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绿色环保已成为当前全球包装设计界关注的焦点之一。本文以我国生态文明建设为契机,以杜邦包装奖获奖作品为案例,从生态文明视阈探究绿色包装设计教学,提出与生态文明建设相适应的“少即多”的绿色包装设计教学理念,并在具体的包装设计教学中加以实践,为推进绿色包装设计教学研究提供借鉴。
关键词:
生态、绿色、少即多、包装、教学
“少即多”概念最早由德国包豪斯校长密斯•凡•德•罗提出,在设计时追求“极简主义”风格。崇尚“少即多”的绿色包装设计哲学,不仅可以设计出出色的外观和性能,而且可以凭借显著的成本效应赢得市场青睐。它既可以为企业增加商业价值,也可以为社会带来正面的生态文明价值。近几年杜邦创新包装获奖作品的创新研究表明,包装设计形态和成型工艺崇尚“少即多”是未来绿色包装设计的必然趋向。
一、“少即多”绿色包装设计教学研究背景
包装是一个古老而又常新的课题,与生态文明建设有着紧密联系。纵观包装的发展历程,常常有这样一种感受:一方面,从古至今,包装伴随着人类进步而不断地发展。从盛装物品的包装、促销商品的包装到环境友好的绿色包装,无不彰显包装与人类生活的紧密联系。包装为人类减少浪费、保护商品品质、提高生活质量做出贡献。另一方面,包装废弃物给生态环境带来了极大伤害。在大量生产和使用包装过程中,直接或间接地影响人的生存和发展,同时也影响着人类赖以生存的地球生态环境。“生物圈是我们财富的来源,我们维持我们的生活的资本来源,只要我们用毒素和废物污染或破坏这个系统,就是在破坏我们的天然资本,降低文明延续下去的能力”。[1]绿色包装已是生态文明中不可或缺的产业。当前,有效控制和减少包装对生态环境的负面影响要从绿色包装产业最前端做起——提倡绿色包装消费和重视“少即多”的绿色包装设计及其教学,从源头上减少包装性垃圾对生态环境的负面影响,推广绿色包装的生态文明意识。
二、“少即多”绿色包装设计教学实践安排
根据“少即多”绿色包装设计的理念和特点,笔者从教学目标设定、教学内容安排和教学案例选择三方面阐述该课程的教学实践安排。
1.教学目标设定将生态文明建设理论通过具体“少即多”绿色包装设计案例的赏析融入包装设计教学中,使未来的包装设计师树立人与自然和谐共生的生态设计理念,并借助包装媒介性进行广泛的宣传践行,引导消费大众树立正确的生态文明价值观。一是帮助学生掌握何谓“少即多”的绿色包装设计基本理论知识,包括了解当今“少即多”绿色包装设计理论的各种观点学说,尽可能拓宽视野,在比较分析中引导学生建立起正确的绿色包装生态文明观,为培养具有生态文明视野的未来包装设计师奠定理论基础。二是努力引导学生从生态文明角度理解“少即多”绿色包装及其设计,建立以生态文明为核心的“少即多”绿色包装设计理念,通过对“少即多”绿色包装生态价值的理解和思考,进而认识包装与人和自然的相互关系,培养学生的生态人文关怀。三是通过教学引导与设计实践,帮助学生培养和提升“少即多”绿色包装设计理论思辨能力。通过恰当的“少即多”绿色包装设计实践教学,有效地实现生态文明视野下“少即多”绿色包装创新设计。
2.教学内容的安排(1)理论研习(12课时):基于我国生态文明建设的理论背景对绿色包装在国内外发展的背景、特征和趋势进行系统性的梳理。了解“少即多”绿色包装设计的基本概念及其生命周期,具体包括基本要素与特点、基本样式和策略、材料与工艺、结构与形态、市场属性、循环利用、创新设计系统等。全面掌握“少即多”绿色包装设计的基本理论知识和发展现状。(2)案例分析(12课时):以近几年的杜邦包装奖获奖作品为主要教学案例,结合当前市面上的包装设计实例分析,比较其中的生态环境友好性。从案例中寻找到“少即多”绿色包装设计成败之处,积累感性的“少即多”绿色包装设计经验。(3)田野调研(24课时):田野调研作为本课程教学实践的重要环节,也是本课程区别于一般包装设计教学的特色。除了常规的包装设计市场调查,特别强调包装与生态环境友好性问题的全方位田野调研。具体包括包装原材料、结构工艺、流通消费和废弃回收与周边环境的影响,找到“少即多”绿色包装设计解决的突破口。(4)方案设计(24课时):主要侧重于纸材料的绿色包装设计教学。通过典型产品的“少即多”绿色包装设计、模型制作或相关主题性课题的探究,培养学生理论联系设计实践的能力,使之具备创造性、科学性地进行“少即多”绿色包装设计创意、设计分析、设计深化等方面的设计实践能力,并对相关的绿色包装设计法规有较好认知。(5)驻厂试样(24课时):带着设计方案进驻包装生产厂进行“少即多”绿色包装的量产材料与工艺、量产品质要求的设定和试样,体验“少即多”绿色包装从方案到量产的具体设计要求和实施环节。
