绿色建筑选址与室外环境设计-教育与工业建筑节能

（一）选址与场地风险防范

1.绿色建筑的选址与规划的指导思想

城市建设活动给环境带来了巨大的副作用。分析研究表明，大约一半的温室效应气体来自建筑材料的生产运输、建筑的建造以及与运行管理有关的能源消耗。它还加剧了其他问题，如酸雨、臭氧层破坏等。根据欧洲的有关数据，建设活动引起的环境负担占总环境负担的15%～45%。

自然环境是人类赖以生存和生活的基础，建筑始终存在于一定的自然环境中，并与之不可分割。而绿色建筑则被看作是一种能与周围环境相融合的新型建筑，它的出现最大限度地减少不可再生的能源、土地、水和材料的消耗，产生最小的直接环境负荷。建造绿色建筑要从实际出发，顺应自然、保护自然，体现建筑与环境相融合的整体感。

绿色建筑的场地选址与规划的目的是在利用场地的自然特征来增加人类的舒适和健康的同时，减少人类活动对环境的影响，并潜在地提供建筑的能源需求。保存场地的资源，在建造和使用过程中节约使用能源和材料是其重要结果。

绿色建筑场地选择与规划应从两方面考虑：一是考虑自然环境如地形地貌、风速、日照等对建筑节能的正作用，避免场地周围环境对绿色建筑本身可能产生的不良影响；二是减少建设用地给周边环境造成负面影响。

绿色建筑场地选择与规划要坚持“可持续发展”的思想。应充分利用场地周边的自然条件，尽量保留和利用现有适宜的地形、地貌、植被和自然水系；在建筑的选址、朝向、布局、形态等方面，充分考虑当地气候特征和生态环境；优先选用已开发且具城市改造潜力的用地，场地环境安全可靠，远离污染源，并对自然灾害有充分的抵御能力；保护自然生态环境，尽可能减少对自然环境的负面影响，注重建筑与自然生态环境的协调。

绿色建筑场地的选址与规划必须合理利用土地资源，保护耕地、林地及生态湿地。应充分论证场地总用地量；禁止非法占用耕地、林地及生态湿地，禁止占用自然保护区和濒危动物栖息地。建筑项目应尽量使用没有拆迁任务或拆迁任务少的土地作为建设用地，对荒地、废地进行改良、使用，以减少对耕地、林地及生态湿地侵占的可能性。

绿色建筑场地的选址与规划应避免靠近城市水源保护区，以减少对水源地的污染和破坏。区域原有水体形状、水量、水质不因建设而被破坏；自然植被与地貌生态价值不因建设而降低。

生物多样性是地球上的生命经过几十亿年进化的结果，是人类社会赖以生存发展的物质基础。保护物种多样性就是保护我们人类生存的环境，室外环境设计的目标之一就是使经济发展与保护资源、保护生态环境协调一致。

应通过选址和场地设计将建设活动对环境的负面影响控制在国家相关标准规定的允许范围内，减少废水、废气、废物的排放，减少热岛效应，减少光污染和噪声污染，保护生物多样性和维持土壤水生态系统的平衡等。

2.场地安全

众所周知，风暴、洪水、泥石流等自然灾害对建筑场地会造成毁灭性的破坏。绿色建筑场地选址与规划必须保证场地环境安全可靠，确保对自然灾害有充分的抵御能力。这就要求设计人员掌握所选场地的地质与水文状况、气象条件等资料，并从防灾减灾角度对其做出分析评价。场址用地应位于200年一遇洪水水位之上或有可靠的城市防洪设施，使防汛能力达到要求；避开可能产生泥石流、滑坡等自然灾害的地段；避开对建筑抗震不利的地段，如地质断裂带、易液化土、人工填土等地段；冬季寒冷地区和多沙暴地区应避开容易产生风切变的地段等。

