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可持續發展是我國科學發展觀的基本要求,在建筑設計中,設計出可持續發展的建筑可以使建筑物的使用效率得到充分的發揮,最大程度減少建筑物對人們生活環境造成的影響。就我國現在的建筑來看,資源型和生態型的建筑占據很小的一部分,可持續建筑受重視的程度較低,所以,需要在建筑施工中加強宣傳教育工作,增強人們對可持續建筑的認識,引導并且鼓勵建筑單位進行可持續建筑施工的試點工程,進一步完善國家的建筑法律法規,利用政策指導可持續建筑向著更好地方向發展。
一、可持續建筑的內涵分析
傳統建筑施工中需要消耗大量的能源,對我國資源節約型社會的建設造成了一定的阻礙。隨著可持續發展理念的出現,人們對建筑節能的關注程度越來越高。我國的建筑能耗占據全國能源總消耗的13%,其中生物能源的消耗量占商業用能總量的52%。不僅如此,建筑工程建設過程中還會產生大量的污染物質,對環境造化嚴重的污染,針對建筑本身對環境產生的影響,可以通過加強建筑設計的方法來減少這一影響因素。因此,在建筑設計中可以將建筑和環境看成一個統一的整體,從建筑施工的不同環節減少工程施工對環境造成的影響,推動建筑的可持續發展??沙掷m建筑的設計要求走能源節約、環境友好型的道路。建筑材料的選擇盡可能使用綠色建材產品,使用可以循環再利用的材料,從而減少建筑材料生產過程中對環境造成的污染。加強綠色能源的利用包括兩個方面的內容,首先是建筑物內部的能源使用綠色能源,例如,太陽能、風能、地熱能的使用,其次,將建筑物的能源消耗降至最低,可以借助于自然風光和通風條件為建筑物營造良好的環境。
二、可持續建筑的設計重點及方法
(一)可持續建筑的設計重點分析
可持續建筑在設計過程中應該堅持四個設計重點,首先是堅持重點目標,當今社會發展中,能源短缺和環境污染是人類發展和環境的主要矛盾,因此,可持續建筑建設過程中應該堅持高效利用潔凈能源減少環境污染的設計重點;其次是堅持重點部位,通過對建筑室內設計目標和室外設計要求的平衡,加強建筑內外空間維護結構的分割成為建筑施工中的關鍵問題,所以,可持續建筑設計的重點部位是對建筑結構的研究和設計;緊接著是重點方式,建筑設計中以被動設計方式為主,機械設計方式為輔,最終促進能源的高效利用以及資源節約目的的實現;最后一個是重點內容,可持續建筑的重點內容就是加強太陽能、風能、地熱能等潔凈能源在采暖、制冷以及通風方面的使用。
(二)可持續建筑的主要設計方法
1、加強土地資源的合理開發和利用
綠色建筑設計需要堅持土地的合理開發和利用原則,強調土地資源的集約化利用,建筑設計人員要充分利用周邊環境的配套設施,對土地資源進行合理規劃,在不增加土地利用的前提下,提高土地資源的利用效率,并且加強地下空間的有效利用。建筑施工單位在開發土地資源的過程中,應該認識到地下空間的微氣候穩定對防風暴和防塵的作用,意識到微氣候對生態平衡的保護作用。通過對地下空間的合理開發利用能夠很大程度上改善城市的生態環境,增強城市的環境質量。建筑設計需要結合我國的基本國情,優先發展地下車庫以及地下商場等。
2、選擇生態材料作為建筑的基礎材料
生態材料是生態建筑的物質基礎,生態建筑材料主要是指環保性材料、安全性材料等。生態材料的利用對地球的負荷最小,同時對人們的身體不會造成傷害,一般情況下,將生態材料主要分為天然建材和人工材料兩種形式。生態建筑建設在材料選擇上沒有統一的標準,需要在選材的過程中充分了解材料的使用目的。建筑設計中采用對環境污染較小的材料可以增強生態效益,同時也可以加強現有資源的使用,利用地方資源來取代外來的特殊資源。
3、建筑設計中加強可再生能源的利用
材料的再生和循環利用可以增強資源的利用效率,減少污染物的排放量,同時還能夠降低建筑生產中的相關處理程序。建筑構造中可以使用鋼材、鋁材等一些可循環利用的材料,一定程度上能夠減少建筑物垃圾。此外,新型材料的生產、使用和回收過程不會對環境產生較大的影響。增強材料的可循環利用性是促進可持續發展的關鍵所在。不僅如此,建筑設計中還應該加強自然可再生能源的使用,例如,太陽能、風能和地熱能的使用。在建筑物布局設計中,充分利用自然通風的效果能夠增強建筑內部能源的消耗量,自然通風可以解決建筑內部空氣流通問題,確保建筑氣候的良好,從而增強建筑內部的空間質量和舒適度,住戶無需增加投資改善建筑內部的小氣候,使整個建筑的環境更加協調舒適。
結束語:
隨著建筑規模的擴大和建筑數量的增加,當前的建筑設計向著多元化的方向發展,可持續建筑設計也成為建筑發展的主要趨勢??紤]到可持續建筑設計是一個系統性的工程,不僅涉及到建筑的所有環節,同時也涉及到建筑的使用者以及建筑內外部環境之間的關系,需要建筑工程設計人員綜合考慮多方面的因素,加強能源的有效利用,利用可再生能源取代建筑建設中的不可再生能源,利用可循環利用的材料取代不可循環利用的材料,增強建筑材料的使用效率,同時減少建筑施工中因為材料使用問題對環境造成的污染,樹立科學的建筑設計目標,確定建筑設計的重點,將建筑藝術和人類的發展相結合,從而促進建筑施工和環境保護的協調發展。
參考文獻:
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關鍵詞:可持續建筑,設計
Abstract: sustainable building design is to realize the virtuous cycle of the construction industry, with the concept of ecological design realize the integration of man and nature environment, protect resources, saving energy, realize the optimum combination of ecological building. From this into consideration, sustainable architecture design concept including save energy, environmental protection and material use.