3.教学案例的选择教学案例选择是本课程教学实践能否取得预期目标的关键。教学案例是学生理解“少即多”绿色包装设计理论的感性认知,也是学生创设“少即多”的绿色包装需要超越的标杆。因此,选择的教学案例应是真实而又典型。本课程则以杜邦创新包装获奖作品为案例,主要有以下两大类:一是在包装材料结构上体现“少即多”的绿色理念。设计者用尽可能少的材料和工艺,以最恰当的结构和形态达到产品所需要的包装要求。如美国和加拿大THECUBE包装系统(图1),通过零售和工业包装的整合设计,使商品从制造商生产线直达零售商销售现场,达到减少包装周转环节和包装材料的使用,节省包装成本的同时又提高商品的附加值。美国卡夫食品包装是一种新型的1加仑装酱料软包装。(图2)创造性地设计出带有精准导出口和便携式的双层提手的结构,产出效率高达99%。与普通刚性1加仑瓶子相比,卡夫1加仑装酱料软包装的生产可节省50%能耗、减少60%塑料使用和减少70%运输过程中的碳排放。这两款包装都从包装的材料结构上追求“少即多”的绿色包装设计理念,为“少即多”的绿色包装设计创建了蓝本。二是在包装的印制上体现“少即多”的绿色理念。通过尽可能少地印刷表现包装物产品与品牌不可或缺的传播信息,减少包装印刷废弃物对生态环境的冲击。德国和美国宝洁的AllDaysPads包装(图3)即是以减量化的“少即多”理念,整体设计了产品包装的托盘和纸箱罩,在增加产品视觉吸引力的同时,减少了包装材料、印刷耗材和包装储运人力成本。减少印制材料与工艺意味着降低破坏生态环境的风险。
三、“少即多”绿色包装设计教学指导
在设计中,最大最难的绿色包装问题,只要细分开来思考,就会找到解决问题的方法。从具体、实际的“少即多”绿色包装设计问题分析入手,通过“少即多”绿色包装设计理论学习和设计调研,启发学生研究、思考,形成对“少即多”绿色包装设计生态环境问题的认识,从而达到教学目标。教学的实施大致可以从以下四个步骤展开:一是从当前我国生态文明建设与包装设计关系中找出学生感兴趣的“少即多”绿色包装设计热点问题,并对其进行初步分析。二是从国内外的“少即多”绿色包装设计理论、法规和案例中寻找已有的解决方法,并进行优缺点分析,拟出具有原创性、更优化的生态文明价值传播观点和方法。三是将上述观点和方法通过具体“少即多”绿色包装设计方案加以表现,形成设计提案参加课堂讨论。四是综合反馈意见,对“少即多”绿色包装设计方案进行深化和优化,制作出最终的设计样品。整个教学过程,强调因材施教。教师可根据学生不同的课题加以个别指导,引导学生学以致用。通过减量化“少即多”的教学有助于激发学生对生态化包装设计的深入思考与分析,提高学生分析和解决包装生态问题能力,增强对“少即多”绿色包装生态环境问题的理解并获得解决问题的方法或实际经验。
四、“少即多”绿色包装设计教学成果展示
“少即多”绿色包装设计教学自始至终强调用最少的材料、工艺和体量实现符合产品属性的最佳包装方案。减少作品功能结构的繁复性和外观设计的装饰性,回归包装的本质达到与生态环境的和谐。整个教学实践收获了以下两方面的成果:
1.优秀作品的创设作品一,盆栽包装(图4,张兴强设计)是“少即多”绿色包装设计教学课程作品,该作品已获得德国2015红点奖。设计者在充分调研了包装与环境、包装与产品、包装与使用的相互关系后,用较少的环保材料、少量的印制工艺,通过本身的纸板材料的折叠形成带有固定支撑结构的可提携盆栽包装。包装直接选用可回收再利用的瓦楞纸板,并以折叠结构成型,可以有效减少包装的储运能耗和回收利用成本。同时,包装省去了大面积的外观图形印刷,减少了包装印制的材料与工艺,降低了包装回收处理过程中污染环境的风险。包装少了些奢华,多了些朴实,增加了包装与环境的友好。作品二,肖邦夜曲CD包装(图5,王晓雪设计)是另一款具有文化产品属性的“少即多”的绿色包装设计教学课程作品。设计者将“少即多”的绿色包装设计理念和产品所反映的文化意境进行巧妙的创意设计,直接选用回收再生的黑卡作为包装的基材,通过精心的结构设计和极简的图文表现营造肖邦夜曲的文化意境。包装整体简约而富有意味。
