摘要：近年来，随着各种资源环境问题的涌现，低碳环保理念也在不断深入人心，被动式低碳社区的建设对未来城市可持续发展具有重要意义。根据我国国情，被动式低碳社区设计技术值得在建筑行业大力推广。本文以以金茂崇明区城桥镇47#48#地块项目为例，从建筑设计角度探索被动式低碳社区的可行性，以期可以对类似社区的设计具有指导意义。
关键词：生态社区；海绵城市；被动式节能；智慧社区
1、被动式低碳社区的定义
被动式低碳社区指以非机械电气设备干预手段实现可以有效的减少城市的温室气体排放，和以往的一些社区不同，低碳社区在消费、生产、运行模式上，更加注重结构的优化和物品的循环利用，更加注重打造一个节能高效的健康、节约、低碳的生活方式和消费模式，最终实现城市社区低能量消耗、低需水量及低排放等多项指标，从而真正实践低碳环保可持续的长远发展目标。
2、工程概况
本文研究的金茂崇明区城桥镇47#48#地块项目位于上海市崇明区，省级行政区，世界一线城市。到上海市中心车行距离90KM。地块用地面积96239.30平方米，二类住宅组团用地，容积率0.9，建筑限高18米，绿地率35%，集中绿化10%，地块内都设置15M、25M公共通道，主公共通道宽度不小于25米，长度不小于180米，次公共通道宽度不小于15米，长度不小于280米，通道需布局于地块的中部。本项目我们以绿色标准二星为设计标准，在项目设计中，根据当地的气候、自然资源等条件，有目的、有针对性的采取设计措施，要求其不但保温隔热性能好，而且还要具有极好的气密性。为了达到低能耗，高生活质量的需求，利用高效的新风系统及热回收技术。
3、基于被动式低碳社区理念的建筑设计探析
3.1 应对气候的被动式低碳社区设计
充分考虑并采用合理的措施应对建筑所在区域的气候条件，如温度、风向、风速、日照及干湿度等。在上述条件中，部分可作为可利用资源，如在气温普遍较高的地区，理想的风向和风速能够有效提升建筑的通风效果。在气温较低的寒冷地区，较好的日照条件也能够明显优化室内的温度，从而提升居住的舒适感。而与此同时，有些气候条件也会产生负面作用，如在气温较低的寒冷地区，风速过高会降低建筑室内的温度，对建筑供暖造成一定的压力。因此在实施建筑的设计与规划前，需充分考虑地方的气候特征，迎合气候条件优势实施建筑物的构建。
崇明位于亚热带地区，具有十分典型的海洋性气候特征：干湿度适中，全年的日照条件较好，总时长可达2094.2小时，平均气温在15.2℃左右，无霜期可达到229天。降雨量为1025ml左右，空气湿度高达80%。地区夏季温度及湿度偏高，冬季干冷，夏季建筑物避免接受过多的热辐射，冬季因该考虑充分利用太阳热辐射以减少能源的消耗。通过比较南偏西的朝向相对南偏东更加节能。
崇明地区夏季湿热，盛行东南风，应当避免建筑物正对夏季主导风(即南偏东30度之内)，通过这种设计，可以有效的避免两栋建筑物之间产生漩涡区过大从而影响后排建筑物通风的问题。基于此，本项目中，我们的建筑朝向建议宜采取与夏季主导风向入射角在30°～60°之间的朝向上，从而更加例如建筑内的自然通风。南偏西的朝向相对南偏东更加节能，增加外围护结构的蓄热能力也能有效减少能源消耗。日照条件充足，适合利用被动式太能技术，以获得更好的舒适度和减少能源消耗。冬季干冷，盛行偏北风，主导风向入射角小于45度。冬季寒风侵袭比较严重; 综合考虑冬季保温因素，冬季避免正对主导风向，以减少热损耗。崇明地区较好的建筑朝向应该为南向或南偏西30度之间。通过ECOTECT的模拟，自然通风、夜间通风、增强维护结构蓄热能力、被动式太阳能利用，是有效提高崇明地区居住舒适度和减少能源消耗的方法。
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图1：热辐射最佳朝向
3.2 应充分适应建筑场地及周边环境的被动式低碳社区设计
设计规划应紧密结合建筑施工区域及周边环境的地理、土壤、水源及人文等环境条件。建筑施工的场地和环境对建筑能够达到的采光及温，以此作为设计理念的形成基础。
本项目中，我们结合街角公园，增加趣味，打造社区中心型建筑，采用中国传统的空间格局，社区内建筑采用中式的立面风格，力求在崇明打造精致考究，优雅品味的高品质社区通过中心轴线组织整体布局；利用院落层次的嵌套，组织空间的变化合院组团院落变化体现江南风情和园林之美。以水为脉：将滨水空间作为规划骨架，充分利用水体景观以小为美；院落空间上强化小尺度的宅间绿化，咫尺庭园，多方胜境。也有利于营造低能耗的绿色风廊：
图2：绿色风廊和建筑风帽
外部风廊：在完成开放空间的设计规划时，应注意将网络覆盖整个建筑区域，并结合主导风向形成社区的主要通风通道，能够将自然风科学引入至市内。夏季以南向和东南向风为主，社区内组团间开放空间成为主要进风通道，能有效改善社区内环境质量。为炎热的夏季城市通风创造良好的条件，缓减市区热岛效应，而在冬季以北向风为主，海天路成为主要进风道，沿线商业界面能有效减少冬季北风对社区内部环境的影响。可降低风速，发挥防风作用。
