发布时间:2022-04-22 04:45:20
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摘要:本文在简要分析中国可持续建筑实施的重要性与成绩的基础上,针对中国国情,提出了中国可持续建筑发展在设备材料技术、设计方法、教育模式上所存在的问题与改进的方式和方向。指出设备材料技术不仅仅要在自主知识产权与创新上加强,还需考虑到经济性;设计方法需要改变“图示思维”为主的现状,以定量化数据为设计判断原则;教育上需要通过学校教育、职业再教育、普及教育等三个不同层级来加强可持续建筑推广的潜力。
关键词:可持续建筑;现状分析;改进途径;设计方法
1 前言
建筑在建造过程和使用过程中消耗了大量的能源、资源,对整个社会的可持续发展带来了极大的压力。研究表明,发展中国家建筑消耗的原材料超过总量的50%,能耗则占总量的40-50%,同时还产生了大量的废弃物[1]。中国的建筑资源消耗与能耗也已接近上述比例,同时剧增的建筑量也造成侵占土地、破坏生态环境的现象。因此,总书记明确指出“要大力发展节能省地型住宅,全面推广节能技术,制定并强制执行节能、节材、节水标准,按照减量化、再利用、资源化的原则,搞好资源综合利用,实现经济社会的可持续发展”, 总理也多次指出“建筑节能不仅是经济问题,而且是重要的战略问题”[2]。
由于中国的特殊国情,可持续建筑的实施推广和障碍有其鲜明的特点。据建设部统计:中国每年新建房屋面积近20亿m2,其中80%以上为高耗能建筑,既有建筑近400亿m2,95%以上都属于高能耗建筑。建筑能耗占全社会终端能耗的比例已达27.8%,对社会造成了沉重的能源负担和严重的环境污染,制约了我国可持续发展战略的实施[3]。上世纪改革开放以来中国建筑产业发展十分迅速,环境破坏极其严重,每年都丧失大量的耕地面积,人均耕地面积不及世界人均水平的1/4。因此,中国政府提出了“节能省地型住宅和公共建筑”的发展理念,在《节能中长期专项规划》中,将建筑节能作为节能的重点领域,要求建筑节能在“十一五”期间要实现节约1亿吨标准煤的规划目标。同时,国家也在执行建筑节能专项检查来督促、推广可持续建筑的发展。截至2007年10月份,全国城镇新建建筑在设计阶段执行节能标准的比例为97%,施工阶段执行节能标准的比例为71%。据此估算,2007年1~10月份新建的节能建筑可形成500万吨标准煤的节能能力[4]。可以看出,可持续建筑在我国已经进入了如火如荼的推广应用的阶段,但是仍然有诸多问题亟待解决。
2设备材料技术是可持续建筑发展的基础
可持续设备材料和技术的发展与推广与可持续建筑市场的规模密切相关。根据权威统计,中国用于节能建筑的项目投资达到1.5万亿,而且还在持续扩大中。作为全世界规模最大的建筑市场,巨大的利益吸引着全球的设备材料厂商和技术服务商不断的努力以打开中国市场。目前中国可持续设备材料技术的发展还需要从以下方面分析总结,并加以改进:
2.1可持续建筑设备材料技术有待进一步研发
可持续建筑设备材料与技术是可持续建筑发展的基础,其相关研发工作及成果是推动可持续建筑进一步发展的动力。建筑是一个庞大的系统,牵涉到的设备材料和技术也很多,大致可分为暖通空调设备技术、可持续能源设备技术、保温隔热材料技术、节水与中水利用设备技术、智能建筑设备技术、被动式技术设备、绿色建材、其它用能设备等方面。
住房与城乡建设部副部长仇保兴在“第二届国际智能、绿色建筑与建筑节能大会暨新技术与产品博览会”就曾提出“以节地、节能、节水、节材和生态环保为一体的绿色建筑基础性和共性关键技术与设备的研究开发将极大地促进现代建筑技术自身的创新与发展”,并从政府层面提出了中国目前可持续建筑设备材料与技术的研发方向与创新主要包含“以保温节能、减轻建筑物自重、构件模块化、循环再生材料利用、生态性新型建筑部件使用、利于快速清洁施工、已有建筑物的加固改造等为目的的新型结构体系;生活污水处理与再利用技术研究和设施设计;黑色水与灰色水分离处理系统和卫生设备技术与设计;可升级的智能化系统设计;经济性太阳能供热、制冷及动力系统等多个方面”[5]。
但是,中国目前在这些领域的研究还很薄弱,基础性与应用性研究还存在很多缺陷,拥有自主知识产权的设备材料技术偏少。目前广泛使用的可持续建筑设备材料技术,有很大一部分是从国外直接引进的。如Low-E玻璃,欧洲的制造商是在60年代末开始实验室研究,1978年美国的英特佩就成功地将“Low-E”玻璃应用到建筑物上。而我国的研究生产历史仅有十年,仅两家企业自主研制成功相关技术并投入工业化生产,其余都是从发达国家进口技术与生产线。因此,在中国,可持续建筑设备材料技术的研究还急需进一步深入发展,同时考虑中国国情,选择适当的研究方向。
2.2设备材料技术的应用与推广必须客观科学,重视经济性能
由于前文所述的可持续建筑的知识缺乏,导致了国内相当数量的开发商、设计师、消费者盲目追求新型的设备材料和技术,学习国外采用的高技术,把可持续建筑当成节能设备材料技术的堆积,忽视了应用的科学性以及由此带来的成本增加,没有从性价比的角度考虑和应用这些设备技术。以地板辐射采暖系统为例,一户120m2普通住宅就需要增加2万元的造价。而目前广泛推广的中空Low-E玻璃国产价格达到150-200元/m2,高于常用的镀膜玻璃1倍以上。这些设备材料的过度使用,大大的提高了建筑造价,为业主带来了相当的经济压力。更为严重的是,大量的节能设备与技术未加选择的堆积在建筑上,不经过客观科学的分析应用,还有可能形成冲突,从而影响到建筑可持续目标的实现。例如,未经过详细模拟的使用遮阳设备和技术,固然可以降低夏季太阳辐射给室内热环境带来的负荷,但也将影响到冬季被动式采暖的应用和室内自然采光的应用,从而造成冬季能耗的升高。
因此,在可持续建筑设备材料技术的应用与推广需要尊重客观科学规律,建立完善科学的体系,同时,需要考虑到我国经济不发达的现状,侧重经济性来选择合适的材料设备,以期在尽量少增加投资的情况下获得最大化的可持续性能。
3设计是可持续建筑实施的保障
设计是达成可持续建筑目标的技术保障。就社会各方面而言,设计与设计人员都被视为建筑质量的技术保障,是可持续建筑实现的主要技术力量。对于政府而言,设计文件受到规范限制和政府的审查,是最终控制建筑性能的最重要文件。这都决定了设计在可持续建筑实施过程中的重要性。
建筑可持续性能的实现离不开可持续建筑技术的应用,而这种应用需要包含建筑师在内的多专业设计团队的合作。图1是建筑物寿命周期不同阶段的决策效力曲线,说明了设计在可持续建筑中的重要性和决定性影响。可以看到,在建筑设计前期和设计阶段做出的决策,在建筑整个寿命周期中,其有效性是最大的。对于可持续建筑而言,越在早期所做出的决策,越能影响到建筑可持续目标的实现。在绝大多数的可持续建筑技术应用中需要采用数值模拟仿真的方法,预测采用该技术后建筑的可持续性能,以定量化的数据作为建筑师选择决策的依据。
而在我国,建筑界基本还是沿用老的传统的以建筑师经验、直觉判断和灵感为基础的设计方法 [6]。赵伟峰与张伶伶[7]认为,从系统论的角度来看, 建筑创作过程是一个开放巨系统的作用过程。这就决定了“不断地与外界进行信息交换”是其本质属性。王立山[8]则认为,建筑设计中的创造基础是抽象思维,指“脱离了具体事物的事物关系结构的符号式逻辑表达”。 乐民成[9]更是认为现代建筑没有不可选用的语汇,只有不先进和不合理的技术。可见,在国内目前建筑设计界较为强调“图示思维”,信息搜集交换与思维过程也偏重于语汇、模式、图形等图示符号。这样的设计思维方法并不能适应以定量化信息为主要设计判断依据的可持续建筑设计体系。我国建筑师的知识结构受到教育体系的限制,对定量化数据较难理解,更难以纳入现有的“图示思维”体系中。还需看到,在现有的建筑师知识结构与设计思维方法中,数值模拟仿真方法由于其使用的复杂性与专业性,很难为建筑师所接受并推广应用。
要从根本上改变这种状况,需要设计方法的创新、相关技术知识的普及和相关软件的学习应用。这些都离不开合理的教育体系。只有通过不断的培训、教育,才能系统的介绍可持续建筑的相关知识和信息,重新构造其知识结构,改变其故有的技术堕性,培养其实现可持续建筑目标的主动意识。因此,可以认为教育是实现可持续建筑最有效的途径之一。
4教育是可持续建筑的智力支持
教育为可持续建筑环境的实现提供了智力支持。这是一种投入最小而效果最大的可持续建筑实现途径。可持续建筑的教育面向不同的人群,具有不同的目标,这也要求形成不同的侧重点和深度不一的教育方式。
4.1学校教育:学校教育的目标人群是包括城市规划、建筑学、土木工程、建筑环境与设备工程等建筑相关专业的学生,侧重于知识结构的构建。专业学生是未来教育、研究、工程和产品设计、建造甚至决策的核心力量,他们的知识匮乏将决定一代人在可持续建筑实践方面的欠缺。传统的教育体系包含的是为了满足建筑的基本功能而进行设计、建造所需要的知识,现在虽然有少数与可持续建筑相关的理念包含在不同专业的不同课程中,但是还远远不能对学生的知识结构产生系统有效的影响。从可持续建筑出发,需要重新建构相关专业的专业知识体系,从最开始培养学生的可持续建筑意识,促使其在未来工作时能自觉的提出可持续目标并加以实现。
4.2职业再教育和培训:顾名思义,这种教育面向建筑相关专业的从业人员,特别是设计师,侧重于技术的应用。专业人员的知识结构与能力是能否推动可持续建筑向前发展的关键力量。由于目前的专业人员的专业知识结构建立在数年乃至数十年前,远远不能适应新的可持续建筑的要求,这直接导致了专业人员的能力缺陷,大大的延缓了可持续建筑的实现。面向专业人员进行可持续建筑相关知识、技术的职业再教育和培训,是改变其知识结构,消除技术惰性,培养可持续建筑意识最快速、有效的方法。而且,由于可持续建筑的相关设备材料和技术的发展日新月异,这种职业再教育培训需定期举行,防止形成第二次技术惰性。
4.3普及教育:普及教育主要针对政府和社会大众,重点在建立正确、科学的可持续建筑价值观,并了解相关知识。对于政府,国际上各种峰会和议定书的召开和签订,以及国内能源短缺造成的经济社会发展瓶颈,带来了国际国内的双重压力,使其必须推动可持续建筑的发展。但是,政府的决策不能是盲目的,必须在充分了解可持续建筑相关背景、知识后,才能做出科学、符合实际的近期、中期和长期目标,并为之进行政策、法规和规范的配套工作。对于社会大众,为了获得更好的居住环境,降低家庭能源消耗也对可持续建筑知识抱有兴趣。推广普及教育,能够给予政府和社会大众准确、科学、系统的可持续建筑相关知识,促使目标人群做出正确的决策和选择,在政府和社会层面上对可持续建筑的实现起到规范引导和促进作用。
5结语
本文通过对中国可持续发展的现状的分析,提出中国可持续发展的障碍体现在设备材料技术、设计方法、教育体系等三个方面。由此,文章认为中国可持续建筑发展的改进方向应针对这3个问题找到独立的解决之路。在设备材料技术上,加强拥有自主知识产权的创新,考虑国情并注重经济性;在设计方法上,摒弃传统的“图示思维”模式,加强以定量化数据为基础的设计优化模式与多专业的跨学科合作;教育上,通过学校教育、职业再教育、普及教育满足不同人群对可持续建筑的知识需求,为其推广应用创造更好的智力支持。
当然,中国可持续建筑的发展道路还很漫长,其问题也不止本文所提。文章的目的在于通过对现状的分析找到部分障碍并提出自己的解决途径,供所有人思考,起到抛砖引玉的作用,以期汇聚更多的力量共同推动可持续建筑的发展。
摘 要 建筑在人类社会生活中占着极其重要的位置,为缓和日益紧迫的人口、资源、环境矛盾,建筑设计上,节能减排、可持续发展道路是必然的选择,本文重点分析了可持续建筑与节能一体化设计思路分析。
关键词 可持续建筑;节能;建筑;设计
事物是发展的,发展是人类社会永恒的主题,“可持续发展”揭开了建筑文明的新篇章,传统建筑在建造和使用过程中,消耗了大量的自然资源,同时环境负荷也带来了增加。“建筑”作为人类生存和发展的基础,走可持续发展和节能之路是必然的选择。
1.可持续建筑概述
1.1 概念
可持续建筑是指以可持续发展观规划的建筑,设计理念上涉及到建筑物、建筑材料、城市区域规模大小等等因素,及与其相关的经济性、功能性、人文性和生态性。强调以人为本和可持续发展,注重建筑的室内居住环境,以健康、舒适、舒心为主题,以节约能源为目标。
1.2 原则与理念
1)可持续理念,设计上在满足当代人需要的同时,不能对后代人满足其自身需要的能力构成影响;2)资源应用效率原则,对于输入建筑物的资源如水、能源、材料和其他资源要有效地使用,力求做到循环利用或回归自然,总之,确保资源的利用率达到较高的层次;3)低碳理念,设计上注重新能源的利用率,例如,太阳能、自然风、光能等等,尽量减少传统能源的利用率,做到节能减排;4)防止污染原则,这里涉及到对建筑物的废物排放的设计理念,以利用可回收资源和减少污染物的排放为重要根本目的;5)和谐环境原则,降低环境负荷,从建筑物周边的自然环境和人文景观出发,力求与环境相融合,且有利于居住者健康。
2.可持续建筑与节能一体化设计思路分析
2.1 控制体型系数
1)从面积水准角度看,统计数据表明,国内近年的住宅建筑套均面积有123 ,世界排名第三,如果将套均建筑面积设计上控制在80~120 ,在同样满足人们“住”的问题上,可以节约大量的土地、资源和金钱;2)从节能角度看,夏热冬暖地区分为南区和北区,在建筑造型要求能够满足的同时必须严格控制体型系数。以北区为例,单元式、通廊式住宅的体型系数不宜超过0.35,塔式住宅的体型系数不宜超过0.40。严寒、寒冷地区建筑的体形系数应小于或等于0.40。
2.2 延长建筑物寿命
建筑物寿命低下,必然导致拆除、重建,带来各方面投入的增加,所以,在设计上应从延长建筑物使用年限的角度着手考虑。1)从城市总体规划入手,减少甚至避免建筑物在正常使用年限内因规划调整而拆除。2)用居住水平发展的角度去设计,建筑物内部空间要有可塑性;外部注重与周围环境的协调。3)从居住业主的发展和需要出发,建筑物的寿命要融入人的气息,中国大多数人不喜欢频繁地迁居,因此在建筑物的寿命内,要考虑到业主老年时的需求。4)与建筑物的长寿命相匹配,在管线的布设上要便于更换与维护,设计上结构体与填充体最好相分离;在结构、墙体和保温的材料选择上应该把使用寿命作为选择的依据之一。
2.3 保温隔热层厚度设计
根据国家的相关规定和标准,为了夏热冬冷地区的节能目标的达成,对外墙传热系数和蓄热系数也做了规定,如表1所示:
按照表1中关于K和D的规定,结合一定的计算公式和材料本身的导热系数λ,可以计算出保温隔热材料的最小厚度值。具体在设计时注意点如下:1)如果墙体结构选用的是加气混凝土砌块,只要窗户和屋面等其他部分可以达到相关的节能标准或规定,外墙不需要进行特别的保温隔热施工措施便能够完成节能50%的目标;2)如果墙体结构选用的是粘土实心砖或者是混凝土砌块,需要分别将保温隔热层厚度增加至20.1mm和29.4mm以满足节能的目标,此外,这些传统材料既浪费了能源,又容易造成严重的环境污染,应该尽量使用新材料来代替;3)实践证明,钢筋混凝土梁、柱是建筑物中最主要的“热桥”部位,其热阻相对较小,因此,其表层保温隔热层厚度应大于等于30.7mm,才能完成节能50%的节能目标。
2.4 提高资源、能源利用率
2.4.1 自然通风和采光设计 这是节能和健康的有效途径。通过窗的开启方式、竖向风道和设置负压等组织室内气流自然通风。
自然光是一种无能耗光源,在设计思路上要予以强化:1)建筑结构设计上要最大限度地布设采光口的数量和面积,选择上尽量遴选光透性强的玻璃,增加自然光的透射度;2)在室内结合自然光的强弱,分层次布设线路,做到自然光足够时不开灯,自然光弱时开小灯,没有自然光时开全灯,使自然光源能量的利用率达到最大。
2.4.2 利用可再生能源 充分利用太阳能、水能、地热能、风能和生物质能等可再生的新能源,例如:1)丰富的太阳能资源应列为首选,太阳能提供热水与建筑一体化,技术成熟、经济可行。2)地热能也是很好的能源,就是在利用上要具备以下一些条件:利用水文地质勘查证明其是否可行;要有水文地质、暖通空调、地热设备等各领域的专家共同参与;城镇有地下空间规划;政府有机构从立项、实施和效果进行管理等等。3)两栋邻近的超高层建筑将风能与建筑一体化设计应用。
3.结语
我国可持续建筑与节能一体化设计正处于发展时期,发展空间格外广阔。在具体的建筑工程设计上,应将我国国情和工程的实际情况结合起来综合考虑,尽量遴选各种节能的新技术、新材料,设计经济、合理的节能方案,确保把建筑能耗水平降至最低,真正做到建设节约型社会,有效地缓解能源供需之间的矛盾,保持国民经济持续良好的发展,其现实的和长远的意义都是十分巨大的。
摘要:建筑在人类社会生活中不可缺少,为缓和日益紧迫的人口、资源、环境矛盾,建筑设计上,节能减排、可持续发展道路是必然的选择,本文重点分析了可持续建筑与节能一体化设计思路分析。
关键词:可持续建筑;节能;设计
前言