Keywords: sustainable architecture, design
中圖分類號:TU2文獻標識碼:A文章編號:
建筑業的各項活動(包括各類建筑物和環境設施的選址、規劃、設計、施工、運營、改建、拆除,以及所用建筑材料、構件和設備的生產、運輸、安裝等)既要考慮當前的需要,又要考慮未來的需要,不以犧牲后代人的利益為代價來滿足當代人的利益,也不以犧牲當代其它人的利益為代價來滿足本地人的利益;既要達到發展經濟和改善人們生活的目的,又要使對環境的負面影響最小。
1可持續建筑設計理念
可持續建筑的設計就是要實現建筑行業的良性循環,用生態設計的理念實現人與自然環境的融合,保護資源,節約能源,實現建筑生態的優化組合。從這個方面考慮,可持續建筑的設計理念包括節約能源、環境保護和材料運用。
1.1節約能源
建筑設計要保證建筑活動通過節約能源來實現對自然環境的保護。目前采用的利用太陽能,采用的節能的建筑維護結構以及減少采暖和空調的使用,就是可持續建筑設計的節約能源理念的體現。
1.2保護環境
可持續建筑設計講求的是回歸自然環境,實現對周圍環境的保護,并實現對內部環境的有效整合,保證建筑設計提供更為舒適健康的生活環境。在外部建筑設計方面要考慮到周圍環境和建筑物的融合,充分利用環境提供的天然可再生能源,實現對生態環境的有效利用和可持續性的環保作用。
1.3運用環保材料
可持續建筑設計理念強調使用綠色環保材料。綠色環保材料是指天然的、未經污染且只進行了簡單加工的裝飾材料?;蛘呤墙涍^加工、合成等技術手段來控制有毒、有害物質的釋放,因其毒性輕微,對人類健康不構成危險的裝飾材料。綠色環保材料的應用能夠保證對人類自身健康不構成危害,同時也能夠保證建筑材料的回收利用,避免對土地、水源等自然資源造成影響。另外,綠色材料的應用也需要有較為先進環保的設計施工技術作為支持,將綠色材料的價值通過施工工藝體現出來。
2可持續建筑設計原則和特點
2.1充分考慮到居住環境的氣候條件
可持續建筑設計要遵循居住環境的氣候特點,例如:處于北方的建筑物,最大的問題就是空間采暖問題,為了更好的利用周邊環境增加空間采暖的效果,設計人員在每一步都很注重環境與能源利用之間的關系。設計人員先設計出建筑平面的幾何形式,再考慮建筑維護體系的保溫隔熱的能力和建筑陽面所獲得的太陽輻射熱增益對采暖的作用,最終選取了能夠獲得充分日照和所有房間都可以有陽面的扇形平面,并通過縮小能耗較高的北立面的尺寸獲得能耗最低的設計方案。
2.2運用環保節能材料和高新施工技術
可持續建筑設計要考慮到運用環保節能材料,環保節能材料能夠減少污染,避免對人體造成危害,例如:新型材料槽孔木吸音板就能夠吸音降噪,具有出色的降噪吸音性能,對中、高頻吸音效果尤佳。這種設計既能夠體現出天然槽木紋理,古樸自然,又能夠體現明快亮麗的現代風格,提供良好的視覺享受。同時,環保節能材料能夠提供無污染的可循環的材料,保證建筑材料能夠循環使用,避免引起不必要的環境污染。另外,我國建筑能耗已接近全社會終端能耗的30%,因而建筑能耗的降低就成為全社會共同關注的話題。因此可持續建筑設計要考慮到節能觀念,要引進先進環保材料的施工工藝,在規劃、設計、施工過程都要使用節能節材技術。例如:室外景觀燈采用太陽能光伏系統,它可將太陽能轉化為電能;公共住宅統一安裝太陽能熱水器;對屋面和場地雨水進行收集和再利用,將雨水積蓄用于景觀和綠化灌溉。
2.3追求自然、建筑和人三者之間的和諧統一
可持續建筑設計原則在某種程度上與“天人合一、自然和諧”的中國傳統文化理念相吻合,這一設計原則要求將可持續建筑設計的應用貫穿于建筑物的規劃、設計、建造、使用以及維護的全過程,覆蓋建筑物的整個生命周期,甚至在建筑物廢棄后的循環再利用也要注入綠色的理念。全過程是基礎,節能環保是關鍵,可持續建筑的核心內容是盡量使用再生資源,減少能源、資源的消耗和對環境的破壞,采用生態技術實現廢物的無害化和資源化處理,實現資源的高效循環利用。并且對室內空氣中各種化學污染物質的含量進行控制,保證室內通風、日照條件良好。同時為了實現“天人合一”的設計原則,要利用植物的自我清潔的能力,采用立體綠化技術,提高三維立體綠化量,將生態性的因素融入到建筑之中。例如:將屋面布置成空中花園,種植各種耐旱常綠的草坪花卉。這一做法不但可以通過吸收和反射日光,降低熱增益,同時植被本身吸收的熱量傳遞給建筑,可以降低能耗??傊?,和諧統一的可持續建筑設計要考量到建筑物周邊的各種環境因素,保證對自然環境的利用和保護,同時要保證建筑物本身進行有特點的文化藝術設計,實現環保和美觀的雙向設計典范。而任何建筑物都是為了人的生活而建筑的,必須要考慮到保證使用者遮風擋雨、享受環境的建筑設計目的,保證建筑設計能夠成為人們生活理想的組成部分。和諧統一的建筑設計是作為整體環境的一個有機而和諧的部分出現的,這是一個長期漸進的建筑目標。
3可持續建筑案例分析
由于建筑能耗占全球總能耗的40%左右,建筑的可持續化發展勢在必行。后勤工程學院綠色建筑示范樓就是在這樣一個大的時代背景推動下的產物。
該項目建設用地位于重慶市大學城后勤工程學院新校區西南角,用地面積13837.8m2,南臨大學城主干道,東靠校園環道與城市干道的連接道,西、北面為一小山體,高約20m,建設用地較為平坦、規整,無不良地質條件和周圍環境污染現象。該綠色建筑示范樓為一多功能的綜合體建筑,主要承擔學院外聯等多種任務,其功能包括住宿、餐飲、教學、辦公、會議、娛樂等,是一幢實用性和功能性較強的示范建筑。