2.生态文明修养的提升“少即多”绿色包装设计,既要强调包装原有的保护性和促销性,更要凸显包装具有显著的环境友好性。其教学实践激发了学生积极探索绿色生态设计的热情,增强了具有生态伦理观念的设计创新能力,唤醒了未来设计师对自然的热爱,引起未来设计师对自己设计创新行为的反思,让当代设计教育成为推动生态文明建设的生力军。
五、结语
关键词 绿色化学教育 精细化工工艺学 教学实践
绿色化学又称环境友好化学,是一门从源头上阻止污染的化学,核心是“原子经济性”和“5R”(Reduciton、Reuse、Recycling、Regeneration、Rejection)原则[1],其与转变经济发展方式,建立环境友好与资源节约型社会,实现人类社会的可持续发展紧密相连。
“精细化工工艺学”是应用化学类专业的一门专业课,主要介绍精细化工产品的生产原理、工艺、设备等内容,使学生对精细化学品的生产工艺有较系统的了解和掌握[2]。精细化学品与人们的生活息息相关,其传统工艺往往具有三高(高能耗、高污染、高排放)的特点,这与绿色化学背道而驰。为此,笔者将绿色化学教育渗透于“精细化工工艺学”教学,取得了良好的教学效果。
1 进行绿色化学教育渗透的意义
人类所共同面对的环境问题决定了开展绿色化学教育的必要性和紧迫性。绿色化学教育既是素质教育的重要内容,也是培养学生社会责任感的需要,更是培养创新能力的需要。
立足于专业课的绿色化学教育,有利于绿色化学知识和专业知识的有机融合,有利于培养学生的环保意识及科学人文素养,有利于培养学生的创新能力,更有利于培养未来“工程师”们的绿色化学能力,为从长远和根本上防止污染、实现人类与环境的和谐发展奠定坚实的基础。因此,21世纪绿色化学教育必将迎来新的机遇与挑战,在专业教学中渗透绿色化学内容,加强学生的绿色化学意识,具有极其深刻的意义[3]。
2 进行绿色化学教育渗透的措施
2.1 培养学生的绿色化学意识
教师必须适时灌输绿色化学思想,教导学生依据“5R”原则选择绿色的工艺路线,在无法避免使用或产生有毒有害物质时,必须采取有效的保护和消害处理措施。同时引导学生观察和认识生活、生产中的绿色化学现象,巩固和加深绿色化学知识,如:观察并理解在日常生活中使用带有“无氯氟烃”标志的冰箱、空调产品有利于防止对臭氧层的破坏;使用无磷洗衣粉可以减轻水体富营养化等。
教师必须结合教学实际,采取积极有效的方法和途径,切实提高学生的绿色化学意识,使学生在潜移默化中受到良好的绿色化学教育,使绿色化学教育在学生思想中达到由“要求”变成“需求”的境界。
2.2 以实验“绿色化”促进绿色化学教育渗透
在“精细化工工艺学”和“精细化工实验”教学内容“理实一体化”的基础上,将理论课中的典型案例和实验项目对应起来,并引入绿色化学方法来设计实验教学。在改装后的微波炉中进行了“食品添加剂苯甲酸合成”实验教学[4],具体步骤是:(1)在圆底烧瓶中投入1 g无水碳酸钠、0.015 mol高锰酸钾、0.01 mol氯化苄、0.2 g四丁基溴化铵及50 mL水放入微波炉,接好微波截止管和冷凝管,设置微波功率为750 W,反应时间15 min,启动微波炉。(2)反应完毕,冷至室温,滤出二氧化锰回收。(3)滤液用6 mol/L盐酸中和,可析出苯甲酸。(4)加热赶出二氧化碳,冷却,抽滤,干燥,得苯甲酸晶体,产率85%~87%。整个实验试剂用量少,副产物回收,不污染环境,避免了常规合成用亚硫酸钠或草酸溶解副产物二氧化锰的操作工序,实现了工艺绿色化。
将绿色化学理念引入到精细化工实验教学中,通过采用微波技术、微型实验等手段,让学生在实践中亲身体验绿色化学,促进了绿色化学教育在“精细化工工艺学”教学中的渗透。
2.3 以绿色化学案例进行绿色化学教育渗透
案例教学法具有生动具体,直观易学的优点,能充分调动学生的学习积极性和主动性,达成良好的教学效果[5]。由于精细化工产品数量众多,笔者对每一大类精细化学品都精选出3~5个典型案例(如:表面活性剂十二烷基苯磺酸钠合成、非离子表面活性剂OP-10的合成、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的合成、食品添加剂乳酸的合成、食品添加剂苯甲酸的合成、聚醋酸乙烯乳液的制备及应用等)进行教学,然后根据绿色化学“5R”原则,分别从原料、催化剂、反应、溶剂、产品、绿色化等不同角度对案例进行绿色化学设计,以培养学生绿色化学能力。
2.3.1 以“原料绿色化”案例进行渗透
