綠色低碳公共建筑設計策略探析

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【摘要】為實現公共建筑綠色低碳的發(fā)展趨勢，助力2030實現碳達峰、2060碳中和國家戰(zhàn)略發(fā)展目標，本文圍繞綠色建筑的進程及評價體系、零能耗建筑等問題并結合國內外優(yōu)秀案例進行探討，分析總結綠色低碳建筑設計的相關策略，以期為相關人員提供參考。

【關鍵詞】綠色；低碳；公共建筑；零能耗；設計策略

1時代背景

當下，建筑成為全球能源消耗的主要承擔者。根據UNEP（聯(lián)合國環(huán)境署）2020年全球建筑和施工狀況報告，2019年建筑和施工的能源使用量占全球最終能源使用量的35%，占與能源相關的二氧化碳排放量的38%。發(fā)展綠色低碳建筑是貫徹落實國家綠色發(fā)展戰(zhàn)略的具體實踐，降低消耗且高效利用建筑工程領域的資源，盡量減少對自然環(huán)境的影響，提升建筑物的安全性及使用性，是發(fā)展綠色建筑的意義。

2綠色建筑的進程

綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內，最大限度節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材），保護環(huán)境和減少污染，提供健康適用、高效使用，與自然和諧共生的建筑。為了應對環(huán)境問題，世界各國政府、機構、建筑學者相繼提出了“生態(tài)建筑”“綠色建筑”“高性能建筑”“可持續(xù)建筑”“低碳建筑”“正能量建筑”等諸多建筑理念。這些建筑理念是在不同時期和背景下提出的，建立的相應體系往往圍繞工程師或建筑師各自的立場展開，各有側重，但提出的策略存在一定重疊。在當前城市發(fā)展中，綠色低碳建筑已經成為極為重要的發(fā)展趨勢之一。

3零能耗建筑

根據不同國家的氣候、經濟及政治條件，目前有多種不同的零能耗建筑定義和框架，主要區(qū)別在于對零能耗的計算條件的限定及衡量指標。我國住房和城鄉(xiāng)建設部的《近零能耗建筑技術標準》（GB/T51350—2019）將零能耗建筑定義為：充分利用建筑本體和周邊的可再生能源資源，使可再生能源年產能大于或等于建筑全年全部用能的建筑。

4綠色建筑評估體系

（1）英國建筑研究院綠色建筑評估體系（BREEAM）。該體系始創(chuàng)于1990年，是世界上第一個，也是全球最廣泛使用的綠色建筑評估方法，也是國際公認的描述建筑環(huán)境性能最權威的國際標準。BREEAM評價標準綜合評估項目的采購、設計、施工和運營，確保每一階段都符合目標的性能要求。評估過程由獨立的特許評估師展開評估。BREEAM分為合格、良好、非常好、優(yōu)秀、杰出5個認證等級。（2）能源與環(huán)境設計先鋒的綠色建筑評估體系（LEED）。美國綠色建筑協(xié)會（USGBC）于1998年在BREEAM基礎上開發(fā)了LEED標準，從可持續(xù)場地、水資源使用效率、室內環(huán)境質量和能源使用等四個方面評價建筑綠色標準。其宗旨是在設計中有效地減少環(huán)境和住戶的負面影響，象征著先鋒性、創(chuàng)新、環(huán)保以及社會責任。LEED分為認證級別、銀級、金級、鉑金級4個認證等級。（3）WELL認證體系。WELL建筑標準于2014年推出，是世界上第一個專門針對人類健康與健康的建筑認證，探索建筑與其居住使用者健康和福祉之間的關系。WELL由美國Delos實驗室創(chuàng)立，LEED認證機構綠色商業(yè)認證公司（GBCI）協(xié)助國際WELL建筑研究所（IWBI）頒發(fā)認證。WELL認證體系由七大方面、若干指標構成其技術框架，主要從空氣、水、營養(yǎng)、光照、健身、舒適、心智等方面對建筑進行綜合考察、評判。WELL分為銀級、金級、鉑金級3個認證等級。（4）新加坡綠色建筑評價標準（GreenMark）。有多年新加坡教學研究經歷的劉教授，著重介紹了新加坡綠色建筑評價標準（GreenMark），該標準由新加坡建設局于2005年推出，2015年修訂，評價體系分為新建非居住建筑與既有非居住建筑兩部評價標準。修訂后的新建非居住建筑評價體系增加“健康智能”和“氣候適應性”兩大類?！敖】抵悄堋庇芍悄苓\營、空間質量、室內空氣質量三方面組成；“氣候適應性”由領導者、城市和諧、熱帶性三方面組成。此外，目前全球主要的綠色建筑評價體系還包括日本建筑物綜合環(huán)境性能評價體系（CASEBEE）、德國綠色建筑評估體系（DGNB）、法國綠色建筑評估體系（HQE）、澳大利亞建筑環(huán)境評價體（NABERS）、澳大利亞綠色之星（GreenStar）。