发展是人类社会永恒的主题,“可持续发展”揭开了建筑文明的新篇章,传统建筑在建造和使用过程中,消耗了大量的自然资源,同时也带来了环境负荷增加。“建筑”作为人类生存和发展的基础,走可持续发展和节能之路是必然的选择。
一. 可持续建筑概述
1.1概念
可持续建筑是指以可持续发展观规划的建筑,设计理念上涉及到建筑物、建筑材料、城市区域规模大小等等因素,及与其相关的经济性、功能性、人文性和生态性。强调以人为本和可持续发展,注重建筑的室内居住环境,以健康、舒适、舒心为主题,以节约能源为目标。
1.2原则与理念
1)可持续理念,设计上在满足当代人需要的同时,不能对后代人满足其自身需要的能力构成影响;2)资源应用效率原则,对于输入建筑物的资源如水、能源、材料和其他资源要有效地使用,力求做到循环利用或回归自然,总之,确保资源的利用率达到较高的层次;3)低碳理念,设计上注重新能源的利用率,例如,太阳能、自然风、光能等等,尽量减少传统能源的利用率,做到节能减排;4)防止污染原则,这里涉及到对建筑物的废物排放的设计理念,以利用可回收资源和减少污染物的排放为重要根本目的;5)和谐环境原则,降低环境负荷,从建筑物周边的自然环境和人文景观出发,力求与环境相融合,且有利于居住者健康。
二. 可持续建筑与节能一体化设计思路分析
2.1控制体型系数
1)从面积水准角度看,统计数据表明,国内近年的住宅建筑套均面积有123,世界排名第三,如果将套均建筑面积设计上控制在80~120,在同样满足人们“住”的问题上,可以节约大量的土地、资源和金钱;2)从节能角度看,夏热冬暖地区分为南区和北区,在建筑造型要求能够满足的同时必须严格控制体型系数。以北区为例,单元式、通廊式住宅的体型系数不宜超过0.35,塔式住宅的体型系数不宜超过0.40。严寒、寒冷地区建筑的体形系数应小于或等于0.40。
2.2延长建筑物寿命
建筑物寿命低下,必然导致拆除、重建,带来各方面投入的增加,所以,在设计上应从延长建筑物使用年限的角度着手考虑。1)从城市总体规划入手,减少甚至避免建筑物在正常使用年限内因规划调整而拆除。2)用居住水平发展的角度去设计,建筑物内部空间要有可塑性;外部注重与周围环境的协调。3)从居住业主的发展和需要出发,建筑物的寿命要融入人的气息,中国大多数人不喜欢频繁地迁居,因此在建筑物的寿命内,要考虑到业主老年时的需求。4)与建筑物的长寿命相匹配,在管线的布设上要便于更换与维护,设计上结构体与填充体最好相分离;在结构、墙体和保温的材料选择上应该把使用寿命作为选择的依据之一。
2.3保温隔热层厚度设计
根据国家的相关规定和标准,为了夏热冬冷地区的节能目标的达成,对外墙传热系数和蓄热系数也做了规定,如表1所示:
按照表1中关于K和D的规定,结合一定的计算公式和材料本身的导热系数λ,可以计算出保温隔热材料的最小厚度值。具体在设计时注意点如下:1)如果墙体结构选用的是加气混凝土砌块,只要窗户和屋面等其他部分可以达到相关的节能标准或规定,外墙不需要进行特别的保温隔热施工措施便能够完成节能50%的目标;2)如果墙体结构选用的是粘土实心砖或者是混凝土砌块,需要分别将保温隔热层厚度增加至20.1mm和29.4mm以满足节能的目标,此外,这些传统材料既浪费了能源,又容易造成严重的环境污染,应该尽量使用新材料来代替;3)实践证明,钢筋混凝土梁、柱是建筑物中最主要的“热桥”部位,其热阻相对较小,因此,其表层保温隔热层厚度应大于等于30.7mm,才能完成节能50%的节能目标。
2.4提高资源、能源利用率
2.4.1自然通风和采光设计这是节能和健康的有效途径。通过窗的开启方式、竖向风道和设置负压等组织室内气流自然通风。
自然光是一种无能耗光源,在设计思路上要予以强化:1)建筑结构设计上要最大限度地布设采光口的数量和面积,选择上尽量遴选光透性强的玻璃,增加自然光的透射度;2)在室内结合自然光的强弱,分层次布设线路,做到自然光足够时不开灯,自然光弱时开小灯,没有自然光时开全灯,使自然光源能量的利用率达到最大。
2.4.2利用可再生能源充分利用太阳能、水能、地热能、风能和生物质能等可再生的新能源,例如:1)丰富的太阳能资源应列为首选,太阳能提供热水与建筑一体化,技术成熟、经济可行。2)地热能也是很好的能源,就是在利用上要具备以下一些条件:利用水文地质勘查证明其是否可行;要有水文地质、暖通空调、地热设备等各领域的专家共同参与;城镇有地下空间规划;政府有机构从立项、实施和效果进行管理等等。3)两栋邻近的超高层建筑将风能与建筑一体化设计应用。
三. 结语
我国可持续建筑与节能一体化设计正处于发展时期,发展空间格外广阔。在具体的建筑工程设计上,应将我国国情和工程的实际情况结合起来综合考虑,尽量遴选各种节能的新技术、新材料,设计经济、合理的节能方案,确保把建筑能耗水平降至最低,真正做到建设节约型社会,有效地缓解能源供需之间的矛盾,保持国民经济持续良好的发展,其现实的和长远的意义都是十分巨大的。
摘要:本文在阐释生态建筑、绿色建筑、可持续建筑概念的基础上,指出生态建筑、绿色建筑、可持续建筑是一个从局部到整体、从低层次向高层次的认识发展过程。然而,三者的最终目标和核心内容是一致的,即降低地球资源与环境的负荷及其不利影响,创造健康、舒适的人类生活环境,与周围自然环境和谐共生;只不过是从不同的侧面和层次来研究处理问题而已。
关键词:生态建筑;绿色建筑;可持续建筑
1生态建筑
生态建筑是尽可能地利用建筑物当地的环境特色与相关的自然因子(如阳光、空气、水流等),使之符合人类居住,并且降低各种不利于人类身心的任何环境因素作用,同时,尽可能不破坏当她环境因子循环,并尽可能确保当地生态体系健全运行。
生态建筑一方面把人类的聚居场所视为大自然平衡共生的生态系统;一方面又要把自然生态视为一个对人类生存环境的具体建筑结构,因而要求人类在建筑规划选址时,应考虑其自然生态环境的结构功能和对人类的各种影响,从而合理利用、调整改造和顺应其建筑生态坏境。
生态建筑遵循全球人居可持续发展战略,实施国际上公认的三大主题:以人为本,呵护健康,舒适;资源的节约与再利用;与周围生态环境相协调与融合。它不只是强调绿化,而是利用自然条件和人工手段来创造一个有利于人们舒适、健康的生活环境,处理好建筑与周边环境的关系,适应当地的生态规律,依托自然为基础,突出绿化生态特色;同时又要控制对于自然资源的使用,实现对自然索取与回报之间的平衡,使居住者在身体上、精神上、社会上完全处于良好的状态。在建设过程中充分考虑成本效益比,因地制宜,使自然生态环境之间形成一个良性的循环系统,它将给我们带来少占地、节水、节能、改善生态环境、减少环境污染、延长建筑寿命等益处。
2生态建筑的特点
尽管生态建筑的概念多种多样,但说明了生态建筑的某些特点。其特点可概括为以下几点:
(l)生态建筑仍然属于“建筑”的范畴,但把环境生态纳入考虑之中。它比常规建筑还要多关注建筑活动对资源、环境、生态以及人类健康生存的影响。常规建筑的基本内容包括建筑选址规划、场地设计、建筑布局以及外环境和景观设计等基本内容,这些内容也是生态建筑活动涉及的基本内容,只不过在考虑这些内容时,是基于更高的认识水平、更广的范围和更适宜的技术手段。
(2)生态建筑的最终目的是更好地满足人类自身的生存和持续发展的需要。如果离开了人类自身的生存和发展需要来谈生态建筑,是没有任何意义的,这就是生态建筑的“以人为本”,它是高于常规建筑的“以人为本”的。常规建筑活动往往不考虑其他人和周围其他生物的生态需要。这种观念关注的只是人的本身,而忽略了更高层次上的整体性。由此而来的盲目建设,破坏了人类赖以生存和发展的地球生态环境,反过来危及人类自身的生存和发展。生态建筑活动不仅要满足人的生态需要,还要顾及其他自然生物的生态需要,也就是要在更高层次上考虑人的需要,以实现人类社会的持续发展。
(3)生态建筑具体目标体现在通过对建筑内外空间中的各种物质要素的合理设计与组织,使物质在其中得到顺畅循环,能量在其中得到高效利用:在更好地满足人生态需要的同时,也满足其他生物的生存需要;在尽量减少环境破坏的同时,也体现建筑的地域特性。
(4)生态建筑致力于实现建筑整体生态功能的完善和优化,以实现建筑、人、自然和社会这个大系统的整体和谐与共同发展。常规建筑活动基本上只局限于人工系统,而生态建筑活动必须同时整合自然生态系统和人工生态系统,使两者和谐共生。生态建筑的环境因素分为自然因素和人文因素:自然因素指当地的非生物因素和生物因素,其中,非生物因素包括地质、地势、地形、土壤特性等与地有关的因素,以及阳光、雨水、风、温湿度等气候因素;生物因素除了包括人的生物属性这一层次外,还包括各种植物、动物、微生物等因素。人文因素是指由人的社会属性所形成的因素,包括观念、文化、宗教、生活习俗等。
3生态建筑与绿色建筑、可持续建筑间的关系
(l)绿色建筑
“绿色”是自然生态系统中生产者植物的颜色,它是地球生命之色,象征着生机盎然的生命运动。在“建筑”前面冠以“绿色”,意在表示建筑应像自然界中的绿色植物一样,具有和谐的生命运动和支撑生态系统演进的特性。“绿色建筑”是指“在建筑设计、建造、使用中充分考虑环境的要求,把建筑物与种植业、养殖业、能源环保、美学、高新技术等紧密地结合起来,在有效满足各种使用功能的同时,能够有益于使用者的身心健康,并创造符合环境保护要求的工作和生活的空间。
绿色建筑”理解为一种建筑体系。“绿色”一词现在广为各行各业使用,已有约定俗成的意义,即“无公害、无污染、健康舒适、节能环保”。“绿色建筑”与“绿色冰箱”、“绿色食品',、“绿色照明”等概念类同,可理解为“无公害、无污染、健康舒适、节能环保”的建筑。
(2)可持续建筑
“可持续建筑”又称为“可持续发展建筑”,是可持续发展观在建筑领域中的体现,中国台湾称为“永续建筑”。目前,关于“可持续建筑”的准确定义,尚未形成统一的认识。一般情况下,我们可简单地将其理解为“在可持续发展理论和原则指导下设计、建造、使用的建筑”,它体现了人们对资源、环境、生态因素的全面关注。2000年在荷兰马斯垂克召开的国际可持续建筑会议上对可持续建筑的定义是:“可持续发展建筑需要思考的操作事项是建材、建筑物、城市区域的尺度大小,并考虑其中的机能性、经济性、社会文化和生态因素……为达到可持续发展,建筑环境必须反映出不同区域性的状态和重点以及建构不同的模型去执行”。
(3)三者相互关系
“生态建筑”与“绿色建筑”是从同一问题引发的两个概念。从内涵上看,生态建筑侧重于从“整体”和“生态”的角度,强调利用生态学原理和方法解决生态与环境问题,它有其自身的学科基础理论一生态学。绿色建筑则侧重于从“环保”和“健康”的角度,强调利用一切可能的行为手段来达到生态与环境保护的目的。“可持续发展建筑”是基于可持续发展观念而提出来的。可持续发展观是20世纪80年代中期提出来的,它不仅关注“环境一生态一资源”问题,而且强调“社会一经济-自然”的可持续发展,它涉及社会、经济、技术、人文等方方面面。由此可见,“生态建筑”与“绿色建筑”是同一问题的两个方面,只不过各有侧重而已。但两者都有不足,那就是只强调问题的一个方面,而没有看到问题的全部。可持续发展建筑是从问题的全局整体性出发而提出来的,其内涵和外延较生态建筑和绿色建筑要丰富深刻、宽广复杂得多。可以说,从生态建筑、绿色建筑到可持续发展建筑是一个从局部到整体、从低层次向高层次的认识发展过程。然而,三者的最终目标和核心内容是一致的,即降低地球资源与环境的负荷及其不利影响,创造健康、舒适的人类生活环境,与周围自然环境和谐共生;只不过是从不同的侧面和层次来研究处理问题而已。
【摘 要】本文从节能低碳建筑发展前景分析出发,论述了绿色、低碳建筑的研发历程以及可建产品未来的发展。
【关键词】低碳建筑;可持续发展
1 节能抗震低碳建筑项目发展前景分析
建筑是全球温室气体排放的最大来源,建筑行业温室气体排放占全球温室气体排放总量的30%,并消耗了40%的全球能源。在中国,建筑能耗居各行业耗能首位,而高达400亿平米的住房面积中,能达到节能标准的不足1%,建筑节能已经成为节能降耗的主攻领域,建筑节能涉及建筑材料和建筑使用的全过程。
2 绿色、低碳建筑的研发历程
2.1 可建与传统建筑比较所占据的优势
目前我国建筑市场还是以传统的钢筋混凝土和砖头为主,存在以下缺点:
(1)设计抗震等级与建筑成本存在矛盾,施工中缺少有效监督,建筑建成后,实际抗震等级达不到防范不可预测高强度地震潜在威胁的要求,一旦发生高强度地震,建筑物仍然可能倒塌。
(2)因为城市规划方面存在的问题,我国新建建筑的平均寿命不到三十年,当拆除旧建筑物时,产生的建筑垃圾严重影响环境。
(3)传统建筑施工中不可避免地存在严重的建材浪费现象。我国每年新建住宅建筑约12亿平方米,其中浪费的建材超过1亿吨。
(4)传统建筑使用能耗高,占到我国总能耗三分之一以上。尽管国家有强制性节能要求,但绝大多数建筑的能耗超过每年每平米250kWh,特别是在夏季制冷高峰和冬季采暖高峰,能源需求紧张且浪费现象十分严重。
2.2 可建系统构成
可建系统包括钢构系统、外墙系统、门窗系统、内墙系统、暖通系统、水电系统、楼宇控制系统及消防系统等。
(1)钢结构系统组成及特点
可建钢结构系统主要由主板、立柱、斜撑、楼梯、外墙柱几部分组成,所有部件联接采用高强度螺栓连接,在保证强度的前提下达到易拆卸、易维护的目的,从而实现了建筑的可持续性。
(2)外墙系统特点
外墙采用玻璃幕墙和岩棉夹芯板的结构,内部采用CSR结构岩棉,导热系数仅0.038W/㎡K;符合个性化需求,耐久性符合欧洲标准prEN14509耐久性测试最高标准;防火安全,结构岩棉不燃,防火性能达A1级,吸音、隔音,基本隔音量大于31dB;环保安全,不含有毒物质,岩棉可溶解并能循环使用;易于安装,接口采用简单的企口,安装简单快速。
(3)门窗系统组成及特点
采用中空三层玻璃,中间充入惰性气体,导热系数仅1.4W/㎡K ,外遮阳将阳光辐射热量阻挡在外;窗内装有内隔热装置,防止室内冷量或热量辐射至室外;外遮阳设有自动感应装置,可根据室外阳光照射情况自动开启。
(4)内墙系统组成及特点
采用轻钢龙骨做为骨架、内部填充吸音棉,外面铺设12mm厚防火石膏板,易于安装及拆卸,使房间结构可以轻易地任意改变;防火安全,采用防火石膏板,防火性能达A级;吸音、隔热,中间填充的吸音棉基本隔声量大于45dB、上下所有接口均用密封材料封阻;环保安全,不含有毒物质,吸音棉可循环使用。
(5)暖通系统特点
采用热回收新风机,新风热回收效率达80%,前置空气净化段,有效过滤空气中的粉尘、甲醛,杀灭有害细菌并可对空气中二氧化碳含量进行检测,整栋建筑新风换风量达2次/小时。
(6)水电系统特点
安装净水系统,可直接饮用,洁具均采用知名品牌,使用小容量便器、小管径不锈钢管给水和感应龙头,有效节约水资源,所有管线铺设全部在工厂内进行,在现场只需拧接头即可,实现快捷安装和良好的质量保证;照明灯具全部采用LED型节能灯,比传统灯具节约50%能源,公共场合,如楼梯间全部采用人体感应开关,无人时自动关闭,有效节约能源。
(7)楼宇控制系统特点
根据天气情况自动开启内外遮阳系统;设置人体感应装置,可根据室内人员活动情况,自动开关照明;根据人员活动情况及室内温度,自动开启电动风口;公共区域安装视频监控,通道与门厅安装红外双鉴入侵报警器,实现防盗功能,电话网络使用综合布线系统,扩展性强;安装门禁系统,实现开门权限的控制。
(8)消防系统特点
设置消防喷淋系统、消防栓,强排风系统;安装最新消防自动报警系统,实现烟雾、温度、煤气自动检测与报警;消防自动控制系统,对电梯、消防泵、排风自动控制。
2.3 可建产品技术特点
可建建筑相对于传统建筑,具有如下特点:
(1)安全___通过了国家建科院地震研究所9度抗震测试,达到“小震不坏、中震可修,大震不倒”的设防目标。
(2)省材___采用模块化设计和工厂化制作,材料利用率98%,只相当于常规建筑1/6的耗材。
(3)节能___通过外墙、屋顶厚保温、三玻塑窗、外遮阳、热回收新风机等技术集成,年空调新风能耗(折合一次能源)平均约50kWh/㎡,只相当于传统建筑1/5的能耗。
(4)舒适、健康___新风经静电除尘后引入室内,比室外空气洁净20~100倍,每小时彻底换气1次以上,彻底消除室内有害气体残留,二氧化碳浓度
(5)环保、耐用___95%的工厂化生产,现场组装,材料使用率达到98%以上,现场装配只有相当于常规建筑1%的垃圾。
3 可建产品未来的发展
(1)由于可建产品绿色、低碳、环保、安全、节能等突出的特点,已经在国内部分省市有了一定的发展。
(2)国家财政部、住房和城乡建设部为进一步深入推进建筑节能,加快发展绿色建筑,促进城乡建设模式转型升级,日前已《关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见》,将对推动我国绿色建筑快速健康发展起到举足轻重的作用。
(3)政策将引导保障性住房及公益性行业优先发展绿色建筑,使绿色建筑更多地惠及民生.
4 结论
综上所述,可持续建筑(简称“可建”)将是今后社会可持续发展的一个势不可挡的趋势,也是国家产业政策大力支持的产业之一。
【摘 要】文章通过介绍建筑环境、类型、美学特征及其建筑行为,对技术革命和技术进步在可持续建筑发展中的巨大影响进行了探讨和论述。
【关键词】技术革命;技术进步;可持续建筑
建筑是科学技术与艺术联姻的结晶,建筑技术则更强有力地推动了建筑向前发展,并不可避免地在不同时期的各种建筑物上打下自己的烙印。建筑发展的历史说明,凡是建筑材料、结构和施工技术有重大进步之后,建筑迟早会产生变化并突破原有模式向前发展。然而自20世纪60年代以来,除上述传统因素外,如电子计算机的诞生、普及和“信息时代”初现曙光,这一切正给建筑以新的巨大冲击,并向建筑界提出新的挑战,改革建筑活动的方式、方法,并促成新的思潮。
1、环境
环境与建筑二者密不可分,这一点毋庸置疑并早已被广泛接受。但随着人类社会的进步,“环境”一词的含义也在不断拓展。早期,环境往往是指建筑物的外部空阎,即邻近的房屋、广场、道路和绿化等。文艺复兴时期,建筑环境处理重点侧重于建筑群体的构图章法,强调广场与建筑物的尺度、比例等,而到工业化初期环境问题曾一度被忽视。直至20世纪现代主义建筑兴起,人们再一次意识到环境对于建筑的重要性,并迸一步扩大了对环境问题的认识,建筑环境物理科学蓬勃发展起来。建筑光学、建筑声学、建筑热工等应用科学和相应工程学科的研究成果为满足人们生理和心理上的需求、创造适宜的生活环境提供了必要的技术支持。建筑活动中对生态科学观念的运用、绿色技术和绿色城市的思想的发展,不仅推动了科学技术的发展,并且就像当年技术革命推动了新建筑运动,创造了新的建筑空间和空间艺术一样,无论设计思想、建筑的空间与形式都将会有一番新的创造。
2、建筑类型
建筑类型的形成,有赖于两个基础条件:一是社会生产、生活需求;二是技术基础条件。工业革命以来,人类社会发展进入一个崭新的历史阶段。生产与生活方式的多样化需要与之适应的建筑,而由科技进步引出的新的建造技术则为之提供必要的技术支持,并最终导致一大批新的建筑类型涌现出来,例如,工业厂房、车站、高层建筑,跨海大桥等。
2l世纪人类将从工业社会跨入信息社会,信息革命深刻地改变着人类社会结构和生活方式,并最终影响对建筑的需求。一个非物质、无固定场所的虚拟空间将部分替代现有的物质的、固定位置的实体空间。历史证明,每种建筑类型都是为了适应某种社会行为需要而产生的,从民宅到宫殿,从斗兽场到体育馆,无不如此。信息技术进步促使电子商务、远程办公和家庭智能化成为现实。生活行为的改变相应改变了原有适应这些行为的建筑,让某些建筑类型改变、萎缩甚至消亡,让新的建筑类型产生、发展与完善。首先,多媒体住宅将成为量大面广的新建筑类型,电子小区也将需要新的社区设施,促进新的建筑类型出现,原先与大城市相配套的某些建筑类型,如银行、图书馆、邮局、办公大楼、大厂房、大商场等将萎缩,消亡或在尺度、功能上产生实质性变化。
3、美学特征
20世纪以来的建筑技术革命,对传统的建筑美学和哲学观念产生极大的冲击。工业大生产的发展,新型建筑材料、新的结构技术、新的设备和新的施工方法的出现,为近现代建筑的发展开辟了广阔的前途。依靠新技术,突破了传统建筑高度与跨度的局限,建筑在平面与空间的设计自由度增大,同时也必然影响到建筑形式的变化,勒·柯布西埃提出“房屋是居住的机器”这一激动人心的口号,显示出机器美学思想在建筑领域的巨大影响。汽车工业的兴起,促使城市尺度发生变化,从而向传统美学的法规提出挑战。技术理性同样反映在建筑艺术的鉴赏。
当代,人类社会科学技术的发展已进入新的历史时期。但新型的生产、生活方式尚未完成从工业时代以来的转变,社会文化进入多元化时期,高技术伴随着对高情感的需求。传统意义上的建筑物与构筑物概念上的界限日趋模糊电子计算机和互联网络的出现,极大的改变了人类社会生产,生活方式,并影响着表层建筑形态。一方面建筑将更加体现对个性化的追求,反映人们的生产、生活特征;另一方面,人的生存空间将会有极大的拓展,虚体空间将和实体空间并存,虚拟商场、银行、图书馆、美术馆和大学等将会出现,象征性标志建筑会被虚拟标志所取代。这一切将促使人们的建筑观念发生转变,建筑艺术领域极有可能拓展到电脑屏幕的界面上。
4、建筑行为
一般来说,一项建筑活动主要包括以下过程:建筑策划、建筑设计、建筑施工建筑管理、使用和维护,科学技术的发展对其中各个阶段均会产生巨大而深刻的影响。
随着社会发展,建筑策划所涉及的元素呈不断上升之势,作为系统工程的建筑策划日趋复杂和困难。建筑决策科学化和高效率的要求十分迫切,系统论和控制论的引入以及信息技术革命,为有效解决这个难题创造了条件。建筑发展论证过程中的智能化、网络化以及分析模型的建立,可以针对纷繁复杂的情况做出全面科学的评估从而使社会资源得到高效合理的利用,减少不必要的失误,实现建筑活动的高效益。
建筑思潮大多建立在当时的设计手段基础之上。从原始绘图到三视图语言直至模拟无限空间,突破二维工具对三维空间表达的局限,现代技术将为建筑师提供全新的设计方法与手段,并改变传统的设计模式。通过在计算机上建立几何模型,扩大了建筑师的想象,并产生各种高度复杂的空间形式虚拟设计极大改变着传统的作业方式,营建过程将遵循草图——电子建筑——施工图——真实建筑的程序进行,方便很多。
技术进步也将影响建筑的管理技术进步也将影响建筑的管理和维护,计算机网络信息技术已使建立建筑综合数据库成为可能,智能化、自动化已成为建筑的发展方向。
5、结语
尽管新技术和新建筑的变革日新月异,但纵观建筑发展史,建筑技术的发展和应用都是以提高人类生活质量为目的而进行的,以保持与改善人的生存环境,实现人与自然融合。
需要特别强调的是,正如国际建协《北京宪章》中所指出的,技术也是一把“双刃剑”。技术不仅是“一种解放的力量”,而且也是问题之源。任何技术的发展,都伴随着新的种种问题,需要继续给予解决。因此,只有从社会文化和哲学等方面来研究技术,从漫长的建筑技术发展史中,理解技术与自然、社会与人的关系,才能使技术得到妥善运用,为人类社会带来一个真正幸福的前途。
2013年4月1日,第九届国际绿色建筑与建筑节能大会暨新技术与产品博览会在北京国际会议中心召开,期间设立丹麦馆,展示丹麦在绿色建筑方案、技术以及产品方面的成果。丹麦在可持续城市和建筑设计领域具有丰富的经验,他们的成果和经验对于中国的可持续发展具有很好的借鉴作用。
《建筑技艺》受丹麦大使馆的邀请,对此次活动进行了深度采访与报道。
谈到可持续建筑,也许在很多人的脑海里都会联想到有着绿色墙面或者屋顶,有着成排太阳能光伏电板或者太阳能热水器,抑或上面有着转动风车或者排风烟囱的建筑形象。虽然这些都是实现建筑节能的显性要素,但有了这些是不是真的就能实现可持续?在可持续建筑设计领域,我国目前存在哪些问题?到底什么样的建筑才是可持续建筑?要实现可持续性,我们应当从何人手?对于这些问题,来自丹麦BIG、SHL、HLA、PRO建筑师事务所的建筑师给出了他们的解答。
可持续建筑的四要素
可持续发展的建筑包括四个要素:从环保的角度,它是否会对环境造成影响?从社会的角度,是否影响一个社区、一个地方、一种行为?从经济的角度,要花多少钱做建筑?从能耗的角度,要利用和消耗多少能源?这四个层面没有孰轻孰重之分。
我们尝试从一个很全面的角度来看待问题,看是否能给我们设计的建筑带来正面的影响。SHL在电信系统、冷却水、雨水收集等技术方面做得不错,这些技术手段在设计过程中的实现就是一种对建筑本身的塑造。
当我们谈到塑造形体,它不只是设计一个体块,还要让这个形体符合其所处的环境,例如适当的倾斜以利于太阳能或风能的利用。当然我们也包括了对基地周围环境的设计,例如我们抬起建筑,设置一个开放的公共广场等。所以,当我们真正开始做设计之前希望尽可能多地考虑到问题,争取在能够实现的范围内做到最好。当然,我们并不能够满足一切,所以有时就像是一场战争,要在各个因素之间取舍。
民主的方法
我们虽然根植于哥本哈根,但灵感却来自于世界各地,在不在丹麦并不重要,我们在北京或者在上海做项目的方法是相通的。我们真正感兴趣的是试图使建筑的综合评价更高,我们真正关注的是需求——什么才是这个项目真正的需求。SHL非常喜欢用一种自称为“民主”的方法来做设计——最大程度地让建筑本身开放,能够最大化地邀请公众进入到建筑内部。否则建筑本身就会像纪念碑一样自己屹立在那,变成孤立的个体。同时我们始终牢记,只要你要建立一些东西,必定会带走一些东西,所以我们新建的项目必须回馈社会、环境和基地本身,这是我们作为建筑师所要做的关键所在。
BIM
BIM系统是梦幻般的方式,可以使你的设计变得很高效。但是它在前期设计的时候是很不容易使用的,很多建筑师都会说:“哦,不,它是很死板的,用这个系统将会扼杀很多创造性”。但在许多项目中,我们同时用两条平行的方式来推进。在很多流线型的项目中会用到犀牛,也会用到很多矢量制图软件,比如AI,CAD等等;我们同时也在做BIM模型。当有了数字模型之后,我们就可以在竞赛阶段中非常高效地分析通风系统、日照系统、经济技术指标等等。不同于过去常规的竞赛阶段,这使得更多赢得比赛的概念成功地转化为实际的项目,从而有很多可持续发展的思想得以在现实中实施。此外,BIM同时为我们提供了多专业共同合作的高效平台。例如在很多可持续评测体系中,首先会考虑建设成本,如果它是昂贵的,那么就是不可持续的。
建筑物的生命周期
丹麦的可持续产业已经发展得很好了。或许五年前或者十年前,每个人都在谈论,可持续性是什么?我们如何实现这一切?而今天,可持续是我们法律强制实施的一部分。
在中国,人们想要一个可持续发展的建筑,想要一个更好的城市,拥有更好的生活,希望把所有这些想法融入到建筑物中。这一想法面前最大的挑战就是成本,这和我们已经经历过的是一样的。在做建筑的时候,客户有很多这方面的想法,但一旦建筑建成就不再重视这些东西了,例如住宅建成后,他们开始出售公寓,然后就忘掉绿色建筑本身了,没有人关注建筑物本身的生命周期。我想现在还可以勉强这样,但是在未来,我们不可以只是无条件地使用地球上的能源,这样就会导致能源价格越来越高。当供电、供热、制冷的价格一路上升的时候,人们就会后悔当初应该多花点钱得到生命周期更长的建筑物了。所以,尤其是在中国,这不只是建筑成本的问题,建筑物的生命周期将是越来越重要的问题。而当建筑物有了较低的能源需求之后,那么我们将会得到一个更好的将来。这是我们所发现的未来趋势之一,也是我们为什么要用不同的方式来说服我们的客户去做可持续建筑的根本原因。一个真正良好的环境,让人们多一点快乐,少一点生病,更好地生活和工作。其实就是这么简单。
Siglle Kongebro
Henning Larsen Architects建筑师,助理合作伙伴,可持续部经理
采访 任志翔 中国建筑科学研究院建筑设计院建筑师《建筑技艺》特约记者
可持续建筑
可持续建筑应该像灵魂一样存在于建筑中,如果从建筑当中把它拿走,建筑就会变得丑陋。因此,我们不仅做设计工具软件,还创新工作流程来适应可持续建筑的发展。
当我们开始方案设计之前,首先谈论建设的愿景是什么,寻找可持续设计的侧重点,如水的影响、能耗问题或材料的环保问题。下一步我们才开始真正进入绘图阶段。因为一旦开始绘图就很难再修改,所以第一步是非常重要的,这是正确的设计过程。我们不仅着眼于建筑基地,还注重周围的基地。通过我们的设计提升环境,营造高质量的场所,这正是我们一直追求的。
基于中国现状的可持续发展挑战
一个真正的城市应该能够激励你,并使你快乐。在我来到北京这两天,发现人和人面对面的交流很少,都是带着围巾匆匆赶路。因此设计的重点应是建筑与建筑之间的空间,设计时不仅要考虑建筑内的空间,同时也要考虑建筑周围的空间。当建筑具有较好的空间与较低的能耗,城市才会更美好。
Gitte Svantemann
COWl咨询公司可持续建筑与生态城市部门负责人
采访 曾超 中国建筑设计研究院建筑师《建筑技艺》特约记者
控制能量消耗
对于可持续性建筑,我们认为最重要的是控制能量消耗,更加精益地利用能源来达到低碳。中国的很多建筑有很高的能量消耗。如果我们可以设置更多的能量计量装置,实现分户计量就可以节省更多的能量。因为每个人的使用需求和个人对室温的喜好不一样,所以不能统一采用一个温度。新建的建筑也需要通过尽可能地采用被动式节能手段采用更节能的材料来实现能源的节约使用。除此之外,我们还要致力于提升室内小气候品质、利用太阳能、以及采用其他的主动节能措施。
2025年哥本哈根将成为低碳之都,虽然我们现在没有足够的信心和勇气在中国打造这样一个绿色城市,但我们将尽最大努力来减少中国城市的能量消耗。正如我们所看到的南京绿色灯塔项目,25kW·h/m2的能耗包括供热、致冷、通风、热水、强电,在中国国内很难找到相同能量消耗的建筑。我们主要使用被动式节能,包括寻找最佳朝向、遮阳、建筑材料、平面布局来充分利用自然能源,这些手段可减少66%的能量消耗。
可考虑的城市开发设计
在城市规划方面,我们致力于创造更加绿色环保的环境。我们深入探究了人们在哪儿居住、工作、购物。很多国家的城市规划建造了“环保城市”,数量如此庞大以至于我们甚至都忘记了“环保城市”的定义。所以我们的规划设计并不称之为“环保城市设计”而称之为“可考虑的城市开发设计”。在张家港的规划方案中,我们引入了“5min城市”的概念,即人们居住、工作、购物的路程所花费的时间不超过5min。各个区域职能被链接在一起,所以人们不需要交通工具,因此可以省去很多汽油,减少空气污染。中国城市的空气污染很严重,中国的90%的能源供给都来自于不可再生能源,而中国政府也致力于减少这一部分能源所占的比例,我们应该在每一个层面上都尽我们最大的努力来减少能源消耗和保护环境。
管轶群
丹麦KPF建筑师事务所中国区首席代表/上海柏研(PRO)建筑规划设计有限公司设计总监
采访 朱晓琳 《建筑技艺》杂志副主编
中国问题之一:通过技术来弥补设计的先天不足
现在很多建筑师做建筑,往往是形态优先,追求极度的个性化语言,追求眼球效应,全然不顾结构和节能要求的合理性,然后再把一些所谓的绿色技术叠加在建筑上,给建筑穿上“绿色外衣”,比如某个部位设太阳能光伏板,某个墙面采用垂直绿化,某个立面采用双层可呼吸式幕墙等等。这种通过“节能技术的拼盘”来弥补设计先天不足的模式是很不科学的。
真正意义上的绿色建筑在设计出发点上应该是“由内而外”的,在设计要素上是“融为—体”的,技术手段上是“先被动,后主动”的。《论语》里孔子说“发乎情,止乎礼”。对于我们绿色建筑设计来说,这个“情”就是对节能环保的终极关注,而“礼”就是对节能技术的合理运用。但现在的情况经常是“情不发,礼不止”。
中国问题之二:技术成功了,建筑倒退了
在科技不发达的阶段,由于受到建造技术的制约,没有很好的技术手段来做强势的弥补,工匠们就因地制宜地采用“低技术”的手段,用被动式节能的方式去适应气侯,最大限度地创造了居住的舒适性,同时也造就了我国各地丰富的建筑形式。同时许多传统民居采用“低造价”的策略,大量回收使用废弃砖瓦,用于新建、改建项目,可持续的理念深入人心。而如今再去看看我们的城市,从南到北千城一面,大拆大建极度浪费。
这也反映出一个有意思的命题:建造技术的飞速进步给建筑师的创作带来极大自由,反而扼杀了建筑的丰富性。技术本身是无辜的,建筑师的创作态度却是罪魁祸首。所以,我们应该从地域性出发,善用、慎用技术手段,学会“止于礼”。用技术和金钱堆出来的建筑,不一定是好建筑。我们也没有资本和理由去挥霍技术与金钱。
中国问题之三:被忽视的社会意义上的可持续
我们认为可持续包含两层基本涵义:
一个是生态意义上的可持续性,一个是社会意义上的可持续性。生态意义上的可持续性主要关乎技术层面,社会层面的可持续性主要关乎社会关系及使用者的意识层面。两者相比,我们认为社会层面的可持续性对当下中国来说更为重要,而这一点恰恰是中国城市化进程中容易被忽视的问题。
这里面也包含两个层面的问题:第一,持续快速的城市现代化进程与经济全球化进程摧毁了传统社会关系与社区活力。如何重建社区活力,恢复邻里关系将成为重大的可持续课题。第二,使用者意识层面的可持续观念是实现可持续发展的关键,比如垃圾分类、节约用水用电、绿色出行等等。一个技术上再成功的节能建筑,如果使用者没有节能意识,还是不可持续的。
解决之道:泛绿色
我们提出“泛绿色”的理念,包含以下几点:
1)强调可持续的生态与社会两方面。
2)控制从设计、建造到后期运营维护的全过程。
3)合理运用节能技术,注意技术的均衡性与统一性。
可持续建筑的发展是一个持续渐进的过程,是一个取决于全民环保意识逐步发展的过程。现阶段我们更需要的不是追求局部的“深绿”,而是尝试将朴素而简单的绿色理念与实践均衡地“泛化”到建筑单体的每个要素,“泛化”到建造运营的每个阶段,“泛化”到每个社会机构与个体的心中。
Kai-Uwe Berg mann
BlG建筑事务所合作伙伴,业务发展总监
采访 张萃 《建筑技艺》杂志特约记者
“革命”与“进化”
“革命”,意味着推翻之前的所有东西,重新再开始,而“进化”则不同,它是从过去中学习借鉴,在过去值得保留的基础上建造,以实现进一步的提升。相比于革命,我们更感兴趣的是进化。我们相信可持续的策略包含这一概念,即从过去学习,进而建造更美好的未来。
创意是将创新和需求相结合
当我们设计一个建筑的时候,不是在设计形式,而是在设计一个能够良好运行的项目,就好比准备一场演出,项目好似音乐家手中的小提琴,它是一种非常精准的乐器。你可能制造的是噪音,也可能是好的音乐,我们感兴趣的就是如何创造出能够“演奏音乐”的建筑,在这种情况下使各方面实现平衡,这才是我们称之为成功的建筑。
可持续建筑设计
可持续建筑是生活品质的提高,是经济、能源、需求等各方面的平衡。从城市规划到单体建筑,我认为应该从不同层次和更广的角度去看待设计过程。我们对不同项目的不同数据进行分析,如气候条件、功能需求、经济解决策略等,然后进行过滤。这就是为什么我们的项目都不—样,在不同的地方根据不同的需求呈现不同的造型,而不会将—种模式照搬。
摘要:在可持续建筑设计的过程中,设计师将重点放在绿色建筑设计上是会改变建筑的表达程度,还是仅改变它隐含的价值?从某种程度上说,技术可能是隐藏的或显现的,充分的或者不充分的,且对绿色建筑的关注是放在第一位的还是第二位的。但设计,尤其是早期的方案设计阶段,重视绿色建筑设计观念是很必要的。
关键词:建筑绿色建筑建筑管理
绿色建筑设计和可持续的设计是一些常用到的术语,用以描述建筑方案的最终结果——建筑将节约多少能源、减少多少污染、选择哪种材料、预期对居住者的健康和舒适性造成什么影响。这些术语更好地用于描述设计过程。然而,实现绿色设计目的的途径还是难以捉摸的或者至少是有挑战性的。在一些案列中,一个设计小组可能凭直接意识到该做什么,但是缺少工具去清晰地论述为什么该方案有效。有事设计者面临着涉及绿色设计策略的使人迷惑的选择,并且不可能清楚地理解如何进行选择。一个尽职的设计小组在桌面上可能有许多有效的选择,但担心技术的可变性和预算使其无法实现。经常设计过程的时间表和次序不能让设计者行足够的时间去开发可能的选择或检验足够多的备选方案。虽然设计目标明确,但是经常力所不及。
综合设计提供了实现这一目标的过程。方案的细节可能是变化的,但实现它们的途径是一致的。近几年在建筑和系统中合理利用能源方面已经取得了很大进步,以便充分利用太阳能得热、日光、空气和材料。相对于常规能耗标准、人体热舒适和环境影响,许多建筑都进行了大量改进。这些建筑建成的过程表明不仅建筑形式、材料和系统围护结构是重要的,而且我们设计和建造它们的方式也是很重要的。
一、综合设计的定义
综合设计是应用不同学科的技术和知识以及不同建筑系统的交互作用来创造一个更好的、更节能的、更可靠的建筑的过程——有要求初投资低,但更重要的是整个生命周期的费用低。综合设计考虑的是常常被认为不相关的建筑各个元件之间的关系。生活习惯、水质、森林采伐和光污染在常规建筑设计中,常被视为抽象概念,而在建筑设计中不加以考虑。
设计是个调查的过程。每个方案都是唯一的,代表对场地、气候、用户、预算和程序的特定组合的唯一的响应。每个建筑设计都是一种假设,即对上述元素的一个可接受的、好的或者杰出的响应。在建筑性能、设备构件、材料和系统方面,还有很多因素是我们未或不完全了解的,而这些因素的重要性仅在近期随着对建成的绿建筑的性能的深入研究才表现出来。
设计是一个合作的过程。不可能靠一个人或者一种专业技能了解计过程的所有细节。最佳设计方案反映了对交叉渗透的多学科深入了解。设计是一个综合的过程。设计需要丰富的知识,且从中挑选最相关的、最适合的原则。这些必须由具有不同背景知识、专门技术和个性的一组人来完成,这些人通过开会、发电子邮件、语音信箱、签合同、制订工作计划等渠道经常进行沟通。这有利于所有设计者都达成共识。
综合设计不是高科技的设计,技术时代已经造就了专业的膨胀和知识的细化。当很专业的知识被应用于求解问题时,经常会得到更差的结果——遵循无意识的结果的定律。虽然高科技的知识和综合设计中有时也会受到欢迎,但综合过程更注重了解这个系统的功能,而不仅重视某一技术的响应。许多人将常规设计过程视为工业革命的结果,视为狭义的、机械论的方式。
生活习惯、习俗、合同和规则所有这些因素都将习惯于旧的期望和要求。现有系统只是不同专业知识的拼装而不能有机地结合。为了创造一个节能减排、有利于人类健康和活动的环境而不是破坏环境的建筑、社区和城市,使用综合设计系统就可以达到。
二、综合设计的步骤
1、建立委托事项
应在设计之初就与业主或者客户建立期望允诺,因为他们最后直接为设计团队的工作付费。有时一个有号召力的设计者可以改变业主的想法,使其接受绿色委托事项。通常业主和设计者可以分享类似的价值观和目的。
2、建立团队、制定目标
一支理想的设计团队是由有经验、有专门技能的人组成的,以便快速捕捉新的机会和找到答案。缺少经验或知识可以由自愿开拓新领域和摆脱惯性思维的束缚来弥补。
3、搜集资料
每个专业都需要搜集资料,不仅涉及他们专门技能的传统领域,而且要广泛研究不同专业领域间的相互关系,以及对系统其他部分的影响。通过研究相互关系、预测问题和机会,人们可以找到潜在的答案。集思广益是集体讨论的一个起点。
4、概念和方案设计
概念和方案设计阶段就是设计组一般首先研究业主的程序(或者任务简介)。在概念设计中先说服业主相信设计矛具备从事设计的想象力。在方案设计中说服自己,证明向业主展现的想象力在实际中可行。很少有较大的设计想法(或较大的策略)出现在这些初始阶段之后。如果绿色设计策略没有融入方案设计阶段,其将永远不被人采用。
5、检验
一旦一些选择摆在桌面上,设计者就可以检验这些选择的能耗、费用和材料的使用情况。软件模型可以模拟建筑能源的使用;金融模型、生命周期费用以及预估的模型可以检验经济性,包括长期和短期费用和回报;探讨材料和系统的可行性、费用和效果。这导致扩初设计中的进一步精确的设计。不可避免出现的问题迫使设计者重新评价所考虑的策略——有时考虑方案最初的设计意图和设计指标。如果设计者已经充分检验了资源以及场地、气候、程序和预算等限制条件,就会很容易和快速找到备选方案。应尽量维持计意图和指标(除非有明显的缺点)——这些代表原始方案的期望。这一阶段业主参与很关键。
6、扩初设计
一般扩初设计阶段之后是准备施工文件(图纸和说明书),这些是一般承包商投标和雇佣分承包商的基础。如果承包商在这一较迟阶段才加入设计者之列,他们就不了解设计文件背后的意图和承诺,就更倾向于建议替代方案或改变方案,这可能会改变最初的设计意图。
7、施工
承包人应该早就是设计团队中的一部分,这样才能熟悉方案设计的意图,才有机会提出一些基于施工阶段的限制条件和机会应采取设计的变更。这一过程可能是说服设计团队或者设计队提供有用的信息,这取决于所涉及的部门的思维模式。
8、评估和验证
为了保证业主“得到他们付费应该得到的”,可以采取大量的步骤。建筑试运行的普遍方式。试运行不是一个施工阶段,它始于预设阶段,持续到用户使用阶段。
三、指导
如果综合设计师通向绿色设计终点的一种途径,那么通向综合设计终点的途径是什么呢?用什么指导思想来实现这种新的设计过程呢?
不同的理念被用于描述设计过程——运用不用领域的语言和洞察力。一位哲学家可能认为这种讨论为道德规范的延伸,一种人口或者其他有价值的道德观念的话题的拓宽。如绿色设计,一般涉及对不在场地的人们的影响,不直接设计项目开发商。一位生物学家可能看到的是生物哲学的方法。“系统思考”、“学习组织”、“自然步骤”、“三倍底线”、“整个建筑系统”——都是描述类似过程和目标的不同途径。这一过程是对复杂系统构件之间相互关系的了解:目标是被所谓的“有目的的”意向所驱动,此目标常含有道德的或者道德规范的成分。
“系统思考”的概念产生于20世纪中叶,已被用于社会科学、人类资源、生物科学、软件开发、和军事规划等许多不同科学领域。系统思考认为任何事物不能凭空产生。认为每个元素和事件都是较大系统中相互联系的部分,而这个较大系统又是一个甚至更大的相互关联系统的以部分。
将这种“系统思考”哲学应用于可持续建筑设计的每个步骤,影响着设计方案最终的运行结果。应用综合设计,有助于就该方案应该如何进行。在方案设计阶段,方案被认同可以使设计者由第一步迈向“最好”的第一步。这样方案设计可以为绿色设计理念提供概念证据。深入的模型模拟和更多的描绘或者检验可以在下一步反复设计过程中评价这些有重大影响的假设。
摘要:1992年地球峰会把可持续发展纳入全球议程,长期以来,我们通过消耗来实现繁荣,这一模式已经死亡,我们必须开创一个新模式 ——21世纪经济模式,尊重地球有限的自然资源,促进低碳发展。远大可持续建筑及天空城市在环保、节能和可持续发展理念的研究与突破,给予我们更多的启示,我们可以通过先进的技术手段和理念,通过我们每一个人、每个家庭、每个企业的努力来医治我们已经生病了的城市。
关键词:可持续发展;可持续建筑;21世纪经济模式;环境责任;天空城市;融合社区;分隔社区;光明城市;光辉城市;地球的医生
1992年地球峰会把可持续发展纳入全球议程,今天,对于可持续发展,我们有了更广泛和更加细致的理解,长期以来,我们通过消耗来实现繁荣,这一模式已经死亡,我们必须开创一个新模式—21世纪经济模式,凭借具有智慧的公共政策,各国政府可以在发展经济、减轻贫困、创造体面就业机会和加快社会进步的同时,尊重地球有限的自然资源,促进低碳发展。许多企业已经认识到,21世纪企业的责任就是可持续力。耐克公司发起了被称为“直面挑战”的新计划,帮助保护巴西森林生态系统;联合利华公司承诺到2020年可持续材料达到100%;同时,微软公司宣布将在不久实现无碳排放;中国远大集团所生产的非电空调的能效提高了200%以上,目前正在扩展到其他产品和可持续建筑。
当人们在上海世博会上,看到横空出世的“可持续建筑”和“生命手机时”,远大已经在此方向上奔跑了10年。远大考虑的是怎样在自己的产品、商业系统和生态链里面,使公众得到更多的幸福、更多的收益,同时却使对环保、对消费者、对公众的副作用率降到最小,在远大价值观体系中,“环境责任”是一个十分重要乃至是首要的一个要素。
在节能环保导向下,远大确定了以“可靠性”和“节能性”为核心的产品升级战略,在10多年里对“中央空调”主机进行了10此版本升级,在这种导向下,2005年远大空调在自身节能技术和能源管理基础上做服务延伸,提出“冷、热、电联产”、“区域空调”、“建筑节能解决方案”,随着空气品质、可持续建筑业务开拓,进一步明确了“保护生命”的产业理念,围绕“解决当前世界面临的两大危机:大气污染、气候变化”为核心,明确指出“用方便的空气品质技术,让人类多活30年,用实用的空调节能技术,为世界减排15%的温室气体”的目标。
远大认为地球上的建筑业还停留在农耕社会,传统建筑方式最大的问题是“不可控”,人类最重要的一个产品在全世界都是由临时工来创造的,传统建筑方式不注重建筑的隔热,是一种“急功近利”的表现。远大可持续建筑的“可持续”源自抗震、节能、净化、耐久、节材、可循环建材、无醛铅辐石棉建材、无扬尘施工8个方面的特点;在建筑性能上,实现9度抗震、5倍节能、20倍净化、1%的建筑垃圾;在建造流程上,93%的工程量在工厂制造完成,运到工地后吊至安装部位以拧螺栓方式组装。2010年,远大用1天时间建造世博会远大馆,之后不断创造新的建造记录,7天建造15层新方舟宾馆,15天建造30层T30酒店……
远大自2010年宣布天空城市计划,202层、高838米的世界第一高楼,比迪拜塔高10米,建筑面积约100万平方米,能容纳约10万人,常住人口3万人。天空城市是一个集住职学医购娱一体的建筑,是一个“融合社区”,其动机是减少城市对道路和汽车的依赖,减少交通拥堵,是对“分隔社区”的一场革命,天空城市的特点如下:
一、节省土地方面
中国城市人均占地约500m2,天空城市人均占地仅4m2,建筑面积105万平米,基底面积0.9万平米,楼面占地率1%,大幅减少建筑占地。集居住、工作、上学、购物、就医、文体为与一楼,大幅减少道路及停车场占地。一座天空城市可以腾出2平方公里的绿地,可以种10万棵大树。
二、节省交通方面
住户大多数在楼内工作、上学,节省对外交通;楼内文体娱乐设施及商业场所仅为住户服务,避免外来交通;一幢楼,可以为城市至少减少2000辆轿车,减少了对城市交通的依赖。
三、节省能源方面:
以往的高层建筑比常规建筑能耗高很多,而天空城市正好相反,外墙20公分保温(减少墙70%热损失);四层玻璃窗(减少60%热损失);窗外遮阳(设于外层玻内,隔绝热气);新风热回收(减少通风热损失80%);冷热电联产(等于制冷制热不用能源);空调通风年能耗90Kwh/m2(9升油当量),一幢楼为地球减排12万吨二氧化碳。
四、保护健康方面
100%新风,不混合回风,新风经三级过滤,99%过滤PM2.5,每户装有空气管理器,住户可随时监测PM、VOC、CO2含量。
五、提高生活质量方面
以往高层建筑完全依赖电梯交通,且公共空间极少,天空城市为住户提供了如同一座城市一样的自由活动空间。一条10公里长的步行街从1层直通170层,街道边设有56个480m210米高的无柱天空庭院,各个天空庭院分别设有城市广场、儿童乐园、篮球场、网球场、羽毛球场、游泳池、影剧院、公园、花圃等,以及86400 m2有机农场等城市文体设施和田园风光;设有8000 m2露天花园,由于楼高而腾出大量绿地,住户一下楼就可以融入大片树林。
六、安全水平及建筑质量方面
对称式金字塔造型;全钢结构,自重轻;采用成熟的束筒结构及卢森堡巨型H钢,确保9度地震不倒;所有钢柱耐火板包裹,耐烧3小时以上;经过数百项强度试验、耐火试验、并经国内外3家研究所风洞试验。标准化设计、模块化生产,由训练有素的产业工人制造,由一家公司承担全部质量责任。
七、建设周期方面
以往超高层建筑建设周期通常5-10年,天空城市只需7个月(不含基础),90%工厂制造(现场施工只有常规建筑的10%),地板、天花板、水电、空调集成一个60m2的模块,模块上配载墙体、门窗,整体出厂;2万名工人4个月在工厂制造,3千名工人3个月在现场安装。
八、建筑寿命及建筑成本方面
钢结构建筑的耐久性已在100多年前埃菲尔铁塔得到证实,天空城市的钢材采用冷镀锌技术,每隔60年做一次防腐处理,耐用如新,未来若拆除,钢材可以全部重新利用,等于为后代储备资源,而非留下垃圾;工厂化制造,成本完全受控,避免工地窝工损失,资金占用期极短,成本只有同类建筑的1/2。.
法国人勒 · 柯布西耶将工业化思想大胆地带入城市规划,他提出了“光明城市”理论,描绘出城市生活的高级状态,主张用全新的思想改造城市,设想在城市里建高层建筑,现代交通网和大片绿地,为人类创造充满阳光的现代化生活环境,主张提高城市中心区的建筑高度,向高层发展,增加人口密度,认为交通问题的产生是由于车辆增多,而道路面积有限,交通愈近市中心愈集中,而城市因为向内向外发展,愈近市中心道路愈窄,主张中心空地、绿地要多,并增加道路宽度和停车场,以及车辆与住宅的直接联系,减少街道交叉口或组织分层的立体交通。他提出的“光辉城市”方案是将所有结构物都升起在地面之上,由于把一切都支撑在托柱之上,地表就变成一个连续型公园,行人可以自由散步……,他认为,城市必须是集中的,只有集中的城市才有生命力,由于拥挤而带来的城市问题是完全可以通过技术手段进行改造而得到解决。
我们可以看到,天空城市的理论继承了勒 · 柯布西耶的理性功能主义的城市规划思想,而且进一步地在建筑环保、节能及可持续发展理念上做了更深层次的研究与突破,或许天空城市因为高度和时间两个要素都太过超出常规,消息以来,舆论的反应基本以质疑为主,有分析还指出,摩天大楼相比普通建筑存在更多的危险,用火不慎、电器故障、机械故障等都可能危及大楼安全;超高建筑的结构和功能都非常复杂,抗震及消防的要求会更高,远大可建建筑的抗震能力是否真正能够达到九级标准,地震时如何逃生?外墙多层玻璃窗全封闭的状态下消防扑救如何进行?这些技术的难关相信可建会逐步攻克,我们应该给予他们更多的关怀和支持!就算最终证明它是失败的,那他们的举动也应是值得同情而不是指责。
常住人口超过1000万的城市或多或少地都患有城市病,而且还有向中小城市蔓延的趋势,常住人口超过1600万的城市大多会有严重的城市病。有数据统计,修建一座小型发电厂,会导致每年新增1200名急诊病人,3000名哮喘患者和110起死亡病例,尽管我们的城市和医药越来越先进,但人们的健康状况却呈下降趋势。
当今时代,建筑的建造和使用过程,消耗了地球一半的能源,建筑本体节能比空调节能更重要。现在中国一年建成的房屋建筑面积,比所有发达国家一年建成的房屋建筑面积的总和还要多。从总量上来看,到目前为止,不仅已有的400多亿平方米城乡建筑中的99%为高能耗建筑,而新建的数量巨大的房屋建筑中,95%以上仍是高能耗建筑,单位建筑面积采暖能耗为气候条件与中国相近的发达国家新建建筑的3倍左右。远大把天空城市建成吸引眼球的世界第一高楼,首要的目的就是要把他当做一根针,扎醒那些麻木对待建筑节能的人。
我们的地球病了,做“地球的医生”,把地球看成病人去救治他,从每个人做起,每个人应该对自己的生活方式负责,治愈地球每个人、每个家庭、每个企业都责无旁贷,不管我们的力量是大是小,都能为改变地球的现状尽一份力。
【摘 要】可持续理念来进行建筑设计,可以满足达到建筑寿命周期的资源有效利用的原则,本文针对建筑剖面以及空间设计上来提出可持续建筑设计的实施思路,探索以设计 (非机械 )手法协调建筑与环境途径。
【关键词】建筑设计;可持续;剖面设计;空间设计
0.引言
从建筑、人以及环境组成的系统来看,建筑最本质的特征在于:它是人与环境组成的系统的一部分。通过采取可持续建筑设计,有效地保证相对安全、舒适的室内环境并维持其与自然气候之间的差异。
1.可持续建筑的剖面设计
1.1剖面和通风
自然通风按照驱动力可以分为两种:风压和热压通风。风压通风是由风压差引起的,热压通风是由空气的密度差引起的。这两个因素有时同时存在,有时分别存在。当风压差太小不足以促成自然通风时,热压差就成为自然通风的最主要影响因素。
风压通风是一种对流通风,空气是水平流动的,而热压通风的空气流动形态更加复杂。风压通风与建筑平面有关。这种通风形式是由不同方位界面的风压差引起的。当室外无风时,热压差是自然通风的主要驱动力。在热压差的作用下,室内热空气上升,从建筑的上部开口流出。室外冷空气从下部开口进入到建筑物中。室内外空气温度差、上下开口的高度差以及开口面积共同决定了通风效率。
因此,对于可持续建筑设计时,其建筑剖面为了达到通风效果应该遵循以下剖面设计的措施,以增加室内外热压差,改善无风时的自然通风。
(1)营造热空间。根据温室效应,厚墙体和热通道玻璃墙可以用来创造夏季的热空间以改善自然通风。
(2)提高空气入口和出口之间的高度差。利用以下措施可达到这一效果:①提高窗户高度。法式窗户(一种落地窗)可促进空气运动,减弱室内空气盆积效应;②设置垂直贯通空间以增强烟囱效应,如可以根据需要开闭的天井。当室内外空气温度差较低时,通风的冷却效果主要体现在人体汗液蒸发。因此,诱导气流通过人体就非常重要了。在一般的房屋设计中,窗台高度是由安全和摆放家具的需要决定的,而不是根据自然通风的要求。高窗台将会增强空气盆积效应并形成遮风处。这明显影响着自然通风的效率。近年来代中国,房屋窗户的而积压以前更大,而窗台高度却降低了。中国房民建筑中出现了越来越多的法式窗户。这有利于改善自然通风,减弱空气盆积效应。
1.2剖面和自然采光
(1)边窗采光设计。把窗户或通风门设置于中庭。面向中庭的窗户采光潜力类似于面向开阔庭院的窗户,但是减少了热量损失而且户环境更好。在中庭空间设置高反射率的表面可以增加采光的深度。在两边墙上开窗。在两边开窗可以在室内空间形成更好的光照分布,如两面采光。结合建筑外部构件改善采光。建筑部件如深远的挑檐、外部桃板等可以改善光照分布,控制眩光,减少噪声,使用圆形边缘可使光照柔和。对于观景和采光要求,使用不同的窗户。利用眩光控制优化采光,这一结构打断了视觉,可以用来连接光架或作为遮荫装置。上部的玻璃幕墙应该用高透射材料,而较低的窗户应使用较低透射率的材料。这些玻璃窗都应考虑眩光控制。使用倾斜天花板来增加窗户高度。较高的窗户将会使光线投入到天花板上并进入到房间深处,这样就能提供均衡的光照,天花板应该光滑色浅。减小窗洞深度或将其做成斜面,以减少窗户和墙的对比。如果相邻的墙与窗户对比减弱,眩光将会减少。减小窗洞深度或将其做成斜面会创造出使人眼更加舒服的光线传播。
(2)顶部采光设计。根据层高设置天窗。天窗的间隔应等于层高。设置天窗以优化窗户设置。天窗的设置应依据已设置的窗户来决定。房间的尺寸决定使用多少天窗。使用倾斜天窗。为了平衡冬日和夏日的采光,可使天窗向北面或南面倾斜。倾斜的天窗可收集更多的冬季阳光并减少夏季的直射阳光。在北墙上开天窗,所有的墙,尤其是北墙,充当着散射阳光的反射体的角色,使从南面进入窗户的光线分布更加均匀。使用喇叭形的通风口。当采光井周边向外倾斜时,天窗将很少产生眩光,并能使光线分布更加均匀。使用高天花板以减少眩光。在高而窄的房间里,光源在居住者的视线范围外,从而可以减少眩光。在光线达到地板前,它能够被散射掉。
2.可持续建筑的空间设计
2.1内部空间(功能生间)
内部空间的设计极大地影响建筑能耗利室内环境,合理的内部中间设计可以改善建筑的得热量和失热量以及自然通风。
2.2外部空间(室外空间)
在外部空间设计中,庭院和中庭是改善建筑热环境和自然通风的最重要因素。庭院和的中庭是由建筑围成,没有顶,是中国传统民居的重要特征,是在当地气候和社会结构的基础上形成的。庭院在中国传统民居中非常常见,从华北到华南都有分布,唯一的区别是庭院的大小不同。带有庭院的建筑,在不同的地方是有区别的。华北地区,由于太阳高度低,庭院朝向南面,这样就能获取充足的阳光和日光,中部地区,建筑群更加集个,因此庭院尺寸就比北方的小很多。华南地区,由于温暖的冬季而使自然通风比阳光更加重要。因此,其建筑群是中国最为集中的,庭院的尺寸比其他地方的都小,庭院缩短为中庭。中国的庭院除了大小和形式不同外,所有的庭院都融入了气候的因素。同时鉴于庭院对自然的适应,建筑能够适应代候的变化尤其是极端气候。
(1)气候的过渡。进入建筑庭院的气候可以作为一种资源。庭院中的空气运动与自然界的不同,除非庭院是外部空间。由于受到庭院周围垂直立面的约束,庭院中的空气温度受到空气盆积效应的影响呈垂直分布。冬季、空气温度由下而上升高,而夏季则相反。这样,庭院成为建筑与外间气候之间的缓冲带,建筑室内空间存极端气候以外的任何时候都能保持舒适。此外,夏季由于庭院四周的屋檐会形成阴影,阴影会使空气温度降低。
(2)可调节的的热缓冲带。通过调整建筑群的关系和建筑立面的设计产生热缓冲层。形成室内环境利自然环境之间的缓冲带。缓冲带在一定程度上防止了极端气候的不利影响,建筑热性能也可以随之得到调控。空气将集中在庭院中,能够减弱外部气流对室内环境的不利影响。空气温度和气流比较稳定,这有利于冬季的热量储存。夏季,庭院的热压能够改善自然通风,有利于建筑的被动冷却。
在一定范围内,庭院宽度与高度的尺寸及比例是烟囱效应或热压通风的最重要影响因素。当尺寸较小并且高宽压较大时效果更佳。这种庭院有时被称为中庭。但这会降低太阳辐射和自然采光的效果。因此,应当根据当地气候和阳光条件来设计庭院的尺寸和比例,包括日光和通风也应考虑。
传统的庭院是出于人们为了适应自然和改善微环境而产生的。现代生态建筑设计中心对此加以研究和利用。虽然庭院可以围闭周围立面来适应气候条件,但其效果是有限的。传统庭院应随着增加的舒适性,通过建筑设计来适应气候是建筑的普遍要求。在中国南部有一个被称为“活动中医”的中庭典范。当这种前庭关闭时,可以阻挡夏季的阳光和冬季的风雪。当这种前庭打开时,可以实现自然通风和自然采光。
3.结论
可持续建筑的设计有效地实现建筑环境和用户需求互动,不仅仅节约能源,同时更进一步的满足室内用户对舒适环境的追求。文章通过结合笔者设计实践,分析了可持续建筑的剖面以及在遮阳、采光、通风等可持续方面的技术设计策略,为同行提供参考借鉴。
摘要: 对于绝大多数的绿色建筑都是根据其所在地域的经济条住、气候特征、文化传统等具体因素对不同的方面有所强调和侧重。本文通过结合笔者的设计实践经验,针对可持续建筑设计进行详细探讨,提出其设计的理念及其具体设计策略。
关键词:建筑设计;可持续建筑;平面设计;空间设计
引言
可持续建筑在设计过程中,必须针对其各个构成要素,确定相应的设计原则和设计目标。同时,这些构成要素又是设计者要具体操作的对象。在绿色建筑设计体系中,目标及原则的分析和把握具有重要的实践意义。这里以生态要素为主要对象,扼要阐述其设计目标和原则。事实上,很少有建筑能对具所有的方面做出深入的响应,而绝大多数的绿色建筑都是根据其所在地域的经济条住、气候特征、文化传统等具体因素对不同的方面有所强调和侧重。
可持续建筑设计考虑因素
在所有的建筑中,居住建筑大约占50%一60%。所以如何提高居住建筑的环境性能、降低其能耗也就成为居住建筑设计的要点。在最初设计时、布局的密度、位置、方位等因素,很大程度上决定了能量的消耗量。同时,提高保温标准、减少不必要的空气流动、提高采暖空调设备效率以及通过建造温室和加大朝南的窗户面积来采集被动式太阳能也对能源消耗有较大影响。因此,建筑师和工程师的最初决定,对随后是否有改善机会具有至关重要的作用。对住宅中的能量消耗有显著影响的因素有:
①建筑形式(紧凑的开发形式具有很多优点);②建筑围护结构(使用热容量大的材料以及高效的保温反来吸收太阳能辐射,并延缓夜间温度的降低);③建筑方位(布局时,增加采集阳光的面积,减少顶风的面积);④微气候(布局时,和用绿化设计来增加遮阳的效果);⑤交通(选择建房地点时,考虑减少开车出行的需要.并增加公共交通站点的密度)。结合工程实践经验,对于可持续住宅设计应采用紧凑的结构,以使相邻的墙壁、地板和屋顶可以最大限度共享;提高净空的高度,以增加四周表面的相对面积;为阳光照射和和用太阳能留出空间;考虑自我遮蔽的分布形式;和用屋顶空间来调节室内环境;栽种树木来遮挡夏季的阳光;提供高效的保温层,来节省能虽和提高舒适程度;安装低能耗的照明系统;为用户提供调节个性化环境的设施;为以后提高保温标难创造机会;
按这些指导原则修建出来的庆屋,其特征和形式都与当今建筑师设计的大多数建筑迥然不同。在过去十年间,各国政府尽管改善了保温标准和采暖空调系统,但郊区房产的迅猛增长,以及不重视开发现个城市地区由的“闲置土地”,使二氧化碳排放量有所增长。这是因为在郊区修建的建筑,绝大部分都是独市或者半独立的住宅,分散的布局,使人们出行时宁愿开车,而不愿坐公共汽车或者火车。尽管设汁和施工的技术都有所提高,但能源消耗的增长幅度,还是高于预期水平。因此,住宅建筑选址应该注重闲置土地的和用,尽量使用交通、市政管网较为齐全的熟化土地。此外,为了达到节约能源的目的,这些房屋需要以紧凑的形式修建——楼层高度适中,比邻修建以便共享墙暖和层顶等设施。
可持续建筑设计
3.1平面设计
良好的建筑平面设计能有效地改善建筑热环境与自然通风的状况。平面设计的重点要体现在体形控制、平面分区两个方面。
(1)平面和体形控制。1)减小体型系数和于抵御冷热极端气候。在恶劣的气候条件下,小的体型系数能将暴露于外界气候中的界面尽可能控制到最少,这无论对于减少冬季火热还是减少夏季得热都是有和的。而对于高度一定的建筑(比如在发展少国家中建设量最大的多层住宅,高度一般多在6层左右),其平面形式也就几乎成了影响建筑体型系数的唯一因素。这也能使我们对体型系数的探讨集中到建筑平面上来,简化了问题的难度。在常见的平面形式中,圆形平面可以拥有最小的外表面积,其次是方形。从平面形状来看,凹多边形平面与凸多边形平固相比都会具有较大的体型系数,所以,开敞天井和内天井对体形控制都是水和的。不论是开敞天井或内天井,其主要目的无非是为了加强自然采光和自然通风。然而同时又不可避免地导致外界面增加,体型系数扩大,此时通过建立可应变的玻璃界面调节体系可以在极端气候下封闭天井。这样在满足自然采光的同时隔绝热交换.可以降低热工能耗。2)通过体形平衡得热与失热。尽管大陆性气候冬季气温很低,但大部分地区太阳日照辐射还比较强,特别是建筑的某些朝向的外界面在向外散失热量的同时也接受太阳辐射,包括南向的和东两方向的外界面,其可称为“受热界面”。如果从冬季和用太阳能的角度出发,适当调整受热界面的性能,可以做到受热外界面吸收的日照辐射热量大于其向外散失的热量。这部分“盈余的”热量能够补偿建筑其他外界面的热损失。这样,受热外界面特别是南向外界面的面积越大,补偿给建筑的热量就越多,对节能就越和。因而,此时建筑的体形不是以外界面越少越好来评价,而是应以南向外界面足够大,同时其他方向外界面尽可能少为标准来评价,用建筑南向外界面与外界面总面积之比来进行比较,更能说明建筑体形对太阳能的和用情况。当然,南向外界面的扩大又会导致建筑夏季得热增加,因此合理的确定南向外界面积与建筑南向遮阳是做到通过体形平衡得热与失热的必要因素。
3.2空间设计
(1)内部空间。内部空间的设计极大地影响荐建筑能耗和室内环境。合理的内部中间设计可以改善建筑的得热量和失热量以及自然通风。
(2)外部空间(室外空间)。在外部主间设计中,庭院和中庭是改善建筑热环境和自然通风的最重要因素。庭院和中庭是由建筑围成,没有顶,是中国传统民居的重要坚特征,是在当地的气候和社会结构的基础上形成的。庭院在中国传统民居中非常常见,从华北到华南都有分布,唯一的区别是庭院的大小不同。带有庭院的建筑,在不同的地方是有区别的。华北地区,由于太阳高度低,庭院朝向南面,这样就能获取充足的阳光和日光。中部地区,建筑群更加集中,因此庭院尺寸就比北方的小很多。华南地区,由于温暖的冬季而处自然通风比阳光更加重要,因此。其建筑群是中国最为集中的,庭院的尺寸比其他地方的都小,庭院缩短为中庭。中国的庭院除了大小和形式不同外,所有的庭院都融入了气候的因素。
由于庭院对自然的适应,建筑能够适应气候的变化尤其是极端气候。以下几点体现了建筑的适应能力。
(1)气候的过渡。进入建筑庭院的气候可以作为一种资源。庭院中的空气运动与自然界的不同,除非庭院是外部空间。由于受到庭院周围垂直立面的约束,庭院中的空气温度受到空气盆积积效的影响呈垂直分布。冬季,空气温度由下而上升高,而夏季则相反。这样,庭院成为建筑与外间气候之间的缓冲带,建筑室内空间在极端气候以外的任何时候都能保持舒适。此外,夏季由于庭院四周的屋檐会形成阴影,阴影会使空气温度降低。
(2)可调节的热缓冲带。通过调整建筑群的关系和建筑立面的设汁产生热缓冲层,形成室内环境和自然环境之间的缓冲带。缓冲带在一定程度上防止了极端气候的不利影响,建筑热性能也可以随之得到调整。空气将集中在庭院中,能够减弱外部气流对室内环境的不利影响。空气温度和气流比较稳定,这有利于冬季的热量储存。夏季,庭院的热压能够改善自然通风,有利于建筑的被动冷却。
在一定范围内,庭院宽度与高度的尺寸反比例是烟囱效应或热压通风的最重要影响因素。当尺寸较小并日高宽比较大时效果更佳。这种庭院有时被称为中庭。但这会降低太阳辐射和自然采光的效果。因此,应当根据当地气候和阳光条件来设计庭院的尺寸和比例,包括日光和通风也应考虑。
结语
可持续建筑力求达到建筑寿命周期的资源有效利用,文章系统地分析了可持续建筑的设计思路,提出从建筑建筑布局、建筑平面设计等途径来实现可持续性,探索以设计手法协调建筑与环境途径。
摘要:本文着重阐述了可持续建筑的低碳设计战略,包括5个独立的策略,其中以高效能源管理系统为核心,同时包括针对暖通空调系统与照明系统的节能技术手段、可再生能源技术与建筑一体化设计手段,同时强调了非技术层面的意识提升与行为转变的作用,以及碳抵偿措施的实施建议。
关键词:可持续建筑;能源管理系统;意识提升;碳抵偿措施
0引言
2011年,十一届全国人大四次会议审议通过“十二五”规划纲要,把资源节约和环境保护工作放在更加突出的位置,将“绿色发展,建设资源节约型、环境友好型社会”单独列作一篇,明确了“十二五”时期要实现能耗强度下降16%、二氧化碳排放强度下降17%等约束性目标。推之于建筑领域,目前我国建筑能耗约占社会总能耗的30%左右,在经济增长、人口增长的大背景下,商业建筑、民用住宅的能源需求持续增长,与之相关的能源消耗、碳排放都将显著增加,除非能有一个大改变以遏制此趋势,否则将无法实现节能、减排的约束性目标。
1建筑节能的法律法规和设计标准
近年来,我国的建筑节能立法与标准逐渐在完善,现行的主要法律法规、国家标准主要有:
(1)《中华人民共和国节约能源法》,1997年11月1日通过,2007年10月28日修订;(2)《中华人民共和国建筑法》,1997年11月1日通过,自1998年3月1日起施行;
(3)GB T50378—2006《绿色建筑评价标准》;
(4)GB 50189—2005《公共建筑节能设计标准》;
(5)GB 50411—2007《建筑节能工程施工质量验收规范》;
(6)GB 50034—2004《建筑照明设计标准》;
(7)《民用建筑节能条例》。
2005年7月,GB 50189—2005《公共建筑节能设计标准》开始实施,要求所有的新建、改建类公共和商业建筑,与20世纪80年代的同类建筑的能耗基准相比,必须达到50%的能耗减少量。2008年3月,中华人民共和国建设部正式更名为中华人民共和国住房和城乡建设部(简称住建部)。同年10月1日,与建筑能源使用相关的《民用建筑节能条例》开始实施,但条目为概括形式。
2可持续建筑的定义发展
可持续建筑没有统一的定义,环保、生态、节能、绿色、生物和气候适应性建筑,都被认为是可持续建筑的实现途径。所有可持续建筑的实现途径都关注两大方面:一即“建筑设计需从根本上考虑与自然环境的关系,及对自然环境的影响”,二即“需减少建筑运行过程对石油燃料的依赖性”。
3可持续建筑的低碳设计战略
为了实现节能和减排的双重目标,一种综合性的可持续建筑发展战略呼之欲出。此种战略并不仅仅聚焦于技术层面,同时强调了高效能源管理和行为转变在建筑节能领域中的作用,而这两点通常在中国的建筑行业被忽略。在国家法律、条例和标准之外,可采用5个独立的策略,以实现建筑的低碳可持续发展。
3.1高效能源管理系统
高效能源管理系统是整个低碳设计战略的核心,应该包括技术层面和非技术层面。技术层面涉及能源管理网络、能源运行数据的收集和分析等;非技术层面需要解决能源管理与建筑用户之间的关系。使用能源管理系统,通过对能耗数据的分析,有效监管建筑运行过程,对节能设备安装的推动,建筑用户意识的提升,以及可再生能源的利用都有积极的影响。
3.1.1能源管理网络
建筑能源管理系统由一系列的技术组成。从相对简单呆板的闭环控制,到专门为建筑单体或建筑群体设计的复杂数据检测、储存和交换系统等。比如CISCO研发的新兴智能互联建筑解决方案CiscoNetwork Building Mediator系列,可以对所有耗能设备分配IP地址,通过一个中央系统远程遥控供热、通风和制冷系统(HVAC)、照明系统、供电系统、安保系统等,将整幢建筑连接成一个智能网络[3]。通过将能源测量装置、温度和照明传感器与建筑能源管理系统相连,即时监测能耗信息,并利用自动纠错软件修正误操作。
3.1.2能源运行数据的收集和分析
单纯依赖于国家统一安装的电表读数是不够的,因为普通电表并不记录测量日期和测量时间点,仅为估计读数。所以我们需要一个完备的能源计量系统,进行实际能耗的定期记录。记录时,所有能耗数据需固定在同一个标准的读数时间,即为同一周、同一天的相同时刻。根据收集的能源数据,进一步进行数据分析。如果建筑内部有良好的控制系统,建筑的供热、制冷系统能耗应与外部环境温度成比例。比如在供热日内,随着外部温度升高,能耗应下降。如果供暖、制冷控制到位,则数据应分布在能耗趋势线附近;若数据离散,则说明控制差;若能耗偏离趋势基线很多,说明供热设备存在故障。
如果将能源数据的使用情况和分析结果通过网络在电脑显示器或者电视的终端方式显示出来,告知使用者他们的使用方式与使用情况,能够对人们的行为产生影响。
3.1.3能源管理组织机构
一个完备的能源管理机构,应该明确机构中从高级经理,到能源管理人员,到核心能源团队,再到低层职员的各级别人员,并在整个建筑运行过程中,为如何实现更好的能源运行目标,提供明确、综合的指导与培训。
3.2低碳节能技术手段
建筑供暖、通风、制冷、空调系统(即HVAC系统)和照明系统,占了建筑总能耗的绝大比例。低碳节能技术手段也聚焦于此,在维持建筑的热平衡、保证照明舒适度的同时,采用现代先进科技和创新型产品,降低建筑能耗。
3.2.1维持建筑热平衡
在建筑设计过程早期,应将当地气候条件、太阳高度角、采光条件等考虑入设计概要中。建筑从屋顶、外墙到窗户可应用智能玻璃立面、建筑遮阳设备、创新型隔热产品等先进技术与材料,降低整个建筑的屋顶、外墙、窗洞等传热系数,从而减少住户用于取暖和消暑的电费支出。
3.2.2照明设备与控制系统
照明设计应符合建筑照明标准的相关规定,使用高效节能的光源与灯具,并根据使用者的实际需求,设置适当的环境照明和任务照明。采用时控、光控或者智能控制器进行调光,在一个空间内依据用户的需求与喜好,创造不同的场景,适应多功能的用途。智能调光系统在保证光环境舒适宜人的同时,也能提高用户的工作效率,同时,最大限度地节省使用灯光,节省电力消耗,充分展示在照明运行环节最大限度挖掘节能减排的潜力。
摘要:本文对可持续建筑的低碳设计的整体思路进行了探讨,并提出了碳抵偿措施的实施建议,以供参考。
关键词:可持续建筑;能源管理;低碳节能;建筑一体化
可持续建筑目前为止还没有统一的地定义,其设计理念的实现途径主要是从生态方面着手。即“建筑设计需从根本上考虑与自然环境的关系,及对自然环境的影响”,二即“需减少建筑运行过程对石油燃料的依赖性”。此种理念并不只局限于技术方面,同时强调了高效能源管理和行为转变在建筑节能领域中的作用,因此,为了实现节能和减排的双重目的,一种综合性的可持续建筑建筑设计手法应运而生。
一、高效能源管理系统的设计
高效能源管理系统在低碳建筑设计中占着最重要的位置,包括技术和非技术两方面。技术方面主要包括能源管理网络、能源运行数据的收集和分析等;非技术层面需要解决能源管理与建筑用户之间的关系。运用能源管理系统有效地对能耗数据进行分析并监督管理建筑实施过程,对节能设备的安装和建筑用户意识的提高有着积极的作用,直接促进了可再生能源的利用。
(1)能源管理网络
建筑能源管理系统包括从相对简单呆板的闭环控制,到特定为建筑单体或建筑群体设计的复杂数据检测、储存和交换系统等。经过把能源测量装置、温度和照明传感器与建筑能源管理系统相连接,按时监测能量消耗信息,并利用自动纠错软件修正误操作。
仅仅地只依靠国家统一安装的电表来读数还有一定的局限性,原因是普通电表只局限于估计读数没有记录测量日期和测量时间点的功能。这就要求我们需求一个多功能更加完善的能源计量系统来进行能耗的按时记录。在记录的同时,所有能耗数据需设定同一个标准的读数时间,根据收集到的资料具体的进行数据分析。假设建筑内具备良好的控制系统,建筑的供热和制冷系统能耗应与外部环境温度成比例。例如,在供热的时候,能耗随着外部温度升高而下降。如果数据比较分散则表明控制差;如果能耗偏离趋势基线比较多,则表明了供热设备出现了问题;如果供暖和制冷控制合理到位,那么数据在能耗趋势线周围。
二、低碳节能技术手段
低碳节能技术方面主要体现在建筑供暖、通风、制冷、空调系统(即HVAC系统)和照明系统,在维持建筑的热平衡等一些列情况下,运用现代高科技手段和新型产品,降低建筑物的能量消耗,主要体现在以下几方面:
(1)维持建筑热平衡
在建筑设计前期,要把本地气候因素、阳光照射角度、采光因素等考虑入设计中。从建筑物的屋顶、外墙到窗户尽可能采用智能玻璃立面、高新技术隔热产品等,从而达到降低整个建筑物的外围墙体的传热系数,以降低用户取暖和消暑的电能消耗。
(2)照明设备与控制系统
照明设计要严格按照建筑照明标准的来执行,使用高效节能用电设备和灯具,并从使用者的角度出发,合理安排环境照明和任务照明的设置。采用声控或光控等智能控制设备进行调光,智能调光系统在确保舒适宜人的光环境的同时,尽最大的限度减少电能浪费,充分体现在照明运行过程中,挖掘节能减排的最大潜力。
三、可再生能源技术与建筑一体化设计
本设计意图主要体现在将建筑的使用功能与可再生能源的利用两方面,只有将两方面有机地结合形成多功能的建筑构件,使建筑物各部分的功能相协调而实现节能目的。但是,就现在的情况可发现这些技术比较适合新建建筑中,而对已有建筑物的改造方面,技术还需进一步提高。
(1)光热建筑一体化
太阳能集热器是太阳能转化为热能系统重要构件,光热建筑一体化设计则主要是将太阳能集热器作为建筑的一部分,并考虑到周围环境的因素与建筑和谐统一的结合在一起。在确保集热效果的同时,有多种方式可对太阳能集热器进行设计和运用,包括在建筑屋面和阳台栏板等。最基础是太阳能集热器在平面屋顶上的安装,既简单又安全,在安装的过程中集热器接触面较大,并且方向也可以适当调配,以东西方向最佳。相反如果太阳能集热器是安装在建筑外立面上就较为困难,但是这样做就表现在其外观上,给人一种视觉的美感,也间接解决屋面上集热器面积及安装角度受限的问题。
(2)光伏建筑一体化
新建建筑在操作时运用的是光伏建筑合二为一,这样不仅有利于节能而且还可以减少碳排放量。运用太阳能电池板使太阳能转变为直流电能,最终通过逆变器完成直流电能与交流电能的转变,从而获取日常生活中所使用的电能。总而言之,相当数量的电气设备,例如电灯,可以采用直流电来代替交流电完成工作。综上所述,直流分配网络的大量使用(DCdistributionnetworks),不仅可以缩小能量配置,还可以加强可再生技术。试换种思维模式,当今采用的太阳能电池板发电与传统的煤炭发电相比较,其价格还是相对较高的。试想如果可以使电能价格调低,就会使光伏产品在建筑发电方面发挥的淋漓尽致。因为太阳能电池板生产量和生产技术的提高也就影响了光电转换率最终使太阳能电池板价格降低。当下最主要的研发对象是传统晶硅电池片的替代品研究,运用不同基质材料(比如薄膜聚化物)进行光电转换,导致CIGS等各类低成本电池片的使用率逐渐加强。同一时间,建筑集成所使用的特殊方法——光伏组件双面玻璃的封装盛行起来,为建筑商将光伏组件直接组成玻璃幕墙,扩大电池片覆盖建筑的面积,因而为提高电量输出做出了新的构想和展望。
(3)风能建筑一体化
风能建筑一体化发电的特点是低成本高效率。小程机器,在价格定位上仍有歧义,而中程机器(5~50kW),如果能够科学合理的配置,那么其贡献不可忽视。其中最为突出的事例是2007年6月竣工的巴林世贸中心(WTC),3个巨大的风力涡轮螺旋桨按照独特的空气动力学安装到建筑中,每个直径长达29m,每次工作,这3个巨大的螺旋桨大约能给大楼提供11%~15%的电力,足够给300个家庭用户提供1年的照明用电。
五、碳抵偿措施
碳抵偿,也就是所谓的日常生活中CO2的排放量,并对其产生的经济成本相互协调,最后支付给专业部门,运用植树、环保专案、可再生能源工程等方法,减少空气中CO2的排放量。日常建筑施工中因为使用了高效能源管理及节能技术等方法,能够有效的分析和检测建筑全寿命期间的碳排放量,运用适当的碳抵偿措施,使碳减排能够更好的进展。需要考虑的是,对碳抵偿策略意见不一,自愿减排项目没有明确的实施标准,从而使认证、监测等的实施在间接上受到阻碍,而不能从根本上实现可持续建筑的低碳设计。综上所述,我们必须使上述措施都得到完善后再对碳抵偿措施进行进一步的分析和研究。
六、结语
基于对节能和减排目标的实现,可持续建筑的低碳设计一方面要做到高效能源管理,另一方面还要做到暖通空调管理和照明管理等,最重要的是要处理好可再生能源技术和建筑一体化之间的关系。总之,在做到以上方案的同时还要加强社会成员的个人意识及个人行为,政府和企业应该采取奖惩分明的方式进行监督管理,更好的为可持续建筑的低碳设计做出贡献。
摘要:可持续建筑的设计就是要实现建筑行业的良性循环,用生态设计的理念实现人与自然环境的融合,保护资源,节约能源,实现建筑生态的优化组合。从这个方面考虑,可持续建筑的设计理念包括节约能源、环境保护和材料运用。
关键词:可持续建筑,设计
建筑业的各项活动(包括各类建筑物和环境设施的选址、规划、设计、施工、运营、改建、拆除,以及所用建筑材料、构件和设备的生产、运输、安装等)既要考虑当前的需要,又要考虑未来的需要,不以牺牲后代人的利益为代价来满足当代人的利益,也不以牺牲当代其它人的利益为代价来满足本地人的利益;既要达到发展经济和改善人们生活的目的,又要使对环境的负面影响最小。
1可持续建筑设计理念
可持续建筑的设计就是要实现建筑行业的良性循环,用生态设计的理念实现人与自然环境的融合,保护资源,节约能源,实现建筑生态的优化组合。从这个方面考虑,可持续建筑的设计理念包括节约能源、环境保护和材料运用。
1.1节约能源
建筑设计要保证建筑活动通过节约能源来实现对自然环境的保护。目前采用的利用太阳能,采用的节能的建筑维护结构以及减少采暖和空调的使用,就是可持续建筑设计的节约能源理念的体现。
1.2保护环境
可持续建筑设计讲求的是回归自然环境,实现对周围环境的保护,并实现对内部环境的有效整合,保证建筑设计提供更为舒适健康的生活环境。在外部建筑设计方面要考虑到周围环境和建筑物的融合,充分利用环境提供的天然可再生能源,实现对生态环境的有效利用和可持续性的环保作用。
1.3运用环保材料
可持续建筑设计理念强调使用绿色环保材料。绿色环保材料是指天然的、未经污染且只进行了简单加工的装饰材料。或者是经过加工、合成等技术手段来控制有毒、有害物质的释放,因其毒性轻微,对人类健康不构成危险的装饰材料。绿色环保材料的应用能够保证对人类自身健康不构成危害,同时也能够保证建筑材料的回收利用,避免对土地、水源等自然资源造成影响。另外,绿色材料的应用也需要有较为先进环保的设计施工技术作为支持,将绿色材料的价值通过施工工艺体现出来。
2可持续建筑设计原则和特点
2.1充分考虑到居住环境的气候条件
可持续建筑设计要遵循居住环境的气候特点,例如:处于北方的建筑物,最大的问题就是空间采暖问题,为了更好的利用周边环境增加空间采暖的效果,设计人员在每一步都很注重环境与能源利用之间的关系。设计人员先设计出建筑平面的几何形式,再考虑建筑维护体系的保温隔热的能力和建筑阳面所获得的太阳辐射热增益对采暖的作用,最终选取了能够获得充分日照和所有房间都可以有阳面的扇形平面,并通过缩小能耗较高的北立面的尺寸获得能耗最低的设计方案。
2.2运用环保节能材料和高新施工技术
可持续建筑设计要考虑到运用环保节能材料,环保节能材料能够减少污染,避免对人体造成危害,例如:新型材料槽孔木吸音板就能够吸音降噪,具有出色的降噪吸音性能,对中、高频吸音效果尤佳。这种设计既能够体现出天然槽木纹理,古朴自然,又能够体现明快亮丽的现代风格,提供良好的视觉享受。同时,环保节能材料能够提供无污染的可循环的材料,保证建筑材料能够循环使用,避免引起不必要的环境污染。另外,我国建筑能耗已接近全社会终端能耗的30%,因而建筑能耗的降低就成为全社会共同关注的话题。因此可持续建筑设计要考虑到节能观念,要引进先进环保材料的施工工艺,在规划、设计、施工过程都要使用节能节材技术。例如:室外景观灯采用太阳能光伏系统,它可将太阳能转化为电能;公共住宅统一安装太阳能热水器;对屋面和场地雨水进行收集和再利用,将雨水积蓄用于景观和绿化灌溉。
2.3追求自然、建筑和人三者之间的和谐统一
可持续建筑设计原则在某种程度上与“天人合一、自然和谐”的中国传统文化理念相吻合,这一设计原则要求将可持续建筑设计的应用贯穿于建筑物的规划、设计、建造、使用以及维护的全过程,覆盖建筑物的整个生命周期,甚至在建筑物废弃后的循环再利用也要注入绿色的理念。全过程是基础,节能环保是关键,可持续建筑的核心内容是尽量使用再生资源,减少能源、资源的消耗和对环境的破坏,采用生态技术实现废物的无害化和资源化处理,实现资源的高效循环利用。并且对室内空气中各种化学污染物质的含量进行控制,保证室内通风、日照条件良好。同时为了实现“天人合一”的设计原则,要利用植物的自我清洁的能力,采用立体绿化技术,提高三维立体绿化量,将生态性的因素融入到建筑之中。例如:将屋面布置成空中花园,种植各种耐旱常绿的草坪花卉。这一做法不但可以通过吸收和反射日光,降低热增益,同时植被本身吸收的热量传递给建筑,可以降低能耗。总之,和谐统一的可持续建筑设计要考量到建筑物周边的各种环境因素,保证对自然环境的利用和保护,同时要保证建筑物本身进行有特点的文化艺术设计,实现环保和美观的双向设计典范。而任何建筑物都是为了人的生活而建筑的,必须要考虑到保证使用者遮风挡雨、享受环境的建筑设计目的,保证建筑设计能够成为人们生活理想的组成部分。和谐统一的建筑设计是作为整体环境的一个有机而和谐的部分出现的,这是一个长期渐进的建筑目标。
3可持续建筑案例分析
由于建筑能耗占全球总能耗的40%左右,建筑的可持续化发展势在必行。后勤工程学院绿色建筑示范楼就是在这样一个大的时代背景推动下的产物。
该项目建设用地位于重庆市大学城后勤工程学院新校区西南角,用地面积13837.8m2,南临大学城主干道,东靠校园环道与城市干道的连接道,西、北面为一小山体,高约20m,建设用地较为平坦、规整,无不良地质条件和周围环境污染现象。该绿色建筑示范楼为一多功能的综合体建筑,主要承担学院外联等多种任务,其功能包括住宿、餐饮、教学、办公、会议、娱乐等,是一幢实用性和功能性较强的示范建筑。
可持续建筑的内涵是本着生态优先的原则,以环保、节能、健康及舒适等为设计理念,由多学科原理共同整合构建,最终实现以最低的环境代价来满足适宜的人居质量。根据这一内涵,该示范楼制定了如下的可持续目标:(1)生态性:补偿场地的生态环境,提升环境的生态潜力;(2)舒适性:保证室内有良好的温度、湿度和照度;(3)健康性:提高室内外空气质量,促进使用者身心健康;(4)低运行能耗:通过利用可再生能源及对建筑进行相关的优化设计,实现建筑运行过程中的化石能源低消耗,建筑节能目标为70%—75%;(5)低运行排放:采用清洁能源及中水回用,实现建筑运行过程中二氧化碳和废水的低排放。
1、结构体系优化
结构体系包括建筑承重结构和围护结构。根据建筑物使用功能的要求及当地建筑结构造型和围护结构选择的一般原则,充分考虑地域的气候特点和构造方式,实现建筑结构体系的最大优化。一是控制窗墙比,在满足自然采光和通风要求的前提下,控制窗墙比,减少因开窗面积过大带来的辐射传热。二是采用高强钢筋的混凝土框架结构,在满足多功能建筑使用要求的前提下,建筑承重结构采用钢筋混凝土结构。为了尽可能减少钢筋混凝土的用量,设计上选用高标号混凝土(C40)和冷轧带肋的高强度钢筋(HRB400),最大限度的降低对环境的影响和对能源的消耗。
2、水资源利用
水资源循环利用的目标是实现净水(污水处理)、节水(水资源利用)及保水(生态)。一是雨水回收利用系统。建筑屋顶及建筑周边的雨水通过管道收集进入地下室的中水处理池,过滤后用于景观与绿化用水。二是灰水处理系统。建筑内生活污水和厨房油水排入城市污水管道统一处理,其余灰水全部收集,经地下室流离生化中水处理设备处理后,回用于楼内卫生间的冲洗、景观及绿化用水,中水回用率达42%。三是节水器材。示范楼所有卫生洁具均采用节水型卫生设备,其中公共卫生间采用无水小便斗;厨房、洗衣房采用节水型水龙头及节水设备。
3、能源系统平衡
最大限度的利用可再生能源来替代化石能源,在建筑运行过程中实现化石能源低消耗。一是地能的利用,采用土壤源热泵系统作为建筑空调冷热源,主机为两台螺杆式地源热泵机组,闭式循环水地埋管,埋深100m,环路温差为5。C。二是太阳能利用,太阳能集热利用。屋顶铺设有25 m2太阳能集热器,所集热量用于厨房热水供应。三是太阳能光电利用,屋顶铺设有40 m2太阳能光伏电池板,所集电量并入楼内局域网。
后勤工程学院绿色建筑示范楼设计项目为美国自然资源保护委员会NRDC中国资助项目,已于2009年4月获得美国绿色建筑协会LEED-NC注册;2009年6月被国家住房与城乡建设部评为全国百个绿色建筑示范工程项目。
摘要:随着环境与发展的矛盾越来越尖锐,可持续建筑的重要性日益突出。本文结合笔者的实践经验,主要讨论了可持续建筑的设计方法。文章首先介绍了可持续建筑的内涵,又总结了其设计的原理和设计重点,并针对重点设计的内容进行设计方法的讨论。
关键字:可持续建筑;设计;环境
过去人类社会发展的方式是以粗旷式为主,即单纯的依靠自然资源的投入来获取经济利益,这种发展方式的直接后果就是各种能源和资源危机、环境污染和生态破坏。而可持续建筑由于其自身节约能源、减少污染、保护生态环境、实现资源的集约化和可持续利用等优点,在现代社会的地位越来越高,其设计也越来越受广大设计师的重视。
1 可持续建筑的内涵
可持续建筑的理念就是追求降低环境负荷,与环境相接合,且有利于居住者健康。其目的在于减少能耗、节约用水、减少污染、保护环境、保护生态、保护健康、提高生产力、在不损害后代人利益的前提下寻求自身的发展。
据有关统计数据可知,我国每年用于建筑的能耗约等于1.79亿吨的煤当量,占据国内商品能源消耗总量的13.1%;我国每年消耗的生物能约等于2.48亿吨的煤当量,占据国内居住和商业总能耗的52.1%左右。目前,由于人们对自然资源的过度开采使用,以及伴随经济发展中的各种环境的污染,自然界已经开始向我们报复,各种各样的灾害诸如地震、海啸、干旱等频频发生。所以作为能源一大消耗用户的建筑业,可持续建筑的设计和使用势在必行。
研究表明,在设计阶段把建筑与环境作为整体系统并注重各子系统的相互关联可以比一般建筑节能50%~70%,这种设计方式有助于从建筑的各个方面降低环境污染和降低对用户的伤害,设计的关键是建筑整体在其整个生命周期中的节能并且无害,即无论是建筑土地开发利用、布局、建材选用、施工还是建筑运行和维护,甚至是建筑拆除都遵循整体节能无害原则。在以往的可持续建筑设计中,多数建筑仅仅是从建筑的某个环节进行挖掘(例如采光、通风等),而忽略了建筑的整体性,这种做法往往由于其他环节的大能耗量而达不到可持续建筑的要求。此外,可持续建筑应根据不同地区的不同自然地理环境和气候等实际情况进行合理的设计,不能一味的传承某个传统的建筑设计。可持续建筑注重综合环境效益,旨在给居民创造一个安逸舒适、经济实惠、环境优美的居住场所,它不但保证自身健康的环境,更重要的是保护社会的生态环境。
建筑材料的选取在可持续建筑设计中占据着重要的地位,在不影响建筑本身功能的前提下,应尽量使用那些绿色建材产品、加大材料的循环利用、降低材料生产过程中产生的污染、选用能耗低的建筑材料。 在建筑设计中加大绿色能源的使用,使用绿色能源包含有两层意思:一种是使用诸如太阳能、风能、潮汐能等自然能源;另一种是诸如自然采光、通风等建筑设计节能。
2 可持续建筑的设计方法
2.1 设计重点
根据现代可持续建筑设计的例子可知:其设计基本上围绕着4个重点:
① 重点部位。可持续建筑不仅要保证建筑室内设计目标,而且要保证室外的环境要求,并且两者要相互协调,而建筑的外墙、外窗和屋顶作为室内外的边界,其合理设计是保证建筑可持续性的基础。
② 重点目标。可持续建筑的设计目标就是充分利用清洁能源,实现建筑与环境的和谐共生,最大限度的降低环境污染。
③ 重点方式。通过对建筑的合理设计,达到可持续建筑的目标要求。
④ 重点内容。目前可持续建筑设计的重点是,加大太阳能、地热能等清洁能源在建筑采暖、采光、制冷、通风设计中的应用。
2.2 设计原理
①可持续场地设计
可持续建筑场地的设计目标是将场地对建筑的不利影响降至最低,并且实现土地的集约高效利用。在密集城市的场地设计中,场地设计的主要内容是建筑场地合理规划、交通设计。另外,可通过绿化设计保持自然降水,营造局部小环境。
②水资源的合理利用
可持续性建筑设计应该在不影响居民日常生活的前提下将水资源的消耗降至最低。建筑应设置中水处理装置,在建筑非饮用水的使用中,加大中水、自然降水的使用力度。
③能源和空气质量
能源和空气质量是可持续建筑设计的核心。建筑设计中以自然资源和可再生无污染能源为主,并且优化能源利用效率。建筑采光可通过太阳能减少人工光源的利用;采暖可使用太阳能和地热能;通过使用隔热保温材料来减少建筑室内空调的使用,不仅节约了能源,也降低了其排放的化学物质对环境的污染;设计中注重自然通风,尽量用最少的能源提供人们一个健康舒适的居住环境。
④建筑材料和能源
建筑材料的选择是可持续建筑的重要内容之一。由于建筑材料生产过程中会产生许多的废料,所以在选择时要尽量选用那些可循环利用的材料。例如,现代可持续建筑板材很多都选用竹子,这是由于竹子生长快,属可再生资源,并且竹子可就地取材,这就避免了远距离加工和运输。
⑤室内环境质量
好的室内环境不仅能保证人们的身心健康,而且也能提高工作效率。是否能充分地与室外空气、自然景色交流及最低化建筑材料的污染性,是评价一个建筑项目优劣的重要指标。
2.3 常用设计方法
针对重点部位的设计:
①外墙的设计。一般采用不同的外墙开口,结合架空地板,加上风扇、吸音材料、过滤材料等简单构造材料与设备,使外墙同时具备多种功能。这种外墙的墙体上设有呼吸孔,可用于室内外的空气交换,并且在调节温度或者湿度的时候,由于吸吸音和过滤材料的使用,可以降低噪音和过滤灰尘。另外,可以引导室外空气通过加热或制冷管道进入室内,以实现空气的热交换.引导室内空气从屋顶通气孔排出,带走多余的水分、杂质和有害物。这种方式较传统的空调机更为环保节能。
②外窗的设计。可持续建筑的外窗玻璃通常设置两或三层,它很大程度的改善了普通单层玻璃的隔热效果,而安装花费是普通玻璃的1.15——1.5倍。除此之外,它的隔音能力也比单层玻璃好很多,并且还具备着单层玻璃良好的采光功能。若建筑位于环境质量较差的地段,则外窗适合采用密闭的设计方式,以组织室外污染、灰尘、湿气、噪音等不良因素进入室内破坏室内居住环境。
③遮阳系统的设计。一般是在向阳的外立面或采光屋顶上采用可控制、可调节的组合遮阳系统,以达到不同时间、根据不同需要遮挡、反射和引光入室的目的。
对于可持续建筑的在炎热夏季的隔热降温方法有以下几种:第一种是使用储热体吸热和制冷。常用的较好的储热体有诸如混凝土、石膏、生土等的固体和液体水,它们的工作原理是大比热容物质受外界影响温度变化较慢,在夏季夜晚储热体温度降下来,白天其由于升温较慢所以温度比外界低,并与外界不断与外界高温环境的发生着热交换从而降低外界高温环境。第二种与第一种类似,是在建筑地板冲入循环流动的水的方式来降低室内温度,但是这种方式要特别注意水循环系统和建筑的防渗漏和防污染的问题。第三种是在建筑内外增设湖面、水池等出水设备,通过水的蒸发带走部分热量来达到降温的目的,这种方法在建筑设计中被广泛使用,但是,这种方式引发的问题是导致空气湿度过大。第四种是通过在建筑庭院种植绿色植物来达到隔热降温的目的。在适当的位置种植植物不仅可以有效阻止太阳辐射的热量而且也能隔沉去污,并且它能通过光合作用制造新鲜氧气,同时其本身也是绿色景观。 此外,百叶窗和遮阳板等的使用对于建筑内部的隔热降温也能起到一定的作用。
对于可持续建筑的在寒冷冬季的给热保温设计应注意两点:第一,充分利用太阳能。冬天通过窗户吸收太阳能进行室内采暖,这是可持续建筑冬天的主要给热方式之一。第二,保证外围护结构的密闭性,这是可持续建筑冬季保温的主要措施之一。
3 结语
随着科技的发展,生产力的进步,建筑专业已呈现出多元化的现象。而作为建筑趋势的可持续建筑的设计是个全面系统的工程,它要求建筑的整个生命周期都是清洁、节能可持续的,强调的是建筑的综合效益。
摘要:相关资料表明:我国建筑方面所消耗的能量约占社会总消耗能量的百分之三十,随着我国经济、人口的持续快速增长,与商业建筑和民用住宅相关的能源消耗、碳排放都在明显增加,在这种严峻形势下,提出环保、生态、节能、绿色、生物和气候适应性建筑,都是可持续建筑的有效实现路径。本文对可持续建筑的低碳设计的整体思路进行了探讨,并提出了碳抵偿措施的实施建议,以供参考。
关键词:可持续建筑;能源管理;低碳节能;建筑一体化
可持续发展的思想主要体现在既能满足当代人的需求,又不对后代人满足其需求的能力构成危害的原则。所谓可持续建筑,目前为止还没有统一的地定义,其设计理念的实现途径主要是从生态方面着手。即“建筑设计需从根本上考虑与自然环境的关系,及对自然环境的影响”,二即“需减少建筑运行过程对石油燃料的依赖性”。此种理念并不只是局限于技术方面,同时强调了高效能源管理和行为转变在建筑节能领域中的作用,因此,为了实现节能和减排的双重目的,一种综合性的可持续建筑建筑设计手法应运而生。
1 高效能源管理系统的设计
高效能源管理系统在低碳建筑设计中占着最重要的位置,包括技术和非技术两方面。技术方面主要包括能源管理网络、能源运行数据的收集和分析等;非技术层面需要解决能源管理与建筑用户之间的关系。运用能源管理系统有效地对能耗数据进行分析并监督管理建筑实施过程,对节能设备的安装和建筑用户意识的提高有着积极的作用,直接促进了可再生能源的利用。
(1)能源管理网络
建筑能源管理系统包括从相对简单呆板的闭环控制,到特定为建筑单体或建筑群体设计的复杂数据检测、储存和交换系统等。经过把能源测量装置、温度和照明传感器与建筑能源管理系统相连接,按时监测能量消耗信息,并利用自动纠错软件修正误操作。
(2)能源运行数据的分析和采集
紧紧地只国家统一安装的电表来读数还有一定的局限性,原因是普通电表只局限于估计读数没有记录测量日期和测量时间点的功能。这就要求我们需求一个多功能更加完善的能源计量系统来进行能耗的按时记录。在记录时的同时所有能耗数据需设定同一个标准的读数时间,根据收集到的资料具体的进行数据分析。假设建筑内具备良好的控制系统,建筑的供热和制冷系统能耗应与外部环境温度成比例。例如,在供热的时候,能耗随着外部温度升高而下降。如果数据比较分散则表明控制差;如果能耗偏离趋势基线比较多,则表明了供热设备出现了问题。假如供暖和制冷控制合理到位,那么数据在能耗趋势线周围。
2 低碳节能技术手段
低碳节能技术方面主要体现在建筑供暖、通风、制冷、空调系统(即HVAC系统)和照明系统,在维持建筑的热平衡等一些列情况下,运用现代高科技手段和新型产品,降低建筑物的能量消耗,主要体现在以下几方面:
(1)维持建筑热平衡
在建筑设计前期,要把本地气候因素、阳光照射角度、采光因素等考虑入设计中。从建筑物的屋顶、外墙到窗户尽可能采用智能玻璃立面、高新技术隔热产品等,从而以达到降低整个建筑物的外围墙体的传热系数,以降低用户取暖和消暑的电能消耗。
(2)照明设备与控制系统
照明设计要严格按照建筑照明标准的来执行,使用高效节能用电设备和灯具,并从使用者的角度出发,合理安排环境照明和任务照明的设置。采用声控或光控等智能控制设备进行调光,智能调光系统在确保舒适宜人的光环境的同时,尽最大的限度减少电能浪费,充分体现在照明运行过程中,挖掘节能减排的最大潜力。
3 可再生能源技术与建筑一体化设计
本设计意图主要体现在将建筑的使用功能与可再生能源的利用两方面,只有将两方面有机地结合形成多功能的建筑构件,使建筑物各部分的功能相协调而实现节能目的。但是,就现在的情况可发现这些技术比较适合新建建筑中,而对已有建筑物的改造方面,技术还需进一步提高。
(1)光热建筑一体化
太阳能集热器是太阳能转化为热能系统重要构件,光热建筑一体化设计则主要是将太阳能集热器作为建筑的一部分,并考虑到周围环境的因素与建筑和谐统一的结合在一起。在确保集热效果的同时,有多种方式可对太阳能集热器进行设计和运用,包括在建筑屋面和阳台拦板等。可以说,最基础是太阳能集热器在平面屋顶上的安装,既简单又安全,在安装的过程中集热器接触面较大,并且方向也可以适当调配,以东西方向最佳。相反如果太阳能集热器是安装在建筑外立面上就陷得较为困难但是这样做的有点表现在其外观上,给人一种视觉的美感,也间接解决屋面上集热器面积及安装角度受限的问题。
(2)光伏建筑一体化
新建建筑在操作时运用的是光伏建筑合二为一,这样不仅有利于节能而且还可以减少碳排放量。运用太阳能电池板使太阳能转变为直流电能,最终通过逆变器完成直流电能与交流电能的转变,从而获取日常生活中所使用的电能。总而言之,相当数量的电气设备,例如电灯,可以采用直流电来代替交流电完成工作。综上所述,直流分配网络的大量使用(DCdistributionnetworks),不仅可以缩小能量配置,还可以加强可再生技术。试换种思维模式,当今采用的太阳能电池板发电与传统的煤炭发电相比较其价格还是相对较高的。试想如果可以使电能价格调低,就会使光伏产品在建筑发电方面的有点发挥的淋漓尽致。因为太阳能电池板生产量和生产技术的提高也就影响了光电转换率最终导致太阳能电池板价格降低。当下的最主要的研发对象是传统晶硅电池片的替代品研究,运用不同基质材料(比如薄膜聚化物)进行光电转换,导致CIGS等各类低成本电池片的使用率逐渐加强。同一时间,建筑集成所使用的特殊方法――光伏组件双面玻璃的封装盛行起来,为建筑商将光伏组件直接组成玻璃幕墙,扩大电池片覆盖建筑的面积,因而为提高电量输出做出了新的构想和展望。
(3)风能建筑一体化
风能建筑一体化发电的特点是低成本高效率。小程机器,在价格定位上仍有歧义,而中程机器(5~50kW),如果能够科学合理的配置,那么其贡献不可忽视。其中最为突出的事例是2007年6月竣工的巴林世贸中心(WTC),3个巨大的风力涡轮螺旋桨按照独特的空气动力学安装到建筑中,每个直径长达29m,每次工作,这3个巨大的螺旋桨大约能给大楼提供11%~15%的电力,足够给300个家庭用户提供1年的照明用电。
4 碳抵偿措施
碳抵偿,也就是所谓的日常生活中CO2的排放量,并对其产生的经济成本相互协调,最后支付给专业部门,运用植树、环保专案、可再生能源工程等方法,减少空气中CO2的排放量。日常建筑施工中因为使用了高效能源管理及节能技术等方法,能够有效的分析和检测建筑全寿命期间的碳排放量,运用适当的碳抵偿措施,使碳减排能够更好的进展。需要考虑的是,对碳抵偿策略意见不一,自愿减排项目没有明确的实施标准,从而使认证、监测等的实施在间接上受到阻碍,而不能从根本上实现可持续建筑的低碳设计。综上所述,我们必须使上述措施都得到完善后再对碳抵偿措施进行进一步的分析和研究。
5 结语
基于对节能和减排目标的实现,可持续建筑的低碳设计一方面要做到高效能源管理另一方面还要做到暖通空调管理和照明管理等,最重要的是要处理好可再生能源技术和建筑一体化之间的关系,总之,在做到以上方案的同时还要加强社会成员的个人意识及个人行为,政府和企业应该采取奖惩分明的方式进行监督管理,更好的为可持续建筑的低碳设计做出贡献。