一次绿色建筑的设计实践

姜庆新

伴随经济的高速增长，我国社会经济发展将面临更为严重的能源问题。解决能源问题的途径是多方面的，其中，开发利用可再生能源资源，提高可再生能源在能源结构中的比例将是一个重要的选择。

项目概况：

昆山国家高新技术产业开发区是昆山大力实施开放条件下的自主创新、加快高新技术产业聚集发展、推动经济发展模式升级转变的重要载体。昆山低碳科技馆是昆山昆山国家高新技术产业开发区国家火炬计划昆山可再生能源特色产业基地核心区的标志性建筑，是园区节能环保技术展示、示范、教育中心。项目位于昆山低碳产业主题公园，中心湖北侧核心展示区内。

展示区用地面积为31766平方米，昆山低碳科技馆位于地段西侧，建筑面积为9992平方米，其中地上9366平方米，地下626平方米，地上三层，局部地下一层，建筑高度23.65米。

设计目标：

本项目的设计目标为《绿色建筑标准》三星级。绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、節水、节材），保护环境和减少污染，为人们提供健康，适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。

建筑设计的具体措施：

1， 节地与室外环境：

1.1， 地下空间：开发利用地下和地上空间是城市节约用地的重要措施。目前项目地下室建筑面积为1120平方米，主要布置设备用房，可以满足地下空间建筑面积与建筑面积之比不小于15%的要求。

1.2， 透水地面：透水地面对缓解城市热岛效应有非常重要的益处，是绿色建筑的重点要求，主要的技术措施有：

（1） 室外透水地面面积比要大于等于 40%，设计中非机动车道路、地面停车场和其他硬质铺地宜采用透水地面，并利用园林绿化提供遮阳。

（2） 将道路和广场设计为透水地面，场地设计时应注意将不透水面积分散设计，中间以渗透铺装隔开，避免出现大面积连续的非透水铺装，以分散雨水径流。

（4） 采用小石子或细鹅卵石铺路，用在使用率高的人流密集区域路面。

1.3， 室外绿化：大量种植乡土植物是因为其具有很强的适应力，可在最大程度上确保植物的存活，减少病虫害，能有效降低维护费用。

1.4， 低碳出行：在建筑北侧设置自行车停车场，为使用自行车出行的市民提供便利。

1.5， 无障碍设计：按照《城市道路与建筑物无障碍设计规范》JGJ50‐2001 中规定的设计部位均设有无障碍通行设施。

室外风环境：清华大学建筑节能研究中心针对昆山不同季节下的气象条件，对昆山低碳科技馆在冬季和夏季典型工况下的周边风环境进行了模拟，从风环境的模拟结果可以看出，昆山低碳科技馆在建筑外形设计和园区规划位置的选取上，都比较合理。其周边主要人员活动区域的风速均未超过5m/s，达到了绿色建筑评价标准要求；未在建筑周围产生明显死角和漩涡，可以保证污染物及时和充分扩散；夏季建筑物前后压差超过5Pa，有利于自然通风效果。冬季建筑物前后压差低于5Pa，有利于控制冷风渗透量。综上，昆山低碳馆在室外风环境的设计上是合理的，既保障了室外环境的舒适，又有利于自然通风利用。

1.6， 日照遮挡：

项目周边基本无相邻建筑，同时本工程为单体建筑，解决好自身的遮挡即可，不存在日照遮挡问题。

1.7， 光污染控制：城市光污染目前已经成了较为严重的环境问题。反射率高的建筑幕墙容易产生反射光及眩光，引起行车司机和行人的不舒适，可能造成道路安全隐患。设计中除在人体高度的范围内设置部分玻璃幕墙，增加日然采光功能及向参观者提供良好的观赏室外风景，其他部分幕墙均采用绿植幕墙，控制玻璃幕墙的面积，减少光污染。