可持續建筑的內涵是本著生態優先的原則,以環保、節能、健康及舒適等為設計理念,由多學科原理共同整合構建,最終實現以最低的環境代價來滿足適宜的人居質量。根據這一內涵,該示范樓制定了如下的可持續目標:(1)生態性:補償場地的生態環境,提升環境的生態潛力;(2)舒適性:保證室內有良好的溫度、濕度和照度;(3)健康性:提高室內外空氣質量,促進使用者身心健康;(4)低運行能耗:通過利用可再生能源及對建筑進行相關的優化設計,實現建筑運行過程中的化石能源低消耗,建筑節能目標為70%—75%;(5)低運行排放:采用清潔能源及中水回用,實現建筑運行過程中二氧化碳和廢水的低排放。
1、結構體系優化
結構體系包括建筑承重結構和圍護結構。根據建筑物使用功能的要求及當地建筑結構造型和圍護結構選擇的一般原則,充分考慮地域的氣候特點和構造方式,實現建筑結構體系的最大優化。一是控制窗墻比,在滿足自然采光和通風要求的前提下,控制窗墻比,減少因開窗面積過大帶來的輻射傳熱。二是采用高強鋼筋的混凝土框架結構,在滿足多功能建筑使用要求的前提下,建筑承重結構采用鋼筋混凝土結構。為了盡可能減少鋼筋混凝土的用量,設計上選用高標號混凝土(C40)和冷軋帶肋的高強度鋼筋(HRB400),最大限度的降低對環境的影響和對能源的消耗。
2、水資源利用
水資源循環利用的目標是實現凈水(污水處理)、節水(水資源利用)及保水(生態)。一是雨水回收利用系統。建筑屋頂及建筑周邊的雨水通過管道收集進入地下室的中水處理池,過濾后用于景觀與綠化用水。二是灰水處理系統。建筑內生活污水和廚房油水排入城市污水管道統一處理,其余灰水全部收集,經地下室流離生化中水處理設備處理后,回用于樓內衛生間的沖洗、景觀及綠化用水,中水回用率達42%。三是節水器材。示范樓所有衛生潔具均采用節水型衛生設備,其中公共衛生間采用無水小便斗;廚房、洗衣房采用節水型水龍頭及節水設備。
3、能源系統平衡
關鍵詞:建筑設計;可持續建筑;平面設計;空間設計
中圖分類號:TU2文獻標識碼: A 文章編號:
引言
可持續建筑在設計過程中,必須針對其各個構成要素,確定相應的設計原則和設計目標。同時,這些構成要素又是設計者要具體操作的對象。在綠色建筑設計體系中,目標及原則的分析和把握具有重要的實踐意義。這里以生態要素為主要對象,扼要闡述其設計目標和原則。事實上,很少有建筑能對具所有的方面做出深入的響應,而絕大多數的綠色建筑都是根據其所在地域的經濟條住、氣候特征、文化傳統等具體因素對不同的方面有所強調和側重。
可持續建筑設計考慮因素
在所有的建筑中,居住建筑大約占50%一60%。所以如何提高居住建筑的環境性能、降低其能耗也就成為居住建筑設計的要點。在最初設計時、布局的密度、位置、方位等因素,很大程度上決定了能量的消耗量。同時,提高保溫標準、減少不必要的空氣流動、提高采暖空調設備效率以及通過建造溫室和加大朝南的窗戶面積來采集被動式太陽能也對能源消耗有較大影響。因此,建筑師和工程師的最初決定,對隨后是否有改善機會具有至關重要的作用。對住宅中的能量消耗有顯著影響的因素有:
①建筑形式(緊湊的開發形式具有很多優點);②建筑圍護結構(使用熱容量大的材料以及高效的保溫反來吸收太陽能輻射,并延緩夜間溫度的降低);③建筑方位(布局時,增加采集陽光的面積,減少頂風的面積);④微氣候(布局時,和用綠化設計來增加遮陽的效果);⑤交通(選擇建房地點時,考慮減少開車出行的需要.并增加公共交通站點的密度)。結合工程實踐經驗,對于可持續住宅設計應采用緊湊的結構,以使相鄰的墻壁、地板和屋頂可以最大限度共享;提高凈空的高度,以增加四周表面的相對面積;為陽光照射和和用太陽能留出空間;考慮自我遮蔽的分布形式;和用屋頂空間來調節室內環境;栽種樹木來遮擋夏季的陽光;提供高效的保溫層,來節省能雖和提高舒適程度;安裝低能耗的照明系統;為用戶提供調節個性化環境的設施;為以后提高保溫標難創造機會;
按這些指導原則修建出來的慶屋,其特征和形式都與當今建筑師設計的大多數建筑迥然不同。在過去十年間,各國政府盡管改善了保溫標準和采暖空調系統,但郊區房產的迅猛增長,以及不重視開發現個城市地區由的“閑置土地”,使二氧化碳排放量有所增長。這是因為在郊區修建的建筑,絕大部分都是獨市或者半獨立的住宅,分散的布局,使人們出行時寧愿開車,而不愿坐公共汽車或者火車。盡管設汁和施工的技術都有所提高,但能源消耗的增長幅度,還是高于預期水平。因此,住宅建筑選址應該注重閑置土地的和用,盡量使用交通、市政管網較為齊全的熟化土地。此外,為了達到節約能源的目的,這些房屋需要以緊湊的形式修建——樓層高度適中,比鄰修建以便共享墻暖和層頂等設施。
可持續建筑設計
3.1平面設計
良好的建筑平面設計能有效地改善建筑熱環境與自然通風的狀況。平面設計的重點要體現在體形控制、平面分區兩個方面。
(1)平面和體形控制。1)減小體型系數和于抵御冷熱極端氣候。在惡劣的氣候條件下,小的體型系數能將暴露于外界氣候中的界面盡可能控制到最少,這無論對于減少冬季火熱還是減少夏季得熱都是有和的。而對于高度一定的建筑(比如在發展少國家中建設量最大的多層住宅,高度一般多在6層左右),其平面形式也就幾乎成了影響建筑體型系數的唯一因素。這也能使我們對體型系數的探討集中到建筑平面上來,簡化了問題的難度。在常見的平面形式中,圓形平面可以擁有最小的外表面積,其次是方形。從平面形狀來看,凹多邊形平面與凸多邊形平固相比都會具有較大的體型系數,所以,開敞天井和內天井對體形控制都是水和的。不論是開敞天井或內天井,其主要目的無非是為了加強自然采光和自然通風。然而同時又不可避免地導致外界面增加,體型系數擴大,此時通過建立可應變的玻璃界面調節體系可以在極端氣候下封閉天井。這樣在滿足自然采光的同時隔絕熱交換.可以降低熱工能耗。