低碳生态技术在建筑设计中的实践

金 汤

(上海地产集团中华企业股份有限公司，上海 200040)

0 引言

根据联合国环境规划署2009年发布的《建筑与气候变化》报告，建筑行业每年的能耗占全球总能耗的40%，因此控制建筑业的能耗对于全球节能减排至关重要。正因如此，在世界范围内，“低碳生态建筑”应运而生。

“低碳生态建筑”作为一个复合概念，前者主要体现在低污染、低排放、低能耗、高能效、高效率、高效益为特征的新建筑发展模式;后者则主要体现在资源节约、环境友好、居住适宜、运行安全、持续改善等方面。同时，在内涵上，既体现了通过“低碳”手段来减少建筑发展对自然生态环境的负面影响，又体现了创造“人与自然”和谐共生的关系。

1 项目概况

苏州钟园路地块项目位于苏州工业园区东区，钟园路以北，丽帆巷以南，用地面积约57 000 m2，总建筑面积约15万m2，容积率2.2，定位为高层低碳生态精装修住宅小区。

2 低碳生态设计分析

首先，通过分析该项目功能定位、苏州当地自然条件、方案设计特点、客户需求等因素，提炼出本项目适宜实施的多种建筑技术措施。

其次，从建筑技术措施的适用性、经济性、使用效果、技术成熟度等多方面出发，对技术措施进行分类组合优化，为本项目量身打造绿色建筑技术体系。

最后，根据确定的建筑技术体系，制定特定的低碳生态建筑技术方案，以满足本项目的需求。

结合项目实际情况及低碳生态要求，确定从下述五个方面来开展规划及建筑设计:

1)外部环境;2)节能及利用;3)节水及利用;4)节材及利用;5)室内环境。

3 低碳生态技术体系

3.1 外部环境

3.1.1 场地通风

通过分析苏州常年风向为东南风，在规划设计时调整楼栋位置，保证住区风向能顺利通过整个地块，保证室外1.5 m高处风速v＜5 m/s，且无严重的无风区或涡旋区。利用基于CFD原理的计算软件对室外风环境进行分析，优化建筑布局及设计，避免高层建筑间距过小形成“高楼风”，同时使建筑物处于周围建筑物的气流旋涡区及无风区之外;优化建筑物主立面在过渡季和夏季主导风向下的迎风夹角，以利于室内自然通风效果。

3.1.2 场地日照

采用日照分析软件对小区规划设计布局进行模拟，分析项目用地内建筑的日照状况，优化建筑布局及户型设计，确保每户大寒日满足2 h日照。

3.1.3 本土化生态景观设计

对当地植物物种进行分类，优先种植少维护、耐候性强的乡土植物，同时也可以根据乔木物种的生态指标(如放氧量、固碳量等)，结合小区的碳排放参数，确定各类植物物种的配比，达到减碳的目的。

3.1.4 室外透水地面设计

考虑到苏州为多雨地区，而通常雨水就直接排到市政管网内，多有浪费，为更好地吸收雨水，补给地下水资源，避免浪费，在非机动车道路、地面停车场和其他硬质铺地铺设生态型透水地面。透水地面一般在透水砖下面铺设碎石、砂砾、砂子组成的反滤层，能够让雨水自然渗透。同时，下雨后经透水地面保存下来的雨水可以慢慢蒸发出来，释放到空气中，增加住区的湿度和舒适感。

3.1.5 屋顶绿化

参照建筑屋面设计标准，按照植被层、基质层、隔离过滤层、排(蓄)水层、隔根层、分离滑动层的构造设置一定面积的屋顶绿化，既能增加绿化，又能起到一定的防晒作用(见图1)。

图1 绿化种植屋面

3.2 节能及利用

3.2.1 控制窗墙比和建筑朝向

结合设计布局和建筑造型，利用节能计算软件进行权衡比较控制窗墙比和建筑朝向。夏热冬冷地区建筑物朝向宜采用南北向或接近南北向，每个朝向窗墙面积比不超过0.5。

3.2.2 高效外墙保温隔热系统

采用高效外墙保温系统(见图2)、断桥铝合金窗框、Low-E中空玻璃、高效保温隔热屋面技术、高效能门窗系统、高性能外遮阳技术。

3.2.3 太阳能热水系统(50%住户)

