被动优先的绿色建筑设计探析——以深圳建科院大楼及山东建筑大学教学实验综合楼为例.doc

被动优先的绿色建筑设计探析——以深圳建科院大楼及山东建筑大学教学实验综合楼为例 赵喆骅 李晓芸 山东建筑大学建筑城规学院 山东省城乡规划设计研究院 摘 要： 在“绿色建筑”技术飞速发展的今天, 灵活应用并全面协调好各种现代技术为具体设计与实施的项目服务是当今绿色建筑设计的发展方向充分利用自然环境条件, 注重建筑本身的实际能耗, 釆用被动优先的节能措施并辅助主动节能技术的建筑方案才是绿色建筑的根本在当前“绿色建筑”和“生态建筑”往往不节能、不绿色的背景下, 如何通过被动优先的设计理念与主动技术的结合来使建筑真正变为可以顺应时代发展要求的可持续性建筑, 是广大建筑设计实践者一直崇尚并追求的发展目标从以“被动优先”概念为先导的绿色建筑设计出发, 通过论述被动式设计的概念、被动优先的设计策略以及对深圳建科院大楼与山东建筑大学教学实验综合楼进行案例分析, 来探求以被动式设计策略为出发点的当代绿色建筑的设计思路, 以此为今后的绿色建筑设计实践提供借鉴与帮助关键词： 绿色建筑; 建筑节能; 被动优先; 被动式技术; 设计策略; 可持续性; 作者简介：赵喆骅 (1990) , 男, 满族, 山东济南人, 硕士研究生, 研究方向:建筑设计及其理论 (603678859@.com) 。

作者简介：李晓芸 (1961) , 女, 山东济南人, 毕业于同济大学, 土木工程专业, 高级工程师 (2672450693@.com) 收稿日期：2017-03-09Green Building Design with Preferred Passive Technology: Building of Shenzhen Institute of Building Research, and the Experimental Building of Shandong Jianzhu UniversityZHAO Zhe-hua LI Xiao-fang Department of Architecture and Urban Planning, Shandong Jianzhu University; Shandong Urban and Rural Planning Design Institute; Abstract： Today, the “green building”technology is developed rapidly. Flexible application and comprehensive coordination of various modern technologies for the specific project is the developing direction of green building design. Making full use of the natural environment conditions, paying attention to the actual energy consumption of the building itself, the passive technology is preferred with auxiliary active energy saving technology, which is the fundamental construction of green building. In the current non-energy-saving background of “green building”and “ecological architecture ”, achieving sustainable architecture through combing the passive technology as priority with advance energy-saving technology is the advocating and pursuing aim of engineers in architectural design practice, which is the requirement of the times. Following the “prior passive technology”proposal, the passive design concept and prior passive design strategy are expounded, with case analysis on the building of Shenzhen Institute of Building Research, and Experimental Building of Shandong Jianzhu University, to explore the design ideas of modern green building with passive design strategy, and to provide reference and assistance for the green building design practice in the future.Keyword： green buildings; building energy efficiency; prior passive technology; passive technology; design strategy; sustainability; Received： 2017-03-090 引言在当今的“绿色建筑”设计中, 很多人对绿色建筑的认识还存在相当大的误解。

许多建筑行业的设计者认为, 如果建筑釆用了某一项节能技术或某些绿色建筑新科技, 则该建筑就属于节能建筑或绿色建筑[1]设计者之所以会出现这种误区的根本原因, 归根结底在于设计者在设计的前期不但对于建筑所处的周围场地与客观环境条件理解的不深入, 还对绿色建筑的概念与绿色技术的理解存在偏差而基于此所带来的结果, 便是设计过程中盲目累加新技术而使得所谓的“绿色建筑”实际并不节能, “绿色建筑”本身整体的实际能耗并没有因为新兴技术的叠加有任何实质性的减少所以, 以被动优先的设计策略为出发点, 通过合理的被动式建筑设计辅以主动技术的绿色建筑设计, 才是当今绿色建筑发展的大方向1 被动式设计1.1 被动式的概念根据 1993 年美国国家公园出版社出版的《可持续发展设计导则》一书, 被动式设计 (passive design) 是指结合功能需要, 采用简单的实用技术, 针对当地气候采用被动式能源策略, 尽量应用可再生资源由此可见, 被动式设计要求建筑师在进行建筑设计时充分了解并尊重地区自然环境状况, 尽可能通过对建筑规划布局、建筑材料的选择、建筑结构方式的采用等的设计来利用并适应当地的地理及气候特点, 而不再过度依赖外部能源的输入或者运用机械设备, 以此来为人们创造健康舒适的室内热环境, 并节约不可再生资源。

