綠建科普 │ 綠色建筑“經(jīng)典”要素與技術(shù)解析匯總

    綠色建筑即在建筑的全壽命周期內(nèi)最大節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境與減少污染，給人們提供健康、適用與使用空間和自然和諧的建筑。

    從綠色建筑的定義上來看看綠色建筑的基本要素，總結(jié)下來就是五個字：四節(jié)一環(huán)保，5個關(guān)鍵詞：節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材、保護(hù)環(huán)境。其中，節(jié)約能源，即充分利用太陽能，采用節(jié)能的結(jié)構(gòu)及采暖與空調(diào)，減少采暖與空調(diào)的使用?？梢园凑兆匀煌L(fēng)的原理來設(shè)置風(fēng)冷系統(tǒng)，能夠有效地利用夏季的主導(dǎo)風(fēng)向。節(jié)約資源，即在建筑設(shè)計(jì)、建造與建筑材料的選擇中，需考慮資源的合理使用與處置。

綠色建筑“經(jīng)典”要素包括但不僅限于這七方面技術(shù)：

1.建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能優(yōu)化；

2.建筑物理環(huán)境模擬優(yōu)化；

3.高效空調(diào)機(jī)組和高效光源；

4.雨水收集系統(tǒng)；

5.節(jié)水器具和噴淋系統(tǒng)；

6.地表水地源熱泵系統(tǒng)；

7.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)。

構(gòu)傳熱系數(shù)、保溫層厚度門窗性能、遮陽度等。

（1）墻體節(jié)能：墻體節(jié)能的主要技術(shù)是保溫隔熱，根據(jù)保溫隔熱的構(gòu)造形式，一般可分為外墻外保溫、外墻自保溫、外墻內(nèi)保溫和夾芯保溫外墻4種形式。

（2）屋面節(jié)能：屋面能耗占圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗的5%～10%，屋面節(jié)能是不可忽視的。屋面節(jié)能主要是通過構(gòu)造與材料選擇、造型設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的。

（3）門窗節(jié)能：在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，大約70%的能耗是通過門窗散失的，另外30%才是通過外墻和屋面散失的，可見門窗是圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能中的薄弱環(huán)節(jié)，加強(qiáng)門窗節(jié)能意義重大。門窗節(jié)能的主要措施包括控制窗墻面積比、采用節(jié)能門窗、提高門窗氣密性等。Tips3：窗口遮陽以及盡量減少東、西向開窗是降低門窗太陽輻射得熱的關(guān)鍵措施。節(jié)能門窗可采用帶隔熱條的鋁合金窗框、PVC塑料窗框、玻璃鋼窗框等，窗玻璃采用Low-E中空玻璃、鍍膜中空玻璃等。

（4）建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能優(yōu)化方法：對于多目標(biāo)約束、多因素組合的優(yōu)化可通過仿真模擬軟件結(jié)合優(yōu)化算法來實(shí)現(xiàn)。例如采用PKPM軟件建模，利用PBECA進(jìn)行節(jié)能計(jì)算。優(yōu)化算法主要有正交法、遺傳算法等。正交法是應(yīng)用正交原理從多因素組合中篩選有代表性的因素組合進(jìn)行試驗(yàn)，從而找到最優(yōu)因素組合結(jié)果，例如三因素三水平全面試驗(yàn)要做27次，但利用正交原理只需做9次。但正交法處理連續(xù)變量存在缺陷，而且精確性稍差。遺傳算法處理多目標(biāo)約束、連續(xù)變量較好，精確性也較高。

2. 建筑物理環(huán)境模擬優(yōu)化

包括但不僅限于建筑節(jié)能設(shè)計(jì)、室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境模擬分析、場地日照計(jì)算、室內(nèi)采光模擬、場地噪音模擬、熱島模擬、建筑能耗模擬、結(jié)露及隔熱計(jì)算等。

（1）場地風(fēng)環(huán)境模擬： 內(nèi)容包括但不限于冬季、夏季、過渡季節(jié)下的場地風(fēng)速云圖、風(fēng)速矢量圖、風(fēng)速放大系數(shù)云圖及矢量圖、場地風(fēng)壓圖及建筑表面風(fēng)壓圖及模擬結(jié)果針對新綠標(biāo)要求的判斷結(jié)論。

（2）室內(nèi)自然通風(fēng)模擬： 輸出各戶型的室內(nèi)自然通風(fēng)模擬報(bào)告，內(nèi)容包括但不限于冬季、夏季、過渡季節(jié)下的室內(nèi)風(fēng)速云圖、風(fēng)速矢量圖、空氣齡云圖、門窗風(fēng)壓表及各房間的換氣次數(shù)結(jié)果。

