×××：2020

中國城市科學研究會標準

北方嚴寒和寒冷地區城鎮居住建筑

綠色設計導則

TheGreenGuidetoUrbanResidentialBuildingsDesignin

NorthernChinaSevereColdandColdzones

（征求意見稿）

2020年04月22日

1

前言

根據《關于發布2018年中國城市科學研究會標準研編計劃（第二批）的通知》的要求，

導則編制組經廣泛調查研究，認真總結實踐經驗，參考有關國外導則，并在廣泛征求意見的

基礎上，編制了本導則。

本導則共包括六章，主要技術內容是：北方嚴寒和寒冷地區城鎮綠色住宅設計策略庫、

性能指標的建筑設計響應與實現矩陣圖。

本導則由中國城市科學研究會負責管理，由清華大學負責具體技術內容的解釋。執行

過程中如有意見或建議，請寄送解釋單位（地址：北京市海淀區清華大學建筑館南207辦公

室）。

本導則主編單位：清華大學

本導則參編單位：

本導則主要起草人：劉念雄、劉依明、王珊珊、張競予、閆樹睿、馬傲、韓玥君

本導則主要審查人：

2

Contents

1GeneralProvisions···········································································5

2Terminologies················································································6

3DesignFramework···········································································8

4DesignProcesses··············································································9

4.1TechnologyIntegrationOrientedDesignProcess···················································9

4.2ObjectandPerformanceOrientedDesignProcess················································10

5DesignResponsiveIndexesandRealizationMatrixChart·····························12

5.1SitePlanning··························································································15

5.2BuildingShapeandSpace···········································································18

5.3BuildingElevation···················································································23

5.4BuildingEnvelope····················································································25

5.5BuildingEquipment··················································································45

6GreenDesignToolsofResidentialBuilding············································53

6.1PerformanceSimulationTools······································································53

6.2OptimizationIntegrationTools·····································································54

ExplanationofWordinginThisStandard·················································55

ListofQuotedStandards······································································56

