綠色低碳公共建筑設(shè)計(jì)策略探析
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【摘要】為實(shí)現(xiàn)公共建筑綠色低碳的發(fā)展趨勢，助力2030實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060碳中和國家戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)，本文圍繞綠色建筑的進(jìn)程及評(píng)價(jià)體系、零能耗建筑等問題并結(jié)合國內(nèi)外優(yōu)秀案例進(jìn)行探討，分析總結(jié)綠色低碳建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)策略，以期為相關(guān)人員提供參考。
【關(guān)鍵詞】綠色；低碳；公共建筑；零能耗；設(shè)計(jì)策略
1時(shí)代背景
當(dāng)下，建筑成為全球能源消耗的主要承擔(dān)者。根據(jù)UNEP（聯(lián)合國環(huán)境署）2020年全球建筑和施工狀況報(bào)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(guān)的二氧化碳排放量的38%。發(fā)展綠色低碳建筑是貫徹落實(shí)國家綠色發(fā)展戰(zhàn)略的具體實(shí)踐，降低消耗且高效利用建筑工程領(lǐng)域的資源，盡量減少對(duì)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(jìn)程
綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材），保護(hù)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(yīng)對(duì)環(huán)境問題，世界各國政府、機(jī)構(gòu)、建筑學(xué)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(shí)期和背景下提出的，建立的相應(yīng)體系往往圍繞工程師或建筑師各自的立場展開，各有側(cè)重，但提出的策略存在一定重疊。在當(dāng)前城市發(fā)展中，綠色低碳建筑已經(jīng)成為極為重要的發(fā)展趨勢之一。
3零能耗建筑
根據(jù)不同國家的氣候、經(jīng)濟(jì)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(duì)零能耗的計(jì)算條件的限定及衡量指標(biāo)。我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（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(chǎn)能大于或等于建筑全年全部用能的建筑。
4綠色建筑評(píng)估體系
（1）英國建筑研究院綠色建筑評(píng)估體系（BREEAM）。該體系始創(chuàng)于1990年，是世界上第一個(gè)，也是全球最廣泛使用的綠色建筑評(píng)估方法，也是國際公認(rèn)的描述建筑環(huán)境性能最權(quán)威的國際標(biāo)準(zhǔn)。BREEAM評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)綜合評(píng)估項(xiàng)目的采購、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營，確保每一階段都符合目標(biāo)的性能要求。評(píng)估過程由獨(dú)立的特許評(píng)估師展開評(píng)估。BREEAM分為合格、良好、非常好、優(yōu)秀、杰出5個(gè)認(rèn)證等級(jí)。（2）能源與環(huán)境設(shè)計(jì)先鋒的綠色建筑評(píng)估體系（LEED）。美國綠色建筑協(xié)會(huì)（USGBC）于1998年在BREEAM基礎(chǔ)上開發(fā)了LEED標(biāo)準(zhǔn)，從可持續(xù)場地、水資源使用效率、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量和能源使用等四個(gè)方面評(píng)價(jià)建筑綠色標(biāo)準(zhǔn)。其宗旨是在設(shè)計(jì)中有效地減少環(huán)境和住戶的負(fù)面影響，象征著先鋒性、創(chuàng)新、環(huán)保以及社會(huì)責(zé)任。LEED分為認(rèn)證級(jí)別、銀級(jí)、金級(jí)、鉑金級(jí)4個(gè)認(rèn)證等級(jí)。（3）WELL認(rèn)證體系。WELL建筑標(biāo)準(zhǔn)于2014年推出，是世界上第一個(gè)專門針對(duì)人類健康與健康的建筑認(rèn)證，探索建筑與其居住使用者健康和福祉之間的關(guān)系。WELL由美國Delos實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)立，LEED認(rèn)證機(jī)構(gòu)綠色商業(yè)認(rèn)證公司（GBCI）協(xié)助國際WELL建筑研究所（IWBI）頒發(fā)認(rèn)證。WELL認(rèn)證體系由七大方面、若干指標(biāo)構(gòu)成其技術(shù)框架，主要從空氣、水、營養(yǎng)、光照、健身、舒適、心智等方面對(duì)建筑進(jìn)行綜合考察、評(píng)判。WELL分為銀級(jí)、金級(jí)、鉑金級(jí)3個(gè)認(rèn)證等級(jí)。（4）新加坡綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（GreenMark）。有多年新加坡教學(xué)研究經(jīng)歷的劉教授，著重介紹了新加坡綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（GreenMark），該標(biāo)準(zhǔn)由新加坡建設(shè)局于2005年推出，2015年修訂，評(píng)價(jià)體系分為新建非居住建筑與既有非居住建筑兩部評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。修訂后的新建非居住建筑評(píng)價(jià)體系增加“健康智能”和“氣候適應(yīng)性”兩大類。“健康智能”由智能運(yùn)營、空間質(zhì)量、室內(nèi)空氣質(zhì)量三方面組成；“氣候適應(yīng)性”由領(lǐng)導(dǎo)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(píng)價(jià)體系還包括日本建筑物綜合環(huán)境性能評(píng)價(jià)體系（CASEBEE）、德國綠色建筑評(píng)估體系（DGNB）、法國綠色建筑評(píng)估體系（HQE）、澳大利亞建筑環(huán)境評(píng)價(jià)體（NABERS）、澳大利亞綠色之星（GreenStar）。