2， 节能与能源利用：

2.1， 自然通风：积极采用室内自然通风，将有效降低建筑空调能耗，提高室内空气品质，保证舒适度。昆山低碳科技馆的体型由循环概念以及参观流线而来，内部形成连通的开敞、流畅空间，占建筑大半面积的是公共展示空间，建筑中心为一个生态中。结合建筑设计方案，本着可以尽量缩短自然通风路径、降低自然通风阻力的原则，昆山低碳科技馆的自然通风采用可直接开启的外窗、天窗实现，建筑内部开敞的空间，可形成“穿堂风”，充分利用风压作用。根据清华大学的《昆山低碳科技馆自然通风模拟报告》利用昆山低碳科技馆可开启外窗、天窗进行自然通风的方案可以实现良好通风效果，最终选择东西向玻璃幕墙开启窗扇面积为15㎡，北向玻璃幕墙开启窗扇面积为20㎡，南向玻璃幕墙开启窗扇面积为30㎡，天窗开启面积为20㎡。以上方案可实现过渡季节自然通风换气次数达到5次以上，可以满足室内空气品质和温度控制的需要。

2.2， 自然采光：通过采光的优化设计，对自然光进行控制和选择，保证同时满足人体健康需求和室内环境舒适度。考虑到照明系统能源消耗已成为建筑能耗的主要部分，因此可以根据建筑本身特点，充分利用自然光资源，降低照明能耗，从而节约建筑用能，真正实现“低碳”的开发理念。根据清华大学的《昆山低碳科技馆自然采光模拟报告》的结论及指导，设计中采用增加一层北向外窗、在屋顶东侧增加小天窗、在一层靠近室外平台及三层的西侧部分区域使用光导管系统尽量增加自然采光，达到低碳节能的目的。

2.3， 建筑绿表皮：建筑绿表皮是指建筑设计外型及围护结构成时，通过屋顶绿化、太阳能光伏建筑一体化表皮、风力发电建筑一体化表皮等方式，充分考虑构建节能、绿色的建筑表皮。根据本项目的方案特征，在围护结构的屋面及墙体大面积的采用种植屋面及绿植幕墙技术，提高维护结构的保温隔热性能。三层的天窗采用太阳能光伏发电薄膜玻璃与建筑一体化设计。

2.4，设备选用：在设计中我们选用了势能电梯，将电梯的部分势能转化为电能循环利用，选用质量优良的管材及配件防止水资源浪费，节水，节电设备也是优先考虑的对象。

3， 节材与材料资源利用：

3.1， 建筑结构体系：绿色建筑要求优先选用采用资源消耗和环境影响小的建筑结构体系。根据建筑方案的特点，结构选型最后确定为钢结构，不但有效解决展览馆大跨度，造型新颖的问题，同时钢材也是可循环利用的材料。

3.2， 节材设计：本工程建筑造型简约现代，除必要的遮阳、导光、导风、载物、辅助绿化等作用的遮阳板、格栅，无装饰性构件。

3.3，可循环材料的使用：建筑中可再循环材料包含两部分内容，一是使用的材料本身就是可再循环材料，二是建筑拆除时能够被再循环利用的材料。本工程中主要材料钢材，玻璃，石膏板，铝合金，塑料，木材等均属于可循环材料，且所占重量经测算超过15%，满足绿色建筑的要求。另外，所有建筑材料均需符合环保标准，且超过60%的建筑材料可在500KM以内可采购到。

其他专业设计的具体措施：

除了建筑专业的节能措施外，其他设备专业在节水与水资源利用，室内 环境质量，运营管理等方面也分别针对项目特征采取了相应的措施，例如：空调专业根据项目临水的特点，设计了地源热泵空调系统利用地下资源，室内采用了地辐射空调解决高大空间内人体高度以上空间增加空调负荷的问题；电气专业利用太阳能光伏发电，出解决部分自身用电外，可并网，同时根据展览馆不同的使用情况预设不同的场景照明模式以节省照明的能耗；给排水专业设置了中水回收系统将屋面雨水收集后用于屋面及绿植幕墙的滴灌；选用系统等等。

总结：

绿色节能建筑是一个综合系统，通过各个专业的子系统的节能设计，综合以上节能措施的落实，使本工程基本达到了设计目标，经清华大学的《昆山低碳科技馆能耗模拟分析报告》得出结论，本工程可以达到绿色三星建筑的标准。