一、磐龙生态社区概况

1   磐龙生态社区区位

“磐龙生态社区”项目位于株洲市，株洲位于湖南省内东部偏北，西与湘潭毗邻，北面是湖南省省会长沙。株洲市是长株潭城市群三大核心之一，属于长株潭两型社会建设综合配套改革试验区。京广铁路和沪昆铁路南北、东西两条连贯全国的铁路在株洲交汇，株洲成为中国重要的“十字型”铁路枢纽，因此有火车拉来的城市之称。此外，株洲是还是国家文明城市、国家卫生城市、国家绿化城市、国家园林城市，并自十年前开始，一直保持中部六省（河南、山西、湖北、安徽、湖南、江西）的非省会城市综合实力第一。 磐龙生态社区项目位于湖南省株洲市云龙“两型”（资源节约型、环境友好型）社会示范区中“磐龙湖生态城”区域范围内。云龙区是长株潭城市群“两型”社会建设综合配套改革试验五大示范区之一，位于株洲市北部区域。

磐龙湖生态城位于云龙示范区中南部，处于长株潭城市群东线重点发展轴上、株洲城区的东北部，规划总面积 15.2 平方公里。云龙示范区区位交通优势明显，长株、沪昆两条高速都经过此区域，且有规划中的红楠、星渌两条干道，京珠高速东移线以及长株潭城际轨道等穿境而过，其中央商务区距长沙、湘潭市中心和黄花国际机场均在 20 公里左右，相距 150 公里以内的地级城市有长沙、株洲、湘潭、岳阳、益阳、娄底、衡阳、萍乡等 8 个地级市，云龙示范区是株洲市未来重要的建设拓展区，也是株洲市与长沙市接轨的关键性节点、枢纽区域。如图 5-3 所示，磐龙湖生态城总体规划可概括为“一心三带三片磐龙生态社区多核”，一心为磐龙湖生态城中部的磐龙湖，构成整个规划区的景观格局中心；三带为从磐龙湖延伸出去的水系和滨江绿带构成的三个绿楔；三片为龙头铺、职教城片区和行政组团三大片区；行政组团主要以行政办公中心区、企业总部办公区、滨湖景观区三大组团构成。

磐龙生态社区位于磐龙湖生态城的北部，处于磐龙湖生态城中行政中心组团之内。行政组团片区的东向、西向和南向均为永久绿地，保证了此组团在以后发展中的良好拓展环境。磐龙生态社区项目用地呈南北向长条形，东临云龙大道，用地东南侧规划为商业板块和政府办公区域，玉龙路从项目用地中横穿而过将社区一分为南北两个区域；西侧是贯穿云龙的龙母河风光带，其规划建成整个磐龙湖生态城中最大的生态人工湖——磐龙湖；南面规划为中信新城及中信城市广场。综上，项目基地周边拥有良好的自然环境和人文环境。

2  总体布局规划

磐龙生态社区项目总占地面积约为 48 万平方米，总建筑面积约 120 万平方米，项目工程总投资约为 30 亿元人民币。项目用地内含有丰富的自然景观资源，包括多种原生植被、坡地、水塘等，周边多为自然形成的生态景观和生态农田，植被茂盛，生态情况及水文现状良好，整体自然生态性优良。基地内自然地貌呈 现自西向东升高的态势。磐龙生态社区内建筑基本呈行列式布局，临湖一侧建筑比社区内部建筑低矮，既做到了不阻挡风道也增加了内部建筑的临湖景观面，也增加了社区的层次感。

磐龙生态社区内每栋建筑朝向基本都为坐北朝南，除 D 区紫竹台内建筑朝向略偏西南，其余四个片区内建筑朝向都为南向或东南向，有利于夏季室内自然通风和增加冬季室内太阳辐射照度，创造舒适的室内热环境。

3  道路流线与空间组织

方案充分利用了项目场地周边的城市路网，利用城市路网将整个磐龙生态社区划分为 5 个组团片区。居住社区内部道路分级明确，每个组团片区内部施行人车分流的道路组织形式，居民出入口和车行出入口分开，人车流线的分开设置减少了交通事故的发生。车行道设置在小区底层可减少汽车使用时发出的噪音，同时也保证了非行车空间的环境舒适度，还从另一方面提高了社区整体的绿化面积。与车库结合设置的社区绿化能较好的吸收噪音，创造了一个便利、安全、宜人的交通环境。