近年来研究发现，氡、电磁波等对人的健康也会产生危害。据有关资料显示，主要存在于土壤和石材中的氡是无色无味的致癌物质，会对人体产生极大的伤害。电磁辐射对人体有两种影响：一是电磁波的热效应，当人体吸收到一定量的时候就会出现高温生理反应，最后导致神经衰弱、白细胞减少等病变；二是电磁波的非热效应，当电磁波长时间作用于人体时，就会出现如心率、血压等生理改变和失眠、健忘等生理反应，对孕妇及胎儿的影响较大，后果严重者可以导致胎儿畸形或者流产。电磁辐射无色、无味、无形，可以穿透包括人体在内的多种物质。人体如果长期暴露在超过安全的辐射剂量下，细胞就会被大面积杀伤或杀死，并产生多种疾病。能制造电磁辐射污染的污染源很多，如电视广播发射塔、雷达站、通信发射台、变电站、高压电线等。此外，如油库、煤气站、有毒物质车间等均有发生火灾、爆炸和毒气泄漏的可能，因此，在绿色建筑选址阶段必须符合国家相关的安全规定。

建设项目场地周围不应该存在污染物排放超标的污染源，包括油烟未达标排放的厨房、车库、超标排放的燃煤锅炉房、垃圾站、垃圾处理场及其他工业项目等，否则会污染场地范围内大气环境，影响人们的室外工作与生活，与绿色建筑理念相悖。住区内部无排放超标的污染源，这里的污染源主要指易产生噪声的学校和运动场地，易产生烟、气、尘、声的饮食店、修理铺、锅炉房和垃圾转运站等。在规划设计时应采取有效措施避免超标，同时还应根据项目性质合理布局或利用绿化进行隔离。

（二）建筑气候分区与节能设计与实施

1.建筑气候分区

根据《民用建筑设计通则》（GB 50352—2005）规定，中国建筑气候区划将全国共分为五个大气候类型区：严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区。

据统计，建筑能耗占全社会总能耗的25%，其中建筑采暖、空调、照明占14%，建筑建造能耗为11%，今后比例还可能有所上升。目前我国采暖地区能耗为相同条件下欧美发达国家的3倍左右。我国与国外先进水平的差距不在材料和技术上，而是在设计标准和标准的落实上。绿色建筑首先应该是节能的建筑。通过场地的规划设计尽可能实现部分节能的要求，具体措施包括争取阳光、通风、遮阴等方面。同时，要注意避免“霜洞”、辐射干扰、不利风向、局地疾风、雨雪堆积等情况的发生。

2.争取阳光

人类生存、身心健康、卫生、营养、工作效率均与日照有着密切的关系。在严寒和寒冷地区的冬季，人们更需要获得更多的日照。入射到玻璃窗上的太阳辐射，直接供给室内一部分热量；入射到墙或屋顶上的太阳辐射，使围护结构温度升高，能减少房间的热损失。同时，围护结构在白天储存的太阳辐射热，到夜间可以减缓温度下降。日照对于建筑节能有着极为重要的意义。

争取日照包括争取更长的日照时数、更多的日照量和更好的日照质量三方面。

（1）建筑的基地应选择在向阳的平地或山坡上，以争取尽量多的日照，为建筑单体的节能设计创造采暖先决条件。

（2）未来建筑的（向阳）前方无固定遮挡，任何无法改变的“遮挡”都会令将来建筑采暖负荷增加，造成不必要的能源浪费。

（3）建筑位置要有效避免西北寒风，以降低建筑围护结构（墙和窗）的热能渗透。

（4）建筑应满足最佳朝向范围，并使建筑内的各主要空间有良好朝向的可能，以使建筑争取更多的太阳辐射。

（5）一定的日照间距是建筑充分得热的先决条件。太大的间距会造成用地浪费，一般以建筑类型的不同来规定不同的连续日照时间，以确定建筑最小间距。

（6）建筑群体相对位置的合理布局或科学组合，可得到更好的日照质量，并同时可以组织建筑的阴影效果达到遮阳之目的：①建筑的错列布局可利用山墙空间争取日照；②建筑类型的点状与条状有机结合；③建筑的围合空间既可以挡风，又不影响日照。

3.通风策略

完善意义上的节能建筑在满足冬季采暖要求的同时必须兼顾夏季制冷问题，即尽量不用常规能源消耗而利用自然提供的条件达到室内创造凉爽目的的方法。建筑致凉最古老、最合理的方法就是争取良好通风，即利用夜间凉爽的通风使室内吸热材料冷却，在白天时散发“凉气”而降温。其遵循原则有：