绿色化学致力于采用无毒、无害原料――碳酸二甲酯(DMC)、双光气、三光气等替代传统的对环境有害的物质如氢氰酸、光气、苯、氯氟烃、硫酸来生产精细化学品。例1:在第4章“合成材料助剂”中,介绍了可广泛应用于聚酯等工程塑料阻燃剂溴代聚碳酸酯[6](BPC)采用非光气物质碳酸双(三氯甲酯)代替剧毒光气,实现了安全环保的绿色工艺技术。例2:在第7章“涂料”中,分析了涂料主要成膜物质之一的聚氨酯的主要原料氰酸酯单体HDI的合成工艺[7],传统工艺采用剧毒光气(COCl2)严重污染和危害环境,现以绿色原料DMC代替光气来合成。原料绿色化,可从源头上控制和减少污染,也是实现绿色化学的一个重要方面。
2.3.2 以“催化剂绿色化”案例进行渗透
催化剂是许多化学反应中必不可少的,而传统精细化学品合成中催化剂主要是一些酸碱或重金属做催化剂,排放到环境中会造成严重的环境污染。近年来,国内外都在大力开发高效、环境友好催化剂,如:分子筛、固体超强酸等。
例3:在第3章“表面活性剂”中,对表面活性剂十二烷基苯磺酸钠[2]合成案例进行了分析,其首先采用绿色催化剂分子筛合成十二烷基苯,同采用HF催化合成工艺相比较,易于自然分解和高洗涤特性的十二烷基苯异构体分别提高了37%、5%。例4:第4章“合成材料助剂”的通用增塑剂邻苯二甲酸辛酯(DOP)合成时,用固体超强酸绿色催化,通过催化剂循环使用和省略了H2SO4中和工序,减少了三废排放,提高了产品收率和品质。
2.3.3 以“化学反应绿色化”案例进行渗透
绿色化学注重最大限度地利用原料,最大限度地减少副产物,减少废物的排放,或使此反应的副产物成为彼反应的原料。从原子的角度讲,尽可能使原料中的原子百分之百参与目标产物的形成,从而达到提高原子经济性。例5:在第3章“表面活性剂”中“非离子表面活性剂OP-10的合成”的案例中,剖析了涉及的主要原料环氧乙烷的绿色化学反应:
(1)传统工艺:
原子利用率为:[44/(28+71+74)]×100%=25%
(2)绿色化学工艺:
原子利用率为:[88/(56+32)]×100%=100%
和工艺(1)相比,工艺(2)原子经济性大大提高,是典型的绿色化学工艺。
2.3.4 以“溶剂绿色化”案例进行渗透
精细化工产品生产所出现的污染,不仅来源于原料和产品,往往还会源自于溶剂。大部分精细合成工艺均需要有机溶剂,传统有机溶剂如苯、甲苯、甲醛等都存在有毒、易挥发、易燃烧等诸多不足,不符合绿色化学要求,因此在教学过程中有必要对绿色溶剂(如水、超临界流体、离子液体等)加以介绍。例6:在第7章“涂料”中,介绍了在涂料的制备过程中,往往要用到大量的甲苯、二甲苯等对环境有害的溶剂,引导学生在满足工艺的条件下用绿色溶剂――水取代有毒有机溶剂。例7:在第8章“香料”中,介绍了CO2在超临界状态下具有常规液体的溶解度,高的传质速度,大的可压缩性,且无毒、不可燃、廉价的诸多优点,从而可取代萃取法提取天然植物香料中的有毒、有害溶剂。此外,CO2还可以用来代替氟氯烃作苯乙烯泡沫塑料发泡剂,实现绿色化学生产。
2.3.5 以“产品绿色化”案例进行渗透
产品绿色化就会减少甚至杜绝对环境造成损害,实现绿色化学。例8:在第3章“食品添加剂”中,对“食品添加剂乳酸的合成”案例进行了绿色化学设计,介绍了绿色产品――聚乳酸,乳酸可由再生生物质资源通过发酵的方法得到,聚合后成为聚乳酸。聚乳酸因其优良的物理化学性能、生物相容性、生物可降解性、对环境及人体无毒害作用,可代替带来“白色污染”问题的聚苯乙烯材料,是可再生并循环利用的绿色塑料[8]。
例9:在第7章“涂料”教学时,绿色化设计了“聚醋酸乙烯乳液的制备与应用”案例,向乳液树脂添加中空陶瓷珠子后得到的乳胶涂料是良好的节能涂料[9],具有高反射比、高辐射率、低导热系数、低蓄热系数、保温隔热等优异性能,是绿色精细化工产品。
3 结束语
总之,教师要依据绿色化学5R原则,从原料、催化剂、反应、溶剂、产品的绿色化等角度出发充分挖掘和加工教材内容,并始终坚持把绿色化学教育渗透于专业课程教学之中,从而让学生认同绿色化学,从事绿色化学工作与研究的能力得到培养,成为未来“绿色化学”的坚决践行者。
参考文献
[1] 徐常龙,曹小华,刘新强等.实验技术与管理,2009,26(11):137-139
[2] 宋启煌.精细化工工艺学.北京:化学工业出版社,2004