如图 5-8 所示，方案充分利用了项目场地内部的地形高差。场地内部保留并结合原有坡地地形做部分架空处理，将所得空间作为半地下停车场和下沉式景观节点，做到交通流线上的人车分流，保证社区内行人安全与行车方便。半开放式的停车场使居民停车后步行回家的路线增添了丰富性与层次性，同时，结合绿化设置的停车场也将生态景观因素带入了停车场这个纯功能空间。 

结合场地不同标高创造立体式的景观层次感，利用架空走廊和景观小径结合的方式，将各片区半地下层、架空层及地面层连接起来，将片区内景观节点缝合串连成三维的社区整体景观，如图 5-9 所示。各具特色的景观节点通过空中走廊、园林小径等方式将社区内景观节点串联起来，链接整个社区内景观的同时也增强了社区各片区的整体性，形成了一个多元化且层次丰富的社区景观流线。社区内设置的中心景观生态轴不仅将各景观小道汇集起来，还把优质的外部环境引入社区内部，营造丰富的社区公共空间。

底层架空的设计不仅可以将风引入社区内部降低社区内地表温度，而且创造了一个建筑外部和建筑内部的双向过度空间，将社区绿化引入建筑之中（如图5-9）。由于建筑的架空层使一层房屋的地面被抬高，避免了地面楼板直接与室外地坪接触形成冷桥，可大大减轻在梅雨季节时底层房间地面、墙面的潮湿程度。

架空层与绿化结合设置可增加社区内绿化面积，也为人们在下雨天等天气不利外出的情况下提供了活动空间。

4  主要绿建分项及指标

磐龙生态社区于 2013 年申请了我国绿色建筑二星级认证，并最终获得绿色建筑设计评价二星认证，证明了社区在设计阶段对社区在全生命周期内节地、节能、节水及节材的考虑。

磐龙生态社区达到的指标及具体数值如下：1.外围护结构节能率达 65%；2.项目绿地率大于 30％；3.搭配植物种类 8 种；4.透水地面面积比达到 45%；5.太阳能热水用户使用率 50%；5.非传统水源利用率 50%；6.当地材料重量占建筑材料总重量的 70%。

二、气候分析及应对策略

使用 Ecotect 中的气候分析工具——Weather Tool，针对项目所在地株洲的特定气候背景进行可持续建筑设计分析，气候数据来源于国家气象局发布的株洲市气象数据。

1  基于太阳辐射分析的建筑朝向

传统的建筑规划方法基于经验设计，虽有其科学指导性，但具体地区的太阳辐射在强度、时长都有其地域性，需要更为精确的数据支撑作为设计指导。基于当地气候，对建筑的各立面进行全年的太阳辐射量对比分析，根据各立面最冷季节和最热季节各立面的太阳辐射量，确定当地建筑的最佳朝向，可使建筑在规划设计阶段就有良好的朝向参考。如图 5-8、5-9、5-10、5-11 所示，图中红色区域代表夏季室内需防热的时期，蓝色区域表示冬季室内需采暖的时期，黄色粗实线表示平均太阳辐射量，黄色细线表示全年逐时太阳辐射强度。

比较分析图 5-10、5-11、5-12、5-13，可发现建筑东西立面在夏季受到非常强烈的太阳光辐射，而其在冬季所受太阳光辐射还不及南北立面。南立面全年最高接受太阳光辐射在 9 月，北立面全年接受的太阳光辐射较平均。

如图 5-14 所示，株洲地区全年接受太阳辐射量最多的朝向是东偏南 20°，寒冷季节接受太阳辐射强度最大的朝向是南偏东 10°，炎热季节接受太阳辐射强度最大的朝向是东偏南 2°。依据建筑各立面全年接受太阳辐射强度，考虑炎热季节接受太阳辐射要较低、寒冷季节需要太阳辐射强度高的综合原因，确定出南偏东 10°是株洲地区的建筑最佳朝向，最不利的建筑朝向是东偏北 7°，建筑规划布局时的建筑朝向尽量靠近最佳朝向，将使用要求低的房间布置于朝向不佳的方向。

