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关键词:石质山地;造林;关键技术
收稿日期:2011-04-02
作者简介:张宋英(1969―),女,广东紫金人,工程师,主要从事林业技术及管理工作。
中图分类号:S7
文献标识码:A
文章编号:1674-9944(2011)06-0116-02
1 引言
石质山地主要包括石灰岩质山地、山体山地和普通石头山地;山脊和高海拔山地上坡也具有相似性。石质山地由于其特殊性,普遍存在立地条件差、土壤干旱、土层薄瘠、适生树种少的情况。在石质山地造林中如果采用常规造林方法,造林成活率和保存率低,难以郁闭成林。为解决石质山地的造林难题,除常规的造林技术外,关键是要因地制宜从改土、保水、选树、苗木处理、栽植和抚育等方面入手,从而保证造林成功。
2 石质山地造林技术分析
2.1 改土技术
土壤改良主要对土层薄瘠或酸碱度方面的情况采取针对性措施。土壤改良包括开挖种植穴、回填客土、化学改土(如施有机肥和土壤改良剂)、生物改土(如施用土壤活化微生物菌肥)等。开挖种植穴要求尽可能利用山地的具体情况,选择较为平整或土壤土层较厚的地方,开挖明穴,整地要保证一定的深度,以在栽植时达到适当深栽的要求。保证整地深度,也可以有效地增加树盘吸水、蓄水能力,改善土壤理化性状;而适当深栽,目的是更好地保持根系水份,促进其成活。整地技术中,在覆土环节对于本身有适宜种植的土壤的,可直接将穴四周土壤回填。暗穴则按株行距要求垦穴,长宽深一般为67cm×50cm×27cm,穴唇“鸦鹊口”,穴内土碎,石块、树根、草头捡净,穴面反倾斜。
为保证穴土有足够的水分植树,穴面靠近穴壁处要求开蓄水。对于本身适宜种植土壤较少的,采取回填客土的技术,客土宜为黄泥土和火烧土的混合土。覆土时应采用反倾斜状并且挖蓄水,不能覆成馒头形,以增加穴的蓄水能力。覆土时适当混加保水剂等,可改善土壤性质,保证穴内水分保水及释放平衡,增加土壤含水量。也可施用生物有机肥、土壤活化微生物菌肥和其他生物肥,以改善土壤性状,为树种的生长创造一个良好的生长环境。
2.2 苗木选择与处理技术
苗木选择一般要求采用容器苗造林,特别是无纺布容器苗。采用容器苗能保证苗木根系与营养基质完整,抗旱性强,无缓苗期,造林成活率高。容器苗在苗圃地中,还应该是进行过移床的苗木,苗木根系不能穿透苗床土层。容器苗最好采用无纺布容器苗可直接栽植,效果最好。塑料薄膜容器苗造林时要注意剥掉容器或撕掉容器底部,脱掉的塑料薄膜要回收防止污染环境。苗木处理技术首先要做好苗木保护工作。在苗圃地起苗前要选择合适的阴雨天气进行起苗,起苗前对苗木合理渠灌,以保证苗木有充足的水分。
(1)浸根技术,即在造林前对裸根苗木根系进行24h左右的浸水处理,提高苗木含水量、增强苗木活力。
(2)采用黄泥浆蘸根技术。根据实际需要在泥浆中加入适量菌根制剂、磷肥、生根粉或根宝,在上山栽植前对裸根苗木根系进行蘸泥浆处理,保证根系全部受保护,并增强根系与土壤的粘合能力,提高造林成活率。
(3)苗木修剪或截干技术。对造林的根苗适当修剪根系以使栽植时不窝根,对苗木枝叶适度修剪以减少树体的蒸腾量。对一些萌生能力强树种,采取截干措施。
(4)生长调节剂技术。采用ABT生根粉、绿色植物生长调节剂 (GGR)、萘乙酸、吲哚乙酸等生长调节剂处理苗木根系,增强苗木活力和抗逆能力,提高造林成活率。对于容器苗处理,造林前要进行适当的浇水,保证容器苗的土球或基质有合理的含水量,提高造林成活率。
2.3 栽植与保水技术
应适时栽植,在冬末春初雨土湿透时进行,造林季节最迟要在春季清明节前完成造林。根苗种植靠穴壁栽植,要求深栽、根舒、踩实、种直、不窝根、不反山,植后覆松土。营养袋容器苗栽植,在栽植前营养土淋透水,栽植时一手轻压营养土,一手将营养袋完全撕掉(无纺布袋可不用撕袋),靠近穴壁栽植,深栽、压实、种直、保持营养土完整。适度密植。适度密植可以增加苗木对不良环境的抗逆性,提早郁闭。采用覆盖造林技术。植苗造林时,采用农用塑料薄膜(最好选用可降解地膜)、杂草等,对造林幼树的树盘盘进行覆盖,覆盖面积一般要大于栽植穴1倍左右;可有效减少蒸发,提高土壤蓄水保水能力,提高造林成活率。在栽植时施用吸水保水剂,提高土壤蓄水保水能力,保持幼树生长所需水分的均衡供应,有以下方法,包括水凝胶蘸根造林,即将保水吸水剂加水稀释到0.1%~1%,然后蘸根处理进行造林;混剂泥土蘸根造林,即将吸水剂与土壤混匀(0.1%~1%),用水调成稠泥,然后蘸根包裹根系;将吸水剂直接施入造林穴中,即先将吸水剂与土壤拌匀,然后填入植树穴苗根周围。对于大规格苗木,必须采用带土球的移栽苗,适度修剪枝叶,并且保证土球直径达树木胸径10倍左右,在种植时要保证土球完好。栽植下去后,还要对树干进行保护,防止苗木失水。在条件许可的情况下,对经济价值较大的幼树可以在造林时浇足定根水,以确保其成活。要做好补植工作,栽植后1~2个月左右,应全面检查苗木的成活情况,发现死株及时进行补植。