2)通過體形平衡得熱與失熱。盡管大陸性氣候冬季氣溫很低,但大部分地區太陽日照輻射還比較強,特別是建筑的某些朝向的外界面在向外散失熱量的同時也接受太陽輻射,包括南向的和東兩方向的外界面,其可稱為“受熱界面”。如果從冬季和用太陽能的角度出發,適當調整受熱界面的性能,可以做到受熱外界面吸收的日照輻射熱量大于其向外散失的熱量。這部分“盈余的”熱量能夠補償建筑其他外界面的熱損失。這樣,受熱外界面特別是南向外界面的面積越大,補償給建筑的熱量就越多,對節能就越和。因而,此時建筑的體形不是以外界面越少越好來評價,而是應以南向外界面足夠大,同時其他方向外界面盡可能少為標準來評價,用建筑南向外界面與外界面總面積之比來進行比較,更能說明建筑體形對太陽能的和用情況。當然,南向外界面的擴大又會導致建筑夏季得熱增加,因此合理的確定南向外界面積與建筑南向遮陽是做到通過體形平衡得熱與失熱的必要因素。
3.2空間設計
(1)內部空間。內部空間的設計極大地影響薦建筑能耗和室內環境。合理的內部中間設計可以改善建筑的得熱量和失熱量以及自然通風。
(2)外部空間(室外空間)。在外部主間設計中,庭院和中庭是改善建筑熱環境和自然通風的最重要因素。庭院和中庭是由建筑圍成,沒有頂,是中國傳統民居的重要堅特征,是在當地的氣候和社會結構的基礎上形成的。庭院在中國傳統民居中非常常見,從華北到華南都有分布,唯一的區別是庭院的大小不同。帶有庭院的建筑,在不同的地方是有區別的。華北地區,由于太陽高度低,庭院朝向南面,這樣就能獲取充足的陽光和日光。中部地區,建筑群更加集中,因此庭院尺寸就比北方的小很多。華南地區,由于溫暖的冬季而處自然通風比陽光更加重要,因此。其建筑群是中國最為集中的,庭院的尺寸比其他地方的都小,庭院縮短為中庭。中國的庭院除了大小和形式不同外,所有的庭院都融入了氣候的因素。
由于庭院對自然的適應,建筑能夠適應氣候的變化尤其是極端氣候。以下幾點體現了建筑的適應能力。
(1)氣候的過渡。進入建筑庭院的氣候可以作為一種資源。庭院中的空氣運動與自然界的不同,除非庭院是外部空間。由于受到庭院周圍垂直立面的約束,庭院中的空氣溫度受到空氣盆積積效的影響呈垂直分布。冬季,空氣溫度由下而上升高,而夏季則相反。這樣,庭院成為建筑與外間氣候之間的緩沖帶,建筑室內空間在極端氣候以外的任何時候都能保持舒適。此外,夏季由于庭院四周的屋檐會形成陰影,陰影會使空氣溫度降低。
(2)可調節的熱緩沖帶。通過調整建筑群的關系和建筑立面的設汁產生熱緩沖層,形成室內環境和自然環境之間的緩沖帶。緩沖帶在一定程度上防止了極端氣候的不利影響,建筑熱性能也可以隨之得到調整??諝鈱⒓性谕ピ褐校軌驕p弱外部氣流對室內環境的不利影響??諝鉁囟群蜌饬鞅容^穩定,這有利于冬季的熱量儲存。夏季,庭院的熱壓能夠改善自然通風,有利于建筑的被動冷卻。
在一定范圍內,庭院寬度與高度的尺寸反比例是煙囪效應或熱壓通風的最重要影響因素。當尺寸較小并日高寬比較大時效果更佳。這種庭院有時被稱為中庭。但這會降低太陽輻射和自然采光的效果。因此,應當根據當地氣候和陽光條件來設計庭院的尺寸和比例,包括日光和通風也應考慮。
結語
可持續建筑力求達到建筑壽命周期的資源有效利用,文章系統地分析了可持續建筑的設計思路,提出從建筑建筑布局、建筑平面設計等途徑來實現可持續性,探索以設計手法協調建筑與環境途徑。
參考文獻:
朱唯; 袁春學. 可持續建筑與設計方法探討[J]. 西北建筑工程學院學報(自然科學版). 2009(22):30-31.
關鍵詞:可持續建筑 建筑設計 應用 思考
中圖分類號:TU241 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2016)10(a)-0057-02
在新的發展時期,資源能源日趨緊張,水資源日益減少,人地關系矛盾越來越突出,環境問題成為人們心頭之痛。在此情況下,建筑行業必須思考新的發展思路,在建筑設計上,要充分考慮各種因素,降低資源能源浪費,促進能源循環利用,提升建筑的環保功能,保障建筑的舒適性和安全性。因此,建筑設計必須實現可持續發展??沙掷m建筑設計的應用思考,主要應從以下幾點進行考慮。
1 增加建筑物的能量來源
在以往的建筑設計中,建筑物的能量來源比較單一,通常依靠電力帶動各類用電設備,提供能量。單一的電力設備過多使用也是對資源能源的大量損耗,另外,一些電力設備在使用過程中可能會產生對大氣環境或者對人體不利的氣體或顆粒。新的建筑設計要求建筑能夠利用大自然當中的綠色能源來解決人們日常生活中需要用到的能量,以此來擴大能量來源途徑,改善生活環境。而自然的綠色能源,主要指的是太陽能和風能。
1.1 太陽能及其應用
太陽能是常見的可再生能源,也是目前為止,人類利用最廣的一種綠色能源。在綠色建筑的設計當中,太陽能常常被予以應用。另外,在全球范圍內,我國的太陽能資源十分豐富,綠色建筑中應用太陽能源十分有利。綠色建筑的設計當中,太陽能設備通常分為兩種,一種是吸收太陽能的裝置;一種是轉換太陽能的裝置。吸收裝置利用自身材質和結構,完成對太陽能的吸收和保存,而轉換裝置主要是將直接吸收的太陽能轉換成其他能源,便于人類進行利用。吸收裝置主要設計如下。
第一,吸收裝置一般置于建筑物的頂層,通過面對太陽照射獲得能量。由于我國位于北半球,我國的大部分區域太陽能裝置一般是面向南面,以獲得更多的太陽能量。目前,太陽能接收裝置已經逐漸應用于我國的民用居住建筑當中,為人類生活提供部分所需能量。
