時間:2023-02-27 11:18:30
序論:在您撰寫健康建筑時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
摘要:綠色建筑
健康建筑并不是利用高新技術建成的建筑物,而是利用現有的對環境和健康有益的材料建成的,對于城市、郊區和農村的每家和每個單位都是可望且可以實現的,它向人們提供一個清潔而舒適的室內環境,而且和自然、社區和整個環境相協調。
健康建筑應當考慮摘要:有效地使用能源和資源;提供優良空氣質量、照明、聲學和美學特性的室內環境;最大限度地減少建筑廢料和家庭廢料;最佳地利用現有的市政基礎設施;盡可能采用有益于環境的材料;適應生活方式和需要的變化;經濟上可以承受。
健康建筑的設計應當包括五個方面摘要:居住人的健康;能源效率;資源效率;環境責任;可承受性。
1-1人的健康
人的健康涉及室內空氣質量、水質量以及諸如光、噪音和電磁場輻射等背景因素。
1、室內空氣質量
設計健康建筑應遵守以下原則摘要:減少污染物;排除污染物;用新鮮空氣稀釋室內空氣。
(1)減少污染物摘要:一般建筑材料中潛在的對健康不利的污染物是很可觀的,包括來自木制品、地毯、涂料、密封膏、膠粘劑;家用清潔劑、織物、油墨等的有機揮發物(VOC);石油、霉菌、灰塵、花粉、頭皮屑、木材(松樹、雪松等的樹脂)及木制品。對這些污染物的常見反應是緊張疲憊、頭疼,對眼、耳、鼻、喉的刺激。選擇材料、建筑系統和機械系統應當盡量減少這些污染物。
(2)排除污染物摘要:燒煤、燒氣和燒木的任何燃燒副產物,必須直接排除出室外。若有高氡氣值,應在事先排出。要做到在污染處排出污染物。
(3)稀釋室內空氣摘要:排入室內的空氣應當盡可能地清潔,數量充足,并均勻地分布于房屋內。
(4)辦法摘要:擬采取的辦法包括摘要:加熱系統燃燒產物外溢最少,最好用低溫加熱系統;采用陶瓷、硬木等硬裝修地面,面磚用水泥粘結;混凝土不用外加劑、減水劑和固化劑;建材無甲醛或VOC含量最少;墻和吊頂使用無毒或低毒性涂料;室外空氣質量好;輸入新鮮空氣,排出陳腐空氣;以空氣凈化系統除去空氣中的污染物;家具和陳設散發的化學污染物最少;建房期間盡量少產生灰塵和污染物等。
2、水質量
湖河表面水以及和噴泉等地下水受到工業和農業的污染,引起了人們對飲用水質量的關心。要盡量采用市政水,無市政供水時才進行除菌處理。除菌技術有氯化、碘化、蒸餾、陶瓷過濾器過濾、紫外線照射、臭氧清毒。
3、光、聲和輻射
(1)光摘要:陽光對骨頭生長有利?;加屑竟澯绊懓Y的病人,陽光可減輕病狀。在陽光下工作可提高效率。采用高功能窗可獲得大量日光。最有效的日照策略是兩面設窗,且可減少眩光。較大的建筑物可采用光管或光井等新技術。
(2)噪音摘要:城市的噪音有的高得足以引起煩噪乃至損失聽力。減少噪音的辦法有摘要:較厚的圍護結構;改進的細部設計和建造方法;漏點和穿透部位的密封;吸聲材料和礦棉、玻璃棉、纖維素的采用;發生振動的設備的合理配置等。
(3)輻射摘要:交流電引起的極低頻的電場和磁場對人體健康有害。電場和磁場隨距離而迅速減弱,因而距離是電磁輻射的最佳防護手段,電視機的收看距離為1.22~1.52m,視頻顯示終端的收看距離為0.9m.床要離開電源進入房屋處的電源和電視機或視頻終端。
1-2能源效率
提高房屋能源效率的辦法主要有摘要:選擇合適的建筑材料;改善圍護結構;改進加熱、冷卻和氣候控制系統;降低電燈和設備的能耗等。
1、材料中的能耗
房建材料的制造消耗大量的能,合理的選擇建筑材料可以大大節能。很多保溫材料在制造中能耗很大,但可降低采暖能耗,2.6年即可補償。
在建筑中愈來愈多地使用再加工的材料,市場上已有由廢紙和廢紙板制成的保溫材料和底襯;由廢塑料制成的管子和地毯;使用再生板料的干墻;使用廢木材的木制品;其它很多新產品正在開發之中。
此外,還要考慮維修、拆毀和置換能耗以及運輸能耗。
2、建筑物的設計
熱損失建筑物的設計熱損失通過以下辦法可以大大減少;使建筑物的表面體積比最小;改善熱阻;減少自然空氣泄漏。
3、加熱、冷卻和通風用能
隨著圍護結構設計熱損失的降低,就有可能開發集加熱(空間和水)、冷卻和通風職能于一體的較小較緊湊新機械系統。加拿大在先進房屋中安裝的這種綜合機械系統,具有儲熱、熱回收技術,年能費用減少50%以上。風扇的能耗很大,普通風扇的效率低到3%,在風扇中帶直流電機的風扇效率最高。
4、可再用能技術
隨著房屋能需求的降低,就有可能以再用能技術滿足空間和水加熱的需要,最近加拿大建成的一些健康房屋已能以太陽能100%地滿足加熱的需求。通過采用低輻射涂層、充氣窗和改進窗型等,窗戶現已變成了向房屋的供熱體。窗戶的熱阻值由0.3提高到1.4.主動的陽光加熱通常使用屋頂上安裝的太陽光收集器,向遠處的巖石或儲水槽供熱。儲熱機構然后提供熱,以加熱水或空氣。
5、電耗和高峰能耗
通過更新設計和先進設備相結合,房屋照明和設備所需能量可降低50%.所有設備(水箱、爐灶、洗衣機、烘箱等)都要考慮價格和電耗,歐洲和美國的一些設備已大大地提高了功率。電燈通常約占電能總用量的2/3(1000kWh/y)。通過下述辦法,照明電耗很輕易減到250kWh/y.(1)改善窗戶設計,盡量利用日光照明;(2)區分全房間照明和專項照明(如臺燈);(3)使用自動計時器和減光器;(4)使用熒光燈代替白熾燈,小型熒光燈比白熾燈少用能75%,壽命卻高10倍。
6、節能效果
健康房屋的節能效果是十分顯著的,例如加拿大先進房屋的設計熱損失僅為安大略省建筑法規的28%.