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[5] 黄俊娴.化学教育,2010,31(8):47-48
[6] 樊真.塑料助剂,2007,(4):17-20
[7] 吴魏,翟涛,田恒水.广东化工,2009,36(8):36
此次绿色家电生态设计论坛通过绿色家电生态设计通用要求、生态设计标准来解读企业对策,提供企业案例分解等,帮助企业解决家电转型升级。来自中国家用电器研究院的专家和企业代表就家用电器生态设计通用要求、洗衣机生态设计评价方法、家用电器除菌抑菌标准解读企业对策、家用电器可靠性与生态设计、生态设计在洗衣机上的应用、解读绿色家电生态设计案例等主题与听众分享他们对绿色家电生态设计的见解。
鲁建国
演讲主题:电动洗衣机生态设计评价方法的研究
要点:嘉宾详尽分析电动洗衣机生态设计评价过程、评价内容、体积容积率和材料使用率的计算方法,以及整机的综合评分办法;总结我国目前电动洗衣机的生态设计水平;介绍如何应用该方法进行电动洗衣机的生态设计评价;并提出了改进电动洗衣机生态设计水平的途径。
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演讲主题:创新设计与生态设计
要点:创新设计与生态设计都是技术创新和产品创新的一个重要内容、都是以新的创新理念和新的创新应用技术作为依托。嘉宾从国内、国外两方面介绍了生态设计的背景,说明欧盟、美国、日本等国家率先在这一领域进行了尝试和实践,国际标准化组织已开始重视。在此领域的法律法规方面,中国相关的法律法规正在加紧制定完善中。在演讲中,嘉宾也详细介绍了中国家用电器生态设计的基本要求。
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演讲主题:家电产品除菌功能设计
要点:非典恐惧之后,随着那股弥漫的酸溜溜消毒水的味道,“消毒杀菌”这个概念就不仅仅是医院的专用名词了,也深深刻在了每个人的脑海。需求带动市场,伴随着人们消毒意识的提高及各行业对潜在微生物危机的曝光,各类消毒杀菌产品如雨后春笋般涌向市场。嘉宾介绍了目前国内家用和类似用途电器的各项国家法规、标准,并深入介绍了11N家用电器除菌、抑菌的方式设计及企业对策。
宋力强
演讲主题:洗衣机的可靠性设计
要点:嘉宾认为可靠性工程是提高产品在整个寿命周期内可靠性的一门有关设计、分析、试验的工程技术,其详细介绍了可靠性评价的意义、目的、方法、参数选定以及评价指标等方面的内容。
王瑞贤
主题:生态设计在洗衣机上的运用
要点:从企业实际操作层面来解析生态设计的运用。通过具体的案例来分析生态设计在洗衣机上的运用。
关键词:绿色建筑 设计策略 行为绿色气候学 生态优先
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
1 技术与设计的博弈
在当代建筑走向“绿色与可持续发展”时,技术手段正承担着先锋的角色。对于未来建筑的方向,以空间和形体塑造为特征的传统建筑学正面临着巨大的挑战。我们不能否定绿色技术对于建筑的作用,但也要清晰地看到,在仅依赖技术推动力的同时,解决问题的成本和负面效应也在上升 ;在思想缺失的环境下,单纯的技术探索能否持续的发挥其正面作用,让人担忧。
绿色的理想需要来自多个维度的思辩,而应承担更大责任的建筑师在历史的大潮中常常处于两种状态 :一是缺席状态,他们固守着自己的“一亩三分地”,与节能、环境工程师自说自话、互不越界 ;二是身份沦陷的状态,他们在集成了各种绿色技术后,用美学手段修饰技术的烙印,虽然已开始面对问题,但承担的角色更像是“装修工程师”。本文希望找到第三种应对问题的状态。
2 以空间塑造引导行为的绿色设计策略
在本文的案例和观点论述中,我们不把技术设备和构造措施作为绿色建筑的首要选择。“建筑行为”意指通过塑造空间引导人们在建筑中的行为,让人们在获得空间舒适感和愉悦感的同时,自发的以更健康的方式使用建筑,并自然达成低碳环保、节约能源的目标。结合自身的实践和思考,笔者认为,以空间塑造引导行为的绿色设计方法可以提炼为以下策略 :
2.1 策略之一 :“切薄”建筑―引导人们优先利用自然通风和自然采光
因建筑功能和使用效率的要求,现代建筑的体量不断加大,出现越来越多微型城市般的庞大综合体。对于北方建筑,或许这种体量的放大可以在同等建筑容积的情况下减少外墙面积,对于控制体形系数有一定的积极意义。而对于夏热冬暖地区,因为室内外温差不大,建筑对通风散热要求高,体形系数的控制不是问题的关键,过大的进深反而成了改善建筑环境的障碍。
2.2 策略之二:公共空间室外化―引导人们减少对人工环境的依赖
印度建筑师查尔斯・柯里亚是低技术生态建筑的先行者,其建筑思想的基本范式之一被命名为“露天空间”。“露天空间”的含义基本等同于半室外的灰空间,对于印度湿热的气候,柯里亚认为,“它们的存在为我们的活动提供了最舒适惬意的环境”,“这样的空间在一年中可以使用长达 9 个月的时间,我们估计这样的空间所具有的利用率大约相当于一间房间的 60%。”[2]柯里亚的“露天空间”在其作品中应用广泛,并衍生出丰富多彩的形式 ( 图 6)。建筑的大堂、中庭、走廊、电梯厅等公共空间,面积比例较大,却不是主要的使用空间 ;虽然人们在此停留的时间普遍不长,但要为此付出很大的能源代价,这也是大型公共建筑的能耗远超一般民用建筑的原因之一。对于夏热冬暖地区,重新审视公共空间的使用模式,将公共空间室外化是一个可行的策略。这里四季温差不大,有顶棚、无围护墙的灰空间在绝大部分季节有着良好的舒适度,如果能解决好管理等问题,这样的空间就能发挥出良好的效益。
2.3 策略之三 :“冷巷”的嵌入―引导有节制的环境塑造方式
为了适应气候,南方传统民居的营造方式有着丰富的建筑学价值,其中典型的代表就是狭窄高耸的天井空间。与北方民居开阔的院落不同,南方民居幽深的天井让直射阳光难以进入,为建筑引入柔和的漫射光,同时也有利于增强热压作用带动室内通风。建筑在利用自然条件的同时,营造了阴凉的内部环境,在紧凑的用地上提升了空间品质。根据这样的原理,我们把有意识嵌入建筑的狭窄庭院称之为“冷巷”。
2.4 策略之四:围护界面的灵活性―引导人们用灵活的方式应对气候
建筑围护界面的灵活性,是为了让人们在建筑中有选择的利用自然条件。传统的手段是设置可开启的窗,随着建筑体量的增大,这种办法常常不能满足更大尺度的空间要求,机械通风的手段随之出现了。本文的策略,是希望以整个墙面的开放性实现更大幅度的建筑界面变化,带来建筑空间性质和人们身心感受的转变,让建筑具有更好的气候适应力。这种策略也向构造技术、管理方式提出了新的课题。2.5 策略之五:消极空间的再造―引导人们挖掘建筑资源、回归健康的生活方式对于现代建筑,特别是高层建筑,疏散楼梯间常被建筑师作为消极空间而放弃对其环境的营造,它们被放进黑暗的核心筒,用机械的手段排风、排烟。这样的做法除了耗费能源外,也把它们变成了人们最不愿接近的场所,除了满足特定的消防功能别无他用。
3 绿色建筑―从“装修”走向“设计”
审视当代绿色建筑,我们会发现,大部分的技术、措施都可以通过近似“装修”的方式拼合进建筑中,而与建筑“设计”关系不大。“装修”重在美学的修饰,而“设计”重在创作的思考。对于建筑师来说,更大的挑战来自于用形态和空间来实现“绿色”建筑,这种做法更低成本、更具有持续效果、更易读,也更富有建筑学特色。以上的 5 个策略与建筑形态和空间塑造有着紧密的关系,通过“建筑”空间来“建筑”人们的行为,从而在创作初期影响设计,让建筑“绿”在起跑线上。以上的案例并非都是完整意义的“绿色建筑”,设计的策略并不能完全替代技术手段。但引导行为的设计哲学奠定了建筑的基础,从而让它可以兼容更多的技术措施,可以接纳更丰富的创意手段。
4 设计的源动力
今天的建筑学面临比以往更多、更复杂的问题,设计常常需要平衡多种诉求,在建筑的城市价值、商业价值、社会价值、文化价值和生态价值等要素之间,不同的建筑师有着不同的优先追求。绿色建筑不能站在道德制高点去否定其他,而要鼓励建筑的多元价值并存。不论是杨经文秉承的“生物气候学”,还是查尔斯・柯里亚所坚持的“形式追随气候”,都把建筑设计建立在气候学基础之上,从而诞生出独特的建筑形态。在本文的案例中,我们积极面对形式与空间美学的正面价值,不同以往的是,我们用“生态优先”的原则重新界定它们的立足点,让建筑诚实的面对气候与环境,并以此作为设计的源动力。今天,也许我们只能基于可预见的技术水平,用经过了二次转化的人造物质修正建筑自身。在建筑营造科学出现本质的革新之前,我们也许不能达到真正的“绿色”,但我们仍可以无限的趋近这个理想。回归建筑的本源,我们需要用创意迎接挑战,创造丰富而有内涵的新建筑。
参考文献
1.俞斌浩.设计空间就是设计生活.美术大观,2007(11).
2.梁冰.室内空间的情感化设计.美术观察,2008(2).