第二,太陽能的吸收裝置還需要其他分部件,如蓄熱裝置。蓄熱裝置的設計是在吸收裝置的基礎上,將能量有效儲存下來,如果是陰天或者天黑之后,用蓄積的能量進行繼續補給。建筑物的室內也通常分布集熱裝置,比如集熱墻就可以很好地儲存熱量。在建筑物的外部,也可以利用卵石構成蓄熱裝置平臺。卵石本身具有較好的蓄熱性,能夠較長時間維持熱量,減慢熱量的散失。
太陽能的轉換裝置,是光能與熱量或者電能之間的轉換,這種裝置的設計通常由多個裝置組成。在建筑物的樓頂需要安裝太陽能集熱板或者熱水器,進而傳達給室內的熱水器裝置,以此獲得熱水來源或者其他能量來源。這種轉換形式在我國目前已經應用較為成熟、廣泛。許多家庭都安裝了熱水器用來給日常生活提供熱水或者暖氣。但是,這種形式也存在一定的限制性,比如太陽能電池板的應用有限制,獲得的電能不能完全滿足人們的生活所需,較多應用于對電量要求較小的裝置。
1.2 風能及其應用
風能也是一種主要的清潔可再生能源,隨著人們對清潔能源的不斷重視,風能的應用比例越來越大。我國當前的沿海和內陸一些地區都有諸多風能轉換設備。由于在技術層面的不成熟以及條件的限制,在綠色建筑的設計方面,風能仍然處于探索階段。在綠色建筑設計中,風能的應用主要是在通風換氣和風力發電方面。
以往的風力能源利用,主要在沿海地區或者風力較大的內陸地區,在我國的城市當中應用較少。而隨著不斷地研究發現,城市中仍然可以有效利用風能,比如在高層建筑頂上或者兩個高層建筑之間仍然存在大量的風力能源。高層建筑與高層建筑之間,會存在較大的風壓差,形成較快的風速,這種原理形同于峽谷之間的風能。在這個原理下,設計人員可以根據建筑之間的具體數據設計風力發電裝置。在設計發電裝置之前,需要先建立一個模型,進行精確評估,確認裝置的合理性和精確性,繼而設計出完整的風力發電裝置,為建筑提供一部分所需能源。我國的風能資源也十分豐富,在一些地區,可以直接在建筑屋頂上安裝風力發電機,通過屋頂風力進行發電。在我國城市中,出現了清潔能源的綜合利用,將風能與太陽能進行結合,以太陽能為主,風能為輔,為人類活動提供源源不斷的能源。由于風力發電裝置自身存在一定的限制性,故目前在普通居民區當中難以得到有效利用。
2 減少建筑內部的熱量耗散
建筑的可持續設計,除了在資源能源利用上進行優化設計,另一項重要的設計措施是減少建筑內部的熱量消耗。一方面,建筑物通過不斷利用新能源增加所需能源來源;另一方面,建筑物可以通過多種技術或措施減少能量的消耗。這也是可持續建筑設計的重要理念之一。比如,建筑物可以通過一些的保溫設備來防止熱量的快速耗散,減少能源的使用量。
綠色建筑設計中,建筑的保溫效果是重要的設計方面。建筑物可以通過良好的保溫效果,來降低熱量的流失,減少太陽能的輻射,降低熱量的傳遞。維持良好的保溫效果,通常需要選擇較好的保溫材料。主要的保溫材料一般都是復合材料。保溫設備可以分為三大類,即內保溫和外保溫,以及夾心保溫。通常在建筑物的頂部也可以進行相應的設計措施,來降低熱量的耗散。如將屋面進行改善,提升屋面熱工性能,將屋面設計為通風型或者架空型等。
3 加強資源循環利用
資源能源的循環利用,是綠色建筑設計的重要措施。資源能源的循環利用主要是對建筑物在平時所產生的廢棄資源進行回收利用,以減少資源能源的損耗,降低資源能源利用成本。在人類生活中,所產生的建筑物廢棄資源主要是水資源。對污水的有效循環利用,直接影響資源能源循環利用效果。在以往的建筑設計中,生活中產生的污水通常不直接進行加工處理,而是通過下水道流入河中,或者由下水道通往污水處理廠。而污水集中處理一般含有各種成分的污水,處理起來十分麻煩,水資源浪費巨大。
而通過在綠色建筑設計中,直接融入污水處理設施,將排水管道進行重新設計和布局,對廢棄水進行分類收集,以提升污水處理效果,提升污水處理效率,也同時節約了大量的污水處理成本。除此之外,在建筑設計中,可以設置雨水收集系統,將收集的雨水與生活中排放的污水匯集到一起進行集中處理,提升水資源利用程度。一般而言,生活中的污水污染程度不高,與雨水可以歸為一類進行凈化處理,實現水資源循環利用。
4 結語
隨著人類的快速發展和資源能源的日益緊張,人類能源的增長需求與緊張的資源能源形成矛盾。要解決好這對矛盾,走可持續發展道路是必然要求。以可持續發展理念進行建筑設計,是建筑行業未來發展趨勢。在建筑設計中,只有進行清潔能源的有效利用,并通過有效措施減少建筑能量的損耗,加強資源能源,特別是水資源的循環利用,才能實現建筑設計行業的可持續發展。
參考文獻
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【關鍵詞】建筑設計;可持續;剖面設計;空間設計
0.引言
從建筑、人以及環境組成的系統來看,建筑最本質的特征在于:它是人與環境組成的系統的一部分。通過采取可持續建筑設計,有效地保證相對安全、舒適的室內環境并維持其與自然氣候之間的差異。
1.可持續建筑的剖面設計
1.1剖面和通風
自然通風按照驅動力可以分為兩種:風壓和熱壓通風。風壓通風是由風壓差引起的,熱壓通風是由空氣的密度差引起的。這兩個因素有時同時存在,有時分別存在。當風壓差太小不足以促成自然通風時,熱壓差就成為自然通風的最主要影響因素。
風壓通風是一種對流通風,空氣是水平流動的,而熱壓通風的空氣流動形態更加復雜。風壓通風與建筑平面有關。這種通風形式是由不同方位界面的風壓差引起的。當室外無風時,熱壓差是自然通風的主要驅動力。在熱壓差的作用下,室內熱空氣上升,從建筑的上部開口流出。室外冷空氣從下部開口進入到建筑物中。室內外空氣溫度差、上下開口的高度差以及開口面積共同決定了通風效率。
因此,對于可持續建筑設計時,其建筑剖面為了達到通風效果應該遵循以下剖面設計的措施,以增加室內外熱壓差,改善無風時的自然通風。