（3）室內(nèi)自然采光模擬： 內(nèi)容包括但不限于建筑各平面采光系數(shù)的分析彩圖、室內(nèi)三維采光效果圖、室內(nèi)各房間的平均采光系數(shù)及采光品質(zhì)判定、達(dá)標(biāo)率判定等。

（4）場地日照模擬： 日照計(jì)算一般由方案設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)完成。內(nèi)容包括但不限于日照分析圖、地形日照時長分析、地形日照陰影分析、地形日照輻射分析建筑空間日照陰影分析、建筑空間日照輻射量分析等。

（5）全年能耗模擬： 內(nèi)容主要包括建筑各分項(xiàng)能耗值及建筑整體全年能耗值、維護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能率、空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能率等。

3.高效空調(diào)機(jī)組和高效光源

（1）高效空調(diào)機(jī)組：目前高效節(jié)能空調(diào)機(jī)組控制方法和控制裝置、空調(diào)機(jī)組主要由空調(diào)壓縮機(jī)、熱回收氟利昂—水換熱器、空氣換熱器、空調(diào)水氟利昂—水換熱器、電磁四通換向閥、節(jié)流元件、控制器、外殼鈑金件等組成，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)夏天風(fēng)冷制冷，冬季空氣源熱泵采暖，夏季采用全熱回收空調(diào)制冷產(chǎn)生的熱量制取衛(wèi)生熱水，過渡季節(jié)及冬季采用空氣源熱泵原理制取衛(wèi)生熱水等。

（2）高效光源：高效燈具指效率高、壽命長、安全和性能穩(wěn)定的照明電器產(chǎn)品。包括電光源，燈用電器附件，燈具，配線器材，調(diào)光控制裝置和光控器件。主要有緊湊型熒光燈、細(xì)管熒光燈（直徑26mm的T8和16mm的T5）、鹵鎢燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈。高效燈用電器附件主要是電子鎮(zhèn)流器和高效電感鎮(zhèn)流器。高效燈具主要是反射效率高的鍍膜反射器、深拋物面熒光燈燈具、折射式燈具等。控制器件包括自控開關(guān)（聲控、超聲波、紅外線、微波控制等）、時間程序控制、遙控調(diào)光等。

4.雨水收集系統(tǒng)

    雨水回收利用系統(tǒng)可集中收集屋面、道路、等處的雨水等，收集的雨水經(jīng)過過濾、消毒等技術(shù)凈化后達(dá)到一定的潔凈要求，可以用于結(jié)合人工濕地景觀補(bǔ)水、沖洗道路，綠化用水、生活雜用水、冷卻循環(huán)等用途，充分利用雨水資源，可以大大減輕城市的需水壓力，緩解地下水的資源緊張狀況，是改善城市生態(tài)環(huán)境的重要部分，將會產(chǎn)生巨大的社會、環(huán)境及經(jīng)濟(jì)效益。

    中水，主要是指城市污水或生活污水經(jīng)處理后達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、可在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的非飲用雜用水，其水質(zhì)介于水與下水之間，是水資源有效利用的一種形式。

5.節(jié)水器具和噴淋系統(tǒng)

    綠色建筑設(shè)計(jì)中供水設(shè)施宜采用節(jié)能節(jié)水型，要強(qiáng)調(diào)淘汰耗水型室內(nèi)水器具，推行節(jié)水型器具。根據(jù)實(shí)際情況合理設(shè)置綠色建筑給排水系統(tǒng)的壓力限值；為了滿足節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)，就有必要控制超壓流量；優(yōu)化給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選擇減壓裝置和合理選擇供水附件。

主要的有效節(jié)水措施包括避免供水管網(wǎng)滲漏、減壓限流措施、采用節(jié)水器具和設(shè)備、分類設(shè)置用水計(jì)量水表、節(jié)水灌溉，具體而言：

（1）在給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，配水點(diǎn)的水壓需要合理限制；

（2）為以減少超壓出流流量，配置卸壓裝置降低異常區(qū)的水壓；

（3）在給排水系統(tǒng)中優(yōu)先配置節(jié)水龍頭。建立相應(yīng)的給排水系統(tǒng)進(jìn)行分質(zhì)排水分類，主要包括優(yōu)質(zhì)雜排水、雜排水和生活污水等三種，以達(dá)到收集，再生和排放的目的，節(jié)約水資源。

（4）使用節(jié)水型衛(wèi)生器具，減少用水量及加壓能。

    目前我國廁所的沖廁能力普遍大于9L，有的甚至大于11L，這是非常耗水的。如果所有坐便器都采用節(jié)水型坐便器，住宅節(jié)水可達(dá)14%，酒店、餐廳節(jié)水可達(dá)4%，寫字樓節(jié)水可達(dá)27%。例如，一些采用噴射虹吸沖洗方式的馬桶，可以分為3L和6L兩種，既節(jié)水又節(jié)能。