2.4 树种选择与配置技术
树种选择要适地适树,选择稳定性好、抗性强的树种。优先选择优良乡土树种,慎用外来树种。加强抗旱树种的选种及相关技术研究,选择抗旱树种。需要引进外来树种时,应选择经引种试验并引种成功的树种。树种应具有生长快、防护性能好、抗逆性强、生长稳定等优良性状。一般在南方地区可采用荷木、栎类、锥类和杨梅等树种。石灰岩地区可采用任豆和荷木混交方式造林。树种选择好后,要进行科学合理的配置,采取混交林方式进行营造,配置时要充分速生树种与慢生树种,阳性树种与阴性树种,浅根性树种与深根性树种间的合理搭配。例如在特殊地段可以少量配置桉树、马占相思等速生树种,与荷木、枫树、杨梅、红锥等阔叶树种进行混交。实践中要结合当地实际情况,采用合理的树种配置与混交模式。在笔者所在地区,树种常选择当地的乡土树种,如南方常见的红锥、黎蒴、米椎、锥栗、火力楠、木荷、红荷、黄樟、樟树、阴香、华润楠、假萍婆、楝叶吴茱萸、油桐、格木、土沉香、翻白叶树、山杜英、石栗、降真香、麻楝、香椿、红鳞蒲桃、枫香降香黄檀、乳源木莲、白兰、榕树、仪花、红苞木等。树种确定后,科学进行配比,树种配比确定后,按要求采用株间、行间、随机自然混交的方式,使营造的林分景观自然简朴,搭配科学,减少种间竞争,增强依存关系,有利于林分结构的稳定。
2.5 抚育技术
抚育技术包括全铲、带铲、化学除草、劈草、追肥和综合抚育技术。采用全铲抚育,要求抚育地全面铲草,铲草须铲到土层不留草头;先在带内或穴位松土深14~20cm(第1次抚育穴位松土不作要求),除萌,培土,再将铲下的杂草归带作肥;杂草不能堆放在目的树种基部,以免压苗和伤苗。除萌时,在靠近穴壁处只留1~2株健壮萌条,其余清除;其他树种树蔸周围的萌条全部清除,清除萌条时注意不伤主干。采用带铲抚育时,根据所定的带宽,将带内及带面上杂草、杂灌等杂物全面铲净,带上面铲宽40cm,不留草头;先在带内松土深14~20cm(第1次抚育穴位松土不作要求),除萌,培土,再将铲下的杂草归带作肥;杂草不能堆放在目的树种基部,以免压苗和伤苗。
(1)根据林地内主要植被类型、状况及具体的气候条件、立地条件及主要植物本身的生物学特性确定除草剂的种类、配方和用药量,将杂草的类型、大小、土壤质地、有机质含量、土壤温度、温度等进行综合分析。如一般耐药性或较大杂草、粘土、有机质含量高、干旱、低温时用药量应加大,反之用量则减少。药剂一般采用传导灭生型药剂草甘膦类与2.4~D类混配林地除草,用果尔、乙草胺、扑草净等混配用于苗圃除草。第二要根据杂草对药剂的敏感时期和目的树种状况来确定用药时期。一般选择杂草生长旺盛期(4~7月)且不会造成对目的树种的药害时(位差选择)进行作业。
【关键词】旧工业建筑;围护结构;节能改造技术
【中图分类号】TU207【文献标识码】【文章编号】1674-3954(2011)03-0308-02
引言
节能是指加强用能管理,采取技术上可行,经济上合理以及环境和社会可以承受的措施[1]。老厂房冬季采暖耗煤量很大,造成的原因是围护结构的保温不良。因此提高围护结构的保温,可以大大减少燃煤的消耗,而且使工人在适宜温度下工作,提高工作效率,提高产品的加工质量。以往的改造是在满足基本采光要求的前提下,拆除大部分侧窗,并给于封堵,保留的窗改为双层窗,这种做法采光不理想,保温效果性能较差能耗较高。所以需要探索新的改造措施,提高以往的不足。本文将针对典型老厂房围护结构各部位进行节能改造技术研究,力求节能、经济、实用的原则。
一、节能改造技术措施
随着节能工作的开展,近些年来从发达国家引进了一系列新型技术,比如屋面保温采用发泡聚苯乙烯玻璃棉等保温材料;门窗保温采用LOW-E中空玻璃填充惰性气体暖边间隔技术等;外墙采用呼吸式幕墙等高科技手段达到自然通采光;高效保温隔热玻璃及智能遮阳调光装置控制能量平衡;建筑楼板墙体辐射制冷或烘暖技术[2-5]等等,但是这些技术大多应用到公共建筑和民用建筑上,对于工业建筑尚未利用。为此,本文将对严寒地区典型老厂房围护结构改造的技术措施进行探讨,主要针对的是传热计算中耗热量较大的外墙、门窗、屋面和地面部分,目的是找到适合于老厂房的节能改造技术措施。
1、外墙
在同样的室内外温差条件下,建筑围护结构保温性能的好坏,直接影响到流出或流入室内热量的多少。从建筑传热耗热量的构成来看,外墙所占比例最大,必须对围护结构的墙体提高保温能力。提高墙体保温性能的关键在于增加热阻值,应选择质轻导热系数低的材料作为围护结构,针对不同类型的厂房外墙采取不同的改造措施。
一种情况是针对保护性建筑,采取的措施是保护性修复,保留的立面通过维护、清理和修补恢复原有风采。本文主要研究范围并不涉及此种情况。
另一种情况是可再生利用性建筑,利用原有外墙围护结构,在墙体上采用内保温或外保温措施,提高墙体的总热阻。此种情况为本文的主要研究对象。
