【學(xué)員問題】試論綠色建筑設(shè)計(jì)的定義與概念的設(shè)計(jì)原則？

　　【解答】摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對建筑設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。發(fā)展先進(jìn)計(jì)算理論，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，加快新型高強(qiáng)、輕質(zhì)、環(huán)保建材的研究與應(yīng)用，使建筑設(shè)計(jì)更加安全、適用、可靠、經(jīng)濟(jì)是當(dāng)務(wù)之急。其中，打破建筑設(shè)計(jì)中的墨守成規(guī)，充分發(fā)揮工程師的創(chuàng)新能力，是相當(dāng)必要的。因?yàn)樗麄兪窃O(shè)計(jì)革命的推動者和執(zhí)行者。這則需要工程界和教育界進(jìn)行共同的努力。推廣概念設(shè)計(jì)思想是一種有效的辦法。

　　關(guān)鍵詞：綠色建筑含義；建筑設(shè)計(jì)；概念設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)原則

　　1概念設(shè)計(jì)的重要性

　　概念設(shè)計(jì)是展現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計(jì)思想的關(guān)鍵，一個(gè)結(jié)構(gòu)工程師的主要任務(wù)就是在特定的建筑空間中用整體的概念來完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計(jì)，并能有意識地處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

　　強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)的重要，主要還因?yàn)楝F(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與計(jì)算理論存在許多缺陷或不可計(jì)算性，比如對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)力計(jì)算是基于彈性理論的計(jì)算方法，而截面設(shè)計(jì)卻是基于塑性理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，這一矛盾使計(jì)算結(jié)果與結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)差之甚遠(yuǎn)，為了彌補(bǔ)這類計(jì)算理論的缺陷，或者實(shí)現(xiàn)對實(shí)際存在的大量無法計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)，都需要優(yōu)秀的概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施來滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的。

　　同時(shí)計(jì)算機(jī)結(jié)果的高精度特點(diǎn)，往往給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員帶來對結(jié)構(gòu)工作性能的誤解，結(jié)構(gòu)工程師只有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)概念的培養(yǎng)，才能比較客觀、真實(shí)地理解結(jié)構(gòu)的工作性能。

　　概念設(shè)計(jì)之所以重要，還在于在方案設(shè)計(jì)階段，初步設(shè)計(jì)過程是不能借助于計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。這就需要結(jié)構(gòu)工程師綜合運(yùn)用其掌握的結(jié)構(gòu)概念，選擇效果最好、造價(jià)最低的結(jié)構(gòu)方案，為此，需要工程師不斷地豐富自己的結(jié)構(gòu)概念、深入、深刻了解各類結(jié)構(gòu)的性能，并能有意識地、靈活地運(yùn)用它們。

　　2綠色建筑的含義

　　綠色建筑的內(nèi)涵已有許多的論述。歸納起來就是“資源有效利用”的建筑。有人把綠色建筑歸結(jié)為具備4R的建筑。即Reduce，減少建筑材料、各種資源和不可再生能源的使用；Renewable，利用可再生能源和材料；Recycle，利用回收材料，設(shè)置廢棄物回收系統(tǒng)；Reuse，在結(jié)構(gòu)允許的條件下重新使用舊材料。因此，綠色建筑是資源和能源有效利用、保護(hù)環(huán)境，親和自然，舒適、健康、安全的建筑。

　　3綠色建筑的設(shè)計(jì)原則

　　綠色建筑首先要關(guān)注的還是以人為本，為居住者提供舒適健康、安全便利的居住場所，在使用功能上滿足人們的要求。但有別于傳統(tǒng)的建筑體系，綠色建筑關(guān)注的不僅僅是建筑自身，加強(qiáng)資源節(jié)約與綜合利用，保護(hù)自然資源，體現(xiàn)“綠色”化，因地制宜，充分利用自然條件，才是實(shí)現(xiàn)綠色建筑的關(guān)鍵。

　　綠色建筑中最核心、最有生命力的不是某種固定的結(jié)論或方法，而是這種思想所蘊(yùn)涵的設(shè)計(jì)原則。從建筑的選址、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、功能的設(shè)定、材料和技術(shù)的選用、設(shè)備的安裝，到建筑建成后的營運(yùn)、維護(hù)，綠色建筑的思想都以人為中心，與自然融為一體，貫穿建筑的整個(gè)使用周期。從根本上來說，它是重視人、自然、建筑三者互動關(guān)系的產(chǎn)物，要求建筑師在建筑設(shè)計(jì)中把握設(shè)計(jì)與環(huán)境的關(guān)系。其特點(diǎn)主要體現(xiàn)：