1-3資源效益
有效的房屋設計可減少對工地、林木、煤炭、石油或和水有關的原材料的需求,緩沖對環境的壓力。有效地建造方法可減少廢料。
1、材料
通過優化建筑物尺寸和外形,使用模數房屋方案和框架形式,可減少材料的需求。健康建筑不僅要考慮建筑中的資源使用,還要顧及開采、加工和產品處理階段上的資源使用情況。
2、建設廢料的再利用
實行集中切料、改善儲存方法、改進清點方法,可以減少廢料,優化資源使用。工地廢料經常可以重新使用或再加工。加拿大正在實施建筑材料的再循環計劃,已開發出干墻、紙板、木材、塑料和瀝青的再循環設備。
3、水
經驗表明,居民用水量可削減30~50%,而對生活方式無影響。衛生間占家庭用水量的75%,低沖水量馬桶每次沖水只需6L以下;低流量淋浴頭可減少流水速度50%(10L/min,一般是20L/min);低流量充氣器可減少水龍頭流量50%.草地要盡量避免栽種外來的渴水草,本地草、樹和灌木往往單靠降水就可活下去,地面和地下滴灌可節水50%,要大力提倡。地下槽和地下室中的房屋可大量存水,用于室內作沖水和洗滌之用。適當設計和管理的儲水系統的水,甚至可用作飲用水。
1-4環境責任
環境責任意味著優化寶貴資源的利用,降低材料和產品的消耗。
1、散發物和燃燒副產物
減少對房屋加熱、冷卻和用電的需求,實為減少溫室效應氣體的首要步驟,并要減少顆粒氮氧化物和一氧化碳等有害氣體。
此外,健康建筑要采用比較干凈的燃燒設備,歐洲現正在開發的住房燒木爐,二氧化碳散發量比普通工藝少90%.并少用或不用氯氟烴(CFC)。
2、廢水和污水
管道系統可設計得把灰水(浴室、水盆、洗手間排出的不含污物的水)和黑水(含污物的水)分開,灰水可收集起來二次使用。
3、現場規則
選址要比較有效地使用土地,產生理想的的小氣候,造成美觀的街景。定向要最大限度地利用日光。景觀要最大限度地阻尼冬風,夏季要遮陽,種植需要水量少的樹種。
4、廢料的處置
健康建筑應減少建筑廢料,并有利于房主對廢料的管理。在建房過程中要盡量減少有危害材料的使用。加拿大全國已實行用戶廢料管理的再循環計劃,現已包括紙、玻璃和金屬。塑料、紙箱和廚房廢料的再循環計劃正在開發之中。
1-5可承受性
1、可購性
健康建筑的造價要盡可能降低,居住舒適愉快,用戶樂于接受。
2、建筑的可行性
建筑設計必須是可行的,使用的新技術將是可以接受的。新建筑的創新性設計、方法和產品,也要適用于建筑的翻修。
3、適應性
新建筑要能滿足幾代人的居住需求;要便于翻修、擴建,單戶和雙戶住宅互換;利用閣樓住人等。
關鍵詞: 綠色建筑
健康建筑并不是利用高新技術建成的建筑物,而是利用現有的對環境和健康有益的材料建成的,對于城市、郊區和農村的每家和每個單位都是可望且可以實現的,它向人們提供一個清潔而舒適的室內環境,而且與自然、社區和整個環境相協調。
健康建筑應當考慮:有效地使用能源和資源;提供優良空氣質量、照明、聲學和美學特性的室內環境;最大限度地減少建筑廢料和家庭廢料;最佳地利用現有的市政基礎設施;盡可能采用有益于環境的材料;適應生活方式和需要的變化;經濟上可以承受。
健康建筑的設計應當包括五個方面:居住人的健康;能源效率;資源效率;環境責任;可承受性。
1-1 人的健康
人的健康涉及室內空氣質量、水質量以及諸如光、噪音和電磁場輻射等背景因素。
1、室內空氣質量
設計健康建筑應遵守以下原則:減少污染物;排除污染物;用新鮮空氣稀釋室內空氣。
(1)減少污染物:一般建筑材料中潛在的對健康不利的污染物是很可觀的,包括來自木制品、地毯、涂料、密封膏、膠粘劑;家用清潔劑、織物、油墨等的有機揮發物(VOC);石油、霉菌、灰塵、花粉、頭皮屑、木材(松樹、雪松等的樹脂)及木制品。對這些污染物的常見反應是緊張疲勞、頭疼,對眼、耳、鼻、喉的刺激。選擇材料、建筑系統和機械系統應當盡量減少這些污染物。
(2)排除污染物:燒煤、燒氣和燒木的任何燃燒副產物,必須直接排除出室外。若有高氡氣值,應在事先排出。要做到在污染處排出污染物。
(3)稀釋室內空氣:排入室內的空氣應當盡可能地清潔,數量充足,并均勻地分布于房屋內。
(4)措施:擬采取的措施包括:加熱系統燃燒產物外溢最少,最好用低溫加熱系統;采用陶瓷、硬木等硬裝修地面,面磚用水泥粘結;混凝土不用外加劑、減水劑和固化劑;建材無甲醛或VOC含量最少;墻和吊頂使用無毒或低毒性涂料;室外空氣質量好;輸入新鮮空氣,排出陳腐空氣;以空氣凈化系統除去空氣中的污染物;家具和陳設散發的化學污染物最少;建房期間盡量少產生灰塵和污染物等。
2、水質量
湖河表面水以及和噴泉等地下水受到工業和農業的污染,引起了人們對飲用水質量的關心。要盡量采用市政水,無市政供水時才進行除菌處理。除菌技術有氯化、碘化、蒸餾、陶瓷過濾器過濾、紫外線照射、臭氧清毒。
3、光、聲和輻射
(1)光:陽光對骨頭生長有利?;加屑竟澯绊懓Y的病人,陽光可減輕病狀。在陽光下工作可提高效率。采用高功能窗可獲得大量日光。最有效的日照對策是兩面設窗,且可減少眩光。較大的建筑物可采用光管或光井等新技術。
(2)噪音:城市的噪音有的高得足以引起煩噪乃至損失聽力。減少噪音的措施有:較厚的圍護結構;改進的細部設計和建造方法;漏點和穿透部位的密封;吸聲材料和礦棉、玻璃棉、纖維素的采用;發生振動的設備的合理配置等。
(3)輻射:交流電引起的極低頻的電場和磁場對人體健康有害。電場和磁場隨距離而迅速減弱,因而距離是電磁輻射的最佳防護手段,電視機的收看距離為1.22~1.52m,視頻顯示終端的收看距離為0.9m.床要離開電源進入房屋處的電源和電視機或視頻終端。
1-2 能源效率
提高房屋能源效率的措施主要有:選擇合適的建筑材料;改善圍護結構;改進加熱、冷卻和氣候控制系統;降低電燈和設備的能耗等。
1、材料中的能耗
房建材料的制造消耗大量的能,合理的選擇建筑材料可以大大節能。很多保溫材料在制造中能耗很大,但可降低采暖能耗,2.6年即可補償。
在建筑中愈來愈多地使用再加工的材料,市場上已有由廢紙和廢紙板制成的保溫材料和底襯;由廢塑料制成的管子和地毯;使用再生板料的干墻;使用廢木材的木制品;其它很多新產品正在開發之中。
此外,還要考慮維修、拆毀和置換能耗以及運輸能耗。
2、建筑物的設計
熱損失建筑物的設計熱損失通過以下措施可以大大減少;使建筑物的表面體積比最??;改善熱阻;減少自然空氣泄漏。
3、加熱、冷卻和通風用能
隨著圍護結構設計熱損失的降低,就有可能開發集加熱(空間和水)、冷卻和通風職能于一體的較小較緊湊新機械系統。加拿大在先進房屋中安裝的這種綜合機械系統,具有儲熱、熱回收技術,年能費用減少50%以上。風扇的能耗很大,普通風扇的效率低到3%,在風扇中帶直流電機的風扇效率最高。
4、可再用能技術
隨著房屋能需求的降低,就有可能以再用能技術滿足空間和水加熱的需要,最近加拿大建成的一些健康房屋已能以太陽能100%地滿足加熱的需求。通過采用低輻射涂層、充氣窗和改進窗型等,窗戶現已變成了向房屋的供熱體。窗戶的熱阻值由0.3提高到1.4.主動的陽光加熱通常使用屋頂上安裝的太陽光收集器,向遠處的巖石或儲水槽供熱。儲熱機構然后提供熱,以加熱水或空氣。
5、電耗和高峰能耗
通過更新設計與先進設備相結合,房屋照明和設備所需能量可降低50%.所有設備(水箱、爐灶、洗衣機、烘箱等)都要考慮價格和電耗,歐洲和美國的一些設備已大大地提高了功率。電燈通常約占電能總用量的2/3 (1000kWh/y)。通過下述措施,照明電耗很容易減到250kWh/y.(1)改善窗戶設計,盡量利用日光照明;(2)區分全房間照明和專項照明 (如臺燈);(3)使用自動計時器和減光器;(4)使用熒光燈代替白熾燈,小型熒光燈比白熾燈少用能75%,壽命卻高10倍。
6、節能效果
健康房屋的節能效果是十分顯著的,例如加拿大先進房屋的設計熱損失僅為安大略省建筑法規的28%.