关键词:汇景新城;广州国际金融城起步区;绿色建筑
1 工程基本情况
建筑本身就是能源消耗大户,同时对环境也有重大影响。为了与全球倡导的保护环境的理念相呼应,节能降耗的绿色建筑是建筑行业的大势所趋。
本文主要围绕广州市本土的两个优秀绿色建筑实例展开分析。
案例一: 汇景新城建筑节能设计
汇景新城是市中心规模最大的豪宅盘,位于天河北,占地130万平方米。楼盘周围是广州原生态保护地,夏日平均气温比广州CBD区低2℃,加上其建筑全部为坐北朝南板式设计,通风采光佳。汇景新城建筑群采用多种节能环保材料,在建筑节能上有突出的成果,曾入选“广州市2008年首批建筑节能示范工程”,是该工程六个项目中唯一的豪宅。
案例二: 广州国际金融城起步区绿色建筑节水与水资源利用设计
广州国际金融城规划起步区范围北至黄埔大道,南至珠江岸线,东至车陂路,西至科韵路,面积1.32平方公里,将与珠江新城、琶洲地区共同组成世界级的中央活力区(CAZDCentralActivityZone),引领广州建立现代金融市场体系,参与全球城市竞争。按照“低碳经济、智慧城市、幸福生活”的新型城市化发展要求,广州国际金融城起步区(以下简称“起步区” )将被打造成为新型城市化最佳实践区、国内领先的金融集聚区、岭南特色的中央活力区、国际一流的生态理想城。
2 技术应用方案
2.1 汇景新城
汇景新城住宅考虑了南方生活模式,在各方向设置了出挑阳台,屋面设计了飘板和花棚,有很好的遮阳效果。西立面的阳台适当设置了格棚遮阳装置,并在西墙上每层窗台下设计了花池等垂直墙面绿化,从而减少了建筑东西墙对能耗的影响,确保建筑全年的能耗最少。屋面设计采用外保温构造:保温层以轻质高效的陶粒砼珍珠岩保温板作为保温隔热材料。汇景工程注重住宅的立体绿化,上人建筑屋面均设计了屋顶花园,既降低了室内能耗,又消除了屋面的热辐射。小区引入了LOW玻璃、隔热墙体、太阳能电池、垃圾回收等多种节能环保新技术。并且,该楼盘还参照国际流行的可持续社区发展标准打造,可持续性社区包含五大原则:宜居、经济繁荣、环境责任、管理和设计与选址优异。
2.2 广州国际金融城起步区
广州国际金融城起步区内所有新建建筑至少达到国家绿色建筑一星级标准,合理、适量布局二、三星级绿色建筑。根据国家绿色生态城区对绿色建筑比例的要求,二星级绿色建筑建设规模应至少占总建设量的30%。
起步区采用了诸多亮点技术,其中包括:场地生态安全技术、地下空间环境质量控制技术、场地生态补偿技术、场地热岛控制技术、绿色交通配套技术、低冲击开发(LID)技术、设备节能技术以及建筑能源消耗监测技术。
朝向与窗墙比:汇景新城全部建筑为坐北朝南板式设计,通风采光佳,西向开窗面积小,降低了东西向的能耗。
墙体设计:外墙采用轻质陶粒混凝土块砌筑200厚(西墙240厚),传热系数为: ,内墙采用蒸压加气砼块砌筑100厚,干态导热系数达 。设计采用了气密性、隔热性良好的门窗,其热工性能及气密性均高于国家颁布的节能标准。门窗中的平面玻璃一律采用中空玻璃,其传热系数为: 、弧型玻璃均采用夹胶玻璃(亦称复合玻璃)。
窗体:同时,汇景工程选用注胶铝合金门窗,窗框在铝型材中间加入隔热条,形成断桥,阻断热传导。是无污染,可回收利用的环保节能型产品。抗雨水渗漏性 ,抗风压 ,抗空气渗漏性 ,传热系数为 。
4.2 广州国际金融城起步区
场地生态补偿技术:
起步区内生态营造珠江边和区内水系边的生态链的完整性。
1.在起步区绿化景观设计中采用提高绿容率的植物性补偿策略,改善区域环境质量, 逐步恢复由于建设活动破坏的自然生态系统自身的调节功能并保持系统的健康稳定。
2.场地规划设计保护和利用地表水体。沿河涌采用生态堤岸设计等措施。
3.综合考虑起步区高强度开发后的生态补偿措施。如:临珠江和河涌地块应避免填埋、侵占航道及场地规划水体。应采用生态堤岸设计等措施以利于鱼虾、鸟类栖息繁殖。结合屋顶绿化、沿岸滩涂景观等开辟鸟类、小动物等栖息场所。
场地热岛控制技术:
1.场地规划应有利于自然通风,场地风环境应有利于过渡季、夏季的自然通风及冬季室外行走舒适。建筑物周围人行区域距地面1.5m高处的风速放大系数不应大于2或风速应低于5m/s,80%人行区域的风速放大系数不应小于0.3。
2.场地规划应进行热岛效应控制设计,利用适应广州气候条件的树木、大灌木丛、植物格栅或者其他室外植被覆盖的构筑物提供遮阳,场地应有不少50%的硬质地面有遮荫或铺设太阳辐射吸收率0.3~0.5的浅色材料;增加植被或其他透水材料的覆盖,减少不透水硬质铺装面积,室外透水地面面积比应大于40%。
3.建筑外墙宜为浅色饰面,墙面太阳辐射吸收率小于0.5。
4.起步区绿化设计:根据场地环境进行复层种植设计,优化草皮、灌木的位置和数量,适当增加乔木的数量。
5.结合建筑设计,采用垂直绿化和屋顶绿化等立体绿化方式。裙房屋顶绿化面积应占屋顶可绿化总面积的50%以上,其他应有不少于30%的可绿化屋面实施绿化或不少于75%的屋面为浅色饰面。