4

1總則

1.0.1為貫徹國家綠色建筑行動方案，提高北方嚴寒和寒冷地區城鎮居住建筑

的建設質量和居住品質，規范城鎮居住建筑的綠色設計，特制定本導則。

1.0.2本導則旨在運用數據科學的方法對不同建筑空間形態的性能表現進行解

析，以建筑性能數據為參量指導住宅空間的生成與優化。

1.0.3本導則旨在建立建筑師主導的，目標和效果導向的數據設計方法和技術

協同工作方法和工具平臺。

1.0.4本導則適用于嚴寒和寒冷地區城鎮居住建筑綠色設計的方法指導。

1.0.5本導則從時間、空間、性能三個維度構建“目標—參數—效果”的策略

庫和實現矩陣，用于建筑師在方案階段和深化設計階段的參考。

1.0.6城鎮居住建筑的綠色設計應以人為本，在建筑的全壽命期內，滿足綠色

建筑安全耐久、健康舒適、生活便利、資源節約、環境宜居等性能要求，與自然

和諧共生。

1.0.7城鎮居住建筑的綠色設計必須符合國家的法律法規與相關的標準規范，

實現經濟效益、社會效益和環境效益的統一。

1.0.8本導則建立綠色住宅數據設計框架，導則具有開放性，具體內容可擴充。

5

2術語

2.0.1綠色設計greendesign

本導則中的綠色設計專指對建筑的場地、功能、形式、空間、材料、構造、

建筑設備等進行設計，以期達到《綠色建筑評價標準GB/T50378-2019》對綠色

建筑的性能要求。

2.0.2城市居住區urbanresidentialarea

城市中住宅建筑相對集中布局的地區，簡稱居住區。

2.0.3居住區用地residentialarealanduse

城市居住區的住宅用地、配套設施用地、公共綠地以及城市道路用地的總稱。

2.0.4居住建筑residentialbuilding

供人們居住使用建筑。

2.0.5十五分鐘生活圈居住區15-minpedestrian-scaleneighborhood

以居民步行十五分鐘可滿足其物質與生活文化需求為原則劃分的居住區范

圍；一般由城市干路或用地邊界線所圍合、居住人口規模為50000人～100000人

（約17000套～32000套住宅），配套設施完善的地區。

2.0.6十分鐘生活圈居住區10-minpedestrian-scaleneighborhood

以居民步行十分鐘可滿足其基本物質與生活文化需求為原則劃分的居住區

范圍；一般由城市干路、支路或用地邊界線所圍合、居住人口規模為15000人～

25000人（約5000套～8000套住宅），配套設施齊全的地區。

2.0.7五分鐘生活圈居住區5-minpedestrian-scaleneighborhood

以居民步行五分鐘可滿足其基本生活需求為原則劃分的居住區范圍；一般由

支路及以上級城市道路或用地邊界線所圍合，居住人口規模為5000人～12000

人（約1500套～4000套住宅），配建社區服務設施的地區。

2.0.8體形系數shapefactor

建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。外表面積中，

不包括地面和不供暖樓梯間等公共空間內墻及戶門的面積。

2.0.9換氣次數airchangerate

單位時間內室內空氣的更換次數，即通風量與房間容積的比值。

2.0.10公共空間publicspace

在住區內提供居民日常生活和社會生活公共使用的建筑室內空間。

2.0.11綠色性能greenperformance

涉及建筑安全耐久、健康舒適、生活便利、資源節約（節地、節能、節水、

節材）和環境宜居等方面的綜合性能。

6

2.0.12被動措施passivemethod

通過優化規劃和建筑設計，直接利用陽光、風力、氣溫、濕度、地形、植物

等現場自然條件，來降低建筑的供暖、空調和照明等負荷，提高室內外環境性能，

而采用的非機械、不耗能或少耗能的措施。

2.0.13采光系數daylightfactor

在室內給定平面上的一點，由直接或間接地接收來自假定和已知天空亮度分

布的天空漫射光而產生的照度與同一時刻該天空半球在室外無遮擋水平面上產

生的天空漫射光照度之比。

2.0.14參數化parameterization

建筑方案的參數化是指將方案本身編寫成計算機函數，方案的特征和約束條

件作為函數的自變量，通過修改這些自變量可實現對建筑方案的修改。

7

3設計框架

以目標和效果為導向的居住建筑綠色設計流程可分為目標解析、方案生成、方案

優化、設計決策、建設實施、效果驗證六個部分（圖3-1）。按照設計流程，首先

進行目標解析和權重設定。其次，根據既定目標的指標要求與權重系數進行方案

信息的參數化，采用經驗和技術相結合的方法進行方案構思、優化和決策。最后，

在竣工調試后，采用合理的手段及工具進行設計效果驗證。此設計流程目的在于

將建筑師的設計意向、主觀判斷與建筑方案的客觀性能指標相結合，以建筑師為

主導，面向設計本身。在操作方式上，通過人機協同、數據設計與全過程控制進

行方案生成與優化，并對設計結果進行實時的可視化呈現，交由建筑師進行綜合

決策（圖3-2）。

圖3-1從目標解析、設計優化、建設實施到效果評價的綠色住宅設計流程圖

圖3-2建筑師主導的計算機數據設計構成

8

4設計流程

4.1技術策略導向的設計流程

人工計算機人工

方案設計綠色目標模擬綠色目標評價

人工

評價結果反饋

圖4-1正向設計流程

綠色建筑設計流程中，以方案設計、技術應用、性能模擬與評價、結果反饋、

設計優化的流程稱為技術策略導向的設計流程（正向設計流程，圖4-1），在實踐

中應用廣泛，包括以下內容。

4.1.1方案設計與信息模型

建筑師完成方案設計并進行計算機建模，完成方案的建筑信息模型描述（建

筑空間、幾何尺寸、材質構造，圍護結構）。

4.1.2技術應用與性能模擬

應用性能模擬工具進行建筑日照、采光、通風、熱島、噪聲等室內外環境模

擬分析。

4.1.3分析評價與設計優化

依據設計目標和規范要求，對模擬結果進行分析和反饋，由建筑師完成方案

調整與優化，并再次進行性能模擬和方案優化，最終獲得達到設計目標要求的方

案。

9

4.2目標效果導向的設計流程

以目標和效果為導向，完成目標和參數設定、方案及生成、性能模擬與參數

優化、方案集與設計決策（逆向設計流程，圖4-2）。

人工計算機計算機人工

方案設計綠色目標模擬尋優方案集生成綜合決策

圖4-2逆向設計流程

4.2.1目標解析與參數設定

依據目標設定住宅建筑空間參數與性能參數（表4-1、表4-2）。綠色住宅數

據設計圍繞節能、減碳、節材與用戶滿意度四個目標展開。依照設計空間與時間

時序，劃分空間參數與性能參數體系（建筑群-建筑單體-構件）。

表4-1空間參數設定

場地條件

規劃建設指標

建設條件參數

氣候區特征

相關政策

體形系數

平面尺寸

建筑朝向

空間參數建筑信息參數核心筒尺寸

建筑高度

建筑消防間距

建筑視距

房間尺寸

房間開窗面積

戶型信息參數

遮陽率

窗可開啟比例

表4-2性能參數設定

室內物理環境

性能參數圍護結構熱工性能

圍護結構氣密性

10

隔聲量

可循環材料用量

設備系統

設備開啟時間表

能源形式

4.2.2人機交互與方案生成

通過人機交互，充分發揮建筑師的主導性和計算機參數化設計的優勢，使方

案和參數組合在預設規則框架內涌現生成，保證結果的多樣性和可控性。

4.2.3性能模擬與參數優化

通過計算機得到大量參數組合和方案與模型，再進行性能模擬篩選和參數優

化，完成基于性能的參數精確設置，獲得符合目標要求的方案集。

4.2.4方案集合與設計決策

可視化呈現符合目標要求的方案集的空間模型和性能數據，提交建筑師進行

綜合決策。

11

5性能指標的建筑設計響應與實現矩陣圖

數據支持型建筑設計流程以設計策略庫為指導，通過時間維度、空間維度與

性能維度建立全方位設計實現矩陣，進而實現參數、數據在設計中的響應。

首先，策略庫以建筑生命周期階段、設計空間層級和設計性能目標三個維度

構建設計體系。以北方地區綠色設計影響機理研究為基礎，以時間維度為X軸

(生命周期的設計、建造、使用和拆除階段)、空間維度為Y軸(從規劃、建筑、

圍護結構到材料部品)、性能維度為Z軸(指標體系與技術參數)，直觀建立政策、

氣候、經濟、技術影響下的策略庫（圖5-1）。

其次，將策略庫以實現矩陣圖形式進行分析梳理（表5-1）。從設計階段與

設計空間層級邏輯分析，形成矩陣縱軸；從政策標準與技術指標特征分析，生成

矩陣橫軸。實現矩陣將設計參數與設計階段、設計空間部位與設計技術指標有機

關聯，將復雜設計邏輯清晰呈現，為數據設計提供支持。

圖5-1策略庫框架示意圖

12

表5-1性能指標的建筑設計響應與實現矩陣圖

場地區域建筑建筑建筑熱

設計響指標場地通風場地日照建筑通風建筑隔聲設備系統施工建造

噪聲熱島采光節能環境

應實現

污染物滿窗綠地與活環境采光空氣新風建筑空氣撞擊建材施工

矩陣參數風速風向△溫度溫度濕度選型布置高效

擴散日照動場地噪聲系數品質量負荷聲聲節約污染

建筑

5.1.45.1.35.1.55.1.25.1.35.1.3

布局

建筑

5.1.45.1.35.1.55.1.35.1.3

朝向

建筑

規場5.1.4

高度

劃地

場地

階設5.1.1；5.1.4；5.1.55.1.15.1.2

交通

段計

綠化5.1.55.1.2

鋪裝5.1.2

水體5.1.2

體形

5.2.15.2.2

系數

建筑

5.2.25.2.2

平面

建筑

方方5.2.2

案案空間

設設建筑5.3.15.3.1；5.3.2

5.3.3

計計立面；

5.3.45.3.35.3.4

形體

5.2.1

優化

空間

5.2.25.2.25.2.2

優化

屋面5.4.15.4.15.4.1

外墻5.4.25.4.25.4.25.4.2

深圍

化護內墻

設結5.3.25.3.2

5.3.4

計構外窗5.4.35.4.35.3.45.4.35.3.45.4.35.4.35.4.3

5.4.3

5.4.35.4.3

戶門

13

陽臺

樓板5.4.45.4.4

地面5.4.45.4.4

結構

5.5.1

暖通空5.5.3

5.5.3

調設備5.5.4

5.5.4

建給排水5.5.1

5.5.2

筑設施5.5.2

設電氣5.5.1

5.5.5

備設備5.5.5

太陽能5.5.1

5.5.6

設備5.5.6

天然采

5.5.7

光設備

建施建造

5.4.55.4.55.4.5

設工方式

階建建材

5.1.35.4.55.4.5

段造選擇

使運運營

用營監控

階維物業

段護管理

14

5.1場地規劃設計

5.1.1場地交通

1綠色建筑應結合地形地貌進行場地設計與建筑布局，且建筑布局應與場地的氣

候條件和地理環境相適應，并應對場地的風環境、光環境、熱環境、聲環境等加

以組織和利用。

2場地人行出人口500m內應設有公共交通站點或配備聯系公共交通站點的專用

接駁車。

3場地與公共交通站點聯系便捷，場地出入口到達公共交通站點的步行距離不超

過500m，或到達軌道交通站的步行距離不大于800m；場地出人口到達公共交通

站點的步行距離不超過300m，或到達軌道交通站的步行距離不大于500m。

4場地出人口步行距離800m范圍內設有不少于2條線路的公共交通站點。

5建筑室內外公共區域滿足全齡化設計要求：

（1）建筑室內公共區域、室外公共活動場地及道路均滿足無障礙設計要求；

（2）建筑室內公共區域的墻、柱等處的陽角均為圓角，并設有安全抓桿或扶

手；

（3）設有可容納擔架的無障礙電梯。

6提供便利的公共服務：

（1）場地出人口到達幼兒園的步行距離不大于300m；

（2）場地出人口到達小學的步行距離不大于500m；

（3）場地出人口到達中學的步行距離不大于1000m；

（4）場地出人口到達醫院的步行距離不大于1000m；

（5）場地出人口到達群眾文化活動設施的步行距離不大于800m；

（6）場地出人口到達老年人日間照料設施的步行距離不大于500m；

（7）場地周邊500m范圍內具有不少于3種商業服務設施。

7城市綠地、廣場及公共運動場地等開敞空間，步行可達：

（1）場地出人口到達城市公園綠地、居住區公園、廣場的步行距離不大于

300m；

（2）到達中型多功能運動場地的步行距離不大于500m。

8合理設置健身場地和空間：

（1）室外健身場地面積不少于總用地面積的0.5%；

（2）設置寬度不少于1.25m的專用健身慢行道，健身慢行道長度不少于用

地紅線周長的1/4且不少于100m；

（3）室內健身空間的面積不少于地上建筑面積的0.3%且不少于60；

（4）樓梯間具有天然采光和良好的視野，且距離主人口的距離不大于15m。

9應結合場地自然條件和建筑功能需求，對建筑的體形、平面布局、空間尺度、

15

圍護結構等進行節能設計，且應符合國家有關節能設計的要求。

10場地的豎向設計應有利于雨水的收集或排放，應有效組織雨水的下滲、滯蓄

或再利用；對大于10hm2的場地應進行雨水控制利用專項設計。

11場地內不應有排放超標的污染源。

12充分保護或修復場地生態環境，合理布局建筑及景觀：

（1）保護場地內原有的自然水域、濕地、植被等，保持場地內的生態系統與

場地外生態系統的連貫性；

（2）采取凈地表層土回收利用等生態補償措施；

（3）根據場地實際狀況，采取其他生態恢復或補償措施。

13規劃場地地表和屋面雨水徑流，對場地雨水實施外排總量控制。場地年徑流

總量控制率達到55%或者達到70%。

14充分利用場地空間設置綠化用地：

（1）綠地率達到規劃指標105%及以上；

（2）住宅建筑所在居住街坊內人均集中綠地面積，新區建設項目不小于0.50，

舊區改造項目不小于0.35。

5.1.2場地熱環境

1應合理布置用地和建筑，有效利用自然通風，降低室外熱島效應；

2區域日均熱島強度不應高于1.5℃。宜用計算機模擬手段優化室外熱環境設計；

3宜采用立體綠化、復層綠化方式，停車場、人行道和廣場等宜采取喬木遮陽措

施；

4室外活動用地、道路鋪裝材料的選擇在滿足用地功能要求的基礎上，在項目地

下室以外的場地區域應選擇透水性鋪裝材料及透水鋪裝構造，透水鋪裝率不宜小

于50%。

5.1.3場地光環境

1應利用地形合理布局建筑朝向，充分利用自然光降低建筑室內人工照明能耗，

宜采用計算機光環境模擬，優化建筑規劃布局；

2應合理地進行場地和道路照明設計，室外照明不應對居住建筑外窗產生直射光

線，場地和道路照明不得有直射光射入空中，地面反射光的眩光限值宜符合相關

標準的規定；

3建筑外表面的設計與選材應合理，并應有效避免光污染。

5.1.4場地風環境

1建設規劃用地應營造良好的風環境，保證舒適的室外活動空間和室內良好的自

16

然通風條件，減少氣流對區域微環境和建筑本身的不利影響；

2公共活動場地、兒童活動場地和全齡運動場地等宜結合微風通廊進行規劃[1]。

3建筑布局不宜形成完全封閉的圍合空間，宜結合地形特點采用錯列式、斜列式、

自由式等多種排列方式；

4針對不同項目類型，宜進行場地風環境典型氣候條件下的模擬分析，優化建筑

空間布局；

5宜進行場地污染物濃度的模擬預測，優化建筑功能布局和場地污染源位置。

5.1.5場地聲環境

1噪聲敏感建筑物應遠離噪聲源；對固定噪聲源，應采用適當的隔聲、降噪措施

和隔震措施；對交通干道的噪聲，應采取設置聲屏障或降噪路面等措施；

2應注重聲環境的主動式設計，運用科技手段營造健康舒適的聲環境；

3場地聲環境設計應符合現行國家標準《聲環境質量標準》GB3096的規定。宜

對用地周邊的噪聲現狀進行檢測，并對項目實施后的場地內環境噪聲進行預測。

5.1.6場地能源系統

1結合當地氣候和自然資源條件合理利用可再生能源（如太陽能熱水、太陽能路

燈、地源熱泵、水源熱泵）[7]。

17

5.2建筑體形與空間

5.2.1建筑體形

（一）方案設計階段

1建筑設計應按照被動措施優先的原則，優化建筑形體，促進天然采光、自然通

風，降低建筑的供暖、空調和照明系統負荷，改善室內舒適度（圖5-2）[10]。

圖5-2提升住宅綠色性能的被動措施

2宜在方案設計階段使用計算機性能模擬，對住宅體形等進行優化（圖5-3）。

住宅方案階段的綠色性能模擬常用軟件詳見6.1章節。

圖5-3住宅綠色性能模擬分析示意

18

3建筑造型應規整緊湊，減少凹凸變化和裝飾性構件，減少外圍護結構面積，保

持較小體形系數。

建筑物的體形系數S不應大于表5-2規定的限值[10]。

表5-2體形系數S限值

建筑層數≤3層4～8層9～13層≥14層

S0.520.330.300.26

5.2.2建筑平面與空間

（一）方案設計階段

1住宅的平面和戶型設計應有利于降低建筑的采暖和制冷負荷[8]：

（1）單體建筑的平面設計應考慮冬季利用日照并避開冬季主導風向[2]；

（2）緊湊的平面布局、較小的室內面積有利于供暖及制冷能源的節約[12]。

2在住宅平面方案設計初期，推薦使用目標效果導向的設計方法，根據設計條件，

通過人工智能算法進行人機交互方案生成，獲得參考方案集及相應性能數據，進

行綜合決策。

目標效果導向的住宅方案設計與優化工具主要可分為三種類型：基于人工智

能算法的方案自動生成工具、基于優秀案例庫的案例檢索匹配工具及“即繪

即模擬”的實時方案可視化工具，相關工具平臺的介紹詳見6.2章節。

3宜對住宅平面布局進行典型氣象條件下的模擬預測，利用參數化優化方法、遺

傳算法等進行多目標方案優化，獲得具有綠色性能優勢的住宅平面：

（1）目標導向的參數化設計方法能夠更精確地進行住宅綠色設計與優化，挖

掘住宅在方案階段的節能潛力；

（2）住宅參數化設計工具平臺與插件能夠調用多種模擬軟件，完成數據交

換，實現能耗、采光、通風等多目標性能模擬，并通過遺傳算法等進行優化。

4住宅應滿足日照標準，且不得降低周邊建筑的日照標準[7]：

（1）住宅建筑日照應符合表5-3的規定[5]；

表5-3住宅建筑日照標準

建筑氣候區Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅶ氣候區Ⅳ氣候區Ⅴ與Ⅵ氣候區

城區常駐人口（萬人）≥50<50≥50<50無限定

日照標準日大寒日冬至日

日照時數（h）≥2≥3≥1

有效日照時間帶（h）8～169～15

計算起點住宅底層窗臺面

（2）每套住宅推薦有1個居室、4居室以上戶型有2個居室達到日照標準要

求[3]。

5住宅的平面和戶型設計應有利于冬季日照，并應采用日照分析軟件優化設計

[10]。

19

常用日照分析軟件詳見6.1章節。

6住宅的平面設計在滿足不同氣候區最小日照要求的前提下，盡量提高嚴寒、寒

冷地區冬季南向房間的得熱，降低夏季東側、西側房間得熱[11]。

7建筑物不宜設有三面外墻的房間[10]。

8優化建筑平面布局，改善自然通風效果，減小自然通風的阻力，并有利于組織

穿堂風，實現過渡季和夏季利用自然通風帶走室內余熱[7,11]：

（1）在住宅設計中，遵循“深度低于14m”的原則（圖5-4）[14]；

圖5-4住宅進深對室內自然通風的影響

（2）通過合理安排室內南北向門窗位置，形成穿堂風，從而增加房間內的空

氣流動，利于室內換氣（圖5-5）；

圖5-5建筑室內自然通風優化

（3）房間布局盡可能簡單，房間內壁太多會影響室內空氣流通[12]。

9在選擇住宅建筑的體形、朝向和平面布置時，應充分考慮噪聲控制的要求[5]:

（1）在住宅平面設計時，應使分戶墻兩側的房間和分戶樓板上下的房間屬于

20

同一類型。

（2）宜使臥室、起居室（廳）布置在背噪聲源的一側；

（3）對進深有較大變化的平面布置形式，應避免相鄰戶的窗口之間產生噪聲

干擾；

（4）電梯不得緊鄰臥室布置，也不宜緊鄰起居室（廳）布置。受條件限制需

要緊鄰起居室(廳)布置時，應采取有效的隔聲和減振措施。

10普通住宅的層高不宜高于2.8m[10]。

11公共空間推薦采用天然采光，如電梯廳、公共走道、地下室或停車庫等：

（1）地下室或停車庫采用天然采光，且地下室或停車庫20％以上面積的采

光系數不小于0.5％[3]；

[13]

（2）居室空間進深不宜太深，以保有良好采光功能。

12套型有2個（或以上）衛生間時，推薦至少有1個衛生間可自然通風和天然

采光[4]。

13住宅室內具有良好視野，起居室主要臥室至少1間窗前1.5m的范圍內，視點

1.5m高度可以看到室外自然景觀[4]。

（二）深化設計階段

1利用采光模擬軟件對室內天然采光進行分析，天然采光系數達到相關規范要求

[5]：

（1）天然采光系數達到表5-4的要求[3]；

表5-4天然采光系數

側面采光

房間名稱采光系數標室內天然采光照度

窗地面積比值

準值（%）標準值（lx）

起居室（廳）、臥室、

≥2≥1/6300

書房、廚房

衛生間、過道（廳）、

≥1大于等于1/10150

餐廳、樓梯間

（2）采用合理有效措施改善室內大進深區域的天然采光效果，