1-3 資源效益
有效的房屋設計可減少對工地、林木、煤炭、石油或與水有關的原材料的需求,緩沖對環境的壓力。有效地建造方法可減少廢料。
1、材料
通過優化建筑物尺寸和形狀,使用模數房屋方案和框架形式,可減少材料的需求。健康建筑不僅要考慮建筑中的資源使用,還要顧及開采、加工和產品處理階段上的資源使用情況。
2、建設廢料的再利用
實行集中切料、改善儲存方法、改進清點方法,可以減少廢料,優化資源使用。工地廢料常常可以重新使用或再加工。加拿大正在實施建筑材料的再循環計劃,已開發出干墻、紙板、木材、塑料和瀝青的再循環設備。
3、水
經驗表明,居民用水量可削減30~50%,而對生活方式無影響。衛生間占家庭用水量的75%,低沖水量馬桶每次沖水只需6L以下;低流量淋浴頭可減少流水速度50%(10L/min,一般是20L/min);低流量充氣器可減少水龍頭流量50%.草地要盡量避免栽種外來的渴水草,本地草、樹和灌木往往單靠降水就可活下去,地面和地下滴灌可節水50%,要大力提倡。地下槽和地下室中的房屋可大量存水,用于室內作沖水和洗滌之用。適當設計和管理的儲水系統的水,甚至可用作飲用水。
1-4 環境責任
環境責任意味著優化寶貴資源的利用,降低材料和產品的消耗。
1、散發物和燃燒副產物
減少對房屋加熱、冷卻和用電的需求,實為減少溫室效應氣體的首要步驟,并要減少顆粒氮氧化物和一氧化碳等有害氣體。
此外,健康建筑要采用比較干凈的燃燒設備,歐洲現正在開發的住房燒木爐,二氧化碳散發量比普通工藝少90%.并少用或不用氯氟烴(CFC)。
2、廢水和污水
管道系統可設計得把灰水(浴室、水盆、洗手間排出的不含污物的水)和黑水(含污物的水)分開,灰水可收集起來二次使用。
3、現場規則
選址要比較有效地使用土地,產生理想的的小氣候,造成美觀的街景。定向要最大限度地利用日光。景觀要最大限度地阻尼冬風,夏季要遮陽,種植需要水量少的樹種。
4、廢料的處置
健康建筑應減少建筑廢料,并有利于房主對廢料的管理。在建房過程中要盡量減少有危害材料的使用。加拿大全國已實行用戶廢料管理的再循環計劃,現已包括紙、玻璃和金屬。塑料、紙箱和廚房廢料的再循環計劃正在開發之中。
1-5 可承受性
1、可購性
健康建筑的造價要盡可能降低,居住舒適愉快,用戶樂于接受。
2、建筑的可行性
建筑設計必須是可行的,使用的新技術將是可以接受的。新建筑的創新性設計、方法和產品,也要適用于建筑的翻修。
3、適應性
新建筑要能滿足幾代人的居住需求;要便于翻修、擴建,單戶和雙戶住宅互換;利用閣樓住人等。
4、可上市性
隨著人們生活水平的提高,空調已經由曾經的奢侈品轉變為家庭必需品??照{室外機位設計是建筑細部構造設計的重要環節,也是立面設計的關鍵所在。而目前針對住宅空調室內外機位設計,國家仍未出臺有關的強制性要求。在《住宅設計規范》(GB 50096-1999)2003版中僅提出:“最熱月平均室外氣溫高于和等于25攝氏度的地區,每套住宅內應預留安裝空調設備的位置和條件?!敝劣谖恢枚嗌?、如何預留、支架擱板的強度與外觀裝飾等都沒有具體指導做法。下面就本人在工作中遇到關于住宅空調室外機位設計的一些問題,結合經驗談談自己的看法。
由于目前家用空調90%為分體式(掛壁式、柜式)空調。故以下分析均以分體式空調作為研究對象。
1.分體式空調機的研究
1.1 工作原理
空調制冷就是利用制冷劑的物理特性進行的一個吸熱與散熱的過程??照{室內機(蒸發器)吸熱與室外機(散熱器)散熱成正比關系,也就是室外主機散熱越快,室內機工作制冷就越快,從而實現空氣溫度調節。故室外機應處于良好的通風環境中。
1.2 空調制冷量、適用面積與室外機尺寸的關系
1.3 預留空間
根據實際使用經驗,外機背面、側面與墻體需留有至少100mm的進風空間,才能保證空調正常工作。同時,外機頂部與上方擱板也需保持100mm進氣距離。
空調外機與對面障礙物、墻體之間,最小距離為1000mm。
2.住宅建筑設計中空調機位的設計原則
2.1 使用原則
室內機位置恰當,室外機通風良好,兩者之間距離較短,并考慮冷凝水排放問題。
2.2 安裝原則
安裝及后期維修方便,不用通過機械吊裝可安全進行操作,有足夠操作空間。
2.3 外觀原則
隱蔽、美觀,與建筑形體有機結合。
3.設計手段
現階段,隨著業主對居住品質要求的提高,除了在客廳、臥室(包含工作間、書房、工人房)、餐廳等功能房間需預留空調位外,可能在將來會出現要求在廚房中增配空調機位的情況。因此方案設計進行到一定深度時,建筑師應結合各房間功能、室內家具布置及外立面風格,做好空調室內、室外機的布置。不要將其視為為設計的負擔,反而可以利用這些限制條件激發設計的靈感之源。
3.1 確定室內機位置
在各個功能區域已調整完善之后,可以進行室內家具的細化布置,以確定室內機的合適位置。室內機的安裝位置需要注意以下幾點:1)位于房間氣流較順暢位置,減少送風死角;2)遠離熱源、燃氣,送風口附近無障礙物;3)盡量縮短與室外機距離,分體壁掛式盡量不超過5米,小于四匹的分體立柜式盡量不超過10米;4)室內機高度適當,出風口一般在2.2米高度左右效果較好;5)避免冷氣直吹人體(如不能直吹睡床及沙發等位置)。
3.2 確定室外機位置
1)室外機位置選擇盡可能離室內機較近的室外,且通風良好;2)為保持空氣流暢,確保外機的前后、左右應留有一定的空間。以小1P機型為例,外機尺寸720*430*260mm,左右各留100mm、后側與上方也留足100mm距離,還要預留機箱底座大約100mm空間及連接閥門空間(側面單邊加100mm),故空調最小放置空間為:1020*530*460mm,余者類推。此尺寸不包括安裝、維修空間;3)避免陽光直曬,而且遮陽板不能妨礙空氣流通;4)室外機擱板應盡量靠近可開啟門窗或陽臺、以便安裝維修??砷_啟窗戶離外機一側小于1.2m視為易于操作;5)當空調外機為側向置入時,預留洞口寬度≥500mm,高度由700(小型)―1100mm(大型);當外機為正向置入時,洞口尺寸應≥800*700mm(小型),900*1100mm(大型)。盡量避免安裝中的剔鑿,最大限度減少后期管理物業與業主的矛盾。
3.3 確定冷媒管預留洞口與冷凝水排放問題
1)空調冷媒管預留洞口應盡量貼近直角墻面的陰角處,避免管線彎折及外露墻面太多;2)柜機洞中距地180―300mm,掛機洞口中心距地2200mm,或由頂板下返550mm定位洞口中心位置;3)冷媒管不得穿越客廳、臥室等房間,如需穿越,盡量控制在衛生間、廚房等輔助房間,并考慮洞口放坡;4)當冷媒管橫跨陽臺時,需預留兩個洞口,為了避免雨水順冷媒管流入室內及冷凝水的順利排放,外側洞口必須比室內洞口高出至少20mm;5)盡量利用陽臺地漏排放冷凝水以減少冷凝管設置,但冷凝管不能與雨水管合用以免雨水排放不暢時倒灌;6)插座預埋位置一般考慮在空調左側,距側墻200mm,下底距地2m。
3.4 室外機擱板與遮擋方式