　　3.1整體及環(huán)境優(yōu)先原則

　　建筑應(yīng)作為一個(gè)開放體系與其環(huán)境構(gòu)成一個(gè)有機(jī)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)要追求最佳環(huán)境效益。建筑要體現(xiàn)對自然環(huán)境和社會生態(tài)環(huán)境的關(guān)心和尊重，主要表現(xiàn)在保持當(dāng)?shù)匚拿}，保護(hù)歷史人文景觀，重視建筑場地對地形、地勢的利用，加強(qiáng)建筑對當(dāng)?shù)丶夹g(shù)、材料的利用，加強(qiáng)綠化，減少環(huán)境污染，用獨(dú)特的美學(xué)藝術(shù)讓建筑體現(xiàn)時(shí)代精神。

　　3.2簡單高效發(fā)展的原則

　　綠色建筑應(yīng)體現(xiàn)對能源的節(jié)省，盡可能利用可再生能源，如太陽能、風(fēng)能等，加大智能化設(shè)計(jì)，廣泛利用電子通訊和信息技術(shù)，要有預(yù)見性地研究建筑與社會發(fā)展的互動關(guān)系，做到近期規(guī)劃與長期規(guī)劃的結(jié)合，為擴(kuò)建和建造留有余地。

　　3.3健康舒適的原則

　　綠色建筑應(yīng)保證建筑的適用性，體現(xiàn)對用戶的關(guān)心，增強(qiáng)用戶與自然環(huán)境的溝通，讓人們在健康、舒適、充滿活力的建筑中生活和工作。這主要體現(xiàn)在創(chuàng)造良好的通風(fēng)對流環(huán)境，增加建筑的采光系數(shù)，保證室內(nèi)一定的溫、濕度，創(chuàng)造良好的聲環(huán)境氛圍，建立立體綠化系統(tǒng)凈化環(huán)境。

　　4綠色建筑的概念設(shè)計(jì)

　　綠色建筑的設(shè)計(jì)分為整體設(shè)計(jì)和建筑的單體設(shè)計(jì)來論述。綠色建筑的設(shè)計(jì)不僅僅是針對某一個(gè)建筑的設(shè)計(jì)，而是建立在一定的區(qū)域范圍內(nèi)的，以當(dāng)?shù)氐纳鐣��?jīng)濟(jì)文化及氣候、地理、資源為條件，以綜合各種綠色技術(shù)作為手段，以構(gòu)筑綠色自然生態(tài)及社會經(jīng)濟(jì)良性循環(huán)系統(tǒng)為目標(biāo)的宏觀概念。在這樣的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)中，每一個(gè)局部的相對閉合的體系，又都相對開放地與其它環(huán)節(jié)休戚相關(guān)。

　　城市的開發(fā)建設(shè)應(yīng)與當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境、資源、社會經(jīng)濟(jì)背景結(jié)合，在發(fā)展建設(shè)的同時(shí)，創(chuàng)造性的保護(hù)和利用已有條件。一方面改變不合理的布局模式、區(qū)域劃分、空間結(jié)構(gòu)和資源配置，另一方面讓城市的社會歷史文脈，自然地理特征得以沿襲并以此成為城市的個(gè)性標(biāo)志。

　　干旱少雨地區(qū)與濕熱地區(qū)相比，由于氣候條件的差異，在城市的空間布局模式上就有區(qū)別，前者采取相對緊湊的城市結(jié)構(gòu)，后者則要求城市空間的相對通透開暢以利于安排空氣流動通廊；丘陵地區(qū)的城市風(fēng)貌與平原地區(qū)城市也有著顯著不同。

　　綠色建筑需要各專業(yè)之間綜合考慮，整體協(xié)調(diào)才能得以實(shí)現(xiàn)。綜合設(shè)計(jì)涉及到了場地、景觀、建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等各專業(yè)的內(nèi)容。綠色建筑目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要相關(guān)專業(yè)的協(xié)同努力。除場地、景觀外，各專業(yè)的概念設(shè)計(jì)措施如下：