可以采用将原有粘土砖墙,在其外侧或内侧采用节能保温材料EPS板或XPS板保温系统及现场喷涂泡沫聚氨酯等保温技术,他们都可以提高外墙的保温性能,既可以省大量重建费用,又可以大大提高墙体的保温效果 (见图1,2)。
图1 EPS 膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统
图2 XPS 挤塑聚笨薄抹灰外墙内保温系统
2、门窗
窗户虽然在护结构表面中占的比例不如墙体面积大,但窗户的传热系数远大于墙体的传热系数,是外立面上热传递最为活跃的部位,所以通过窗户的传热损失却有可能接近甚至有时会超过墙体。窗户的热损失主要包括通过窗户传热耗热和通过窗户的空气渗透耗热。因此,窗户的节能不仅要改善窗户保温性能,增加窗户的热阻,而且还要减少冷风渗透和控制窗墙面积比。对于其热量的流失、能量的浪费,要从三个主要方面考虑如何减少热量的流失。第一,要从窗的结构设计考虑。第二,窗体散热大面积是玻璃,而不是窗框,玻璃占不同类型窗面积的70%~90%;平板玻璃、镀膜玻璃、中空玻璃、低辐射镀膜玻璃LOW-E玻璃(见图3)、吸热玻璃都具有节能效果[6],只是程度不同而已。第三,窗框材料要节能;PVC和木质单框双层玻璃窗的传热系数可达2.2~3.0w/m2•k,但木质门窗具有防火能力差工业化程度低及易变形等缺点,钢窗的保温性能也不理想;因此,从保温性能方面优先选用PVC窗或塑钢窗及铝合金窗。
图3LOW-E玻璃工作原理
具体的改造方案分别采用两种,一种情况针对保护性建筑,为提高保温性,保留原有外窗窗框,不破坏原有窗扇的材质划分,更换节能保温玻璃或在内侧加设一道窗。对护提高保温性能,保留原有外窗窗框,不破坏原有窗扇的材质,更换保温玻璃或在内侧加一层窗。也可在墙体外壁加一道透明玻璃幕墙。第二种情况再生利用型,建议将原有的钢窗或木窗更换成节能窗。
改善现有窗扇的保温性能有以下4个措施:
措施1:利用原有窗扇框,将原单层普通玻璃更换为双层隔热玻璃,这种方法操作简单快捷(图 4)。
图 4 原窗框上更换双层保温玻璃[7]
措施2:在原有窗扇上增设隔热玻璃,尤其适用于木制窗框,改造造价低。在内侧窗框上附加隔热玻璃,用细木条缝边(图5 )。
措施3:在外窗的墙内侧增设第二道窗,装设隔热玻璃。第二道窗的材料可采用木制铝制和铝塑等等,根据内部环境的具体要求来选择(图 6)。
图 5 原窗框上加设隔热玻璃[7] 图6 外窗内侧增设第二道窗[7]
措施4:更换成新型节能窗。通过改造处理节能效果可以达到35%。
3、屋面
大量老厂房的屋顶普遍存在结构老化保温能力差采光通风不良等问题。改造的目的是增强屋顶的隔热性能。一般屋顶是建筑冬季的失热构件,屋顶作为蓄热体对室内温度波动起稳定作用,对于单层厂房,屋顶的散热量比例相对多层厂房较大,屋面的热损失约占整个围护结构热损失近30%,造成了大量的能耗。在不超过原有屋面高度的前提下,翻新屋顶可以解决上述问题。增大屋顶热阻的主要措施就是采用保温材料作为保温层。宜采用聚乙烯泡沫塑料板、挤塑性聚苯板、水泥聚苯板、岩棉等轻质高效保温隔热材料(见图7)。通过节能改造可以使屋面的传热系数减少,大大提高了保温效果。根据厂房屋面跨度大、荷载大的特点,不宜增加过多的荷载,所以尽量在构造技术上不增设过多的其它荷载。
图7 挤塑性聚苯板保温屋面
屋顶改造技术措施:
(1)屋架下设保温层,预设必要的防潮层,这种措施适合原有屋架的保留和加固。但要求保温材料性能较高,会导致屋架下部构造层庞大,室内层高有所下降。
(2)屋架间设保温层,当屋架构造的截面尺寸足够宽大时,将矿物纤维保温层设在屋架厚度之间,从而节省室内空间。
(3)屋架上设保温层,在原有屋架上设置保温层,屋架可以全部保留。此方式对室内影响不大,它的挑战在于整个屋面必须拆除,适合屋面全面翻新的建筑。
(4)原有的防水层进行修补,在原有屋面上增设一层憎水性保温材料,并作好面层。此做法适合原屋面材料可以持续利用的建筑。
4、地面
对于直接接触土壤的非周边地面,一般不需作保温处理, 对于直接接触土壤的周边地面(即从外墙内侧算起2.0m范围内的地面),应作保温处理,一般在地面面层下增铺适当厚度的板状保温材料,进一步提高地面的保温性能。
二、结论
关键词:低碳;节能;可再生能源;建筑设计
Abstract: Environment is the condition for human survival, and is the foundation for the sustainable development of human society. As a human activity with the largest energy consumption, building brings huge impacts on environment in its design, construction and use process.