分戶空調的安裝在設計開始就應與立面造型結合,使室外機既隱蔽、又成為立面的裝飾。具體操作應結合建筑風格,通過空調擱板位置變化、遮擋構件形成飾面材料的組合變化,豐富建筑的視覺語言。做到實用、隱蔽、美觀。
室外機位一般可以預留在陽臺上、陽臺側面墻上、陽臺分隔板上、窗下位置等。要注意安裝、檢修的可操作性,若陽臺后期可能安裝防盜網,要預留好檢修通道。另外要注意一點,住宅凸窗頂板往往成為上一層住戶的天然空調機位,即使此處不開安裝口,住戶有時因安裝方便會私自開鑿安裝洞口,對外立面造成嚴重影響。
空調機位的遮擋一般采用Z型防雨百頁、矩形鋁管百頁、鋁穿孔板、或模擬欄桿形式進行遮擋。這些遮擋形式可以進行色彩的任意變換,形狀也有較強的自由度,一般都可以與立面形式取得完美結合。
Z型防雨百頁由于造價相對低廉,在一些普通樓盤應用較為廣泛。一般為了達到防雨效果(其實只能防小雨),百頁必須由內到外斜下安裝,而空調的熱氣是由下往上上升,這就產生了矛盾,因此在近年也出現將百頁外斜向上安裝并利用冷凝水管排除空調機位積水的做法,不僅解決了熱氣回彈的問題,同時由于隔絕了向上的視線,對空調機的遮擋作用也更加明顯。
矩形鋁管百頁的設計要點在于加寬百頁,在加寬百頁的同時可以盡量加大百頁間距(最小間距要≥60mm)。這樣既可以取得好的通風效果,同時防雨、遮擋效果也較佳。
鋁穿孔板具有其他較大自由度,而且也沒有如百頁、方管等存在積灰、占空間的問題。在控制好通風面積之后,可以自由變換穿孔形式(如圓孔、方孔等),也可根據具體的圖案穿孔,形式性較強,在設計大樣時要注意板厚控制、大板的拆分組合、后背肋板避免外露。
與陽臺相鄰空調機位一般采用與通透欄桿一致的形式進行裝飾遮擋。但要注意一點是,當空調外機置于陽臺端部時,應與陽臺設置明確的欄桿分隔,以免測繪單位將此部分面積計入建筑面積,引起不必要的糾紛。
4. 結語
關鍵詞:綠色建筑
健康建筑并不是利用高新技術建成的建筑物,而是利用現有的對環境和健康有益的材料建成的,對于城市、郊區和的每家和每個單位都是可望且可以實現的,它向人們提供一個清潔而舒適的室內環境,而且與、社區和整個環境相協調。
健康建筑應當考慮:有效地使用能源和資源;提供優良空氣質量、照明、聲學和美學特性的室內環境;最大限度地減少建筑廢料和家庭廢料;最佳地利用現有的市政基礎設施;盡可能采用有益于環境的材料;適應生活方式和需要的變化;經濟上可以承受。
健康建筑的設計應當包括五個方面:居住人的健康;能源效率;資源效率;環境責任;可承受性。
1-1人的健康
人的健康涉及室內空氣質量、水質量以及諸如光、噪音和電磁場輻射等背景因素。
1、室內空氣質量
設計健康建筑應遵守以下原則:減少污染物;排除污染物;用新鮮空氣稀釋室內空氣。
(1)減少污染物:一般建筑材料中潛在的對健康不利的污染物是很可觀的,包括來自木制品、地毯、涂料、密封膏、膠粘劑;家用清潔劑、織物、油墨等的有機揮發物(VOC);石油、霉菌、灰塵、花粉、頭皮屑、木材(松樹、雪松等的樹脂)及木制品。對這些污染物的常見反應是緊張疲勞、頭疼,對眼、耳、鼻、喉的刺激。選擇材料、建筑系統和機械系統應當盡量減少這些污染物。
(2)排除污染物:燒煤、燒氣和燒木的任何燃燒副產物,必須直接排除出室外。若有高氡氣值,應在事先排出。要做到在污染處排出污染物。
(3)稀釋室內空氣:排入室內的空氣應當盡可能地清潔,數量充足,并均勻地分布于房屋內。
(4)措施:擬采取的措施包括:加熱系統燃燒產物外溢最少,最好用低溫加熱系統;采用陶瓷、硬木等硬裝修地面,面磚用水泥粘結;混凝土不用外加劑、減水劑和固化劑;建材無甲醛或VOC含量最少;墻和吊頂使用無毒或低毒性涂料;室外空氣質量好;輸入新鮮空氣,排出陳腐空氣;以空氣凈化系統除去空氣中的污染物;家具和陳設散發的化學污染物最少;建房期間盡量少產生灰塵和污染物等。
2、水質量
湖河表面水以及和噴泉等地下水受到和農業的污染,引起了人們對飲用水質量的關心。要盡量采用市政水,無市政供水時才進行除菌處理。除菌技術有氯化、碘化、蒸餾、陶瓷過濾器過濾、紫外線照射、臭氧清毒。
3、光、聲和輻射
(1)光:陽光對骨頭生長有利?;加屑竟澃Y的病人,陽光可減輕病狀。在陽光下工作可提高效率。采用高功能窗可獲得大量日光。最有效的日照對策是兩面設窗,且可減少眩光。較大的建筑物可采用光管或光井等新技術。
(2)噪音:城市的噪音有的高得足以引起煩噪乃至損失聽力。減少噪音的措施有:較厚的圍護結構;改進的細部設計和建造方法;漏點和穿透部位的密封;吸聲材料和礦棉、玻璃棉、纖維素的采用;發生振動的設備的合理配置等。
(3)輻射:交流電引起的極低頻的電場和磁場對人體健康有害。電場和磁場隨距離而迅速減弱,因而距離是電磁輻射的最佳防護手段,電視機的收看距離為1.22~1.52m,視頻顯示終端的收看距離為0.9m.床要離開電源進入房屋處的電源和電視機或視頻終端。
1-2能源效率
提高房屋能源效率的措施主要有:選擇合適的建筑材料;改善圍護結構;改進加熱、冷卻和氣候控制系統;降低電燈和設備的能耗等。
1、材料中的能耗
房建材料的制造消耗大量的能,合理的選擇建筑材料可以大大節能。很多保溫材料在制造中能耗很大,但可降低采暖能耗,2.6年即可補償。
在建筑中愈來愈多地使用再加工的材料,市場上已有由廢紙和廢紙板制成的保溫材料和底襯;由廢塑料制成的管子和地毯;使用再生板料的干墻;使用廢木材的木制品;其它很多新產品正在開發之中。
此外,還要考慮維修、拆毀和置換能耗以及運輸能耗。
2、建筑物的設計
熱損失建筑物的設計熱損失通過以下措施可以大大減少;使建筑物的表面體積比最小;改善熱阻;減少自然空氣泄漏。
3、加熱、冷卻和通風用能
隨著圍護結構設計熱損失的降低,就有可能開發集加熱(空間和水)、冷卻和通風職能于一體的較小較緊湊新機械系統。加拿大在先進房屋中安裝的這種綜合機械系統,具有儲熱、熱回收技術,年能費用減少50%以上。風扇的能耗很大,普通風扇的效率低到3%,在風扇中帶直流電機的風扇效率最高。
4、可再用能技術
隨著房屋能需求的降低,就有可能以再用能技術滿足空間和水加熱的需要,最近加拿大建成的一些健康房屋已能以太陽能100%地滿足加熱的需求。通過采用低輻射涂層、充氣窗和改進窗型等,窗戶現已變成了向房屋的供熱體。窗戶的熱阻值由0.3提高到1.4.主動的陽光加熱通常使用屋頂上安裝的太陽光收集器,向遠處的巖石或儲水槽供熱。儲熱機構然后提供熱,以加熱水或空氣。
5、電耗和高峰能耗
通過更新設計與先進設備相結合,房屋照明和設備所需能量可降低50%.所有設備(水箱、爐灶、洗衣機、烘箱等)都要考慮價格和電耗,歐洲和美國的一些設備已大大地提高了功率。電燈通常約占電能總用量的2/3(1000kWh/y)。通過下述措施,照明電耗很容易減到250kWh/y.(1)改善窗戶設計,盡量利用日光照明;(2)區分全房間照明和專項照明(如臺燈);(3)使用自動計時器和減光器;(4)使用熒光燈代替白熾燈,小型熒光燈比白熾燈少用能75%,壽命卻高10倍。
6、節能效果
健康房屋的節能效果是十分顯著的,例如加拿大先進房屋的設計熱損失僅為安大略省建筑法規的28%.