(1)營造熱空間。根據溫室效應,厚墻體和熱通道玻璃墻可以用來創造夏季的熱空間以改善自然通風。
(2)提高空氣入口和出口之間的高度差。利用以下措施可達到這一效果:①提高窗戶高度。法式窗戶(一種落地窗)可促進空氣運動,減弱室內空氣盆積效應;②設置垂直貫通空間以增強煙囪效應,如可以根據需要開閉的天井。當室內外空氣溫度差較低時,通風的冷卻效果主要體現在人體汗液蒸發。因此,誘導氣流通過人體就非常重要了。在一般的房屋設計中,窗臺高度是由安全和擺放家具的需要決定的,而不是根據自然通風的要求。高窗臺將會增強空氣盆積效應并形成遮風處。這明顯影響著自然通風的效率。近年來代中國,房屋窗戶的而積壓以前更大,而窗臺高度卻降低了。中國房民建筑中出現了越來越多的法式窗戶。這有利于改善自然通風,減弱空氣盆積效應。
1.2剖面和自然采光
(1)邊窗采光設計。把窗戶或通風門設置于中庭。面向中庭的窗戶采光潛力類似于面向開闊庭院的窗戶,但是減少了熱量損失而且戶環境更好。在中庭空間設置高反射率的表面可以增加采光的深度。在兩邊墻上開窗。在兩邊開窗可以在室內空間形成更好的光照分布,如兩面采光。結合建筑外部構件改善采光。建筑部件如深遠的挑檐、外部桃板等可以改善光照分布,控制眩光,減少噪聲,使用圓形邊緣可使光照柔和。對于觀景和采光要求,使用不同的窗戶。利用眩光控制優化采光,這一結構打斷了視覺,可以用來連接光架或作為遮蔭裝置。上部的玻璃幕墻應該用高透射材料,而較低的窗戶應使用較低透射率的材料。這些玻璃窗都應考慮眩光控制。使用傾斜天花板來增加窗戶高度。較高的窗戶將會使光線投入到天花板上并進入到房間深處,這樣就能提供均衡的光照,天花板應該光滑色淺。減小窗洞深度或將其做成斜面,以減少窗戶和墻的對比。如果相鄰的墻與窗戶對比減弱,眩光將會減少。減小窗洞深度或將其做成斜面會創造出使人眼更加舒服的光線傳播。
(2)頂部采光設計。根據層高設置天窗。天窗的間隔應等于層高。設置天窗以優化窗戶設置。天窗的設置應依據已設置的窗戶來決定。房間的尺寸決定使用多少天窗。使用傾斜天窗。為了平衡冬日和夏日的采光,可使天窗向北面或南面傾斜。傾斜的天窗可收集更多的冬季陽光并減少夏季的直射陽光。在北墻上開天窗,所有的墻,尤其是北墻,充當著散射陽光的反射體的角色,使從南面進入窗戶的光線分布更加均勻。使用喇叭形的通風口。當采光井周邊向外傾斜時,天窗將很少產生眩光,并能使光線分布更加均勻。使用高天花板以減少眩光。在高而窄的房間里,光源在居住者的視線范圍外,從而可以減少眩光。在光線達到地板前,它能夠被散射掉。
2.可持續建筑的空間設計
2.1內部空間(功能生間)
內部空間的設計極大地影響建筑能耗利室內環境,合理的內部中間設計可以改善建筑的得熱量和失熱量以及自然通風。
2.2外部空間(室外空間)
在外部空間設計中,庭院和中庭是改善建筑熱環境和自然通風的最重要因素。庭院和的中庭是由建筑圍成,沒有頂,是中國傳統民居的重要特征,是在當地氣候和社會結構的基礎上形成的。庭院在中國傳統民居中非常常見,從華北到華南都有分布,唯一的區別是庭院的大小不同。帶有庭院的建筑,在不同的地方是有區別的。華北地區,由于太陽高度低,庭院朝向南面,這樣就能獲取充足的陽光和日光,中部地區,建筑群更加集個,因此庭院尺寸就比北方的小很多。華南地區,由于溫暖的冬季而使自然通風比陽光更加重要。因此,其建筑群是中國最為集中的,庭院的尺寸比其他地方的都小,庭院縮短為中庭。中國的庭院除了大小和形式不同外,所有的庭院都融入了氣候的因素。同時鑒于庭院對自然的適應,建筑能夠適應代候的變化尤其是極端氣候。
(1)氣候的過渡。進入建筑庭院的氣候可以作為一種資源。庭院中的空氣運動與自然界的不同,除非庭院是外部空間。由于受到庭院周圍垂直立面的約束,庭院中的空氣溫度受到空氣盆積效應的影響呈垂直分布。冬季、空氣溫度由下而上升高,而夏季則相反。這樣,庭院成為建筑與外間氣候之間的緩沖帶,建筑室內空間存極端氣候以外的任何時候都能保持舒適。此外,夏季由于庭院四周的屋檐會形成陰影,陰影會使空氣溫度降低。
(2)可調節的的熱緩沖帶。通過調整建筑群的關系和建筑立面的設計產生熱緩沖層。形成室內環境利自然環境之間的緩沖帶。緩沖帶在一定程度上防止了極端氣候的不利影響,建筑熱性能也可以隨之得到調控。空氣將集中在庭院中,能夠減弱外部氣流對室內環境的不利影響。空氣溫度和氣流比較穩定,這有利于冬季的熱量儲存。夏季,庭院的熱壓能夠改善自然通風,有利于建筑的被動冷卻。
在一定范圍內,庭院寬度與高度的尺寸及比例是煙囪效應或熱壓通風的最重要影響因素。當尺寸較小并且高寬壓較大時效果更佳。這種庭院有時被稱為中庭。但這會降低太陽輻射和自然采光的效果。因此,應當根據當地氣候和陽光條件來設計庭院的尺寸和比例,包括日光和通風也應考慮。
傳統的庭院是出于人們為了適應自然和改善微環境而產生的。現代生態建筑設計中心對此加以研究和利用。雖然庭院可以圍閉周圍立面來適應氣候條件,但其效果是有限的。傳統庭院應隨著增加的舒適性,通過建筑設計來適應氣候是建筑的普遍要求。在中國南部有一個被稱為“活動中醫”的中庭典范。當這種前庭關閉時,可以阻擋夏季的陽光和冬季的風雪。當這種前庭打開時,可以實現自然通風和自然采光。
3.結論
可持續建筑的設計有效地實現建筑環境和用戶需求互動,不僅僅節約能源,同時更進一步的滿足室內用戶對舒適環境的追求。文章通過結合筆者設計實踐,分析了可持續建筑的剖面以及在遮陽、采光、通風等可持續方面的技術設計策略,為同行提供參考借鑒。 [科]
【參考文獻】
[1]朱唯,袁春學.可持續建筑與設計方法探討[J].西北建筑工程學院學報(自然科學版),2010,(1).