　　4.1彈性設(shè)計(jì)方案

　　采用彈性設(shè)計(jì)方案，提高房屋的適用性、可變性，具體表現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)備等靈活性要求上，體現(xiàn)“一二十年不落后，三四十年可改造”的思想，減少后期投入費(fèi)用。

　　4.2建筑體型和平面設(shè)計(jì)

　　建筑的體型系數(shù)即建筑物表面積與體積比，它與建筑的熱工性能密不可分。建筑細(xì)高比越大、熱損耗/熱吸收也就越大。以立方體建筑為例，最經(jīng)濟(jì)的比例是1：4（高：寬）。在相同體積時(shí)分散的布局模式要比集中布局的建筑熱耗大，從節(jié)能的角度宜首選高層和中高層建筑。具體設(shè)計(jì)時(shí)減少建筑外墻面積、控制層高。建筑層高固定時(shí)，對于確定的建筑面積，都有與之相適宜的最佳節(jié)能樓層數(shù)。

　　同時(shí)，減少體型凹凸變化，采用規(guī)則平面形式。一個(gè)好的建筑布局可以最大限度地利用現(xiàn)場的資源來減少建筑得熱和改善室內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量，仔細(xì)劃分建筑內(nèi)的使用功能區(qū)，使不需要窗戶的功能區(qū)域盡量安排在建筑物的北面，使具有相似使用功能的功能區(qū)域盡量位于同一區(qū)域，以利于建筑物通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及節(jié)能。

　　盡量依靠物理學(xué)原理，利用風(fēng)壓和熱壓，在室內(nèi)組織自然通風(fēng)，既減少了對空調(diào)設(shè)備的依賴又能防潮、除濕、換氣、改善空氣質(zhì)量；而且，就對人的舒適度而言，自然空氣是遠(yuǎn)勝過設(shè)備產(chǎn)生的空氣的。

　　如德國新國會大廈的熱平衡系統(tǒng)的處理穹頂下造型奇特的錐體內(nèi)設(shè)置的通風(fēng)管道吸走室內(nèi)熱空氣，并通過熱量轉(zhuǎn)換器將其中的熱量吸收。這一錐體可以使新鮮空氣進(jìn)入室內(nèi)后緩慢地?cái)U(kuò)散到室內(nèi)各個(gè)角落，然后變熱、上升、排出。既提高室內(nèi)人員的舒適感而且減少了通風(fēng)的噪聲。

　　4.3建筑圍護(hù)措施

　　室內(nèi)熱穩(wěn)定性與建筑熱惰性指標(biāo)成正比，建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)對建筑的熱工效益也構(gòu)成很大影響。建筑熱量平衡，就是在建筑中合理利用和有效利用能源，不斷提高能源利用率。這其中主要涉及耗能大的方面就是北方地區(qū)的采暖和南方地區(qū)的隔熱。國內(nèi)的熱平衡主要體現(xiàn)在圍護(hù)方面，國外的有些做法是利用建筑本身的設(shè)計(jì)。

　　因此如何通過設(shè)計(jì)來有效地做好建筑采暖和隔熱工作，并利用建筑構(gòu)件調(diào)節(jié)采光方式，建立可持續(xù)發(fā)展的建筑環(huán)境是值得設(shè)計(jì)人員探討的問題。如利用已存在的地形作為建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，可以減小建筑物的能源消耗。

　　4.4機(jī)電設(shè)備

　　建筑設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)是建筑能耗的主要方面，節(jié)能和高效是現(xiàn)代建筑設(shè)備設(shè)計(jì)的方向，主要體現(xiàn)在：應(yīng)使得現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間和和運(yùn)行峰值與建筑使用者的活動情況相適應(yīng)，可通過計(jì)算機(jī)控制和測量各點(diǎn)情況，使能源利用的結(jié)構(gòu)更加合理；采用熱回收效率高的設(shè)備以及變頻。變流量輸出系統(tǒng)；使用自動功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)和照明、動力的系統(tǒng)，并盡可能使晝夜能耗得到平衡作用。