Key words: low carbon; energy saving; renewable energy; architectural design
中图分类号:TF761+.2 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
我国处于建设发展的高速增长期,城市化、现代化进程还将持续很长的时间,而建筑业作为我国国民经济增长的重要支柱产业,在能源的有效利用、减少污染、保护生态环境等方面还处于起步与探索阶段,所面临的能源与环境问题更为突出。因此,对照我国的新能源发展规划与低碳经济的发展目标,积极尝试通过设计手段在建筑的设计、建造和运行中提高建筑能源利用效率,改善建筑的环境性能,引领低碳的生活方式,是当代建筑师所需肩负的责任。
一、 什么是低碳建筑
低碳建筑是指高能效、低能耗、低污染、低排放的建筑体系,从建筑材料、设备到施工建造再到建筑物使用的整个生命周期内,采用生态建筑、节能技术、生态材料等,通过合理的开发强度,减少化石能源的使用,提高能效,降低二氧化碳排放量,实现建筑低碳化。低碳建筑的主要特征为舒适宜居、采光通风、节能减排。低碳建筑全方位体现“节约能源、节约资源、保护环境、以人为本”的基本理念。具体到建筑上,低碳建筑具体的指标要求是节能——减少建筑能耗需求,提高能源系统效率,开发利用新能汛节水——减少用水量(强化节水器具推广应用),提高水的有效使用效率(再生利用、中水回用、雨水回灌、污水处理), 防止泄露(降低供水管网漏损率);节地——提高土地利用率,提高建筑空间使用率,原生态保护,旧建筑利用,地下空间利用;节材——建筑设计节材,建材应用节材,建筑施工节材,建筑垃圾利用;人居环境——化学污染,生物污染,放射污染,声光热环境,景观绿化。
二、低碳建筑设计要点
1.低能耗建筑设计和低碳建筑设计
“低能耗建筑设计”基于减少对于能源的需求,“低碳”甚至“零碳”建筑设计不仅建立在降低能源需求的基础上,更值得一提的是要充分利用场地可得到的可再生能源。零碳建筑的电能通常可以在建筑内部和城市电网之间双向流动,自身产生的电量充足时可以补给城市用电量,不足时可以从城市电网获取,之间相互平衡和抵消从而选到零碳排放。设计中需要权衡通过“低能耗设计”把能源的需求降低到一个适宜的程度和如何使用可再生能源这两者之间的关系和比重。例如一个指导原则是降低供暖或制冷的能源需求量使之可以用通风系统来弥补,新风率应该足以满足维系室内环境的良好空气质量,另外同时考虑借助围护结构的蓄热性能来吸收和释放热量。
2.减少能源需求
总的来讲,降低能源需求最有效的方法是“被动式设计”。例如.根据太阳、风向和基地环境来调整建筑的朝向;最大限度地利用自然采光以减少使用人工照明;提高建筑的保温隔热性能来减少冬季热损失和夏季多余得热;利用蓄热性能好的墙体或楼板以获得建筑内部空间的热稳定性;利用遮阳设施来控制太阳辐射;合理利用自然通风来净化室内空气并降低建筑温度;利用具有热回收性能的机械通风装置。
3.灰色能源
制造和运输建筑材料的过程中会消耗大量能源,建造过程也同样消耗大量能源。我们称之为灰色能源,比起建筑中使用的供热制冷能源来讲它是隐性的消耗,当上述显性能源消耗降低时,隐性能源的消耗比例自然升高。灰色能源消耗占有相当的比重,所以要想真正地实现可持续发展便不能忽视这部分能源消耗。
4.可替代能源和可再生能源
太阳能可以用来产生热能和电能太阳能光电板技术发展迅速。如今其成本已经大大降低,而且日趋高效。在住宅中使用太阳能集热器是一种有效利用太阳能的途径,目前主要用来为用户提供热水。地热能也是一种不容忽视的能源,由于其温度相对恒定,所以既能够在冬季供热也可在夏季制冷。
5.整体设计
低碳设计不是建筑设计的附加物,不应把它割裂看待。目前普遍的一个误区是建筑设计完成后把低碳设计作为一个组件安装上去。事实上,从建筑设计之初就应该考虑低碳的因素使之与设计整合,并使得一种手段能够达到多种功效。例如使用太阳能光电板作为遮阳板来阻挡过多的太阳辐射。减少能源需求的同时能够缩小供热和制冷系统的设备规模,甚至能够完全摈弃传统的供热制冷系统。又如低碳办公搂设计无需采用传统系统,仅利用地热以及人体散热及办公设备等产生的热量并采用热回收设备便可满足冬季供热。
6.现代建造方法
现代建造方法旨在尽可能地采用非现场的施工手段来完成建筑的建造。旨在减少湿作业,提高施工效率,提高施工质量,达到更高的客户满意度,它是环境保护,可持续发展的重要因素之一,并且使施工进度更加可控。采用现代建造方法可以大大缩减工地施工时间,提高工地施工的安全度,并弥补一些建造工业和技术上的缺陷。现代建造方法要求施工工人具备较高技术水平,能够减少工人的数量,总体上缩减了劳动力。现代建造方法要求设计方案时便加以考虑,要求改进弥补传统的建造工艺和技术,这从短期来看会提高整体施工造价,因为现代建造方法需要高技术的工人,这是目前所稀缺的。劳动力技术上差别会带来价格上相对较大的差异,加上技术上的改进带来的一系列设备更新费用和培训费用,造价会增加约30%左右。从长远来看,建造方法带来的造价问题会逐渐下降,更重要的是施工完成度、施工质量将会大幅提高。施工现场对于环境的影响会大大减小。现代建造方法越来越被看作是低碳建筑不可或缺的一部分。