和阻力。針對這些問題,筆者在促進建筑業可持續發展的具體措施方面進行了初步探討。
可持續建筑建筑設計建筑技術
一、做好生態建筑規劃設計
建筑規劃和設計是建筑的靈魂和生命,優秀合理的規劃設計不僅能夠為人們提供健康、舒適的空間,還能夠降低建筑施工期間的難度、運營期間的能耗物耗、拆除后的廢棄物,所以規劃設計是建筑業可持續性最重要的影響因素。在建筑規劃設計時,應滿足最大需求和舒適度的前提下,從節約能源和環境保護的角度來進行,將設計、選材、施工統籌考慮,盡量采用新技術、新材料,利用清潔能源。從國內已實施的生態建筑設計案例來看,都取得了不錯的效果。
在進行可持續建筑規劃設計時,應充分尊重當地的自然地貌和氣候條件,使建筑最大限度地保護并融入原有的生態環境;根據自然條件,充分考慮自然通風和天然采光的要求,減少空調使用和照明;通過采用高效保溫復合墻體和屋面材料以及密封性良好的門窗,陽臺遮陽體系,屋頂綠化措施,并采用高效建筑耗能系統及設備,減少建筑運行能耗;多使用太陽能、風能、水能、地熱能等可再生清潔能源;采用雨水收集系統與污水處理循環系統,建筑應用高效節水用具,提高水資源的利用效率;在建筑設計時,盡可能減小窗墻面積比,窗墻面積比越小建筑耗能越小,尤其廣東等華南地區屬于夏熱冬暖地區,這些地區在滿足采光要求的情況下,不要大面積使用玻璃幕墻,這樣會導致隔熱差,建筑在使用階段能耗高,而且還會造成光污染。
二、加強企業可持續施工管理
很多建筑企業綠色施工意識和環境保護意識的不足,沒有把可持續施工能力作為企業的核心競爭力與可持續發展的動力,而是專注于經濟效益。建筑企業應正視自身的社會責任和義務,增強自身可持續發展的意識和責任感,積極促進施工過程的可持續能力。
加強施工現場材料的使用效率,做到建筑材料最大可能的充分利用,加快陳舊老化施工設備的更新換代速度,降低施工過程的資源浪費和環境的負作用。企業的價值觀應該與社會發展方向一致,并勇于承擔社會發展的責任,要把可持續競爭力作為企業發展戰略,把節約資源、環保和改善生態與環境、有益于消費者和公眾身心健康的理念融入企業經營戰略之中,獲得競爭優勢和商業利潤,實現企業的可持續增長與人、自然和諧發展建筑企業必須提升自身管理水平和信息化水平,建立并完善可持續施工管理體系,還應制定一套可持續施工管理制度和目標。在施工過程中要統籌安排材料使用、能源消耗、環境保護等關鍵環節,從規劃、組織、實施、評價及人員五個方面入手對整個施工過程實施動態監管,加強對施工策劃、施工準備、建筑材料采購、現場施工、工程驗收等各階段的管理和監督。
加強建筑施工場地的管理,推行清潔生產,重視生態環境保護。建筑企業應自覺實施清潔生產,嚴格執行施工措施中的清潔生產要求。城市管理部門、環保部門、建設主管部門和施工單位應相互配合,對建筑施工現場進行封閉施工,對現場易產生粉塵的物質采取有效措施,如灑水、地面硬化、圍檔、密網覆蓋、封閉等,防止揚塵產生。施工現場駛出車輛要沖洗,建筑材料和土石方的堆放運輸過程要采用蓬布覆蓋,有效減少粉塵污染,實現文明施工。建筑企業應該注重施工過程對環境的影響,積極進行建筑垃圾分類回收處理,重視空氣污染、噪音污染、水污染,將建筑施工對環境的負面影響降到最低,走可持續的建設發展道路。
三、鼓勵加大綠色投入和引進先進技術和設備
我國對完善發展綠色建筑、綠色施工相關的行政管理督促職能尚未予以高度的重視,管理意識薄弱,致使各地綠色建筑、綠色施工發展水平良莠不齊。例如在資源消耗方面,我國現行的行業規范還沒有可操作的獎罰措施來強制利益主體積極進行推廣節能建筑和節能施工的采用,政府對行業的引導力度不足。建設主管部門應加強引導綠色建筑、綠色施工在建筑行業中的應用和推廣。
政府還應加對建筑產業發展結構的調整,使建筑業從高消耗、低產出的勞動密集型產業向資本密集型、技術密集型產業發展。調整建筑企業規模結構,使我國建筑業規模結構成為金字塔型的多層次結構,建立建筑企業良性競爭機制。鼓勵專業化的小型建筑企業的發展,通過給予中小建筑企業相應扶持政策,如提供融資、信息、培訓、政府采購優惠,促進中小型建筑企業向專、特、精方向發展。形成以工程總承包企業為龍頭和核心,以施工總承包和專業承包等眾多中小型企業為主要參與者的金字塔型產業結構。
四、加強科技研發投入
我國建筑業勞動生產率較發達國家有很大差距,很大程度上是由于建筑業技術水平低下造成的。據有關計算科技進步對建筑業的貢獻率還不到,甚至大大低于科技進步對農業的貢獻率,也遠低于科技進步對整個經濟的貢獻率。我國建筑行業的科技含量亟待提高,應加大科技研發的投入,努力提高科技成果在建筑工程實踐上的轉化。只有隨著科學技術水平的上升,才能研發出擁有良好性能的建筑材料,才能研制出先進的生產技術和設備,才能創造出高效合理的施工工藝流程。因此要提高產業技術水平就需要加強建筑業科技研發投入,提高技術水平和勞動生產效率,改善投入產出關系,提高我國建筑業的國際競爭力。
五、提高從業人員專業素質
建立一支高素質的管理和施工人員隊伍是實現建筑業可持續發展的關鍵所在。但是目前施工一線的勞動人員大多數是進城務工的農民工兄弟,多數人員受教育水平不高,更重要的是多數沒有接受專業知識培訓和上崗培訓,不僅無法保證工程質量,而且容易導致安全事故頻發,還阻礙了施工新技術、新工藝在建筑中的應用,極大地影響了可持續施工的發展進程。高技能施工隊伍緊缺已成為制約建筑業健康發展的瓶頸,要防止建筑業產業結構調整條件下技工短缺問題,惟有加強農民工教育與技能培訓工作,提升上千萬施工隊伍的素質和技能,造就一批符合建筑業發展要求的技能型產業工人隊伍,實現農民工向技術工人的轉變才是建筑業可持續發展的必要條件之一。建設一個高素質的建設隊伍不僅能夠提高施工質量、減小安全事故的發生,還能促進新技術、新工藝在建筑工程中的應用,提高建筑業勞動生產率。
參考文獻:
1 概念區分與界定
工業化發展多年后“現代主義”功能至上的建筑理念逐漸被時間遺棄,建筑呈現出現代化折衷主義的特點?,F代建筑理論呈現多元化、矛盾化、復雜化、集約化、交叉化等多方面的發展趨勢。在建筑與社會發展、自然生態結合越來越緊密的今天,每種可持續建筑理論都有其側重方向,由此出現了形形、各式各樣的建筑標簽,但究其根本原理又發現它們之間存在某種內在聯系。