5新加坡國立大學(xué)設(shè)計(jì)與環(huán)境學(xué)院SDE4綠色低碳設(shè)計(jì)策略
5.1項(xiàng)目概況
新加坡國立大學(xué)設(shè)計(jì)與環(huán)境學(xué)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(huì)頒發(fā)凈零能源認(rèn)證，成為東南亞首座獲得該認(rèn)證的建筑。該建筑為一幢總面積為8500m2的六層多學(xué)科教學(xué)樓，由新加坡國立大
5.2綠色低碳設(shè)計(jì)策略
超過50%的自然通風(fēng)：設(shè)計(jì)采取自然通風(fēng)的面積達(dá)52%，大部分房間可以迎著微風(fēng)開放。只有在需要時(shí)才使用空調(diào)，占比10%，而穿插在冷卻體塊之間的空間得益于交叉通風(fēng)，充當(dāng)熱緩沖/社交空間，模仿標(biāo)志性的“熱帶陽臺(tái)”。采用可再生能源：屋頂上可再生能源生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)的總體平衡由一個(gè)自動(dòng)監(jiān)測和報(bào)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(shù)據(jù)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(bǔ)充的熱空氣（34%），為房間提供100%新鮮的預(yù)冷空氣。空氣溫度和濕度水平設(shè)置高于標(biāo)準(zhǔn)空調(diào)系統(tǒng)，并結(jié)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(fù)荷，建筑物消耗的能源更少。與傳統(tǒng)空調(diào)相比，混合冷卻系統(tǒng)對(duì)降低EUI（單位建筑面積能耗）有顯著影響。
5.3案例小結(jié)
（1）建筑師的設(shè)計(jì)重新驗(yàn)證了東南亞本土熱帶建筑的基本原理，建筑師發(fā)現(xiàn)馬來西亞房屋具有巨大的出挑屋頂、松散的房間布局引導(dǎo)交叉通風(fēng)、采用平臺(tái)將建筑抬離地面等特征。因此，建筑師的回應(yīng)策略是采用巨大的出挑屋頂為內(nèi)部房間遮陽，如圖3所示，同時(shí)在屋頂安裝1225個(gè)光伏電池用來發(fā)電。（2）零能耗建筑一個(gè)關(guān)鍵性和技術(shù)性的轉(zhuǎn)變是利用最少能量降低建筑溫度，這一模式通過復(fù)合冷卻系統(tǒng)與自然通風(fēng)實(shí)現(xiàn)。復(fù)合冷卻系統(tǒng)采用預(yù)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(shí)耗能很低?？傮w而言，該項(xiàng)目是熱帶建筑設(shè)計(jì)原理的驗(yàn)證實(shí)例，融合熱帶地區(qū)的節(jié)能新技術(shù)與思考。（3）該建筑還可用作測試隔熱層以及開發(fā)相關(guān)綠色建筑技術(shù)。由于東西立面內(nèi)外表皮之間有間隙空間，在這些區(qū)域，立面的單元可根據(jù)研究需要被拆除并替換為新的系統(tǒng)。因此，SDE4是一座實(shí)體的綠色建筑實(shí)驗(yàn)室。（4）該建筑設(shè)有自然凈化系統(tǒng)，利用景觀來改善水質(zhì)，同時(shí)鼓勵(lì)生活類活動(dòng)和戶外教學(xué)。徑流流過屋頂和石頭，達(dá)到清除沉積物和可溶物質(zhì)的目的。約50%的植物都是本地品種，大多數(shù)來自南部的熱帶地區(qū)，這也為環(huán)境教育提供機(jī)會(huì)。
6結(jié)語
國務(wù)院參事、住建部原副部長仇保興認(rèn)為，碳達(dá)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(gè)城市碳中和是否成功的最重要的關(guān)鍵因素。在建筑業(yè)中，節(jié)能減碳是實(shí)現(xiàn)中國碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的“關(guān)鍵一環(huán)”。技術(shù)創(chuàng)新是根本，建筑設(shè)計(jì)是引導(dǎo)建筑用能行為的關(guān)鍵，是減碳的基因。零能耗建筑是實(shí)現(xiàn)低能耗和低碳排放的關(guān)鍵一步，據(jù)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(shè)計(jì)中建筑師應(yīng)盡可能考慮具有氣候適應(yīng)性的被動(dòng)式設(shè)計(jì)策略，例如采取遮陽、通風(fēng)等簡單有效的設(shè)計(jì)手段；要根據(jù)項(xiàng)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(dān)起在建筑與環(huán)境設(shè)計(jì)上進(jìn)行綠色創(chuàng)新的責(zé)任，綠色低碳建筑不只是工程顧問團(tuán)隊(duì)的工作。
參考文獻(xiàn)
[1]田嬌，高靜文.國內(nèi)外綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析研究[J].城市建筑，2019（32）：45-49.
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[3]魏煜.低碳概念下建筑設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)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(wù)署工程設(shè)計(jì)管理中心