7.造价
低碳建筑并不代表提高造价成本。将低碳技术应用和理念整合进建筑的过程当中——构造、建设、运用、维护直至拆除。从整个工程周期来看,生态建筑的造价比起同一标准统一规模的建筑在成本上大大降低。但是,人们往往把可持续发展的技术看作是个插件一个建筑中去,一旦一个工程设计完成,再往上面增加技术,这必将带来费用的大幅度提高。在使用阶段,生态建筑往往更加容易操作,它不需要很高科技,因此使用和维护这个建筑并不复杂反而更加简单高效。
三、低碳建筑设计的推广
通过政策法规的制定、专业机构的实施推进、经济杠杆的运用、设计师有目的的引导等手段进行低碳项目的推广,是行之有效的手段。一个理性的建筑设计过程加上一个具有延续性的环境性能评价过程,才能形成一个完整的循环。由评价提供的反馈信息最终可以转化为设计的优化策略。比如在新材料新技术的推广应用上,不能单纯的从感觉上判断节能的效果,而是通过一个有效的评价机制,获得科学的严谨的数据,从而从经济、环保等方面综合判断其应用价值,然后再决定是否大面积进行推广应用。除此之外,中国要建设和推广低碳建筑,除了近期要进一步完善建筑节能体系之外,中长期需要建立自己的数据库,对各种不同建筑材料如钢材、水泥、玻璃、铝制品和内部装修材料,以及建筑设备(空调等)等在生产过程中的能耗量做出全面统计和分析。同时,对不同地区厂家生产的各种建筑材料其单位能耗进行标识和追踪,建造时才能有更节能、减碳的方案可选择。
四、结束语
随着科技的快速持续发展,新技术要适应社会还有很长的路要走。科技进步的速度和文化发展的速度早已失去平衡,两者之间的差距正变得越来越大。而建筑工业中的技术跟科技发展相比又相差甚远,在一项科技相当成熟之后才被引进建筑行业,这就会带来建筑界的意识及观念更加滞后。低碳建筑中的技术早已成熟。而低碳建筑却一直没有得到广泛实践,问题的关键在于人们的意识形态。但相信随着节能环保建筑的国家规范、法规不断增多,政府、组织和民众的环境意识不断增强,这些都对发展低碳建筑的发展起着重要的作用。那些不节能环保的建筑将逐渐失去市场,最终被彻底淘汰。工业技术也将开始与建造绿色环保的建筑工业接轨,人们会意识到这是商业开发和环境保护的双赢举措。 参考文献:
[1]贾冬婷.马德里馆:一栋屋,一棵树[J].三联生活周刊,2010(2):70-74.
关键词:低碳住区、规划布局、节能技术、环境配置、以人为本
当前,全球气候变暖已经成为人类生存和发展的严峻挑战,应对气候变化是当前乃至今后很长时间实现全球可持续发展的核心目标。中国作为《联合国气候变化框架公约》和《京东议定书》的缔约国,必须肩负保护全球气候的责任。
近年来,河北省发展低碳的脚步也越来越快。早在2006年河北省保定市就实施了“保定.中国电谷”战略,建造“国家新能源与能源设备产业基地”,并加大研究速度,于2007年启动“太阳能之城”建设,相继开展“蓝天”、“碧水”、“固碳”等城市生态建设,着重实施低碳社区、低碳交通等示范工程,在全市范围内开展新能源应用和节能环保工作。如今的河北省保定市已经有90%的主要路段、85%的游园绿地、包括全部的交通信号灯和部分居民小区已经完成了太阳能应用的改造。2008年,被世界自然基金会确定为中国低碳城市发展项目试点城市,同年,《关于建设低碳城市的意见》,使得河北省在全国率先拉开建设低碳城市的序幕。
当然,河北其他城市,例如:唐山市唐山湾新城、秦皇岛市北戴河新区、都被列为低碳示范城市。河北省将大力开展低碳城市发展模式理念的研究,积极开展低碳建设工作,推进节能减排、保护生态环境,全面发展河北省低碳城市建设。
1.河北省住区低碳建设的现状
河北省住区低碳建设还处于起步阶段,初具规模的低碳住区在严格意义上说还没有达到低碳住区的标准。目前河北省具有低碳住区特征的有保定市新世纪花园小区,该小区位于保定市高新技术产业开发区的中心地带,分两期建设,并于2005年9月全部竣工并通过验收。该小区在设计之初就确定了节能环保、健康绿色的设计理念,小区规划科学有序,小区整体感观恢弘大气。小区内各组团相对独立,建设风格独特,层次化、人性化园林景观设计自然流畅。小区公共设施齐备,共有地上地下停车场三处,自行车棚18个,幼儿园、会所、便利店、健身活动中心为业主的生活提供最大的方便,小区主要公共照明部分全部采用太阳能新能源技术,节能环保并建有小型太阳能光伏电站一座。
新世纪花园小区住宅布局合理,每户保证拥有良好的通风与采光,整体空间利用率高,墙壁保温隔音。该小区内庭院灯、景观灯和部分光热设施都已经改造完毕。每到夜晚,新世纪花园小区内的居民依旧能感受到“阳光”,小区中心花园中两个巨大的景观灯绽放着黄、红、蓝、粉色的灯花,脚下闪烁着各种动物造型的地砖灯,楼前楼后的绿化带里慢慢变换颜色的草坪灯,整个小区随处可见冷色调的路灯,而这些路灯都是太阳能灯。