建筑风帽：所谓的风帽是将自然风作为动力的通风通道，风帽具有两个通道，分别承担排出浊气和送入新鲜空气的职能。在此过程中，废弃的热量同时对室外的冷空气进行预热，寒冷季节则相反，最多可挽回70%的热通风损失。
3.3 充分考虑其他被动式节能设计
与主动型的节能方式相比，被动式的设计在实现节能预期目标方面还存在一些差异，但建筑设计人员应在实施设计时，主动探索通过建筑本身实现节能的途径，努力降低建筑的运营资金投入，从而提升市场价值，充分满足不同的财务预算及经济条件的要求。
本项目中，我们采用了紧凑布局，建筑物紧凑相邻，这样可以减少建筑物总散热面积，通过不同建筑高度、不同季节下社区内风环境对比，得出在冬季，环内不同建筑高度下的风环境相似，而在夏季，环内建筑较低的情况下内部风环境更佳，本项目内环内建筑高度以12m为主。采用了保温门窗；可以有效的防止室内与外界热传导，保证无暖气和空调情况下，夏季室温20-25度，冬季10—15度。
在建筑物内设置绿植，不仅能够提升建筑本身的审美水平，还能在技能方面发挥一定的促进作用。当前在建筑内实施绿化的常见形式为：外墙垂直绿化、屋顶绿化等。设置绿色植被可在夏季有效阻挡阳光，降低室内温度。这样能够通过自然资源的调节实现节能降耗，从而达到保护资源的目的。在冬季绿植也能起到对建筑的保温效果，有效降低温度流失，从而能够节约采暖的资源投入，实现生态发展。此外绿植还能对建筑表面起到一定的保护作用，尽量延长建筑的使用年限，并对热岛效应起到一定的缓解作用。该项目通过在建筑顶种植景天植物来实现自然资源的最大化利用。绿植能够将全年60%的降水量再次蒸发到大气中，其余水分被绿植吸收，此后均纳入雨水收集系统中。这种绿植设计还能够对建筑形成保温和隔热的功能，大幅提升建筑的舒适程度。蓄热建材的使用，可积蓄热量的材质，温度高时蓄热，温度降低释放，减少暖气使用。
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图3：低能耗的采暖系统
3.4 海绵城市设计
若想实现理想的海绵城市规划设计，便需从雨水系统的开发方面着手实施。重点通过渗、蓄、用等多种技术手段促进城市形成良性的水循环系统，从而提升对径流雨水的调蓄、利用和净化等多种处理能力，最终保持和提升城市的海绵职能。在该项目中，重点突出植草沟、雨水花园等排水措施的有效利用，在设计中以“慢排缓释”等理念为指导，这样既能提升城市对洪涝的抵抗能力，同时还能有效收集与处理雨水，在降雨时形成吸水、渗水及排水等系统的处理流程，充分发挥排水功能，实现对地表水、污水、雨水及地下水等水源的综合管理与保护。
本工程海绵城市设计方案结合项目本身建筑特征和用水特点，因地制宜地选用下凹绿地、透水铺装、植草沟及调蓄回用水池等海绵措施，实现海绵城市控制目标，在施工完成后，预计可达到“小雨不外排，大雨不内涝”的海绵治理目标，同时有效的净化海绵指标控制范围内的雨水。整体上可以降低周边市政雨水管网的压力，间接改善周边河道水质。
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图4：海绵城市设计
3.5 低污染、低排放、可再生清洁能源的利用
本项目中，采用了低污染的能源系统，比如清洁能源：充分利用太阳能、风能以及废弃物燃烧产生的热能发电，为社区提供能源和热水,改变原有的能源利用结构，减少能源转换过程的碳消耗量。采用了一些节能设施。种植了半自然的绿色生境：当地出现的物种进行妥善的移植和保护，并在项目后期进行景观设计时再移植回来。
针对固体废弃物处理，对社区内的生活垃圾遵循分类、磨碎处理、再利用的程序；使用工厂预制技术完成建筑物品生产，能够有效降低建筑现场产生的垃圾数量；在处理垃圾时产生的沼气能够用于电瓶车的充电。
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图5：清洁能源的利用
4、结语
建筑行业的未来发展方向更加趋于绿色建筑理念，构建被动式的低碳节能社区，从而最大限度的生态优化与平衡。当前我国在发展绿色建筑方面还处于起步阶段，但发展形势较为理想，潜力可期。结合我国的整体战略规划目标，在十三五期间，我国的绿色建筑建成数量应达到35%以上，为了实现预期目标，建筑行业应继续加大力度推进绿色建筑的规划与实施。结合我国的实际情况倾向使用被动式技术参与建筑的设计，从而达到降低成本，提升节能效果的目标。建筑设计人员也需积极发挥自身的主体作用，充分研发项目本身的节能途径，将各类被动式节能设计手段应用于设计方案中。以期可以为类似工程项目提供一些参考，进而促进整个社会的节能减排。
参考文献：
[1]沪崇府复【2019】2号——上海市崇明区人民政府关于同意城桥镇生态社区城市设计的批复
[2]张成龙,尹鹏程.浅谈产业化住宅建筑设计[J].四川建材.2017(02)
[3]吴宏.关于现代住宅建筑设计的相关问题探讨[J].建材与装饰.2016(47)
[4]闫玲玲.我国住宅建筑设计的发展方向探索[J].住宅与房地产.2016(27)