（1）基地环境条件不影响夏季主导风吹向未来建筑，并考虑冬季主导风尽量少地影响建筑。

（2）永久地貌对导风的作用研究。

（3）对一些基地内的物质因素加以组织、利用，以最廉价的方式改造室外环境，以创造良好的通风环境，为建筑物内部通风提供条件。

4.遮阴措施

遮阴是建筑防止过多的夏季太阳辐射达到致凉目的的有效措施。基地遮阴条件主要来自三方面：

（1）绿化遮阴。乔木叶大根茂，能达到良好的遮阴效果，并能降低微环境温度。但种植时要注意种植距离，在遮阴的同时保持良好通风。建筑南边最好种植落叶乔木，北边种植常绿灌木，以保证夏季遮阴和冬季挡风的要求。

（2）建筑遮阴。在特定的气候环境下缩小建筑间距，使前幢建筑成为遮阴物体而形成“凉巷”，建筑自身构成的遮阴，不会增加造价，但对微气候条件改善意义重大。(www.xing528.com)

（3）地貌遮阴。山坡、突兀的丘陵建造房屋，利用自然地貌可以形成一定的遮阴。我们的祖先在战胜自然过程中有许多相似的实践。

5.其他减少能量需求的措施

尊重气候条件，使未来建筑避免一些外来因素而增加冷（热）负荷，尽量少受自然的“不良”干扰，并通过设计、改造，以降低建筑对能量的需求。

（1）节能建筑不宜布置在山谷、洼地、沟底等凹形基地。由于寒冬的冷气流在凹形基地会形成冷空气沉积，造成“霜洞”效应，使处于凹形基地部位的底层或半地下层围护结构外的微气候环境恶化，影响室内小气候而增加能量的需求。选址时还必须考虑到建筑物可能受到的“窝风”影响。处于山谷位置的建筑物往往会受“窝风”的影响。由于冬季的风往往来自北向或西北向，因此，设在“窝风”位置的建筑物反而有可能在冬季里受到南向或东南向吹来的“窝风”。

（2）避免“辐射干扰”。夏季基地周围构筑物造成的太阳辐射增强会使未来建筑热负荷提高，建筑选址时必须避开“辐射干扰”范围，或合理组织基地内的建筑物和构筑物，以减少未来建筑的能量需要。“辐射干扰”来自：①玻璃幕墙的阳光辐射之热“污染”；②过多的光洁硬地使阳光反射加剧。

（3）避免“不利风向”。冬季寒流风向可以通过各种风玫瑰图获得，基地内的寒流走向将会影响未来建筑的微气候环境，造成能量需求增加。因此在建筑选址和建筑组群设计时，应充分考虑封闭西北向（寒流主导向），合理选择封闭或半封闭周边式布局的开口方向和位置，使建筑群达到避风节能之目的。

（4）避免“局地疾风”。基地周围（外围）的建筑组群不当会造成局部范围内冬季寒风的寒流加速，会给建筑围护结构造成较强的风压，增加墙和窗的风渗漏，使室内环境采暖负荷加大。

（5）避免“雨雪堆积”。地形中处理不当的“槽沟”，会在冬季产生雨雪沉积，雨雪在融化（蒸发与升华）过程中将带走大量热量，会造成建筑外环境温度降低，增加围护结构保温的负担，对节能不利。这种问题也同样产生于建筑勒脚与散水坡位置处理、设计不当，以及屋面设计不当造成的建筑物对能量需要的增加。

（三）现状绿化与植被保护

一般地表植被均需经过一定时间的生长期才能发育成熟，而舒适的场地环境总是离不开适宜的绿化配合。因此，场地中的现存植被被视为一种有利的资源，应审慎地进行分析，尽可能地加以有机利用。

所有植物都始终处于生长演化之中，其形态不可能一成不变，当场地中人流活动量增大时，土壤的湿度、养分、酸碱度等都会有所改变，废弃污染物会增加，甚至小气候的变化，都会影响树木的生长。不适当的设计更会加快植物的衰亡。

当然，将场地中现存植被全盘保留也并非完善的做法，应在深入具体分析后再定取舍。首先，并非所有的树种都具有良好的景观效果。如笔直、高耸的杨树既难有良好的遮阴效果又显得呆板，可通过适当的修剪加以改善。其次，树木的保留应与场地功能组织相适应，并易于管理和维护。如幼儿园中儿童室外活动所及范围内不应有松、柏等针叶植物和黄刺玫等带刺植物，人群活动密集处更应替换飘絮的杨、柳等树种。此外，还应注意植物本身的生长规律，如生长速度的快慢、老幼树株的更替、不同季节的景观变化等。