除了保定新世纪花园小区,不久前廊坊为了应对气候变化,发展清洁能源,促进经济增长,初步建成了以“智能用电,引领低碳生活”为核心理念的样板示范智能小区。小区的智能用电采用高级测量、高效控制、高速通信、快速储能等技术,通过网络化综合智能控制和管理。
2.河北省住区低碳建设的问题
2.1.缺乏系统规划――住区与城市矛盾加剧
现有河北省住区在低碳建设上都有一个弱点就是不能从城市和区域的角度上宏观系统规划住区,只注重总体规划和城市地块用地分析,忽略详细规划,而管理部门只负责批地却不管住区所处城市的位置,城市环境与风向等对于住区的影响,以及住区对周围城市环境的影响。此外现有住区在规划设计中深度不够,规划布局单调或者规划布局不合理以及在规划布局中一味地套用标准住宅设计图纸,不加思索和分析,照搬城市住宅的设计方案,导致“千城一面,百镇同貌”,缺乏地方特色和以人为本思想。
2.2.环境配置滞后――环境与自然发展不平衡
河北省现有住区不少都占了大量的良田好地,把自然环境改变为人工环境,人为的影响和干预超出了生态系统的自我调节能力,打破了原有的生态平衡。此外,住区在规划设计过程中虽然容积率和绿地率能够满足规范要求,但是在绿地规划上往往犯一个“崇洋”的毛病。我们看上去的高档小区,都是种植一些高档林木,花费很多人力物力来养护,忽略了低碳住区环境的内在含义。
2.3.低碳技术落后――住区建筑耗能高
建筑低碳是个很重要内容,建筑业在二氧化碳排放总量上几乎占到了50%,光是这一比例就不得不引起我们的重视。现有河北省的住区有很大一部分是20世纪以前建造的,住宅单体在建筑设计中没有采用低碳设计理念,在建造过程中使用的建筑材料和建造手法相对落后不能达到低碳的要求,这就要求我们尽可能地改造该类建筑并且在新的住区建造过程中采用新型材料和技术手段,使之与低碳建筑接轨。
2.4.低碳思想不深入――公众参与积极性差
近年来河北省政府对于低碳住区建设制定了更为具体的措施和目标,把节能减排工作作为可持续发展和改善人民生活水平的重要内容。相形之下,公众的低碳意识和参与显得不够积极,虽然一些城镇的居民越来越对大气质量差、生活用水受到污染、噪音扰民等抱有怨言,但人们从未从自己身旁的小事做起。没有公众的积极参与,仅靠政府或某个组织强力推动,往往是事倍功半的。
3.河北省住区低碳建设的策略
3.1.合理规划布局――正确处理住区与城市的关系
住区用地规划选址对城市的功能布局、居住环境质量、城市建设经济以及景观组织等非常重要,必须慎重对待。我国优秀传统建筑文化的风水极为重视家居的室外环境,《阳宅十书》在《论宅外形》中国谈到宅与大地山河的重要关系:“人之居处,宜为大地山河为主,起来脉气势最大,关系人祸福最为切要。若大形不善,总内形得法,终不全吉。”即是说,人的居住所在首先要与大地山河相协调,即使住宅内部很得法,但如果外部环境选择不当的话,终究不能称得上好的住宅,因此,住区用地的选择是非常重要:
首先,具有良好的自然条件
住区在规划选址时应当注意选择适于各项建筑工程所需要的地形和地址条件的用地,避免不良条件的危害。
其次,正确处理住区用地与城市的关系
住区的选址在城市中的位置对于住区低碳建设有重要意义,这就关系到住区居民公共服务设施是否健全和外出交通是否便利,从而涉及到住区是否能够在居民服务和交通方面达到低碳标准。居住用地的位置应当合理地考虑城市主导风向,根据住区规模配备适宜大小的公共服务设施,合理组织城市交通与住区交通的联系,较少居民出行次数和距离,从而减少住区对城市环境的影响,从规划意义上达到低碳。
最后,合理的住区布局
住区布局对于住区碳排放影响很大,住区在规划设计阶段应对正确的组织住区内建筑与环境的合理配置,正确选择建筑朝向,使得住区建筑在冬季获得更多的日照而在夏天避免强烈的光照。
3.2.适宜配置环境――促进住区环境与自然和谐共处
根据住区的功能组织和居民对绿地的使用要求,采取集中与分散、重点与一般、点线面相结合的原则,以形成完整统一的住区绿地系统,并于城市总的绿地系统相协调。充分利用自然地形和现状条件,尽可能利用住区内劣地、坡地、洼地进行绿化,以节约用地,对住区内原有绿地、湖河水面等应加以保留和利用,节省建设投资。合理选择和配置绿化树种,力求投资少,收益大,且便于管理,既能满足使用功能的要求,又能美化住区环境,改善住区的自然环境和小气候。
3.3.引进先进技术――减少建筑单体碳排放
住区建筑设计应当注重能源的高效节约化和能源的循环使用,注重对未使用能源的收集利用,排热回收,节水以及对二次能源的利用等。在建造时使用耐久的建筑材料,使用环境友好型材料,尽量应用地域性的自然建筑材料以及当地的建筑产品,避免材料的二次运输。
对于低碳建筑节能的技术手段主要体现在:
首先,建筑墙体节能技术