2  基于焓湿图分析的室内热环境

依据当地气候特征，对建筑的主动、被动式设计策略进行分析。衡量各种主动、被动设计手段在本地区的效率高低，尤其是被动式策略在不适用机械设备的情况下即可达到增加室内热舒适的效果，是夏热冬冷地区实现可持续建筑设计的恰当设计策略。空气温度、空气湿度、大气压力、水蒸气分压力通过焓湿图表示，焓湿图可直观的看出空气的冷热程度、干湿程度、舒适区域范围和目前技术使用情况距离舒适区域的偏离程度，图中多边形的范围大小代表了室内舒适区面积大小，舒适区面积越大表示建筑抵抗室外热环境波动能力越强。

如图 5-15 和 5-16 所示，对比舒适区域面积后发现在采用了被动式太阳能采暖后，热舒适范围增加的面积很少，这说明阳光房等被动式太阳能采暖设计并不适用于株洲地区。而通过图 5-17 可以看出，在采用蒸发技术和高热熔材料的被动式设计后，室内热舒适范围面积明显增大了几倍，因此蒸发和高热熔材料可使室内热舒适范围有效增大。

如图 5-19 所示，此方案中采用了 3 种被动式技术的结合（高热熔材料夜间降温措施、间接蒸发降温、自然通风），其室内热舒适范围与图 5-20 采用了 6 种被动式技术（太阳能采暖、自然通风、高热熔材料、直接蒸发降温、间接蒸发降温、高热熔材料夜间通风）的室内热舒适范围围合面积差别不大，说明采用高热熔材料、和间接降温蒸发和自然通风措施的被动式技术是最经济合理的。另一方面比较图 5-21  和 5-22  ，黄色柱体表示未采用被动式技术时的热舒适百分比，红色柱体表示采用被动式技术后的热舒适百分比。对比两图来看，两种被动式设计组合方式在技术效率上的差别非常微小，因此可得出适合于株洲地区的被动式技术就是采用高热阻围护结构材料夜间通风、间接蒸发降温和自然通风的被动式技术设计组合。红色柱体与黄色柱体高度差距最大的月份是 4 月、5 月、6 月和9 月、10 月、11 月，表明在过渡季节，株洲地区建筑的被动式技术可有效调节室内环境舒适度。同时从图 5-21 和 5-22 可以看出以上被动式设计措施在 1 月和2 月的寒冷冬季几乎不起作用，因此在采暖得热方面需要依靠主动式技术的补充设计。 

3   基于风频风速的自然通风

图 5-23 为株洲市 1-12 月的风频风向图，由图可知，株洲市在 12 月至次年2 月的主要风向为正西北风，风速基本在 30km/h 以上；6 月、7 月的主要风向为南风，风速为 35km/h 左右。根据风频风向图可在规划设计时合理组织社区内部风道。由于夏季主导风向为南风，在南风风向上尽量使建筑物不成为风流通道上的障碍，建筑应相对低矮，保证社区内部风道畅通，带走高温空气，保持社区内宜人的温度。冬季主导风向为西北风，在社区内的高层应设计在西北处，在风流通道上尽量多采用阻隔屏障，降低风速的同时保证了社区内部热量不被寒风带走。 

三、社区可持续设计模拟分析

选取磐龙生态社区中的 C 区，进行人居社区整体上的可持续设计分析。主要包括在应地适宜的选址、布局朝向、内部风环境、内部光环境、生态绿化、水资源利用等方面的可持续考虑，项目选址及布局朝向已在前述内容提及，本节内容主要为对 C 区风环境和光环境的可持续模拟分析。

1  社区风环境分析

根据气候逐月风频风向图得出的结果，在规划设计时 C 区场地内建筑高度宜自南向北依次升高，场地南面布置低层花园洋房避免遮挡夏季南向风，场地北面布置高层住宅可阻挡冬季西北风带走社区内部较高温度。本文取社区内建筑高度 8m 处，使用 fluent 软件对建筑在夏季和冬季的风环境进行具体分析。

（1）夏季风环境：根据气候分析，夏季模拟风向为正南风向，在建筑高度8m 处，选用风速大小为 2.6m/s 时的风压、风速。

如图 5-25 所示，由风压图可以看出场地南侧风受到三栋住宅建筑遮挡，形成局部高压。建筑南立面在夏季所受正南风风压较大，在进行建筑剖面设计时应注意门、窗洞口的尺寸大小和高度，避免过大的风压差造成室内风速过快。也可通过种植灌木等措施，减缓由风速过快产生的噪音和人体不舒适感觉。由风速矢量图可以看出，整个场地的风速相对均匀，社区地块内部形成两列纵向的主要风道，风道无明显阻挡的情况，通风散热效果较好。根据风速分布云图显示，社区内部的风速在西侧建筑的西面风速小，需尽量采用外遮阳和减小开窗面积等降低室内得热的综合防热手段来补偿风速低造成室内散热不佳的情况。

（2）冬季风环境：基于冬季的风频风向分析，冬季模拟风向为正西北风，在建筑高度 8m 处，选用风速大小为 2m/s 时的风压、风速。

如图 5-26 所示，由风压图可以看出，在冬季场地北侧风受到地块西侧住宅建筑遮挡，在西北两栋建筑西立面形成局部高压。这两栋建筑的西立面和各自局部南、北立面在冬季所受西北风风压较大，在进行建筑剖面设计时应注意减小西立面门、窗洞口的尺寸大小，避免室外寒冷空气进入室内，造成室内温度降低。同样也可通过种植大高乔木等措施，减缓风速过快产生的噪音和人体不舒适感觉。由风速矢量图可以看出，由于两栋高层对西北风的遮挡，冬季整个场地的风速相对均匀平缓，减缓了由于风速过快造成区域内部温度骤降的情况。根据风速分布云图显示，社区内部的风速在西侧建筑的西立面风速大，需尽量采用挡风构造措施等增加室内得热的综合保温段来补偿由风速造成的室内温度影响。

综合冬夏两季风环境分析可得出：夏季高温时场地南侧建筑受到风压大，西侧沿线建筑的西立面风速小；冬季低温时场地西北处两栋建筑所受风压最大，西侧沿线建筑的西立面风速普遍高于区域内其它建筑立面。社区西侧沿线住宅（图5-30 编号为 5、6、7、8、9）和东南角处住宅（图 5-30 编号为 16）是风环境的优化的重点。 

2  社区光环境分析

从全阴天自然采光分析图、年日均太阳光照度、年日均日照时间中可以看出，就整体而言社区内的光环境设计比较合理，但局部地方受到遮挡太阳光照度不强，影响自然采光。（1）在 CIE 全阴天条件下，天空自然光照度以大气漫射光照度为主，场根据现有建筑布局和间距，“5+9”栋和“6+8”栋之间地面区域接受太阳光照度小，建筑底层的房间自然采光效果不及社区内其它建筑；（2）根据日均太阳光照度分布图可以看出在全年时间内“5+9”栋、“6+8”栋之间的区域是整个社区内接受太阳照度最小的区域，其次是“3”栋西侧以北、“4”栋西侧以南的地面区域；（3）在全年平均每日日照时长方面，社区东南角和西北方向局部日照时长较低。

综合以上三张分析图可以得出，社区总体地面光环境良好，可根据需求进一步在地块西侧沿线和东南角做调整，加大自然光照度，增强社区内部的自然采光效果。

四、资源能源节约化分析

1  场地节约化

在该居住社区用地方面，居住社区内人均居住用地指标依据磐龙生态社城总体指标规定为 16.32 平方米/人。居住社区内拥有多层和高层以及不同的户型面积，在达到人均居住用地指标要求的前提下也满足了户型形式、面积和高度的多样化。

在土地节约方面，项目建设时场地内产生的土方基本在场地内部消化，形成自然有趣的地形，并在场地设计时通过空中廊道、台阶、坡地等设计有机结合的方式解决场地内部高差问题。此外，乡土植物种植及绿化植物的选用、镂空植草砖、下凹式绿地等绿化措施都增强了土地利用价值，增加社区下垫面软化面积，有利于社区微气候调节。