（四）水系与地貌的保护利用

充分发挥建设场地周围水系在提高环境景观品位、调节局地微气候、营造动植物生存环境的作用，尽可能减少对场地周边环境自然地貌的改变。场地规划设计，在可能的条件下可增加水面面积，应尽可能恢复河道周边植被，恢复原有河道失去的功能。

地球上的水并不是处于静止状态的。从全球范围看，水分主要通过蒸发（蒸腾）、水汽输送、降水和径流构成了一个封闭式的循环系统。即水在太阳辐射作用下，由地球水陆表面蒸发变成水汽，水汽在上升和输送过程中遇冷凝结成云，又以降水的形式返回地表。水分进行这种不断的往复过程，即水分循环。海洋表面水分蒸发、凝结成云，并以降水的形式落在陆地上，陆地上的水分又以地表径流的形式重返海洋的过程称为水分大循环；海洋（或陆地）表面水分蒸发、凝结，又以降水的形式返回海洋（或陆地）的过程称为水分小循环。在自然状况下，地球上的总蒸发量与总降水量相等，整个地球上的水分总量大体上是恒等的。

城市化后，由于人类活动的影响，天然流域被开发，植被受破坏，土地利用状况改变，自然景观受到深刻的改造。不透水地面的大量增加，使城市的水文循环状况发生了变化，降水渗入地下的部分减少，填洼量减少，蒸发量也减少，产生地面径流的部分增大。这种变化随着城市化的发展、不透水面积率的增大而增大。

水循环系统的平衡是绿色建筑诸多系统平衡中的重要一项。想要解决这一问题，有两个重要内容是需要引起大家重视的：一是增强地面透水能力。增强地面透水能力可强化天然降水的地下渗透能力，减轻排水系统负担，补充地下水量。二是增加绿化面积。绿地中树木的枝叶能够防止暴雨直接冲击土壤，减弱了雨水对地表的冲击，同时树冠还能截留一部分雨水。自然降雨时，有15%～40%的水量被树林树冠截留或蒸发，有5%～10%的水量被地表蒸发，地表的径流量仅占0%～1%，大多数的水，即占50%～80%的水量被林地上一层厚而松的枯枝落叶所吸收，然后逐步渗入土壤中，变成地下径流。这两项内容均可减少地表径流，促进雨水资源通过蒸发等途径进入自然的水循环系统中，并且在暴雨来临之际，还可有效缓解城市排水系统的压力。

（五）光污染控制及室外绿色照明

1.光污染

光污染即噪光污染。所谓噪光，是对人体心理和生理健康产生一定影响及危害的光线。噪光污染主要是指白光污染和人工白昼。20世纪70年代末至20世纪80年代初，国外开始大量使用一些新型建筑材料，以这些材料制成的镜面建筑很快在西方风行起来，并于20世纪80年代传入我国。在我国深圳、广州、上海、北京等大中城市，大面积采用玻璃幕墙装饰建筑外露面随处可见。然而，由此造成的白光污染却是人们始料不及的。根据光学专家测定，镜面玻璃建筑物玻璃的反射光比阳光照射更强烈。镜面玻璃的反射系数达82%～90%，比毛面砖石类外装饰建筑墙面的反射系数大10倍左右，大大超过人体所能承受的范围。研究发现，长时间在白色光亮污染环境下工作和生活的人，易导致视力下降，同时还会产生头晕目眩、食欲下降等类似神经衰弱的病症。因玻璃幕墙对周围建筑和街景的折射而造成的错觉，使交通事故层出不穷。

我们经常看到现代化的办公大楼在太阳偏斜时拖出长长的阴影，受阳光照射一面的玻璃幕墙反射的阳光又使街道对面和对面建筑中的人感到难受，人们把这种现象称为“光污染”。因此，按绿色建筑的观点，现代主义引以为自豪的一切高层、超高层及玻璃幕墙建筑都是反生态的。