5新加坡國立大學設計與環(huán)境學院SDE4綠色低碳設計策略

5.1項目概況

新加坡國立大學設計與環(huán)境學院于2019年1月啟用的大樓“SDE4”，如圖1所示，獲美國國際未來生活協(xié)會頒發(fā)凈零能源認證，成為東南亞首座獲得該認證的建筑。該建筑為一幢總面積為8500m2的六層多學科教學樓，由新加坡國立大

5.2綠色低碳設計策略

超過50%的自然通風：設計采取自然通風的面積達52%，大部分房間可以迎著微風開放。只有在需要時才使用空調，占比10%，而穿插在冷卻體塊之間的空間得益于交叉通風，充當熱緩沖/社交空間，模仿標志性的“熱帶陽臺”。采用可再生能源：屋頂上可再生能源生產面積2000余平方米，如圖2所示，有1225塊太陽能光伏板，所選的光伏板模塊效率約為21%，每年能夠生產超過500MWh的能量。人工智能能耗監(jiān)控系統(tǒng)：能源消耗與生產的總體平衡由一個自動監(jiān)測和報告系統(tǒng)持續(xù)檢測，該系統(tǒng)就像是SDE4的人工智能，通過傳感器和儀表收集的數據控制和管理建筑物的性能。創(chuàng)新型混合冷卻系統(tǒng)：該混合冷卻系統(tǒng)提供由吊扇補充的熱空氣（34%），為房間提供100%新鮮的預冷空氣?？諝鉁囟群蜐穸人皆O置高于標準空調系統(tǒng)，并結合吊扇提高空氣速度，以提供最佳的熱舒適。由于減少冷卻負荷，建筑物消耗的能源更少。與傳統(tǒng)空調相比，混合冷卻系統(tǒng)對降低EUI（單位建筑面積能耗）有顯著影響。

5.3案例小結

（1）建筑師的設計重新驗證了東南亞本土熱帶建筑的基本原理，建筑師發(fā)現馬來西亞房屋具有巨大的出挑屋頂、松散的房間布局引導交叉通風、采用平臺將建筑抬離地面等特征。因此，建筑師的回應策略是采用巨大的出挑屋頂為內部房間遮陽，如圖3所示，同時在屋頂安裝1225個光伏電池用來發(fā)電。（2）零能耗建筑一個關鍵性和技術性的轉變是利用最少能量降低建筑溫度，這一模式通過復合冷卻系統(tǒng)與自然通風實現。復合冷卻系統(tǒng)采用預冷空氣系統(tǒng)（與傳統(tǒng)的交流冷卻系統(tǒng)相比能耗更低）和吊扇。建筑通透、開放、舒適，同時耗能很低?？傮w而言，該項目是熱帶建筑設計原理的驗證實例，融合熱帶地區(qū)的節(jié)能新技術與思考。（3）該建筑還可用作測試隔熱層以及開發(fā)相關綠色建筑技術。由于東西立面內外表皮之間有間隙空間，在這些區(qū)域，立面的單元可根據研究需要被拆除并替換為新的系統(tǒng)。因此，SDE4是一座實體的綠色建筑實驗室。（4）該建筑設有自然凈化系統(tǒng)，利用景觀來改善水質，同時鼓勵生活類活動和戶外教學。徑流流過屋頂和石頭，達到清除沉積物和可溶物質的目的。約50%的植物都是本地品種，大多數來自南部的熱帶地區(qū)，這也為環(huán)境教育提供機會。

6結語

國務院參事、住建部原副部長仇保興認為，碳達峰、碳中和戰(zhàn)略要以城市為主體，而建筑行業(yè)是決定一個城市碳中和是否成功的最重要的關鍵因素。在建筑業(yè)中，節(jié)能減碳是實現中國碳達峰、碳中和目標的“關鍵一環(huán)”。技術創(chuàng)新是根本，建筑設計是引導建筑用能行為的關鍵，是減碳的基因。零能耗建筑是實現低能耗和低碳排放的關鍵一步，據推測，零能耗建筑是碳中和背景下未來建筑的發(fā)展趨勢之一。在建筑設計中建筑師應盡可能考慮具有氣候適應性的被動式設計策略，例如采取遮陽、通風等簡單有效的設計手段；要根據項目定位、需求，合理采取系統(tǒng)性的綠色低碳措施；建筑師要擔起在建筑與環(huán)境設計上進行綠色創(chuàng)新的責任，綠色低碳建筑不只是工程顧問團隊的工作。

參考文獻

[1]田嬌，高靜文.國內外綠色建筑評價標準對比分析研究[J].城市建筑，2019（32）：45-49.

[2]徐茂華，李曉雯.綠色發(fā)展理念的五個向度及現實價值[J].重慶社會科學，2018（8）：74-82.

[3]魏煜.低碳概念下建筑設計應對策略分析[J].城市建筑，2015（33）：48.

作者:劉平 黃晶晶 成誠 單位:深圳市建筑工務署工程設計管理中心