2  水资源节约化

在水资源节约和提高水资源利用方面，磐龙生态社区采用了雨水收集系统和喷微灌系统，以减少市政供水。一方面将降雨时候的雨水进行收集，收集的雨水经简单处理后作为社区内景观灌溉用水。雨水收集系统如图 5-32、5-33 所示。另一方面喷微灌的灌溉措施节约了景观用水，还可对景观绿化施药并提高施药效率。相比十年前居住社区内大量的硬质铺装地面，磐龙生态社区采用了大面积的透水处理，本社区的透水地面面积比超过 45%，改良了传统社区内下垫面的保水能力，营造了较为健康的微气候生态水循环。整个磐龙生态社区通过屋顶、架空层、透水地面等收集的雨水可用于水景营造、绿化灌溉，整个社区的非传统水源利用率达 50%。 

3  用电节约化

通过对建筑布局和建筑承重结构的设计，最大程度上利用自然通风和自然采光，节省了车库在人工照明和机械通风的用电，如图 5-34 所示。车库入口顶部采用直接覆土种植绿化，省去了繁琐的建筑造型，延续了绿色环保的概念。此外，社区内公共路灯照明采用“风光互补”设计的 LED 节能路灯，这种人工照明方式点亮反应速度快，占用空间小，非常适用于室外场所。而且采用的 LED 灯泡也具有光效率高、耗电量小、使用寿命长、工作温度低等特点，比传统用电照明系统节能 80%，在节能上有相当大可持续优势。

4  建筑、绿化用材节约化

建筑材料：本项目建筑在建筑构造、景观小品和地面铺装均使用了当地材料，当地材料重量占建筑材料总重量的 70%，避免了长时间运输对环境造成空气的颗粒物污染和有运输产生的能耗和费用。在室外地面铺装方面，采用了免烧结透水砖（砂基透水砖），来代替传统使用价格低但付出巨大环境代价的粘土烧结砖；.使用以改性沥青、消石灰、纤维之城的透水沥青代替传统沥青，增加地面透水性，补充地下水资源；新型墙体材料加气混凝土的使用，使建筑自身重量减轻，提高围护结构保温性能。

景观植物：在植物选用及搭配方面，首先选用本土植物种类，降低树木运输产生的能源消耗，减少运送车辆的尾气排放；社区绿地率超过 30%，在空间范围内采用以高度层次划分的乔木、灌木、花草及爬藤植物种植，使三维立体绿量最大化；绿化植物的多样性使植物搭配生态化、乡土化、景观化、功能化；酌情合理的依据建筑设计布局利用剩余场地，进行种植绿化和营造水景，夏季增加社区内部自然通风，冬季遮挡寒风，增加氧气和有机物释放量。 

5  废弃物节约化

天然的植物垃圾如枯枝废叶、败落的花朵等都是理想的生态肥料。社区因此提出了集中绿地的种植经营设想，将集中式绿地划分为20-50平方的有机小菜园，由社区内居民承包土地、既可自行种植也可以委托物业公司统一种植管理。将天然的植物垃圾如树叶、果实、经济作物的秸秆等，通过粉碎发酵制作成有机肥料提供给菜园，形成植物垃圾的有机循环，构建生态化、节约化的废弃物管理系统，降低出行购物的碳排放量。此外，采用分类行垃圾箱，对可回收垃圾和不可回收垃圾进行分类，以便利可回收垃圾的利用。

五、可持续设计策略优化

1  基于综合因素的被动式优化

某种因素的可持续分析可以得出建筑在此影响下的最优策略。仅单个因素的最优设计，从综合系统的整体角度来看却不一定是最优的。因为建筑的可持续设计不止受到单个因素影响，应综合系统考虑考虑太阳辐射方向、风环境、光环境气候建筑高度、建筑密度等因素。而且各种措施均有其补偿作用，需权衡考虑适宜性、分析选择最优的建筑朝向和布局方式。