6.对于采用多联机或分体式空调器时,应考虑空调室外机的安放位置和搁板构造以降低室外机排热的聚集。
绿色交通配套技术:
1.起步区内各级道路与慢性系统规划相结合设置非机动车道和人行道。
2.在各个地块按不同需求合理设置非机动车停车位,非机动车停车场宜单独设置,非机动车停车位数量提出具体要求。
3.居住区内停车泊位配置宜向城市开放;设置地下停车库、多层停车楼或机械式停车库等停车设施;为电动车、混合动力车等清洁交通工具及合乘车等提供优先停车位,并预留充电设施。住区无遮荫的地面停车位占总停车位的比例不应超过 10%,可通过采用种植乔木或设置遮阳棚等措施实现地面停车遮荫,无遮荫的地面停车位应铺砌植草砖或采用透水地面等。
低冲击开发(LID)技术:
项目设计中采用各种低冲击开发技术:屋顶花园、透水地面、下凹式绿地等。
本项目各建筑屋面雨水按重力流设置雨水立管将建筑屋面雨水排至室外低势绿地或雨水花园等渗透设施,室外场地、停车场等地采用渗水砖铺装,消防车道上雨水采用漫流至道路两侧渗水场地或草地,可达增加雨水下渗量以营养地下水及减少地面热岛效应,从而有效降低地表径流系数,而大大降低雨水地表径流量。雨水经过入渗后剩余量通过雨水口收集,集中排放到珠江。
设备节能技术:
1.公建和住宅空调冷热源的能效比相比广东省标提高了一个等级。
2.全空气空调系统过渡季节采取实现全新风运行或可调新风比的措施,最大可调新风比比例不小于50%。
3.新风宜经排风热回收装置进行预冷或预热处理,热回收装置宜设置旁通风管。
4.全空气变风量空调系统送(回)风机和大空间全空气空调系统送(回)风机宜采用变频控制,满足低负荷运行的要求。空调冷却塔风机宜采用变频控制。
5.各类房间或场所的照明功率密度值,应满足《建筑照明设计标准》GB50034规定的现行值,办公室的照明功率密度值还需满足GB50034的目标值。
建筑能源消耗监测技术:
园区的各栋建筑设置资源消耗系统计量系统,与楼宇自控系统结合建设。系统分软件、硬件两部分,硬件主要为各种能耗基表,如水表、电表、燃气表、热能表等,抄收部分硬件,如抄表模块、集中器等,数据接收处理部分,如管理电脑(结合楼宇自控系统管理电脑使用),数据库服务器等。
项目在各栋建筑设置楼宇自身的管理中心,对建筑的各种用能系统用能量进行计量、加工、存储,提出运营改进措施,实现精细化运营管理。也可以设置起步区集中的建筑能耗数据管理中心,集中统计管理,也是展示起步区绿色低碳生态城区建设成果的重要手段之一。
5.1 汇景新城
在建筑围合结构中,墙体、屋面、地面和门窗是建筑能耗的四大部位,而门窗则排列在首位。规划设计尽量采用简单方正的建筑体型,力图使围护结构的总面积在合理范围内达到最小,从而降低墙体的能耗。规划设计中结合景观朝向,合理选择建筑不同朝向的窗墙比,西向开窗面积小,从而降低东西向的能耗。
轻质陶粒混凝土块具有质轻高强,保温、隔热、防水、抗震性能好等特点,属环保节能型建材。蒸压加气砼块材料具有质轻、保温、隔热、防水、隔音、可割、可刨,便于加工等优点,属环保节能型建材。
夹胶玻璃(亦称复合玻璃)属隔热、防辐射的节能环保产品。注胶铝合金门窗具有质轻,保温、隔热、隔音、耐潮湿、耐腐蚀性、密封性好,防火性能好,使用寿命长等特点。
此外,汇景新城还在常规能源系统的优化利用和可再生能源利用等方面,也相应偷一些尝试,力图全方位地调整和优化建筑的能耗结构,减少非再生能源的消耗,提高能源利用率,使汇景新城成为一个具有较高生态环境质量和可持续发展的高尚豪华居住社区。
5.2 广州国际金融城起步区
为了合理、科学地利用地下空间资源,有序开发和建设,统筹各地下空间的相互关系,在广州国际金融城起步区前期阶段开展了地下空间竖向设计及绿色建筑技术、智慧城区、区域能源、固体废弃物分类收运处理、水综合利用和可再生能源、综合管廊设施和地下空间防灾597 个专项技术研究课题,确保广州国际金融城起步区建设发挥出最大的社会、经济效益,最终达到空间使用率最优、费用最省、方案最优、统筹协调的目的。
6 结论
智能与绿色建筑将环保技术、节能技术、信息技术、网络技术渗透到居民生活的各个方面,即用最新的理念、最先进的技术和最快的速度去解决生态节能与居住舒适度问题。这是一个有机的整体概念,这一概念应贯穿于建筑物的规划、设计、建筑、使用以及维护的全过程,覆盖建筑物的整个生命周期。通过以上案例分析说明,计绿色建筑设计应体现共享、平衡、集成的理念,因地制宜,结合区域资源条件、气候特点、经济状况、人文特点、建筑生态特征等因素进行。绿色建筑已经是我国建筑行业的必然发展之路,绿其实施已经成为实现低碳生态目标定位的重要载体之一。
参考文献
[1] 何积铭.浅谈对绿色建筑设计案例分析及研究[J].四川建材,2009,6(35):17-19.
[2] 吴鑫.广州地区的绿色建筑设计――解读《绿色建筑评价标准》[J].绿色建筑技术与设计,2010,42-44.
[3] 柴宏祥.绿色建筑节水技术体系与全生命周期综合效益研究[D].重庆:重庆大学,2008,1-128.