1-3資源效益
有效的房屋設計可減少對工地、林木、煤炭、石油或與水有關的原材料的需求,緩沖對環境的壓力。有效地建造可減少廢料。
1、材料
通過優化建筑物尺寸和形狀,使用模數房屋方案和框架形式,可減少材料的需求。健康建筑不僅要考慮建筑中的資源使用,還要顧及開采、加工和產品處理階段上的資源使用情況。
2、建設廢料的再利用
實行集中切料、改善儲存方法、改進清點方法,可以減少廢料,優化資源使用。工地廢料常??梢灾匦率褂没蛟偌庸?。加拿大正在實施建筑材料的再循環計劃,已開發出干墻、紙板、木材、塑料和瀝青的再循環設備。
3、水
經驗表明,居民用水量可削減30~50%,而對生活方式無。衛生間占家庭用水量的75%,低沖水量馬桶每次沖水只需6L以下;低流量淋浴頭可減少流水速度50%(10L/min,一般是20L/min);低流量充氣器可減少水龍頭流量50%.草地要盡量避免栽種外來的渴水草,本地草、樹和灌木往往單靠降水就可活下去,地面和地下滴灌可節水50%,要大力提倡。地下槽和地下室中的房屋可大量存水,用于室內作沖水和洗滌之用。適當設計和管理的儲水系統的水,甚至可用作飲用水。
1-4環境責任
環境責任意味著優化寶貴資源的利用,降低材料和產品的消耗。
1、散發物和燃燒副產物
減少對房屋加熱、冷卻和用電的需求,實為減少溫室效應氣體的首要步驟,并要減少顆粒氮氧化物和一氧化碳等有害氣體。
此外,健康建筑要采用比較干凈的燃燒設備,歐洲現正在開發的住房燒木爐,二氧化碳散發量比普通工藝少90%.并少用或不用氯氟烴(CFC)。
2、廢水和污水
管道系統可設計得把灰水(浴室、水盆、洗手間排出的不含污物的水)和黑水(含污物的水)分開,灰水可收集起來二次使用。
3、現場規則
選址要比較有效地使用土地,產生理想的的小氣候,造成美觀的街景。定向要最大限度地利用日光。景觀要最大限度地阻尼冬風,夏季要遮陽,種植需要水量少的樹種。
4、廢料的處置
健康建筑應減少建筑廢料,并有利于房主對廢料的管理。在建房過程中要盡量減少有危害材料的使用。加拿大全國已實行用戶廢料管理的再循環計劃,現已包括紙、玻璃和金屬。塑料、紙箱和廚房廢料的再循環計劃正在開發之中。
1-5可承受性
1、可購性
健康建筑的造價要盡可能降低,居住舒適愉快,用戶樂于接受。
2、建筑的可行性
建筑設計必須是可行的,使用的新技術將是可以接受的。新建筑的創新性設計、方法和產品,也要適用于建筑的翻修。
3、適應性
新建筑要能滿足幾代人的居住需求;要便于翻修、擴建,單戶和雙戶住宅互換;利用閣樓住人等。
關鍵詞 健康建筑人居環境能源可持續發展
1引言
隨著我國國民經濟的發展,城市建設發展加快,目前,城市化水平為30%。按照世界上城市發展的規律,這正是從起始階段向城市化加速發展的轉變階段。在我國東部沿海地區,城市化水平接近或超過35%,已經進入加速發展階段。這都預示今后5年及下個世紀我國城市化水平將有飛速發展。
城市化發展推動建筑行業的興旺,隨著人們對建筑環境要求的不斷提高,北方地區建筑供暖,南方地區建筑空調,以及黃河下游、長江中下游流域建筑供暖與空調都成為極迫切的問題。近5年來,我國房間空調器產量持續以40%的年增長率上升,就充分說明需要的迫切性,但隨之而來的是能耗的增加和對環境的污染。北方地區供暖耗煤已占全國總煤耗的11%以上,長江中下游地區空調器及熱泵的發展已使該地區供電出現嚴重緊張的短缺。若充分滿足這一地區建筑空調的要求,空調電耗將占該地區總電耗的30%以上,這將對這一地區的經濟社會產生巨大影響。供暖燃煤直接污染大氣,并釋放產生溫室效應的CO2,這已是老問題。大量空調設備的使用會放出CFC物質破壞大氣的臭氧層已成為全球性的環境保護問題。此外,空調器在夏季將熱量排入大氣,在冬季又從大氣中大量吸熱,當空調器高度密集安裝時,還會嚴重影響城市區域小氣候。
城市化的發展使建筑能耗越來越大。工業發達國家建筑能耗占總能耗的30%-50%,我國的建筑能耗也達到總能耗的10%以上。目前,人類所消費的能源按目前絕大部分屬于枯竭性能源(如石油、煤炭、天然氣等),有關專家估計,按目前的能源消費增長率持續下去,枯竭型能源只能維持200-300年左右,因此人類面臨的能源問題是嚴峻的。
當今的建筑除了能耗大的問題外,還存在病態建筑的問題。所謂與建筑有關的疾病指的是由于建筑物室內環境有害輻射(電磁輻射和放射性物質)、溫濕度太高太低、生物化學有害物濃度太高等引起的各種疾病或身體虛弱。健康建筑指的是具有滿足人們居住或生產等活動要求的適宜的熱環境、光環境、聲環境和空氣環境的建筑物。其中熱環境包括室內的溫度、濕度、潔凈度和空氣的流動速度等,光環境包括建筑物室內外的照明和色彩等,聲環境包括建筑物室內外的噪聲、音響效果和震動等,空氣環境包括室內外的空氣的組成成分、氣味等。
地球是人類生存與發展的基礎,為人類社會的文明和進步提供了適宜的空間和豐富的自然環境。人類的絕大部分生活和生產活動在人居環境里進行,隨著人們對建筑要求的提高,建筑一方面消耗更多的自然能源和資源,另一方面產生和排放更多的溫室氣體和廢物。
2低能耗健康建筑的關鍵技術
低能耗健康建筑的實現涉及城市能源規劃、節能建筑設計、城市微氣候改善和建筑自動化等領域的科學技術的研究和應用。
2.1城市能源規劃
全面解決建筑物的供暖和空調問題,對適應城市化的飛速發展,緩解能源緊張特別是電力供應不足問題,以及保護城市局部環境及大氣臭氧層,都有重要的意義。解決這一問題的關鍵在于合理的城市能源規劃。通過研究城市能源結構、能源轉換、能源利用等環節,結合城市規劃對整個能源系統進行總體設計,研究為解決建筑物供熱、供冷、供然氣等的需要應配置的最合理的能源轉化與能源輸送系統,重點為我國北方地區熱電聯產,長江中下游地區的供熱、供冷方式,與集中供熱、供冷相適應的大型蓄冷蓄熱裝置以及全面規劃電力、煤氣、冷熱源繼續能的能源系統。
城市的能源規劃首先要估算城市的能源需求,包括生活用能(熱水、照明、電器、炊事、供暖、空調)和生活用能(工業、農業、林業、其它產業)的性質和用量。然后要考察城市的能源結構,對各種可能能源,如電能、煤、燃氣、沼氣、太陽能、風能、潮汐能、地熱等,進行定性和定量的調查和研究。最后制定出城市冷、熱、水、電、氣等能源的統一、聯合供應,以實現城市能源系統的最優的社會和經濟效果。
2.2節能建筑設計
節能建筑的設計是充分利用建筑所在環境的自然能源和條件,在盡量不用常規能源的條件下,創造出人們生活和生產需要的室內外環境。節能建筑的設計關系到三方面的研究內容:當地氣候特征,室內環境的設計要求,以及建筑物結構特征。
當地氣候特征指當地一年四季室外氣象條件,如空氣中的溫濕度、風速和風向、日照率、降雨量、積雪量等。在冬季日照率大的地方,可以考慮太陽能的利用,如被動式太陽房、太陽能集熱器。日照率大的地方則要考慮建筑物的有效遮陽措施。夏季晝夜溫差的地方,可以利用建筑物的蓄冷特性進行自然冷卻。
室內環境的設計要求包括對室內空氣溫濕度的要求。傳統的設計方法要求空調的室內環境必須維持在一個比較狹窄的溫濕度范圍,如溫度在25―28℃之間,相對濕度在50%―70%之間??照{設備的容量是根據維持整個空間要求的溫濕度值來決定的。近年來大量空調建筑的使用已帶來所謂空調建筑綜合癥的問題,即長期生活在空調建筑中的人出現的某種癥狀,如疲勞、易感冒、惡心等,總之是人體抵抗環境變化的能力降低了。這是由于空調建筑的室內環境比較穩定,空氣溫濕度變化小;另一方面由于空調建筑的密封性好,室內空氣品質差,人們得不到足夠的新鮮空氣。
