绿色低碳公共建筑设计策略探析

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【摘要】为实现公共建筑绿色低碳的发展趋势，助力2030实现碳达峰、2060碳中和国家战略发展目标，本文围绕绿色建筑的进程及评价体系、零能耗建筑等问题并结合国内外优秀案例进行探讨，分析总结绿色低碳建筑设计的相关策略，以期为相关人员提供参考。

【关键词】绿色；低碳；公共建筑；零能耗；设计策略

1时代背景

当下，建筑成为全球能源消耗的主要承担者。根据UNEP（联合国环境署）2020年全球建筑和施工状况报告，2019年建筑和施工的能源使用量占全球最终能源使用量的35%，占与能源相关的二氧化碳排放量的38%。发展绿色低碳建筑是贯彻落实国家绿色发展战略的具体实践，降低消耗且高效利用建筑工程领域的资源，尽量减少对自然环境的影响，提升建筑物的安全性及使用性，是发展绿色建筑的意义。

2绿色建筑的进程

绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度节约资源（节能、节地、节水、节材），保护环境和减少污染，提供健康适用、高效使用，与自然和谐共生的建筑。为了应对环境问题，世界各国政府、机构、建筑学者相继提出了“生态建筑”“绿色建筑”“高性能建筑”“可持续建筑”“低碳建筑”“正能量建筑”等诸多建筑理念。这些建筑理念是在不同时期和背景下提出的，建立的相应体系往往围绕工程师或建筑师各自的立场展开，各有侧重，但提出的策略存在一定重叠。在当前城市发展中，绿色低碳建筑已经成为极为重要的发展趋势之一。

3零能耗建筑

根据不同国家的气候、经济及政治条件，目前有多种不同的零能耗建筑定义和框架，主要区别在于对零能耗的计算条件的限定及衡量指标。我国住房和城乡建设部的《近零能耗建筑技术标准》（GB/T51350—2019）将零能耗建筑定义为：充分利用建筑本体和周边的可再生能源资源，使可再生能源年产能大于或等于建筑全年全部用能的建筑。

4绿色建筑评估体系

（1）英国建筑研究院绿色建筑评估体系（BREEAM）。该体系始创于1990年，是世界上第一个，也是全球最广泛使用的绿色建筑评估方法，也是国际公认的描述建筑环境性能最权威的国际标准。BREEAM评价标准综合评估项目的采购、设计、施工和运营，确保每一阶段都符合目标的性能要求。评估过程由独立的特许评估师展开评估。BREEAM分为合格、良好、非常好、优秀、杰出5个认证等级。（2）能源与环境设计先锋的绿色建筑评估体系（LEED）。美国绿色建筑协会（USGBC）于1998年在BREEAM基础上开发了LEED标准，从可持续场地、水资源使用效率、室内环境质量和能源使用等四个方面评价建筑绿色标准。其宗旨是在设计中有效地减少环境和住户的负面影响，象征着先锋性、创新、环保以及社会责任。LEED分为认证级别、银级、金级、铂金级4个认证等级。（3）WELL认证体系。WELL建筑标准于2014年推出，是世界上第一个专门针对人类健康与健康的建筑认证，探索建筑与其居住使用者健康和福祉之间的关系。WELL由美国Delos实验室创立，LEED认证机构绿色商业认证公司（GBCI）协助国际WELL建筑研究所（IWBI）颁发认证。WELL认证体系由七大方面、若干指标构成其技术框架，主要从空气、水、营养、光照、健身、舒适、心智等方面对建筑进行综合考察、评判。WELL分为银级、金级、铂金级3个认证等级。（4）新加坡绿色建筑评价标准（GreenMark）。有多年新加坡教学研究经历的刘教授，着重介绍了新加坡绿色建筑评价标准（GreenMark），该标准由新加坡建设局于2005年推出，2015年修订，评价体系分为新建非居住建筑与既有非居住建筑两部评价标准。修订后的新建非居住建筑评价体系增加“健康智能”和“气候适应性”两大类。“健康智能”由智能运营、空间质量、室内空气质量三方面组成；“气候适应性”由领导者、城市和谐、热带性三方面组成。此外，目前全球主要的绿色建筑评价体系还包括日本建筑物综合环境性能评价体系（CASEBEE）、德国绿色建筑评估体系（DGNB）、法国绿色建筑评估体系（HQE）、澳大利亚建筑环境评价体（NABERS）、澳大利亚绿色之星（GreenStar）。

