情况下，通过窗户的开启自然通风送风状态良好，建筑内部基本没有通风换气的死角。因此，在夏季自然通风条件下，建筑物能获得较好的通风效果，自然通风的设置有利于改善室内空气品质，提高建筑物房间的舒适性。
2. 2 外遮阳改善室内环境和建筑围护结构节能
2. 2. 1 外遮阳对室内热环境的影响
窗户采用可调活动水平百叶外遮阳技术，不仅为建筑塑造一个美观的外形，而且能够较大限度地阻挡夏季过多的太阳辐射进入室内，减少建筑物的夏季得热，降低空调系统的制冷，提高室内热舒适度水平，从而一定程度上改善室内热环境。在冬季可以通过北向窗户百叶的关闭，减少建筑物的换气次数，降低冬季建筑物的热量损失。
2. 2. 2 外遮阳对室内通风的影响
通过合理的调节外遮阳百叶叶片倾角，一定程度上改变气流进入室内的流速和流向，通过百叶的引导，使气流更易形成流动的一致性，有规律的加剧上下运动，加强在春、夏、秋充分利用自然通风的目的。另一方面，通过开启建筑物南面窗户活动百叶外遮阳系统，下部横向百叶遮阳板能把室外气流引入室内，室外新鲜气流与室内气流通过混合交换热量后，在热压作用下，由上層横向百叶流出室外，在室内形成微置换通风的效果。外遮阳系统的设计很大程度上提高了建筑物的自适应能力，基本满足以较少的投入获得全年建筑物的灵活调节。图2为活动百叶遮阳室内通风效果示意图，图3为活动百叶遮阳系统。
图 2 活动百叶遮阳室内通风效果示意图
图3 活动百叶遮阳系统
2. 2. 3 外遮阳对室内光环境的影响
合理的外遮阳设计，不仅可以有效阻挡太阳直射光线进入室内，防止室内光线的强烈变化产生炫光，同时通过一系列反射和折射作用对进入室内的光线进行再调配，提高室内照度的均匀度，改善室内光环境。但是，由于遮阳措施有挡光作用，从而会降低室内照度，在阴雨天更为不利。 本项目所在地属于Ⅳ类光气候区，根据 GB50033—2013《建筑采光设计标准》规定，Ⅳ类光气候区的光气候系数 K 值为 1. 10，室外天然光临界照度为 13 500 lx。客房窗户设置外遮阳百叶，玻璃为双层中空玻璃，太阳光透过率为 0. 71。表 1 为Ⅳ类光气候区公共建筑的主要功能房间最小采光系数标准值。
表1 Ⅳ类光气候区公共建筑的主要功能房间最小采光系数标准值
采光等级 房间名称 侧面采光
采光系数最低值
/% 室内天然光临界
照度/1x
Ⅲ 会议厅、办公室 3.3 450
Ⅳ 大堂、客厅、餐厅、
多功能厅 2.2 300
Ⅴ 走道、楼梯间、卫生间 1.1 150
2. 2. 4 节能墙體材料应用和种植屋面设计
采用当地生产的新型环保建筑材料—蒸气加气混凝土砌块作为建筑墙体材料。蒸气加气混凝土砌块是以粉煤灰、水泥、石灰、石膏、发泡剂以及水为原料生产的新型复合墙体材料，它具有导热系数小，质量轻强度高的特点，抗压强度高，保温隔热性能好，符合绿色建筑理念中节材与材料资源利用，本地化的节能产品的使用既能减少材料运行过程当中的资源和能源消耗，同时也能降低环境污染，产品的节能型要求，是一种可循环利用的新型绿色环保建筑材料。种植屋面选用适宜当地生长的红景天科植物，设计成由上至下依次为植物、土层、砂石层、鹅卵石层、防水层，防水层的橡胶材料致密，可防植物根穿透，鹅卵石层设几处排水，使得暴雨季节淤积雨水能够及时排出。种植屋面既能够提高建筑物整体保温效果，也有利于建筑物与周围环境的整体协调和微气候调节。
2. 3 水资源利用
由于水资源丰富，且经质检部门检测，水质符合国家 GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中二类标准和 CJ 3020—1993《生活饮用水水源水质标准》的一级标准，充分利用当地的水资源，采用直接利用湖水资源作为生活饮用水，通过潜水泵将湖水抽至中转水泵，经过沉淀消毒再泵入山顶的生活给水水箱，水箱底部高度高于建筑高度 5 m，完全能够靠自身重力送往建筑物内，考虑到了绿色建筑理念中的节水与水资源利用，有利于节约水泵运行能耗。
通过全面运用新型节能环保建筑材料及绿色建筑节能创新技术，统筹考虑绿色建筑设计理念中节能、节水、节材、保护环境、满足建筑功能。
3 结束语
通过对建筑物设计应用绿色建筑理念，充分考虑建筑所在地区域的风资源和冬夏气候条件，采取满足规范标准的技术措施，使得经绿色建筑节能设计后形成的该项目围护结构热工性能满足规范限值要求，可见绿色建筑理念用于指导节能设计实践是可行的。