2.3城市微氣候改善
城市化的發展使人類開始意識到建筑隊城市微氣候的影響。合理規劃建筑形式與位置以改善城市小氣候,妥善處理空調系統對外的熱污染,以及全面考慮綠化、遮陽等隊城市環境的影響將是城市建設規劃和設計中的一個重要組成部分。
建筑群的布置應注意建筑物的空間和平面的布局,以減少和控制城市風沙和建筑之間的強烈輻射對環境的作用。
城市水資源的規劃對微氣候也起著明顯的作用。河道的合理布置和走向,往往可以改善城市局部區域的熱島效應。
城市的三維綠化對防止夏季太陽強烈照射,改善空氣品質和美化環境都能起到不可估量的積極作用。從氣象觀測數據可以知道,城市市中心的環境溫度一般比郊區的環境溫度高出3℃左右。城市市中心由于工業、商業、娛樂業等建筑密集,加上人口也相對多,交通擁擠,造成市中心的發熱量相對大得多,形成局部熱島效應,如何改善市中心中的微氣候已成為城市人居環境研究的一個課題。
2.4建筑自動化
建筑自動化指建筑設備系統(如供熱空調系統、給排水系統、照明系統、運輸系統、消防系統、保安系統、辦公系統、通訊系統等)的監測、管理、運行和控制的自動化。智能大廈的基礎是通訊自動化系統、辦公自動化系統、大樓自動化管理系統、消防自動化系統和信息自動化系統的有機統一。建筑自動化要求建筑設備系統的合理設計、有效使用以及運行控制過程中的能量節約,以保證建筑設備在提供要求的建筑環境的同時,達到初投資、運行費和維修服務費最小的優化目標。
建筑自動化不僅是實現低能源建筑的必要條件,而且也是建筑安全、舒適和適應性的保證。隨著建筑物規模的增大,對整個建筑的規劃、設計和管理越來越像是對一個城市的規劃、設計和管理。計算機技術的發展和應用為建筑自動化提供物質基礎和技術手段。
3結束語
隨著人們對“人類―建筑―環境”認識的深入,人居環境的可持續發展逐漸成為全球普遍關注的問題。低能耗健康追求在盡量少用不可再生自然資源和能源的條件下,為人們生活和生產創造衛生、健康和合理的建筑環境,因此它是保證人居環境可持續發展的關鍵之一。低能耗健康建筑的實現取決于城市能源規劃、節能建筑設計、城市微氣候改善和建筑自動化等領域的科學技術的研究和應用。
4參考文獻
這些四合院的共同特點是容易保持好的空氣質量。本文從熱環境、自然采光、天空長波輻射、聲環境和室內空氣質量等方面描述四合院型建筑所具有的最佳功能。由于四合院型建筑在自然環境、節能以及改善建筑功能方面的顯著效果,我們希望發展這種健康建筑,服務全人類。
關鍵詞四合院風水建筑,健康建筑,冬暖夏涼,高質量空氣源,晝光環境,噪聲控制中圖法分類號TU—023
HealthyBuildingsSinceAncientChina
ChenQigaoTangMingfanWangGonglu
(FacultyofArchitectureandUrbanPlanning,ChongqingJianzhuUniversity)
DerekCroomeLiBaizhanYaoRunming
(TheUniversityofReading,Whiteknights)
AbstractChinaisofthemostancientcivilizationintheworld.Chinahasplayedaveryimportantroleinthedevelopmentofmankindhavingmademanygloriouscontributions.Chinesehistoricalexperienceofconstructinghealthybuildingsmeritsattention.CourtyardstylebuildingshavebeenhandeddownfromancientChinatothepresentdayoverallareasofChina.Dependingonthedifferencesinlocalclimate,therearesomevariationsinshapeasshowninFigure1-5,buttheircommonpropertiesareagoodindoorairqualitywhichiseasilymaintained.Thisthesisdescribestheoptimalperformanceofcourtyardbuildingsfromtheenvironmentalperspectivesofthermalqualitydaylight,longwaverayradiation,noiseandindoorairquality.Wehopethatthisbuildingstylecanbedevelopedforhealthybuildingstoserveallmankindworldwideduetotheirnaturalresponseandtheireffectsonenergysavingandimprovingperformanceforbuildings.
KeyWordsquadrangle,windwaterbuildings,warminginwinterandcoolinginsummer,airsourcewithhighquality,daylightingenvironment,noisecontrol,healthybuildings
中國古代住宅是根據風水原理設計建造的,這種住宅有著健康的室內環境。用風水理論設計住宅是大約三千年以前周朝人作出的不朽貢獻。風水理論起源于古老的下沉式窯洞(在中國西北這種窯洞仍然可見),如圖6所示,或最初的四合院,如圖7所示[2]?;陲L水理論產生了四合院型建筑的設計規則,即閉合環繞的建筑中間帶有上見天下接水的天井。圖8是四合院模型,四合院的功能如圖9所示。用古典的風水的定義解釋為:“生態之氣被風散開被水束縛,古代聰明人聚集生態之氣并用風水來保持它們”。
四合院具有以下特點:
閉合環繞天井式的建筑阻擋了室外污染的進入,從而能保持室內空氣清潔干凈。開敞的院子能夠引進陽光、雨水、新鮮空氣以及長波輻射。院子上面朝天下面以地表面為基,能夠保持院子和院子周圍的房間有良好的氣候環境。中國四合院以冬暖夏涼空氣瓣鮮舒適著稱[3]。四合院的主要特點是保持有益于人體健康的自然氣候,限制有害的污染因素。
1優良的室外空氣質量
室內空氣質量主要依賴于室外空氣質量,因此為健康建筑提供優質的空氣來源是非常重要的。地表面的室外空氣不夠好,這是因為地表面有許多污染,灰塵、燃燒廢物以及車輛排出的廢氣有比空氣更重的分子。根據下面導出的指數定律,空氣中污染的濃度隨距地表高度的增加而減少。圖10所示的大氣壓力隨高度的微分方程為:
這里dp是高度元為dh時空氣的壓力元;ρ是空氣密度;g是重力加速度。
根據Daltons定理,方程(1)對每一種空氣分部成立。對氣體dpi=-ρigdh(2)
在體積容量中,第i種氣體服從狀態方程
用(3)式除方程(2),得到微分方程:
積分(4)
考慮到氣體壓力pi與濃度ni成比例,表達式(5)可以寫成
這里n0i和ni是分子量為μi的空氣氣體分別在地表面和高度為h處的濃度;當μi增加時,濃度會增大,ni隨高度的增加而迅速減小。一般地沿高度的灰塵分布有公式
這里n0和n是任何污染分別在地表面和高度h處的濃度,α是系數,可以被測出。
可以看到,室外高處的空氣比低處的空氣干凈新鮮。四合院的通風來自于高處優質的室外空氣,如圖11所示。這就導致了良好的室內空氣質量。此外,在四合院地面的最低處還有一個陰溝把雨水、灰塵以及其它氣體排出。