由上文可持续分析可总结，社区西侧沿线和东南角区域还存在一定优化空间。（1）西南侧占据着社区最优质的自然景观视线和气候环境，可通过少量增加每栋建筑层数，以减少西侧建筑栋数，增大建筑之间的间距同时即可增大绿化面积，有可减少对东侧建筑的景观视线遮挡；（2）西侧沿线建筑西立面冬季风速较大，夏季风速小且受太阳辐射热作用强，可在西立面增加建筑外遮阳构建，夏季遮挡太阳辐射热，冬季起挡风、导风作用；（3）对于不利于气候的建筑朝向与有利朝向相比，采用比有利朝向气密性更高的门窗及门窗框材质，同时采用更高热惰性的围护结构和建筑材料；（4）适当降低“16”栋建筑层数，将降低层高减少的建筑面积可通过适当增加“14”栋、“ 15”栋层数实现，即可减少“16”栋在夏季对南风的阻挡，和对全年自然采光照度的影响；（5）建筑外立面的表面涂层采用浅色涂料或外装饰层，可以在夏季有效增大建筑对太阳辐射的反射作用，同时浅色表面在光线漫反射方面比深色表面具有更好的效果，可增加社区内自然采光照度。

2  基于能源资源因素的主动式优化

能源方面：（1）对于暖通、给排水等系统进行整合式设计，采用合理的设备选型，采用高效的控制策略，以在最大程度上降低其电能消耗；采用建筑智能系统对用电设备进行节能管理，如对社区内路灯亮度调节和使用时间的限定；优化能源配置以避免高峰用电集中。（2）充分利用可再生能源，可采用气源热泵辅助。并且，本地区全年冷热负荷比较平均，地源热泵在采暖和空调系统的利用在本地区内非常有优势。

资源方面：（1）采用质量优异的供水管网，并进行泄露监测和流量监测，减少管网系统的泄露损失；（2）使用中水回收技术，把社区中的生活污水（洗衣、淋浴、洗碗等）等杂水收集起来，处理达到一定的水质标准后回用于居住社区内，结合节水型产品的使用，在灌溉、道路冲洗、车辆清洗以及家庭便池冲洗等方面满足日常非饮用水的需求。（3）绿化资源的生态可持续性得到了很好的保证，还可进一步利用生态资源，结合绿化、小品等设置半私密性公共空间，增加游园设施的种类与数量，为社区居民提供更多样化的室外活动场所。

3  基于自然文脉因素的优化

居住社区不仅仅是人们居住的地方，更是当地本土文化最直观的的承载地和凝聚地，居住社区的人文环境及其所体现的文化内涵也是居住社区生态价值的重要体现。因此，居住社区的设计绝不能仅停留在技术应用层面，还需要充分考虑当地的人文因素，体现出人文价值。株洲本土文化素材丰富，有炎帝文化、红色文化、工业文化及茶陵县客家火龙、炎陵县三人龙、醴陵釉下五彩、攸县贾山皮影等非物质文化遗产等民间文化。

磐龙生态社区在生态环境和居住环境方面有较为成熟的考虑，但究其本质，也难以避免与其它居住社区千篇一律，缺乏特色。社区在继承和发展传统街区文化并运用现代技术使传统文化与现代文明保持与环境相协调方面，几乎没有涉及。在表现手法上没有明确突出地域与人文特性，可考虑根据周边龙母河、磐龙湖、永久生态绿地等风景、地景、水景等自然文化的继承和引入，积极创造城市新景观，也可在建筑造型、社区规划布置等方面进行继承传统形制的创新。

六、总结

通过介绍磐龙生态社区的项目背景、项目地理区位位置，引出在磐龙湖生态城对区其域内的可持续建筑要求。早在磐龙湖生态城规划初期，就已决定了磐龙湖生态城内部建筑都必须为绿色建筑。因此，磐龙生态社区对云龙“两型”示范区内居住社区建设有标杆与示范的意义。通过对社区气候分析及应对策略的论述，结合第四章夏热冬冷地区居住社区可持续建筑策略，进一步分析社区在光环境、风环境和资源节约化方面的技术手段，对磐龙生态社区可持续建筑提出了性价比 高、技术成熟、难度不高的可行性改进建议。