5新加坡国立大学设计与环境学院SDE4绿色低碳设计策略

5.1项目概况

新加坡国立大学设计与环境学院于2019年1月启用的大楼“SDE4”，如图1所示，获美国国际未来生活协会颁发净零能源认证，成为东南亚首座获得该认证的建筑。该建筑为一幢总面积为8500m2的六层多学科教学楼，由新加坡国立大

5.2绿色低碳设计策略

超过50%的自然通风：设计采取自然通风的面积达52%，大部分房间可以迎着微风开放。只有在需要时才使用空调，占比10%，而穿插在冷却体块之间的空间得益于交叉通风，充当热缓冲/社交空间，模仿标志性的“热带阳台”。采用可再生能源：屋顶上可再生能源生产面积2000余平方米，如图2所示，有1225块太阳能光伏板，所选的光伏板模块效率约为21%，每年能够生产超过500MWh的能量。人工智能能耗监控系统：能源消耗与生产的总体平衡由一个自动监测和报告系统持续检测，该系统就像是SDE4的人工智能，通过传感器和仪表收集的数据控制和管理建筑物的性能。创新型混合冷却系统：该混合冷却系统提供由吊扇补充的热空气（34%），为房间提供100%新鲜的预冷空气。空气温度和湿度水平设置高于标准空调系统，并结合吊扇提高空气速度，以提供最佳的热舒适。由于减少冷却负荷，建筑物消耗的能源更少。与传统空调相比，混合冷却系统对降低EUI（单位建筑面积能耗）有显著影响。

5.3案例小结

（1）建筑师的设计重新验证了东南亚本土热带建筑的基本原理，建筑师发现马来西亚房屋具有巨大的出挑屋顶、松散的房间布局引导交叉通风、采用平台将建筑抬离地面等特征。因此，建筑师的回应策略是采用巨大的出挑屋顶为内部房间遮阳，如图3所示，同时在屋顶安装1225个光伏电池用来发电。（2）零能耗建筑一个关键性和技术性的转变是利用最少能量降低建筑温度，这一模式通过复合冷却系统与自然通风实现。复合冷却系统采用预冷空气系统（与传统的交流冷却系统相比能耗更低）和吊扇。建筑通透、开放、舒适，同时耗能很低。总体而言，该项目是热带建筑设计原理的验证实例，融合热带地区的节能新技术与思考。（3）该建筑还可用作测试隔热层以及开发相关绿色建筑技术。由于东西立面内外表皮之间有间隙空间，在这些区域，立面的单元可根据研究需要被拆除并替换为新的系统。因此，SDE4是一座实体的绿色建筑实验室。（4）该建筑设有自然净化系统，利用景观来改善水质，同时鼓励生活类活动和户外教学。径流流过屋顶和石头，达到清除沉积物和可溶物质的目的。约50%的植物都是本地品种，大多数来自南部的热带地区，这也为环境教育提供机会。

6结语

国务院参事、住建部原副部长仇保兴认为，碳达峰、碳中和战略要以城市为主体，而建筑行业是决定一个城市碳中和是否成功的最重要的关键因素。在建筑业中，节能减碳是实现中国碳达峰、碳中和目标的“关键一环”。技术创新是根本，建筑设计是引导建筑用能行为的关键，是减碳的基因。零能耗建筑是实现低能耗和低碳排放的关键一步，据推测，零能耗建筑是碳中和背景下未来建筑的发展趋势之一。在建筑设计中建筑师应尽可能考虑具有气候适应性的被动式设计策略，例如采取遮阳、通风等简单有效的设计手段；要根据项目定位、需求，合理采取系统性的绿色低碳措施；建筑师要担起在建筑与环境设计上进行绿色创新的责任，绿色低碳建筑不只是工程顾问团队的工作。

参考文献

[1]田娇，高静文.国内外绿色建筑评价标准对比分析研究[J].城市建筑，2019（32）：45-49.

[2]徐茂华，李晓雯.绿色发展理念的五个向度及现实价值[J].重庆社会科学，2018（8）：74-82.

[3]魏煜.低碳概念下建筑设计应对策略分析[J].城市建筑，2015（33）：48.

作者:刘平 黄晶晶 成诚 单位:深圳市建筑工务署工程设计管理中心