2庭院的功能
庭院里的空氣幾乎是處于靜止狀態。室外空氣不斷的補充進來。庭院空氣中輕的氣體如H2O和NH3將上升,然后離開;重的氣體如CO2和Rn將下沉到庭院的底部,和其它污染物一起收集到地下排水溝中隨水排出。因此庭院里的空氣總是新鮮的。
現在推導空氣體積元的運動方程。如圖12所示,體積元底部的浮力dp等于空氣元與氣體元的重差,
這里ρ0是空氣密度;ρi是第i種氣體密度,第i種氣體滿足狀態方程
用方程(8)除方程(7)得
這里相應于氣體是上升、下降和靜止,Ar的符號可以是正、負和零。
3冬暖夏涼
在高空的空氣溫度變化比地面小,可以表示為
th=t0+Δt(11)
這里t0和th分別是地表面和高度為h處的空氣溫度;Δt是由太陽輻射加熱表面和長波輻射引起的空氣溫度差。長波輻射可以引起溫度梯度的變化大約為Δti=
±3.42×10-2Km-1。在100m高度,溫差Δt=±3.42K。由空氣中水分相變引起的溫差
Δt2=±2.5×103rmK(12)
這里rm是相變率。當rm=10-3時Δt2=±2.5K;溫度變化與高度差成比例為Δt3≈10-2Δh,當Δh=100m時Δt3=±1K。因此在100m高空溫差的總和可以估計為[4]。
四合院內的氣候是冬暖夏涼。由于空氣在庭院的上部交換,這就使得四合院內空氣質量好,空氣溫度年變化小,如圖13所示。夏天室外空氣將水份帶進庭院,由于蒸發而引起庭院空氣溫度降低。
4四合院型建筑的自然采光
四合院內的天然光經來回反射后形式散射天然光場,這種光場可以象聲音在房間里反射一樣處理[6]。圖14所示的散射光密度D為
DL=4P/cA(14)
這里c是光速;P是光能率,它等于庭院上部開敞部分面積乘以其水平面上的照度E,即
A是庭院中光的總吸收率,等于
P=abE(15)
A=∑Fiαi(16)
這里Fi和αi是庭院第i個表面的面積和光對地面、墻和頂上開口的吸收系數
(i=1,2,3)
由(14),(15)和(16),得到光密度為
這里e是房間的天然光系數,等于σ與π的比率;Ec是聯結的房間里一點的照度;
σ是窗口開向該點的立體角投射。因此,天井天然采光系數是
上式表明庭院的天然光系數kc等于房間的照度Ec與房間開敞面的照度Em的比率,如圖15所示。在天然采光設計中,kc是一個控制天井天然光環境的參數。
5噪聲控制
國際標準化機構推薦,住宅區的噪聲級不應超過35-45dB(A),在城市的某些地方要達到這樣的標準是非常困難的。四合院建筑卻可以毫不費力地解決這個問題。室外噪聲可以被四合院建筑的結構減弱。由于護結構表面無開口無聲橋,聲音衰減指數的質量定律成立[5][7]
這里D是聲音衰減指數;F是單位墻面積的質量,kg/m2對磚墻D24=1dB和
D37=53dB,這就可以將室外聲級86-96dB減少到推薦的室內聲級35-45dB。通過屋頂繞射減少的噪聲級可以用圖16所示的圖線估計,其中N是Fres2nel
帶數目;δ是路徑差,m;S是聲源;P是計算點;d是點S到點P的距離,m;A+B是從聲源S到頂點O再到計算點P的折線路徑,m;λ是波長m;f是頻率,Hz。
例如,建筑高為20m;從聲源S和從計算點到最近墻的距離都是1m,S和P的高度是2m。我們得到Nf=0.2f因此,N250=50;N50=100;N1000=200,噪聲相應地減小30dB;33dB;36dB。可以看到,如果建筑足夠高,對噪聲的屏避效果將更顯著。種植屋頂或綠化場地對聲音的衰減更大。
6保溫
一般四合院建筑的平面是正方形,這就保證用最短的邊長圍合最大的面積。因此,四合院建筑是節能型建筑型式,下面進行證明。
一個矩形的面積可以表示為S(x)=(a+x)(a-x),當一階導數S’
(x)=-2x=0時,x=0,于是得到極值S(0)=a2,由于二階導數S’’(x)=-2,因此正方形面積S(0)=a2便是矩形面積S(x)的最大值。同樣地,圓面積πr2是橢圓面積π(r+x)(r-x)的最大值,其中r是園半徑。
從節能來講,圓形平面的四合院比正方形平面更好。一個建筑的節能效率可以用外表的周長與其圍成的面積的比率來估計。
或
可以說正方形平面和圓形平面是節能的建筑平面,矩形平面的格外能量損失是相當大的。
7四合院的節能效應
四合院的庭院向天空開放,其內熱質傳遞是間接的,由下面的熱平衡方程可以求出空氣溫度tcy
PHR0(ti-tcy)+ARG(tG-tcy)+Vρicp(ti-tcy)+Vρ0cp(t0-tcy)=0(31)
這里
P—四合院平面的周長;
H—四合院的高度;
R0—四合院內墻的總熱阻;
A—四合院平面的面積;RG—四合院地坪的熱阻;V—空氣流速;
ρi—室內空氣密度;
ρ0—室外空氣密度;
Cp—空氣的定壓比熱。
這里ti,t0,tG分別是室內空氣溫度,室外空氣溫度和地基溫度,四合院的空氣溫度是三個溫度ti,t0,tG的加權平均值,一定比室外空氣溫度高??梢哉f,通過四合院大量的能量被回收和利用。
8日照
在長期的使用中,人們已經注意到了四合院里房間的空氣溫度是相對穩定的,就象森林濃陰下的氣候。庭院中可以種樹,也可以把庭院、屋頂變成花園,讓藤蔓爬滿外墻,把四合院變成綠色建筑。
在有些地方,冬季少量的日照對平衡損失是有效的,尤其是對保溫得好的建筑有很好的蓄熱性來穩定房間的溫度。
9長波輻射[8]
大氣的長波輻射入射到天井中,就象散射天然光輻射一樣。晴天長波輻射的強度可以表示為
晴天,天空長波輻射冷卻天井;多云天,天井的熱輻射損失幾乎為零。長波輻射的冷卻效果可以被利用。被冷卻的空氣集中在天井里流向旁邊的房間。
如果沒有天井,根據風水原理,冷卻的空氣就會隨風而去。如果庭院的熱輻射損失為零,那么由(36)式得
如果庭院對天空開放的面積是12×6=72m2,那么來自天空得冷卻能量應為72×50.468=3633.696W,這等于一個3kW的冰箱在庭院里對旁邊的房間冷卻。
10結論
在三千年以前,風水理論就被古代中國人充分應用了,根據風水原理設計的四合院建筑是今天中國建筑的主要形式。
這種建筑有自然氣候舒適的優點,符合健康建筑的要求,這也證明風水理論是對客觀規律智慧的總結。
四合院從熱、聲、光方面改善了環境的功能,空氣不斷更新,保持了良好的空氣質量。
將四合院的特性和智能技術結合起來就能創造出更好的健康建筑,為全人類造福。
參考文獻
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6統篇教材.建筑物理.北京:中國建筑工業出版社,1980,pp268—271
7KinslerL.E.FreyA.R.;FundamentalsofAconstics,SecondEdition,Johnwileyso
關鍵詞:室外風環境、室內風環境、自然通風
Abstract: building wind environment directly related to people's comfortable, health and safety, how to reduce the wind environment on the adverse effect of the building, how to make good use of natural ventilation the ecological resources, is building designer has to consider the question.