如1996年8月，上海市十多户居民联名状告居住附近的“高层邻居”，原因是这些高楼大厦外墙装饰的玻璃幕墙大面积强烈反光。炎炎夏日，太阳光被反射到居民室内，不仅光亮刺眼，而且造成室内急骤升温，对其正常生活和工作造成严重影响。同年11月，在北京朝阳区发生了一件事——玻璃幕墙反射的太阳光照射，加上镀膜玻璃安装不平整，造成聚光效果，把轿车门上的橡胶密封条烤化到“流泪”。同时，幕墙玻璃像一面巨型的镜子，在太阳光的照射下，严重影响街道上的车辆和行人的交通安全。北京的一些司机反映，下午4时许从西往东经过西客站，强烈的反光刺得眼睛都睁不开，若不警惕，这种光污染造成的交通事故恐怕就难以避免了。因此，如何合理、科学利用玻璃幕墙和开发低反射率玻璃幕墙，改善光污染是当前国内外关心的热门课题。绿色建筑设计应最大限度降低环境负荷，减少建筑外立面和室外照明引起的光污染。

2.室外绿色照明

“绿色照明”是20世纪90年代提出的照明领域的新方针，它是从节约能源、保护环境的角度提出来的。美国环保局于1991年提出了绿色照明和有关计划，并积极付诸实施，多年来取得了显著成效，并得到了联合国和世界众多国家的关注。

我国对节约能源十分重视，在照明领域的节能也进行了很多工作。中国照明学会1990年组织撰写了《未来十年照明节能预测》的报告，对20世纪最后10年的照明节能潜力进行了研究分析，提出了技术措施和建议。原国家经贸委早在1993年就把照明节能提到了能源、环境与经济协调发展的战略高度，放在资源节约工作的优先位置，并于1994年开始组织制订中国绿色照明工程计划，于1996年正式制订了《中国绿色照明工程实例方案》，并着手组织试点和实施。

实施绿色照明的宗旨是要在我国推广高效照明器具，节约照明用电，建立优质高效、经济、舒适、安全可靠、有益环境和改善人们生活质量、提高工作效率、保护人民身心健康的照明环境，减少环境污染。

（六）创造良好的声环境

1.远离噪声的规划

在绿色住宅规划的过程中，应充分考虑噪声对居民的影响因素，使小区远离街区、繁华的道路、噪声污染严重的工厂厂区等。根据城市总体规划，按噪声等级合理分区，尽量使住宅区远离噪声源和高噪声区，避免邻近交通干线（包括机场和航线、铁路线等）穿行居住区。在规划设计绿色住宅小区时要对环境噪声和住宅声环境进行预测，对噪声干扰进行预价，考虑防噪措施，并作为住宅区建设项目可行性研究的一个方面，列为必要的基建程序，作为建设项目报批的内容之一。在住宅建成后，环境噪声是否达到标准，应作为验收的一个项目。

如果某些噪声是无法避免的，可以通过建筑物之间的合理搭配来减小噪声的污染程度。将不怕噪声的建筑物如商店、库房、车库、活动设施等置于近噪声一侧，作为阻隔噪声的屏障。

2.降低声源噪声辐射

降低声源噪声辐射是控制噪声根本和有效的措施。如交通工具、公共设施、生活设备等均采用低噪声产品，从声源上避免噪声的产生。如北京LG大厦在结构施工中，为了将噪声的不良影响降到最低，将混凝土输送泵布置在离居民区及国泰饭店较远的建外大街一侧，并且在输送泵的外围搭设阻隔噪声的棚子。

3.噪声污染生态工程防护措施

充分利用生态工程绿化带对城市噪声的衰减、遮挡、吸收作用，将城市噪声控制在不至于影响人类生产和生活的范围内。生态工程绿化带对噪声的削减作用取决于声源的形式、植物和气候条件。此外，声源的强度、风速、风向、湿度、温度等也会对噪声的消减产生一定的影响。绿化植物的种类、植物的分枝高度、密度、搭配方式、常绿还是落叶也是影响噪声防护的因素。

另一个方法是设置声屏障。专为降噪设置的声屏障，过去一直因为经济因素（投资多和资金来源困难）未能在我国采用。近年来，随着我国经济水平的提高，由于高等级公路本身投资巨大和全社会环境意识日益增强，声屏障开始在我国被试点应用，且大有扩展的势头。但根据我国目前的情况，对于声屏障必须慎用，因为声屏障毕竟是耗资很大的，而降噪效果又是有限和有条件的。声屏障的降噪效果与道路高度、宽度和车道数、声屏障的位置和高度、路边住宅的距离和高度等因素有关，3m高的屏障对路边的高层住宅是没有什么降噪效果的。设置声屏障必须认真做好可行性研究和实际降噪效果预测工作。当前迫切需要制定有关标准，以规范声屏障降噪效果的测试和评价，并进而规范声屏障的设计。