采用集中式太阳能热水器充分利用太阳能供水，以最大限度地解决能源问题。集中式太阳能供热方式为每户合用一套太阳能集热器，储水箱及管道，集中制热、储热及供水;太阳能热水器统一设置在建筑屋面，并联或串联安装，储热或供热水箱可以灵活安放在屋顶。由集热器产生的热水，经储水箱再通过供水干管重力或压力输送至各用水点。集中式系统的集热器与储水箱之间多采用机械循环，供水可以是循环介质为热水的直接供水，或介质为传热介质的间接供水系统。

图2 高效能外墙保温截面图

3.2.4 公共空间采用节能照明系统

地下室空间应尽量采用导光管自然采光系统，充分利用自然光，节约照明费用，夜晚还可以反向利用为草坪灯。从黎明到黄昏，甚至是阴天或者雨天，该照明系统导入室内的光线仍然十分充足。

同时公共区域优先选用高效节能照明产品。如选用低能耗的荧光灯(如T5，T8管)及紧凑型荧光灯，显色指数大于80，室外照明等开阔空间采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。同时，采用使用低能耗性能优的光源用电附件，如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等。紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器;高压钠灯、金属卤化物灯宜配用节能型电感镇流器。

3.2.5 其他节能设备(水泵、电梯)

选用节能主机的小机房电梯或无机房电梯，相比普通电梯可节电30%以上;针对高层，合理进行水系统分区，充分利用市政供水压力。

3.3 节水及利用

3.3.1 节水器具的利用

节水龙头停水自动关闭水龙头等具有手动或自动启闭和控制出水口水流量功能的产品;苏州为水质性缺水地区，选用一次冲洗水量不大于6 L水的便器。

3.3.2 雨水收集

雨水收集回用于室外场地绿化浇洒、景观补水(10%利用率)，分析苏州雨水资源条件，设计优化雨水收集系统形式，计算收集量、回用量、随时间变化规律及卫生要求等因素综合考虑确定调蓄排放、回用雨水的用途。计算雨水收集量，室外绿化、景观用水量，计算可利用率，并根据需求优化系统设计，建造雨水收集利用系统。同时，雨水用于室外场地绿化浇洒、景观补水等用途即可认为满足非传统水源利用率10%的要求。

3.3.3 中水收集

通过中水收集，回用于室外场地绿化浇洒、景观补水及入户回用(30%利用率)根据排水的水质、水量、排水状况和中水回用的水质、水量的平衡计算选定中水水源，并进行技术和经济性分析选择再生水源和水处理工艺;并同时收集雨水;确定室内冲厕、绿化浇洒、景观补水等各项用量，计算非传统水可利用率，优化系统设计，建造中水回用系统。

3.3.4 绿化灌溉

采用喷灌、微灌等高效节水灌溉方式，严禁采用漫灌方式;普遍采用的节水绿化灌溉方式是喷灌;微灌包括滴灌、微喷灌、涌流灌和地下渗灌。采用喷灌或微灌等高效节水灌溉方式可分别节水30%～50%，50%～70%。

3.4 节材与利用

3.4.1 环保材料利用

采用取材方便、生产简便、生产能耗低、无污染的建筑材料，并尽量使用可再循环材料利用(10%利用率)。

3.4.2 以废弃物为原料生产的建材利用(30%利用率)

在部分对外立面、建筑结构、使用功能没有影响的地方，倒如室内非承重分隔墙体等，可以使用二次建材，以提高建材的回用率。

3.5 室内环境

3.5.1 室内采光优化设计

结合立面设计，利用日照软件模拟分析房间的采光效果，优化布局、户型、遮阳构件设计，以及窗地面积比。

3.5.2 室内通风优化设计

结合场地风环境计算结果，利用基于CFD原理的计算软件分析建筑室内自然通风状况，优化布局设计、窗户开口面积和位置，尽量形成有利的“穿堂风”，避免涡流区。

3.5.3 室内隔声设计

为解决楼板撞击传声产生的噪声，地面采用“浮筑楼板”构造。即在结构楼板上铺设一层绝缘隔声材料，上面再浇筑6 cm～8 cm的混凝土砂浆层，这层楼板好像浮在绝缘层上，与楼板及四周墙体分离，从而达到极好的隔音效果。

3.5.4 室内新风设计

分析项目工程特点和市场定位，选择安装双向流户式新风系统(可带热回收功能)，在采暖和空调期与空调采暖设备联动使用，有效调节室内空气湿度，使居室时刻保持干爽、舒适的状态，对夏季潮湿的空气有很强的除湿作用;并且可以驱除室内装饰造成的可能长时间存在的有害气体。