Key words: the wind outdoor environment, indoor environment, the natural ventilation
中圖分類號: TU2 文獻標識碼:A 文章編號:
作為一名建筑設計師,始終應貫徹以人為本的設計理念,結合當地的自然環境,運用生態學、建筑學的基本原理和現代科技手段,合理布局、精心組織、巧妙利用,力求營造一個綠色健康的居住、生活和工作環境。在設計健康建筑的時候,風環境的組織和設計是決定其設計優劣的一個重要指標。如果設計中對風環境因素考慮不周,會造成局部氣流不暢,使得污染物不能及時擴散,直接影響到人的生活質量和生命安全。但風環境具有多變性和隨機性,建筑設計時不易把控,如何減少風環境對建筑的不利影響,如何利用好自然通風這一生態資源,減少不必要的能量消耗,降低城市熱島效應,這是建筑設計師必須要考慮的問題。建筑風環境的組織和設計需從兩個方面去分別考慮,即室外風環境和室內風環境。
一.室外風環境的理論和設計
1.室外風環境分為建筑群落和建筑單體兩個方面。不同的建筑物組群會形成不同的風場,當建筑物分散布置時,只在每棟建筑背后產生風影,但當建筑成排布置的時候,建筑的風影區會組合成更大的風影區,并在兩排建筑間形成強烈的穿堂風,這在總平面規劃設計時應該引起注意。形成穿堂風的建筑形式主要有兩種:一種是一棟大樓本身有一個連接迎風面和背風面的底層過道,這種穿堂風的方向與來流風向基本一致;另一種是在一片較低的房屋處有兩棟相鄰的高層建筑,從而在過道的一端形成正壓,在另一端形成負壓,這種穿堂風的方向可以垂直于來流方向。為了改善這種近地風環境,可以從兩個方面著手:一是從氣動角度著手,合理安排各建筑物的高度和相對位置,或在建筑物的部分區域設置頂棚或隔板;二是從規劃方面著手,避免將行人通道、建筑物大門以及各種行人集聚區設置在高風速區內。對于單體建筑,當風遇到建筑時,由于建筑一般多有直接轉折,氣流在建筑的頂角出現分離,如果在屋頂上開窗,風將不是直接“吹”入建筑,而是由于負壓的作用被“吸”入建筑,在建筑的底部還會形成漩渦氣流,并且建筑越高,底部的漩渦就越強,由于其風向的不確定性和高湍流強度,很容易造成這個區域的人不舒適。在建筑背后的風影區還會形成“二次流”,其寬度與建筑的寬度有關,一般大致為建筑高度的三倍左右,這一部分的區域盡管有一定的風速,但由于缺少和周圍的換氣而存在空氣污染問題。
2.室外風環境的設計分為建筑防風和建筑對風的利用。建筑防風的四項基本措施:選擇避風環境;盡可能減少散熱面積;最大限度地提高圍護結構的氣密性;盡量增加圍護結構的熱阻。在無法改變外部風環境的情況下,我們可以通過人工手段來營造較為理想的局部風環境,如在建筑周圍種植防風林能有效地起到防風作用。但防風林有利于防止冬季的冷風,卻會阻隔夏季涼爽的風,在這種情況下就應該綜合考慮兩項因素??偟膩碚f,寒冷地區應以冬季防風為主,炎熱地區應以夏季通風為主,而夏熱冬冷地區則需綜合比較采暖與空調能耗來進行規劃設計。我國大部分地區冬季和夏季的主導風向是相反的,這有利于協調冬夏防風與通風的矛盾。風沿著街道和空曠地流動可以改善城市市區的通風條件,建筑上空的氣流在較低的建筑群中引起一股再生氣流,而沿著街道和空曠地這種效應會得到加強。提高圍護結構的氣密性就是為了減少冷風滲透,主要是通過提高外門窗的氣密性來實現。對于高層建筑來說,建筑與風之間的焦點問題往往會轉變為建筑內部(中庭、內天井)及周圍區域的風速是否過大,新建高層建筑是否對周圍建筑的風環境有影響等,因此高層建筑風環境設計的核心問題是建筑防風。建筑對風的利用主要考慮以下幾點:總體規劃設計時,通風走廊的方向一般跟夏季主導風向相反;建筑群體布局時要盡量保證每棟建筑都有一定的迎風面;街道沿風向布置時風速會較高,不沿風向布置時風速會很低并有空氣污染問題,設計時應綜合考慮。
二.室內風環境的理論和設計
1.室內風環境的調整主要有兩種方式:一是主動式,也就是自然通風;二是被動式,也就是采用空調或采暖設備。從健康建筑的要求來說,設計時應著重考慮建筑的自然通風??諝饬鬟^建筑的原因是建筑內外存在壓力差,壓力差源于兩個方面:室內外的空氣溫差引起的熱壓和外部風作用引起的風壓。利用風壓通風主要有兩種形式:一種是直接利用風的主要氣流,這種情況的設計比較簡單,很顯然,窗口越大,風速越高;另一種是利用風的二次氣流,這種情況主要是針對進深很大且在底部沒有窗口的建筑,這種情況的設計與前者有很大不同,開口越大,通風未必越強,當窗口很大(即建筑成為一個庭院)時其通風卻非常差。利用熱壓通風也就是通常所說的煙囪效應,即熱空氣上升從建筑上風口排出,冷空氣從建筑底部風口吸入。建筑內的實際氣流是在熱壓和風壓的共同作用下形成的。由于熱壓取決于室內外溫差和氣流通道的高度,所以只有其中一個因素足夠大時才有實際效果。風壓通風促成的氣流可以穿透整個房間,氣流流場在很大程度上由進入室內的空氣團的慣性力所決定,因此可以通過進風口的細部設計加以調整。
2.室內風環境的設計主要從以下幾個方面著手:建筑功能布局;建筑體形與穿堂風設計;建筑構件與房間通風;自然通風方式選擇;機械通風。建筑物的平面形狀及建筑群的布置方式會引起氣流的不同變化,當建筑平面形式為“凹”形或“L”形時,應盡可能使凹口部分面向夏季主導風向。建筑平面進深不宜過大,這樣有利于穿堂風的形成。一般情況下,平面進深不超過樓層凈高的5倍能取得較好的通風效果,單側通風的建筑,進深最好不超過樓層凈高的2.5倍。建筑的平、剖面形式的合理選擇是組織自然通風的重要措施。對于建筑形體的不同組合,在組織自然通風方面都有各自不同的特點:一字形建筑有利于自然通風,主要房間布置在迎風面,輔助用房布置在背風面,對于走廊較長的內廊式建筑,可在中間適當位置開設通風口或利用樓梯間做通風口,形成穿堂風,改善通風效果。對于“L”、“T”、“工”、“王”、“亞”等一字形組合,主要是轉折連接處通風不好,可以考慮設置敞廊或者增加開窗。“山”形建筑敞口朝向應與夏季主導風向夾角在45°以內、若反向布置迎風面的墻面應盡量開敞?!翱凇弊中谓ㄖ焕陲L的導入,可以考慮在迎風面底部部分架空,讓風進入天井,則對背風面的通風非常有利。建筑構件的布置如導風板、窗戶設置方式、窗戶尺寸、窗戶位置和窗戶開啟方式等都會直接影響室內氣流分布。窗戶與風向有一定的傾斜角時,可在室內引起大量空氣的紊流,空氣可沿著房間四周作環形運動,從而增加房間四周及墻角的氣流量。進風口與出風口如果存在高差,可以在風速不大的時候增進室內通風,如內廊建筑在走道墻頂開一些通風窗,通風效果會好得多,這種形式適合教室或人多的空間。窗戶的豎向位置直接影響室內氣流的高度,若窗臺高度在人坐著的高度以上,則室內大部分使用區的通風效果不好。如果不想氣流影響桌面的辦公用品(不至于吹起紙片)而影響工作,就可以適當增加窗臺高度。窗戶的開啟方式對室內的通風也有很大的影響,水平推拉窗不會改變氣流的初始方向,立旋窗可以調整氣流量和氣流的水平方向,外平開窗僅打開順風的一扇或者逆風的一扇可以調節氣流,上懸窗的氣流是被引導向上的,這種窗戶宜設于需通風的高度位置以下。雙層圍護結構是健康建筑中普遍采用的一種技術,被譽為“會呼吸的皮膚”。對于只有單側外墻的建筑,單側開窗無法形成穿堂風,需要調整開口的細部設計,沿著外墻創造出一種人工的正壓區和負壓區來改善通風條件。對于單側外墻有兩扇窗戶的房間,可以在兩扇窗戶相鄰的兩側各設置一塊挑出的垂直導風板,即在前一扇窗戶的前面形成正壓區,在后一扇窗戶的前面形成負壓區,則由第一扇窗戶進入室內的氣流可以由第二扇窗戶流出,室內氣流可與穿堂風相比擬。此外,建筑平面凹凸、矮墻綠籬均可作為導風構件。
3.自然通風固然可以節能并提高使用者的舒適性,但在建筑中引入自然通風需注意的環境條件,如果噪聲過大(超過70dB),或者空氣質量很差,自然通風就應該盡量不予考慮,這時就需要機械設備來改善室內空氣質量。機械通風的模式主要有:自然進風,機械排風;機械進風,自然排風;機械進風,機械排風。這里就不作詳述。