在住区建筑低碳建设前提下,发展高效保温节能的外保温墙体是节能减排技术的重要措施之一。复合墙体一般用砖或者钢筋混凝土作为承重墙,并于绝热材料复合,或者用钢或钢筋混凝土框架结构,用薄壁结构夹以绝热材料作为墙体。外保温墙体主体墙可采用各种混凝土空心砌块、非黏土砖、多孔黏土砖墙体以及加气混凝土等。
其次,门窗低碳技术
在建筑护结构中,改善门窗的绝热性能是住宅建筑节能的一个重要措施,包括:严格控制窗墙比、改善窗户的保温性能减少传热量,以及提高门窗制作质量加设密封条,提高气密性减少渗透量。
再次,屋面低碳减排技术
屋面保温层不宜选用容量较大、导热系数较高的保温材料,以防屋面重量、厚度过大,也不宜采用吸水率较大的保温材料,以防止屋面湿作业时保温层大量吸水,降低保温效果。屋面保温技术可以采用聚苯板保温层面、再生聚苯板保温层面、架空型岩棉板保温层面、架空型玻璃棉保温层面等多种屋面。
此外,达到屋顶低碳还可以采用屋顶绿化设计,涵养水分,调节局部小气候,此做法具有明显的降温、隔热、防水作用,同时还减少了太阳对屋顶的直射,从而延长屋顶使用寿命,美化住区绿化环境,节约能源,减少住区碳排放。
3.4.树立低碳思想――引导公众积极参与低碳活动
有人说:低碳就是要节约,不能开空调,不能开汽车不能乘电梯,这是人们对于低碳生活存在的误解。我们提倡的低碳,并不是降低生活质量,而是在保证较高的生活水平的情况下,减少能源的消费和碳的排放。树立住区居民低碳减排的思想,对于低碳住区建设意义十分重要,低碳减排思想是一种环境保护意识,也是一种科学的生活态度,任何节能、防治污染、保护环境的行为,都是对低碳生活的贡献。
4.结语
河北省低碳住区发展还处于起步阶段,所以提到低碳不能单纯考虑到住区建筑或者是建造技术等单一方面,更应该从规划入手,全面考虑住区生命全周期内碳排放的问题,合理选择适当的开发策略和建筑技术,才能建造出真正的低碳住区,提高河北省城市可持续发展的能力。
参考文献:
1.刘立均、王婷低碳理念下的居住区规划初探《山西建筑》第36卷第28期
2.李建明、孙正、祝大勇保定市经济发展方式变迁及效应评估――对低碳城市发展动力的探寻《理论界》2011年04期
3.王凯江、闫洁五大系统改造成就阳光生活――保定新世纪花园太阳能应用示范《城市住宅》2008年05期
关键词:低碳;建筑;设计;方法
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
我国处于建设发展的高速增长期,城市化、现代化进程还将持续很长的时间,而建筑业作为我国国民经济增长的重要支柱产业,在能源的有效利用、减少污染、保护生态环境等方面还处于起步与探索阶段,所面临的能源与环境问题更为突出。因此,对照我国的新能源发展规划与低碳经济的发展目标,积极尝试通过设计手段在建筑的设计、建造和运行中提高建筑能源利用效率,改善建筑的环境性能,引领低碳的生活方式,是当代建筑师所需肩负的责任。
一、低碳建筑的含义
低碳建筑是指建筑在规划、设计和建造过程,尤其是在使用过程中,在满足室内热湿环境等使用要求的前提下,通过使用节能技术和产品,直接或间接减少能源的使用,提高能源使用效率,或使用清洁能源,从而降低二氧化碳排放。
二、低碳建筑设计理念
低碳建筑的理念不仅包括既有能源的优化, 节约资源及材料, 还包括使用天然材料和本地建材, 减少在生产和运输过程中对能源造成的浪费。
1、能源组合优化
包括新兴能源的利用, 引入天然气、轻烃或生物质固体燃料, 进行燃煤锅炉改造, 减少碳排放, 控制大气污染。可再生能源的利用, 风能、太阳能等。工业余热的利用。
2、节能
采用节能的建筑围护结构, 减少采暖和空调的使用。根据自然通风的原理设置空调系统, 使建筑能够有效地利用夏季的主导风向。最大限度地利用自然的采光通风。如, 建筑在立面上的开窗形式, 应尽量满足自然采光和通风的要求; 同时, 设计中要贯穿可持续发展的理论, 如使用各种自动遮阳、双层幕墙、可调节建筑外立面的设计等。通过各种手段, 既保证有非常现代化的建筑形象, 又能够达到比较节能和舒适的目的。建筑要采用适应当地气候条件的平面形式及总体布局。
3、节约资源
在建筑设计和建筑材料的选择中, 均考虑资源的合理使用和处置。尽可能的优化建筑结构, 减少资源的浪费, 提高中水的利用率, 力求使资源可再生利用。
4、采用天然材料
建筑内部不使用对人体有害的建筑材料和装修材料。尽量采用天然材料。建筑中采用的木材、石块、石灰、油漆等, 要经过检验处理, 确保对人体无害。
5、舒适和健康的环境
保证建筑内空气清新, 温、湿度适当, 光线充足,给人健康舒适的生活工作环境。
三、低碳建筑设计的方法
1、 从建筑环境角度的考虑建筑低碳设计
在建筑的规划设计中,要注意周边环境的情况,做具体分析,坚持建筑与环境的和谐统一,用低碳设计带动周围生活环境,利用周边环境实现低碳设计,建筑低碳涉及良好发展。在进行建筑低碳设计时,曾加绿化面积的设计,加大周围环境绿化植物的密度。特别是在城市建筑规划设计中,应该科学规划交通线路,科学合理地调整城市环境的布局,千方百计地加强人工的环境与自然环境的融合,促使建筑环境步入可持续发展的快车道,享受绿色环境下的建筑设计。