1.2 被动优先与主动优化清华大学建筑学教授栗德祥提倡“被动优先”的理念, 而所谓“被动设计”, 是指在建筑设计的过程中, 最大程度地借助自然气候和建筑自身的调节功能来节能减排并降低整个建筑能耗而作为技术辅助或补充手段, 建筑还可以通过人工设备及主动技术来弥补建筑物能量不足的部分从而提高建筑使用效率[2]主动优化:指在充分利用自然环境条件和建筑本体的被动节能措施之后所进行的必要的主动 (制冷、制热、通风、照明等) 技术, 并以此作为辅助手段和补充手段来优化建筑本体[2]1.3 被动设计的背景与意义我国建筑业在建造和使用过程中能源消耗巨大, 绿色低碳、环境保护是目前建筑业需要解决的重要问题, 大力发展建筑节能、积极推动被动优先的建筑设计与施工方法刻不容缓尽管在当下人们已经清晰认识到能源问题和排放问题的紧迫性, 并在建筑设计中进行了很多有意义的绿色建筑与技术的实践, 然而由于对绿色建筑理解的误区以及各种因素的影响, 设计者在从事建筑设计的过程中过分地依靠主动式技术来对建筑进行“节能”设计的问题依然存在而最终造成的结果便是生态建筑“不生态”, 节能建筑“不节能”以及成本的巨大浪费所以, 在当下务求建筑节能和减排的大环境下通过建筑自我的被动式调节, 形成良性的物质和能量循环、解决能耗问题, 是被动式建筑的发展方向, 也是历史积累经验下绿色建筑发展的必由之路。

2 被动式设计的设计策略2.1 以建筑环境与气候为先导的设计策略以建筑环境与气候为先导的设计思想最早见诸于公元前 1 世纪古罗马工程师维特鲁威所撰写的《建筑十书》, 其第六书中提及了建筑气候与朝向的问题, 涉及了对建筑环境的控制和对建筑材料的运用西方国家对建筑设计与气候环境的关系研究起步较早早在 20 世纪初即有一批建筑师立足现代建筑技术, 对建筑环境气候设计进行了研究自 1963 年美国普林斯顿大学发表《设计结合气候》至 20 世纪 90 年代末的一系列生态建筑实践, 西方国家从不同层面进行了广泛而深刻的理论研究及实践在以被动优先理念为先导的绿色建筑设计时, 为了实现环境的可持续应用必须首先对整个场地进行详细分析, 在充分了解建筑所处的环境条件和气候条件以后才能进行建筑场地的规划[3]只有在以建筑环境气候为先导的设计思路下, 建筑物的朝向、建筑体形系数、场地绿化率、场地植被情况、建筑与场地周边道路及场地内构筑物的关系才能被确定建筑物周边的环境气候要求设计者要特别关注建筑的间距、优化建筑的位置与朝向、合理组织建筑物的自然通风和自然光照, 因为这不仅关系到建筑物在场地中与气候和环境的呼应, 也决定了建筑物是否能够达到被动优先的要求[2]。

2.2 控制建筑物单体形态的设计策略控制建筑物的单体形态是被动式建筑设计的一个重要的方面建筑物的单体形态对于建筑物的体形系数与建筑物的结构及空间组织上有着极为重要的影响减少建筑物的体型系数有利于降低建筑物的能耗, 因为体形系数越大建筑物与外界进行热交换的面积就越大所以无论是在保温材料的节省方面以及建筑物室内的能耗方面, 降低体形系数都会对建筑物的整体节能产生非常显著的作用此外, 建筑物的结构选型与空间组织可以帮助建筑物得到好的通风性和好的内环境, 从而更利于建筑物节能效果的实现2.3 建筑物围护结构设计与材料选择建筑物围护结构的设计与材料选择也是其能否真正达到节能目标的关键所在建筑物围护结构保温层的导热系数和保温层的厚度, 决定了建筑物热传导的性能, 热传导的性能对于建筑物夏季空调的使用与冬季供暖设备的使用起着决定性的作用而对于围护结构的材料而言, 如果材料在颜色的选择上, 采用对太阳辐射反射率高的颜色, 则建筑物在夏季可以减少外表皮的吸收辐射率而建筑的外围护墙体, 如果采用蓄热性能好的材料并减少大面积的玻璃与开窗, 则建筑物在冬季所需要的供热能耗就可以得到极大的减少总之建筑物的外围护结构由于其保温性能良好且不需要维修, 故在被动设计方面应该得到重点关注。

3 被动优先的绿色建筑案例分析3.1 深圳建科院大楼案例分析深圳建科院大楼是深圳市建筑科学研究院的科研办公楼, 项目以探索低成本和软技术为核心的绿色建筑实现模式为宗旨, 以实现建筑全寿命周期内最大限度节约和高效利用资源、保护环境、减少污染为目标[4]大楼已实现了最初的建设目标, 以约每平方米四千余元的工程总造价, 达到了国家绿色建筑评价标准三星级和美国 LEED 金级的要求[5]深圳建科院大楼在设计之初, 首先以建筑周围环境气候条件为先导建筑的朝向也充分釆用了被动优先、辅助主动优化的设计理念我们由图 1 和图 2 可以看出, 深圳建科院大楼在其平面布置上采用了传统的“凹”字形设计, 其形体在设计之初便针对建筑所处的气候条。