6.地表水地源熱泵系統(tǒng)

地表水地源熱泵系統(tǒng)使用大地作為熱源（在冬季）或散熱器（在夏天）。

地源熱泵系統(tǒng)的能量來源于自然能源。地源熱泵系統(tǒng)以巖土體、地下水或地表水為低溫?zé)嵩?，由水源熱泵機(jī)組、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)形式的不同，地源熱泵系統(tǒng)分為地埋管地源熱泵系統(tǒng)、地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)。

它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空調(diào)”。被認(rèn)為是目前可使用的對環(huán)境最友好和最有效的供熱、供冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)無論嚴(yán)寒地區(qū)或熱帶地區(qū)均可應(yīng)用?？蓮V闊應(yīng)用在辦公樓、賓館、學(xué)校、宿舍、醫(yī)院、飯店、商場、別墅、住宅等領(lǐng)域。

7.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

與社會平均水平相比，經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化的住宅和公建的鋼筋混凝土工程項(xiàng)目，一般每平方米工程造價可以節(jié)省60到170元，鋼結(jié)構(gòu)或城市綜合體潛力更大。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在降低建筑鋼筋、混凝土消耗具有關(guān)鍵作用。在國家標(biāo)準(zhǔn)新版《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50378-2014）中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化被提升為綠色建筑節(jié)材部分的最重要的內(nèi)容。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)包括：對地基基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)件三個方面進(jìn)行優(yōu)化達(dá)到節(jié)材效果。

（1）地基基礎(chǔ)優(yōu)化方面。地基基礎(chǔ)是建筑結(jié)構(gòu)主要的組成部分，關(guān)系到整個建筑結(jié)構(gòu)安全性與經(jīng)濟(jì)性，多高層建筑下的基礎(chǔ)厚重、混凝土和鋼筋用量都很大，優(yōu)化空間也很大，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)在建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的安全性和經(jīng)濟(jì)性之間尋求一個合理的平衡點(diǎn)是結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)優(yōu)化的目的。首先從基礎(chǔ)造型和布置開始，通過結(jié)構(gòu)計(jì)算來驗(yàn)證基礎(chǔ)方案的準(zhǔn)確性和可行性，再根據(jù)規(guī)范和實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)對建筑材料的選用進(jìn)行合理的分析，使其得到充分的利用。

（2）結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化方面。優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫共同承重；縱橫墻的布置應(yīng)均勻?qū)ΨQ；縱橫墻豎向應(yīng)上、下連續(xù)，不宜采用上剛下柔的結(jié)構(gòu)；鋼結(jié)構(gòu)以鋼材制作為主的結(jié)構(gòu)，屬于綠色建筑結(jié)構(gòu)體系，未來發(fā)展前景廣闊。鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化可遵循以下原則：選擇結(jié)構(gòu)平面布置合理的鋼結(jié)構(gòu)方案，方案結(jié)構(gòu)的傳力途徑與受力盡可能簡單、明確；加強(qiáng)設(shè)計(jì)連接節(jié)點(diǎn)優(yōu)化；完善整體布置和構(gòu)件設(shè)計(jì)。

（3）結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)化方面。結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)比較具體，可定量分析，把握單體構(gòu)件的設(shè)計(jì)也是實(shí)現(xiàn)總體優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。鋼筋的強(qiáng)度、混凝土的性能、構(gòu)件的高度和寬度、箍筋的間距等方面的設(shè)計(jì)都影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件的性能。不具備實(shí)用功能裝飾性構(gòu)件在建筑中大量應(yīng)用，在施工中較少采用工業(yè)化生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件，都影響工程的造價。建筑功能、柱網(wǎng)跨度、荷載大小等因素對整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化具有影響。最后，需要重點(diǎn)查看結(jié)構(gòu)優(yōu)化文件中構(gòu)件的應(yīng)力比或柱軸壓比、層間位移角等是否合理。

結(jié)語

本期系統(tǒng)梳理綠色建筑“經(jīng)典”要素，旨在科普綠色建筑的“綠色”，并不是指一般意義的立體綠化、屋頂綠色建筑花園，而是代表一種概念或象征，指建筑對環(huán)境無害，能充分利用環(huán)境自然資源，并且在不破壞環(huán)境基本生態(tài)平衡條件下建造的一種建筑，又稱為可持續(xù)發(fā)展建筑、生態(tài)建筑、回歸大自然建筑、節(jié)能環(huán)保建筑。