2、 从材料的使用、开发与利用的角度考虑低碳设计
(1)尽量选用合适的绿色建材。从建筑、装修等材料的生产、使用等环节来看,都会带来环境的改变和巨大能源消耗。有的混凝土能够散发出一种对环境有不良影响的氡气,人造板材中能挥发出大量的甲醛。从城市建筑来看,主要是钢筋混凝土结构的建筑,水泥为较高的能耗,对环境造成巨大的污染,特别是对混凝土进行拆除处理时,其废弃物往往是难以处理的。从材料的使用来看,材料使用不当,会造成很多隐患。所以,在选择材料时劲量选择低碳环保,可再生的能源材料,从循环利用的角度选择建筑材料。例如,在黄土高原地区,其生土材料主要是用黄土进行直接加工后形成的生土材料,另外,将麦草、芦苇混入其中,能有效地防止建筑结构发生开裂。从生土建筑来看,它具有非常多的优点,如施工简单易行,取材方便,消耗能源较低,适合长期利用。从土坯砖来看,制作成本低,就地取材,方便快捷,仅仅只有混凝土的20%,如果用土坯砖做外面的围护结构,还可以达到混凝土材料一样的效果,甚至比混凝土更佳。从土坯制作过程来看,因为不需要进行煅烧等处理,几乎没有什么污染,土坯可以反复利用,还可以当作肥料,应用于农业生产中。在选用内部装修材料时,应该注重装修材料具有这样的特点:能耗低、功能简单高效、便于施工和维修、对室内小环境的气候可以进行适当有效地调节功能。
(2)提高材料的利用效率。在进行低碳建筑设计时,把握材料资源节约的设计,让资源利用率最大化,使其真正满足节材的要求,从建筑垃圾的减排入手,尽可能的减少,从而最大限度的减少材料的浪费,扩大利用率,节约资源,实现静静利益的最大话。第一,尽量保持建筑设计之初与室内设计的一体化,达到设计原始的意愿,从而使建筑结构的要素尽量地减少,尽可能地减少材料的损失,达到降低建筑的能耗最小。第二,加大了解和掌握材料的特性,这样能够更好的掌握使用方法,在受用当中更好利用材料特性与其优势,将其与紧密地与建造相结合。第三,应该尽量选用耐久性较强且低碳、节能、环保的新型建材,比如其自身重量较轻、具有可再生性的钢结构构件。这种材料不仅在现场搭建拼装方面非常方便,而且可以使施工环节尽可能地减少,可以使施工周期大大缩短,有效地降低施工成本,能够有效地减少施工材料浪费现象的发生概率,减少废弃材料对环境造成的污染。
3、提高建筑空间利用率
一是在进行建筑设计的过程中,必须想方设法提高建筑空间的利用率,这样可以使面积总体需求降下来。在建筑空间需要量较大建筑工程或建筑集群来说,提高空间利用率尤为重要,对住房面积的标准进行合理控制,这样就可以使建造能耗降到最低。由此可见,提高空间利用率,使建造总体空间面积尽可能地缩小,也是建筑低碳节能的重要手段。二是从再利用的角度提高建筑空间的利用率,是建筑进入良性循环的有效手段,是城市发展的契机。户型设计中考虑空间的灵活可变性,以及建筑随着时间的功能变更的可能性,既延长了建筑的使用寿命,又减少了建造量及建筑垃圾的产生,是降低建设费用、节省能源的途径。
4、 外部环境设计
(1)绿化设计
首先,应将建筑空间与城市绿化通过资源整合的方式达成统一。其次,将建筑与绿化复合,做到双方效益的最大化。建筑与绿化覆盖结合。再次,这种设计方式是一种人性化的方式去解决建筑与城市的生态问题。最后,这种方式有利于城市公共空间体系的整合。绿化是与自然环境有机的结合,而不是脱离地面而孤立存在的,是相互依存相互依赖的整体;同时,由于这种空间的连续性,建筑的可达行增加了,人们也能够从一个外部环境轻松地进入建筑的上部空间,并享有这份空间提供的视觉与心理上的轻松、愉悦。
(2)智能系统设计
利用建筑智能化技术实现低碳建筑的目标,前景广阔。一方面是发掘现有建筑智能化系统的节能降耗潜力,如通过建筑设备管理系统对建筑环境参数及空调、地热、给排水、照明、电梯等机电设备的实时监测与控制,在满足需求的前提下,优化设备运行,减少设备开启台数和运行时间,节约电能,减少电厂大气污染物的排放,保护环境。通过建设方便、快捷的信息设施系统和信息化应用系统,使用户足不出户即可进行信息交流和应用,减少人们出行的交通压力及CO2 排放量,保护环境;另一方面是紧密跟低碳建筑的发展趋势,积极开发智能化技术在环保生态设施和系统中的应用,如对太阳能等可再生能源利用系统、雨水及污水综合利用系统的监控与管理等,与环保生态系统共同营造高效、低耗、无废、无污、生态平衡的建筑环境,为建筑的可持续发展提供服务。
总之,低碳下的建筑设计是绿色建筑的未来,随着世界经济的可持续发展,我们可以明显地发现建筑设计对技术变革反映的迟滞性。建筑学的技术惰性可以说是建筑学与现代科学技术关系的一个基本特点。低碳经济时代的新建筑若想要有开拓性的创新,必须要破除传统的建筑学与科技逐渐淡化的观念,深入研究低碳建筑相关的技术与方法。同时,需要建立科学与低碳建筑设计交融的框架体系,积极运用新科学影响下的各种技术手段尤其是计算机技术,探索高效的低碳建筑设计技术与方法,推动我国低碳建筑的发展。
参考文献: