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要在上海繁华地段
上海一些建筑看上去很炫,但能耗很高,室内空气很糟糕。这就好比一幅油画赝品,看上去很昂贵,实际上一钱不值
“即将建设的世博远大馆,将是一座标准的可持续建筑。”远大空调总裁张跃说。
远大是世博场馆唯一指定空调供应商,是世博会十三家全球合作伙伴之一,而且是其中唯一一家中国民营企业,世博给了远大3000多平方米场地建企业馆。
美中不足的是,世博企业馆都属于临时性建筑,世博会结束后就得拆除。
作为国际性大都市,上海有很多标志性建筑,惟独缺少一幢代表人类建筑未来的可持续建筑,一些建筑看上去很炫,但能耗很高,室内空气很糟糕。这就好比一幅油画赝品,看上去很昂贵,实际上一钱不值。
“远大愿意来填补这项空白,在上海繁华地段造一幢永久性的可持续‘样板’建筑。” 张跃说。
在他设想中,那栋建筑占地不必太大,建筑面积1000平方米就足够了,但建设选地一定是人口稠密之处,每天都有很多人来参观,从这幢楼里获得新的领悟。
同样的“样板建筑”,张跃准备复制到全世界50个城市去,每个城市一幢,国内20家,国外30家。这项“样板计划”未来一年内就完成,投资额预计为1.5亿元。
那将是最有影响力的城市、最有影响力的地点。
8月21日下午,湖南长沙东郊远大城一幢安静的办公楼里,张跃跟记者畅谈设想中的“可持续建筑”。
当天上午,就在离这座办公楼不远处的一块草坪上,张跃开始了一个开创性试验:完全按照设想中“可持续建筑”的程式和规则,建设一座面积540平方米的三层小楼,作为世博远大馆以及远大全球“可建”工程的厂内演练。
张跃的名片上还有个头衔:联合国环境署可持续建筑及建造促进会副主席。半年前,受联合国环境署委托,他带领一个60人的专家团队负责起草“联合国环境署建筑节能准则”,该准则的目标是使全球建筑能耗总量,在10年内降低80%。
目前该准则已经完成初稿。联合国环境署计划9月份、10月份分别两次修改这项准则,以便提交给年底召开的联合国哥本哈根气候变化会议。
所有这些工作都是他自掏腰包来做。之所以这么做,也是想给正在起草的“联合国环境署建节能准则”作个实际的注脚。张跃大拇指习惯性地触了触嘴唇,声音沉稳而肯定:“我要告诉世人,做‘可持续建筑’其实并不难。”
“建筑节能,是事关世界60多亿人口未来的大事。作为一家中国企业,我们有意识、也有责任在建筑节能上作出示范,为应对全球气候威胁作出自己的努力。”
张跃说,“全球可建示范工程”要达到以下目的:
这是为全世界建筑节能作出示范。目前全世界在这个问题上说得多、做得少。日本建筑节能做得不错,但日本对建筑本体节能并不重视;美国没有制定出自己的建筑能耗指标;欧洲做得相对好一些,但在热带、亚热带地区的建筑节能上缺少示范效应。而远大的作为正好填补了这项空白。
这是为全世界避免建筑灾难作出示范。全球气候变化,地震、风灾、水灾、火灾等极端性自然灾害将越来越频繁,越来越不可预见,给建筑的安全性带来更大的考验。可持续建筑在抗击各类灾害方面将具有更高的要求。
这是为全世界在室内空气质量上作出示范。粉尘污染、细菌滋生、通风不畅等问题,一直困扰着全世界建筑界。“可持续建筑”则在空气洁净上作出示范。
“可持续建筑”九大要素
比节能建筑环保等级更高的是可持续建筑,它包含了从建造到废弃全生命周期的能耗、污染和社区规划等因素,以及更多的人文关怀,但节能指标仍是根本
远大自己来建设“可持续建筑”,是上海世博会给“逼”出来的。
根据规定,博览会结束时临时性场馆需拆除。场馆拆除,免不了带来材料浪费、环境污染,这样的事情远大从来不干。“能不能在闭馆后,用三、五天时间就将房子完好无损地拆下来,然后异地重建,从而将建筑材料浪费降低到零?”
张跃这样一问,就问出了为期三个月的试验:一种完全在工厂制造、符合“可持续建筑九要素”的“可持续建筑”诞生了。
谁能想到,一种可能改变历史的“可建”,起因竟如此偶然。
第一座试验性“可持续建筑”,是从8月21日上午8时开始在远大城开建的。楼房“建设”过程看起来就像儿童搭积木,一台吊车从平板车上吊装起特制的钢材、墙体泡沫板、管材、地板等配件,安装工人将其组件依次装到预定的位置。
现场没有挖掘机、水泥搅拌机,没有建设工地常见的扬尘,也没有常见的瓦刀、线标等工具,安装工人腰间系着装有扳手、螺丝刀等物件的工具袋。
该楼建设使用钢材26吨、泡沫板5吨,造价约为3000元/平方米。“形成规模后,有望将成本控制在1000元/平方米以内。”远大节能公司总经理傅立新说。
两天的建设过程中,张跃一直在关注着。他不时到现场指挥吊车、安装工人作业,向前来参观的省市领导干部解说,与前来采访的各地记者谈心,不停地描画着“可持续建筑”的未来图景。
“可持续建筑”原本叫“绿色建筑”,远大公司专门设立了“绿色建筑部”。“后来发觉‘绿色建筑’这个词被填进了太多含糊不清的东西,张总就改为内涵更为清晰的‘可持续建筑’,我们的‘绿建部’也正式改称‘可建部’,专门负责公司‘可持续建筑’项目的实施。”傅立新说。比节能建筑环保等级更高的是可持续建筑,它包含了从建造到废弃全生命周期的能耗、污染和社区规划等因素,以及更多的人文关怀,但节能指标仍是根本。
远大公司的名片上,“绿建部”的字样还在。名片还没有来得及换。
多年来,张跃一直在不少国际场合为“全球可持续建筑”奔走。在他看来,“全球可持续建筑”,有着非常清晰的九条标准,他称之为 “可建”九要素:
舒适。包括冷热舒适以及空间、视觉、触觉舒适等;
安全。含抗震、消防等;以上两条全社会已有所重视,下面几条就不行了。
健康。必须做到通风良好,空气洁净、建材无毒;
节能。世上约40%的能源是建筑使用中消耗的。必须把隔热、通风、照明及冷热源设备的节能看得比美学更重要。如要很多能源才能舒适,再美的建筑也很丑;
省材。世上约有50%的原材料是被建筑用掉的。所有对建筑舒适性、安全性和节能性、耐用性无贡献的材料消耗,都应尽力避免,这就必须改掉盲目追求造型的风气,并对每个细节作深入的研究和试验。省材的含义还包括减少建筑垃圾,工厂化建筑才可少垃圾;
耐用。不论从经济、环保方面,还是从文化、历史方面,一幢建筑都应该存在数百年,甚至上千年,欧洲古建筑是榜样;
用途易变。房间尺寸和用途应可随着需求的变化而轻易改变;
可回收。建筑拆除时,大多数材料可再用或加工后再用;
社区化。一幢建筑不论有多少环保的优点,如果住户要去很远的地方工作、购物,它就不是可持续建筑,交通污染也应算在建筑上。
8月22日下午6时,试验房正式“结构封顶”。傅立新说,这座房子试验是成功的,形象化地体现了“可建”九要素。
首先,它是无垃圾建筑。整个建筑是由数百个在工厂制造的部件组成,在现场只有“装配”工作,既无“土建”,也没有“装修”, 所以也就没有垃圾。而一幢同等尺码的传统建筑呢?至少要产生30吨建筑垃圾。建筑垃圾占人类活动排放垃圾总量的40%。
第二,它是超安全建筑。全钢结构,设计抗震设防等级8度。同一设计模式的高层建筑的模型即将交国家级抗震测试台检验。更重要的是,建筑的所有承重承压部件均可轻易揭开外表,进行内部检查,不留任何隐患。这幢楼还配置了喷淋灭火系统。
第三,它是超节能建筑。墙体、屋顶采用170毫米聚合发泡材料保温;窗户采用三层玻璃塑框窗,并设有自动窗外遮阳和自动窗内隔热;通风采用热回收新风(升温)。墙、窗、通风三方面的“零容忍”隔热措施,使得这座建筑冬天即使不用暖气也不会冷,夏天的冷气只针对人体、照明和电器的发热,大概仅用传统建筑的20%就行了。
除了建筑本体节能,这幢建筑的屋顶是用太阳能集热板做成的,空调和卫生热水能源主要取自这个看似极为平常的“屋顶”。而采用热能来制冷,当然只有非电空调才可做到,这是远大的绝招。
第四,它是超洁净建筑。室内通风极佳,每小时彻底换气3次,比五星级酒店还多一倍。更重要的是,它是采用远大独创的带有静电除尘器的新风机,室外脏空气经过机器进入室内时,99.9%的尘埃和细菌都被过滤了。呼吸这里的空气,胜过饮用最放心的纯净水。
推进建筑节能
应对金融危机及气候变化
张跃的焦虑与努力,出自一个企业的国家利益和全球关怀,与个人利益无关。“如果说有关的话,那也正是相反的关系,让自己的空调市场大幅度缩小。”
在探索可持续建筑的标准、规范的同时,从2008年10月份开始,远大就将自己28栋办公楼、公寓、酒店等楼宇进行节能改造,重点是进行建筑隔热试验,使空调负荷减少80%。目前已经完成5栋改造,目标基本达到。
记者下榻的远大方舟宾馆,是2008年12月改造完毕的。其改造总结称,整个宾馆总节能81%,其中采暖节能82%、制冷节能77%;年节能折合油40吨,减排CO2139吨,等于种7596棵树,年省钱24万元。
8月21日中午,长沙温度达摄氏37度,记者下榻房间没有开空调,只有一台远大空气清新机开着,感觉仍然比较舒适。
顶着正午的阳光,傅立新带领我们参观一个个改造工地。他说,他们要在改造工程经历一个寒暑周期的考验后,形成更完整的工程数据,摸索出更简捷、更实用的改造工艺流程,从而为传统建筑节能改造开辟一条新路。
现代建筑节能技术起源于上个世纪70年代石油危机时期,欧美日经过30多年的探索,整理出了一套简单实用的技术措施。
其中,有四项措施占80%以上节能比重:墙体用100~400mm厚的保温材料,节能比重约30%;窗户用2~4层玻璃塑框窗,节能比重约20%;窗外遮阳,节能比重约10%;新风与排风热交换,节能比重约20%。
相比起来,其他可再生能源利用、冷热源设备效率改进等,反而相对次要。张跃说,以上四项措施极为简单易行,我国已全面掌握其材料生产和安装技术。
今年6月,张跃上书向国家建言,要大力推进建筑节能应对金融危机及气候变化。
张跃说,对我国城镇150亿平方米不节能建筑实施节能改造,可供500万个农民工工作10年,这是一项可以立竿见影地拉动就业的措施。
据初步调查,我国城镇约有150亿平方米不节能建筑。其中部分建筑因民众暂时收入水平低而约束用能,将来随着收入的提高,自然成为不节能建筑。根据国内外经验和公司的实际测验,每个农民工每年约可改造300平方米,技能培训只需5天左右。
建筑节能还可以大力促进社会主义新农村建设。墙体、屋顶保温是农村住宅节能的关键。采用秸杆、粘土等当地材料可制成冬暖夏凉的住宅,并对防震、节约资源和降低建材行业污染极为有利,更可减轻农民对取暖薪柴和煤炭的依赖。
张跃认为,建筑节能可大幅度提高民众福利水平。严冬和盛夏是我国疾病高发期,这其中主要原因是我国目前住宅、学校等民用建筑热舒适水平较低,尤其在黄河以南、两广以北的广大地区。
要想让全国民众住上冬暖夏凉的房屋,不可能依赖有限的能源,唯一的出路是采取建筑节能措施,并且不是50%或65%的节能,而应像德国那样达到80%~90%的节能。根据公司对长沙远大城的办公楼、住宅、宾馆节能改造的实际测验证明,能耗降低了约90%,舒适水平不仅没有降低,反而提高了。
张跃说,开展建筑节能,还有助于我国回应气候变化国际公约。将于今年12月举行的联合国气候会议,发达国家和发展中国家将本着共同但有区别的责任原则参与温室气体减排。我国处于经济成长期,各方面需要大量使用能源。如果全面而彻底地开展建筑节能工作,就会为国家发展留出巨大的能源空间,同时为保护气候作出贡献。
张跃焦虑着。“你看看吧,我国每年新增建筑庞大,早一天行动少一分后患。并且目前我国急需拉动就业,而建筑节能改造投资当月就可创造就业,其速度优于所有行业。如果投入2500亿元资金,当年至少创造500万个就业岗位。”
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。
参考文献
[1]武德俊。将低碳理念融入建筑创意――全国大学生绿色建筑创意设计大赛落幕[J]。节能与环保,2011,(12)
实践证明,设计过程中加入可持续建筑技术可以降低工程耗能,并能降低建筑过程中对生态环境的影响,可持续建筑技术越早介入,效果越明显。因此,要在建筑设计之初,加入可持续建筑技术,从而提高建筑的可控性。
可持续建筑设计概述
随着世界范围内绿色建筑的不断发展,我国建筑行业也逐渐开始重视这一议题,并提出了可持续建筑的观点。可持续建筑的内容从低能耗、零能耗发展至今,不断变化并拓展,今天人们将可持续建筑理解为绿色建筑和生态建筑。可持续发展可以被定义为:既满足当展的需要又不危及到下一展的需要。可持续建筑也应遵循可持续发展的定义,实现建筑与自然的统一。我国在可持续建筑设计方面的研究尚在初级阶段,因此,需要我国建筑设计人员不断学习,推动我国建筑行业在可持续建筑方面的发展。
可持续建筑设计工具
目前,国内外关于可持续建筑设计工具的相关研究都比较少,本文根据相关文献提供的内容,将其归纳为3个方向
1.性能评价工具
自1990年英国发表BREEAM后,世界上很多国家开始探索环境评价工具,并相继开发了很多种评价体系。环境评价工具可以定量描述建筑过程中的节能、节水、材料生态环境性能、建筑的经济性能等指标,从而为可持续建筑设计提供了可靠的设计依据,指导设计者及决策者完成绿色建筑设计工作。目前世界上主流的评估体系主要有:美国的LEED评估体系、英国的BREEAM及挪威的Eco-Profile等。
2.信息处理工具
信息化时代的到来,使建筑设计方式有了质的飞跃,开启了建筑工程领域的数字化时代。上世纪80年代末期,设计者开始了计算机辅助建筑设计工作的探索,这一方式发展至今已经在建筑设计中广泛推广开来。现代建筑设计中,信息的载体已经有纸媒变为了信息化载体,同样也用数字化的方式来处理信息。设计工作中已经实现了设计信息的纸媒与虚拟数据间的不断转换。信息化的设计模式使得信息传递、复制、计算都以高效的形式进行,同时也降低了设计工作的成本。随着科技的发展和计算机技术的不断更新,建筑设计可以依托信息处理工具实现真正的绿色建筑及生态建筑。信息技术将带领可持续建筑向着更复杂、更高要求的方向发展。信息辅助技术已经成为建筑设计的重要工具之一,它可以辅助设计者完成分析、处理数据信息等各项设计工作,可持续建筑设计高效率的快速完成。
3.信息资源工具
世界各国的建筑学专家在建筑策划工具评价基础上,探寻未来可持续建筑设计应该如何发展,并开始寻找综合使用各类工具的方式。目前,国内外可持续建筑设计工具都有了相对完整的理论支持,可持续设计方法的各分支也积累了一定的理论经验,但是综合分析各类设计工具的研究还少。如何实现各类设计工具共同辅助可持续建筑设计是目前研究的重点课题。相关领域的研究成果较少,迫切的需要加强各种设计工具协调与配合的研究工作,这样才能使设计工具的研究获得实质性的进展。
可持续建筑设计的应用思路
在进行可持续建筑设计时,要从以下几个方面应用可持续建筑技术。
1.充分考虑建筑全寿命周期
建筑自身的周期是设计、建造、运行、改造到拆除的过程。充分考虑建筑全寿命周期,可以最大限度的控制建筑周期内对环境的不良影响。因此,设计师必须关注建筑的全周期。设计师要在设计之初,对环境因素进行深入的考察和分析,并在设计中充分利用环境因素,以施工过程的材料损耗,同时还减少对环境的负面效益。巧妙的利用自然条件的优势,还可以使建筑在运行阶段提供给人们更为健康、舒适、低耗能的居住环境。设计建筑时,还要考虑拆除过程中可能造成的环境危害,并在设计中调整,使拆除过程更加环保。
2.考虑整体环境及用户舒适度
从本质上说,可持续建筑就是要实现人、生态环境及建筑三者的和谐统一。因此,必须在设计时,考虑建筑与整体环境的融合,从而实现优化建筑及环境的目的。
同时,可持续建筑要以人为本,为居住者构建舒适、安全、健康、有益身心的居住场所。不仅要让建筑的功能与人们的需求相符,还要实现节约资源、综合利用资源,保护生态环境的目的。建筑设计者要因地制宜,合理自然条件,设计出复合绿色建筑的要求的建筑物。这主要体现在设计良好的通风对流,增加绿化面积及建筑的采光系数等方面。
结束语
可持续建筑为建筑行业发展带来新的生机,也使建筑行业朝向健康的方向发展。未来建筑行业应该将建筑设计和建筑施工与生态保护有机结合起来,为人们建设出更加舒适的建筑,并全面落实可持续建筑设计的各项措施。
关键词:建筑设计;可持续发展;理念;方法
Abstract: Sustainable development is an ecosystem environment and natural resources point of view on human long-term development strategy and mode. This paper discussed the importance of sustainable development of the architectural design, history, design ideas and methods.Key words: architectural design; sustainable development; philosophy; method
中图分类号:TU2 文献标识码: A 文章编号:
一、引言
可持续建筑是指在建造、运营和拆除的全寿命期间,对环境的负面影响最小,经济和社会效益最佳的建筑,它是可持续发展不可分割的一个组成部分。可持续建筑应当立足于综合环境效益的提高,提供给人们一个经济、舒适,具有环感与文化感的场所。
可持续建筑的核心内容主要是节能、节地、节水、节材与生态环境保护等方面。从这个意义上讲,绿色建筑、生态建筑、可持续建筑的基本内涵是相通的,具有某种一致性,是具有中国特色的可持续建筑理念。
二、当前在我国实现建筑设计可持续发展的重要性
建筑的可持续主要包括三个方面:能源可持续、环境可持续、生态可持续,而其中能源可持续是最为突出的,它包括了能源节约,能源替代和能源回收三个内容。在我国,人均资源匮乏,改革开放以来,我国正经历着前所未有的大发展时期,大量的城镇和基础设施建设对可持续发展的冲击已日益严重,这主要体现在以下两个方面:
1、建筑业消耗了大量的自然资源,如水、能源、土地和原材料。在建筑材料的应用上,目前我国大多数的建筑都在使用粘土砖、石材、混凝土等高能耗的建筑材料,这些建材在生产加工、制作安装的过程中会消耗大量的资源,并且产生大量的废渣、废气、废水,从而对环境造成极大的污染。
2、大规模的城镇和基础设施建设本身也对原有地理环境产生破坏,它占用了大量的耕地、林地、水域等,区域原有的生存环境和生态平衡受到冲击,地貌地质条件产生变化,生存条件趋于恶化。
建筑耗能在我国社会耗能中所占比重越来越大。早在2001年我国建筑年消耗已达到3.76亿吨标准煤,占总消耗的27.6%,现在建筑耗能已占到全社会耗能的三分之一(不包括生产建筑过程中的耗能)。另外,我国目前在能源回收方面存在着较大的不足,这其中尤为突出的是水资源和生产生活垃圾中有效能源的回收再利用。当前严峻的现实让我们重新思索社会发展的可持续性,也认识到在规划和建筑领域实现设计可持续发展的重要性。
三、可持续建筑理论的历史
我国古人创立和信仰的人与自然和谐共生关系的理论,与今天我们所讲的可持续发展理论不谋而合。受我国传统文化和地域气候的影响,传统建筑中有许多可持续的建筑手法可以借鉴。其中最典型的理论就是中国风水学,其实质是:地理学、气象学、生态学、规划学和建筑学的一种综合的自然学说,其核心内容是天地人合一。这种理念贯穿在中国传统建筑活动的各个过程,包括:规划选址、建筑单体、园林小品、室内外装修设计和施工营造等,我国现存的大量古城池古建筑中就有许多可持续建筑的典范。
在西方,许多著名建筑师都非常注重生态。例如:赖特将建筑视为有生命的有机体,他所遵循的将建筑与环境溶为一体的设计原则,体现了深层生态学的设计原则。由于设计过程是一个动态变化的过程,所以赖特认为没有一座建筑是“已经完成了的设计”,建筑始终持续地影响着周围的环境、使用者的生活,也就是说可持续建筑必须是同所在的场所、建筑材料以及使用者的生活有机地溶为一体。代表作流水别墅就是他最好的例证。
四、建筑可持续发展的设计理念和方法
可持续建筑主张在设计时统筹考虑以下几个方面:与自然环境共生、建筑节能及环境技术的应用、循环再生型的建筑、舒适健康的室内环境、融入历史与地域的人文环境等。这些概念正逐步得到建设主管部门、开发商、消费者、建筑师的认可。目前在建筑设计领域,绿色建筑、生态建筑等概念就是可持续建筑设计的实践。
(一)、设计理念
1、建筑外部环境的可持续发展。建筑本身应与环境协调,适应地方生态而又不破坏地方生态。包括:⑴建筑应与地形地貌相结合,达到建筑与环境共生,减少对环境的破坏;⑵注重新材料、新工艺、新技术的应用,采用更有利于环境的加工技术和设备;⑶注重建筑节能,推广使用高效绝热节能材料,提高建筑热环境性能;⑷充分利用气候资源,如大部分的照明,采暖可以由太阳光提供,制冷由流动空气产生等,避免大量使用人工照明和机械空调导致能源紧张、大气污染;⑸节约用水,可在建筑内设置废水处理设施和净化循环系统,使生活污水多次利用,用于景观水体、绿化浇灌、清洗冲厕等;⑹通过绿化建筑来净化空气、减少噪音、维护生态平衡,可利用屋面、墙面、窗台、阳台等处种植花草,使建筑群成为城市立体绿化园林的主体;⑺树立建筑材料循环使用的意识,在最大范围内使用可再生的地方性建筑材料,争取重新利用旧的建筑材料和构件。
2、内部功能的可持续发展设计。建筑内部功能设计应是一个可持续发展的动态设计过程,是通过建筑的可变性,使其达到较长时间的适应性,充分发挥实体材料的寿命。包括以下几个方面:⑴强调整体设计的意识,即重全局、轻细节的设计思路;⑵结构方面采用新技术,如大跨度预应力叠合楼板、无梁楼板等,以求以少的承重体系支撑起最大的空间,为其可变性提供前提条件。如日本1997年建成的新神户公寓,结构方面框架用了反梁法与架空地板,天花板处不露梁,便于隔墙的移动,设计者列出了多达31种的隔墙布置方案供住户选择,充分体现了它的可变性设计思路;⑶建筑体形应力求简洁,减小建筑体量,门窗位置应尽可能满足多种室内布置的需求,为内部的改进创造条件;⑷管道井、楼梯、卫生间等不可变部分可作为一单元集中布置,以求加大可变部分的面积和灵活度,适应建筑的发展。
(二)、设计方法
可持续建筑是可持续发展理念在建筑行业的实践结果。目前世界上已建成了许多各式各样的可持续建筑,设计师根据他们的经验提出了一些设计方法。针对大量运用了可持续发展概念设计的案例的分析,以下这些设计方法经常被运用。
1、充分利用自然条件和自然资源。
2、加强建筑护结构的保温隔热性能:⑴采用新型环保墙体材料,放弃消耗大量资源的粘土砖而改用更环保更节能的墙体材料;⑵采用外墙保温隔热系统,利用各种保温材料对外墙作内外保温处理,如保温砂浆、保温板等;⑶采用屋面保温隔热系统,利用挤塑板作屋面保温材料,利用架空层、架空板作隔热层;⑷使用高性能玻璃和门窗材料,包括中空玻璃、热反射玻璃、各种新型环保门窗材料等。
3、室内外空间设计充分利用自然采光、通风,通过设计手段使建筑物获得良好的采光和通风条件。在总体规划上,注重考虑区域的风环境、光环境;在室内设计上,注重对流、穿堂风的运用,做全明设计,强调适宜的窗地比;注重窗户的透光率和通风面积。
4、采用热回收技术:建筑物中有可能回收的热量有排风热量、内区热量、冷凝器排出的热量等。合理有效地回收这部分热量不仅能降低空调系统本身的能耗,还能减少对室外环境的污染。
5、使用建筑遮阳:在夏热地区,遮阳对降低建筑能耗,提高室内居住舒适性有显著的效果,建筑遮阳的种类主要有:窗口遮阳、屋面遮阳、墙面遮阳、绿化遮阳等形式。
6、充分利用太阳能,特别是在日照时间较长的地区。应用范围包括太阳能发电、太阳能电池、太阳能热水器、太阳能空调、太阳能照明、暖房等。
7、推行灵活多变的空间设计:在城市及建筑设计中,推行合理的多功能组合,防止片面地强调单一的功能分区,创造灵活多变的室内空间,将建设所需的资源降至最小,以减少不必要的资源浪费。
8、使用环保型建筑材料:采用低能耗的制造工艺和无污染的生产技术;产品在消耗能源的同时具有可循环和回收利用价值。
通过对一些案例的分析,我们发现对于不同类型的绿色建筑,设计时考虑的侧重点是不一样的。例如:对于办公建筑,由于使用时间主要集中在白天,可以通过利用自然采光来达到节能的目的,因此在办公空间中更多地设计自然采光是首选的方案,在办公建筑中空调耗能所占比重最大,最大限度地利用自然通风可以取得显著的节能效果;对于居住建筑,在充分考虑自然采光通风时,应做好护结构的保温隔热措施,因居住建筑具有用水量大的特点,所以在缺水地区,应做好废水回用措施,目前废水回用技术是成熟和有效的,世界上越来越多的居住建筑采用了中水系统。
五、结语
关键字:可持续;建筑设计;城市规划;理念
中图分类号: TU2 文献标识码: A 文章编号:
引言
城市规划设计方案是根据城市整体建设工作的总体设想和宏伟蓝图来制定和执行的,可持续设计的目的就是将场地给建筑带来的不良影响最小化,以及最充分地利用场地。在高密度的城市中,如何有效地利用现有场地合理规划是我们一直在努力的课题。
一、可持续的建筑设计与城市规划的必要性
早期采用并被广泛应用于建筑的是一些比较被动的手段,如利用空调设备才能达到较好的降温、取暖、通风等。这些初期的设计手段是一种“被动式环境设计”,既不环保,又浪费能源。后期的可持续建筑(称绿色建筑或生态建筑)是以生态和有效利用资源的方式设计、建造、改建、运行或再利用的建筑。比如合理安排建筑朝向,有利于冬季的采暖保温,有利于夏季遮阳,防止室温过低或过高。又如利用自然风调节室内环境和空气质量等。这是把可持续理念融入了全寿命的建筑(全寿命是指:从场地、规划、设计、施工、运行、维护、拆除、建筑废料处理的全过程)。不了解可持续建筑的人认为它造价偏高,市场前景可能不好。其实,实践证明,可持续建筑同一般建筑比较有很多的优点,例如:供热、空调和采光的费用少,建筑运行费用降低,建筑的舒适度和使用功能高,售价和租金增加;使用能源少,减少对环境的污染;建筑材料消耗少,资源利用效能高;生活和工作空间更健康,能提高工作效率,并减少与建筑有关的疾病的发生等。从建筑的全寿命考虑,可持续建筑的总费用比一般的建筑低,而且有利于保护我们赖以生存的地球。
二、可持续建筑设计与城市规划理念
2.1树立科学的城市发展观
科学的城市发展观是根据城市的生态承载力、生态足迹、生态赤字水平,判定城市可持续度,并采取措施削减生态赤字,进而达到生态平衡;通过对城市生态资源的综合评价,根据景观生态学理论和碳氧平衡原理,构建城市自然生态安全网络,确保城市自然生态环境不受或少受破坏与威胁,并为城市规划和城市设计提供科学的设计依据;借鉴生态经济学中生态—经济共赢与优化理论,从技术与制度两个层面认识绿色建筑设计策略的生态经济特征,引入“生态经济效率”与“环效—成本率”的概念和生态足迹分析方法,构建绿色建筑设计策略的生态经济优化模型,促进生态与经济的协同优化;通过相关法规的政策导向作用,促进循环经济发展及和谐社会的形成,为生态城市建设提供政策支持。
2.2遵循系统论原理
系统论的基本观点是整体观点、等级观点和动态观点。系统的整体性是系统论的核心。城市是由自然生态系统、社会生态系统、经济生态系统等构成的复合生态系统。自然生态系统强调生态安全和生态效益;社会生态系统强调构建和谐社会和文化的先进性;经济生态系统强调适度发展和循环经济。这里既要保持每个系统内部的平衡,更要强调各系统之间的协调发展,实现复合生态系统的最优化,达到天、地、人和谐共生的目标。根据“整体大于各部分之总和”的原理,生态设计策略和能源结构的选择应注重资源整合,谋求整体最优化。
2.3遵循生态位理论和生态适宜性原理
根据生态位理论,所有的生态元均具有相应的生态位。关键是看二者的关系是处于时空对位状态还是错位状态,或者说是适宜状态还是不适宜状态。对位可以充分保持其功能效益和稳定性、可持续发展;错位则会走向衰败或被淘汰。实践中最重要的是找准适宜生态位,并避免生态位重叠,一旦出现重叠必会引起竞争,须依照生态位分离原理来解决,即竞争形成生态位分异,分异导致共生,共生促进系统的稳定发展。
2.4树立整体的生态建筑观
建筑系统是一个开放系统,是地球生物圈中能量、物质流动的一个环节。这就要求我们全面关注生态环境建设,促进建筑与周围环境的良性互动;考虑时间因素,树立全寿命周期的建筑发展观念;考虑空间因素,控制建筑系统对自然生态系统的空间置换影响;考虑资源有限,在人居环境建设中要高效利用和保护地球上的资源,从少费多用的非物质化——减量化到循环利用的再物质化——资源化。
三、可持续的建筑设计与城市规划的建议
1、城市规划设计的龙头地位
城市规划设计主要是通过建筑设计、景观设计来实现的。城市规划管理是由城市规划行政主管部门通过政府行为来对城市规划设计和建筑设计进行监督、管理,并对二者之间发生的矛盾加以协调解决。在城市的建设和发展过程中,城市规划具有龙头地位。
随着城市化的发展,城市规划的设计内容日趋综合,方法包容性更强,从单纯注重形态的设计发展到综合设计。在城市规划设计中不但要注重城市的功能分区,交通流线,而且还要注重建筑物的体量、尺度、比例、色彩、造型、材料、空间等。一个城市建设的好坏与城市规划设计水平的高低有着直接关系,因为城市规划设计是城市建设的基础,也是建筑设计的依据。在我国一般一个城市规划设计经批准后,要执行十年以上,在批准城市规划设计时一定要采取科学认真的态度。我国已把城市规划工作纳入法制化轨道,使城市规划具有继承性和连续性。
2、建筑设计服从城市规划设计
随着我国经济的飞速发展,建筑设计也得到了长足发展。在建筑创作繁荣的同时,也存在着令人担忧的问题,在快速发展中,建筑师在建筑创作时对人文的关注、对环境的关注显然不够。一味追求“新、奇、特”而不考虑建筑物所处的环境。例如北京的长安街,虽然每栋建筑单体都采用了中国最好的设计院和最优秀的建筑师的作品,而且在建筑造价上也毫不吝啬,就其艺术价值本身而言,仍然是业界人士批判的焦点。究其原因,主要不在于建筑本身造型,而在于对四周环境的忽视,以及强烈的个体表现欲所造成的整体不和谐。再例如希腊的爱琴海上有一座叫伊特拉的小岛,每年都吸引大量的游客,尤其是摄影家和画家,被称为“艺术家之岛”。整座岛上布满了十分简单的希腊式的民居,连警察局、医院、饭店都化整为零,成为民居式建筑尺度。几百年来,岛上的居民始终恪守一个规则:所有建筑均不超过三层,所有外墙均为白色。这种热爱自然、相互协调的观点,已经形成了一种设计理念。可见,在城市规划设计的指导下,注重四周环境的协调,即使是最简单的建筑设计也能取得好的效果。
3、建立建筑设计方案评审制度
重要的建筑是一个城市的象征,它的好坏对一个城市的形象影响也是很大的。应该尽快建立建筑设计方案评审制度,组织一些专家对建筑设计方案进行评审,一是看建筑设计方案是否符合城市规划设计的要求;二是对建筑设计方案本身进行评审,看它的设计思想是否符合设计任务书的要求,只有这样才能选出好的作品。在对建筑设计方案进行决策时,不仅要关注建筑物本身,而且还应关注其是否与四周环境相协调的决策制度,这里的关键是提高治理者的决策水平,把握正的价值取向,不能把独一无二、标新立异作为取舍的唯一标准。
结束语
可持续的建筑设计与城市规划是门正逐步完善和发展的综合性学科,我们不仅要了解建可持续的建筑设计理念,更要掌握它的基本原理和方法,为我国可持续的建筑设计和城市规划做出贡献。
参考文献
[1]黄献明.绿色建筑设计策略的生态经济优化问题研究.2006
[2]洪远,鞠美庭.生态恢复的原理与实践.北京:化学工业出版社,2005
[3]张键.可持续的绿色设计.建筑设计,2004.06