　　4.5暖通空調(diào)制冷節(jié)能

　　暖能空調(diào)制冷在建筑物中具有主動性，因此我們應(yīng)慎重地對待�？照{(diào)建筑物及空調(diào)房間的布置應(yīng)遵循下列原則：

　　4.5.1建筑平面與體型應(yīng)盡量簡單方整，減少保溫墻長度；

　　4.5.2空調(diào)房間應(yīng)盡量與一般房間分開而集中布置；

　　4.5.3室內(nèi)溫濕度參數(shù)要求相同、使用性質(zhì)和消聲要求較一致的空調(diào)房間盡量相鄰或上下層相對布置：

　　4.5.4為了避免太陽輻射熱的影響，應(yīng)盡量避免東西朝向布置和布置在項(xiàng)層；

　　4.5.5應(yīng)盡量避免緊鄰高溫或高濕房間；

　　4.5.6建筑物轉(zhuǎn)角處的空調(diào)房間不宜在兩面外墻上都設(shè)置窗戶，以減少傳熱和滲透；空氣調(diào)節(jié)房間的外窗面積應(yīng)盡量減少。

　　4.6水處理

　　中國水資源是有限的。水資源的利用，包括建筑內(nèi)的供水、排水、衛(wèi)浴用水、建筑物外的景觀用水、綠化用水等，是給排水設(shè)計(jì)的一個(gè)要點(diǎn)。節(jié)水設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)考慮水資源的循環(huán)利用，在建筑組團(tuán)中設(shè)置污水處理設(shè)備，經(jīng)物理方式處理后的中水即可用于花木庭園澆灌及土壤滲透等方面。

　　并采取節(jié)水型器具等措施，降低用水量，同時(shí)加強(qiáng)屋頂雨水的收集和再利用。地面雨水可結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行收集或通過采用可滲透的路面材料使雨水能深入地層，保持水體循環(huán)。另外，在建筑采暖中熱水的循環(huán)利用，能為建筑節(jié)省很多能耗。

　　4.7結(jié)構(gòu)體系及材料的選擇

　　節(jié)材是走研究新型工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化道路，應(yīng)選擇高效經(jīng)濟(jì)的建筑結(jié)構(gòu)和材料，如用鋼結(jié)構(gòu)，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土體系。盡量減少使用不可再生能源和在生產(chǎn)或使用過程中產(chǎn)生污染的材料，積極開發(fā)可再生的新能源，如太陽能、風(fēng)能、水能等無污染能源。

　　盡可能利用可降解、可再生材料，引進(jìn)新型建材生產(chǎn)技術(shù)、開發(fā)生產(chǎn)環(huán)保、節(jié)能型建筑材料。就住宅建設(shè)而言，建設(shè)部已明令淘汰一些不符合節(jié)能、計(jì)量、環(huán)保等要求的產(chǎn)品及質(zhì)量低劣的產(chǎn)品，以保證住宅產(chǎn)業(yè)向資源節(jié)約型方向發(fā)展，如實(shí)心粘土磚、空腹鋼窗、原木門窗、鍍鋅管、鑄鐵水龍頭。

　　4.8智能設(shè)計(jì)

　　目前，大量電子通訊和自動化技術(shù)在建筑中得以運(yùn)用，出現(xiàn)了智能化大樓，可以根據(jù)溫度、濕度、風(fēng)力的情況自動調(diào)節(jié)“智能殼體”的開閉和空調(diào)量，保證了大樓中智能化生產(chǎn)和腦力勞動的高生產(chǎn)率，智能化的發(fā)展可以促進(jìn)綠色建筑在“高標(biāo)準(zhǔn)、低能耗、高效能、低污染”狀態(tài)下持續(xù)發(fā)展。

　　4.9地下空間的利用與節(jié)能

　　這一點(diǎn)與單體設(shè)計(jì)無關(guān)，但在節(jié)能設(shè)計(jì)中，也是值得推廣的一種形式。地下空間由于有厚實(shí)的土層這種天然保溫材料的圍護(hù)，受地面溫度的變化影響很小，土層三米以下深處的溫度幾乎不受外界影響，因此地下空間有冬暖、夏涼的突出優(yōu)點(diǎn)，是一種節(jié)約制冷與采暖耗能最經(jīng)濟(jì)有效的建筑形式，地下空間的大量開發(fā)無疑對建筑節(jié)能起到很大的促進(jìn)作用。尤其在我省，大量由于歷史原因被廢棄的防空洞，是一個(gè)值得利用的資源。

　　以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時(shí)溝通、指正。