(1)節能建筑:上世紀末,由于全球對石油、礦產等不可再生能源進行普遍無節制的使用和開采,造成了世界性的能源危機。能源危機爆發后,節能建筑的相關理論和研究成為了炙手可熱話題。顧名思義,節能建筑就是通過設計與技術手段,考慮氣候與能耗因素,遵循節約原則,降低建筑在建造、使用、維護過程中的各種能源消耗,是一種能效利用率高的建筑。我國《民用建筑節能設計標準》頒布于 1986 年,表明了我國在 80 年代貫徹國家節約能源的政策下,研究學者就已對建筑降低使用能耗有初步的研究成果。2005 年隨著節能省地型建筑的提出,政府部門對建筑在節約能耗、節約水資源、節約材料、節約用地方面做出了更為具體的新要求。
(2)生態建筑:意大利建筑師 Paola·soleri 以生態學范疇的理論為基礎,將其交叉融合至建筑學鄰域,取建筑單詞的前半 Arc,結合生態學的后半 ology,于 20 世紀 60 年代創造了建筑學的新方向——建筑生態學(Arcology)。這標志著將建筑視為地球生態的一部份,將建筑融入整體生態環境考慮。但由于兩學科多方向的深度交織、多元化發展等原因,造成生態建筑概念界定不確切,給生態建筑概括出一個既簡單又明確的概念非是易事。部分研究人員將有機建筑、地域建筑、自然建筑、綠色建筑、氣候建筑、健康建筑甚至御寒建筑、空氣上升建筑等同于生態建筑,雖然這些類型建筑在某些方面確實符合建筑生態學范疇,但片面的將生態建筑等同于它們是不準確的。確切來說生態建筑是“根據當地的自然生態環境,運用生態學、建筑技術科學的基本原理,采用現代化科學技術手段,合理地安排并組織建筑與其他領域相關因素之間的關系,使其與環境之間成為一個有機結合體?!?/p>
(3)綠色建筑:綠色建筑的概念同樣最開始出現于二十世紀末,我國《綠色建筑評價標準》中將綠色建筑定義為“在建筑的全壽命周期內,最大限度地節約資源,節能、節地、節水、節材、保護環境和減少污染,為人們提供健康、適用和高效的使用空間,創造自然和諧共生的建筑”。其中全生命周期指建筑從初期規劃開始,到建筑設計、具體施工、投入使用、圍護管理直至最后報廢拆除的整個過程,最大程度上壓縮資源和能源的消耗,控制不可回收利用建筑垃圾的產生??梢钥闯鼍G色建筑是凌駕于節能建筑的理論,它包括了能源節約與環境節約方面內容,其考慮同時涵蓋了經濟和環境因素。綠色建筑把環境和建筑作為一個整體,進行總體考量,注重各專業的相互關聯,從建筑生命周期開始到結束的過程中,減少建筑對使用者和整體環境的有害影響。
(4)可持續建筑:可持續建筑的概念和由其衍伸的原則、技術、評定等理論的形成,都源于可持續發展的提出。由于世界范圍內對可持續發展概念定義的共識,因此可以將可持續建筑定義為:對世界的可持續發展有積極貢獻的建筑,是既滿足當代人的需要,又不對后代人滿足其需要所構成危害的建筑??沙掷m通過結合環境,降低建筑的建設對周圍環境產生的負面影響,滿足居住者的身心健康需求。可持續建筑是綜合全方位考慮減少能耗、節約用水、減少污染、保護環境、保護生態、保護健康、提高效率的建筑,使建筑既滿足當代人們的舒適合理需求又有利于后代未來的生存發展。
世界經濟合作與發展組織提出的可持續建筑判斷標準有四原則一因素,具體包括:資源應用效率原則,能源使用效率原則,污染防止原則( 室內空氣質量, 二氧化碳的排放量),環境和諧原則及前述原則的研究評定因素。
不僅大部分群眾分不清楚節能建筑、綠色建筑、生態建筑、可持續建筑概念定義的不同,自建筑技術科學向著生態、環保、節能等方向衍伸后,有部分研究學者也將其概念視作等同。
但從上述各理論概念定義可以看出,雖然它們在一定程度上都與能耗、環境結合程度、生態等有關聯,雖有相似,但其內涵與外延都存在差異性。
節能建筑的關注點主要在能耗,綠色建筑的關注點主要在節能與環保,生態建筑的關注點主要在生態學原理和方法利用,但可持續建筑理念涵蓋了社會文化、經濟發展、生態環境、公共服務、交通出行、政府管理、住房和建造環境的內容,并不是單純的節能減排,綠色建筑、生態建筑等都是可持續建筑的一部分,但它們不是可持續建筑的全部??沙掷m建筑在強調效率同時更注重建筑對人類健康和環境的影響,它降低了因建筑引起的自然環境的污染,擴大了建筑物外部效應的作用范圍,不僅著眼于當前建筑物的能源利用效率,并放眼于未來考慮了建筑物對子孫后代的影響。
2 研究的范圍界定
由可持續建筑的概念界定可以看出,它是一個綜合、復雜、涵蓋面廣的概念。可持續建筑與科學技術、自然環境及社會意識之間的各個層面都具有理論上的關聯或重合。在空間范疇上具有與環境整體協調的特性,在時間范疇上具有全生命周期的特性,這些特性決定了可持續建筑的關注層面從宏觀來說可以是整個區域城市的范圍,從中觀來說可以是整片居住社區的范圍,從微觀來講又可以對單體建筑或建筑內某個具體空間進行研究。
本篇論文的研究以夏熱冬冷地區作為地域范疇,選取可持續建筑在居住社區整體層面的理解作為研究對象,對小區在整體層面上基于氣候分析的布局、朝向、遮陽、自然通風,能源資源利用,生態綠化,文化繼承等方面的可持續設計研究。
二、可持續建筑的自然觀
1 地域性傳統的建筑傾向
傳統地域性建筑在長時間內不斷的適應自然生態變化,與自然地理環境和地域氣候條件動態適應,逐漸形成了特定的建筑風格。例如夏季炎熱多雨的山區地區,干闌式建筑底層架空的設計,有效的避免了潮濕空氣對室內環境的濕度影響;在南方采用坡屋面小天井院落的房屋為多,原因在于較小的天井面積可減少建筑接受太陽輻射時間,一方面在夏季天井口的煙囪效應可保證優質的自然通風,另一方面雨水從坡屋面落入天井流暢的排出室外,相反在北方建筑中,需要較大的中庭面積才能保證冬季接受較長的日照時間。
建筑不僅是人們居住生活的地方,更是當地文化的承載地和凝聚地,建筑的人文環境及其所體現的文化內涵也是住區生態價值的重要體現。
如圖 2-1 所示,建筑的設計不能僅停留在技術應用層面,還需要充分考慮當地的人文因素,體現出繼承傳統的人文地域價值?,F代的地域性建筑不僅強調建筑外觀上的地域性,并強調當地材料和技術的應用,尊重地方文化,繼承和發展當地的傳統建筑施工技術、生產技術和建筑形制。
2 尊重自然環境的傾向
自然環境在人類事物中發揮著原動力的作用,人類發展史就是一部與自然相處的歷史。不同地方的自然環境對當地的物質文化和生產技術產生了不同的影響,但人們對與自然的敬畏是相同的,建筑空間環境依賴和順從于自然環境。 自古我國傳統村落的選址講究面水背山,坐北朝南。坡向和坡度大小會影響建筑的日照和自然通風,將房屋建在向陽的南面山坡上可使建筑受到較好的日照和自然通風。南坡是太陽照射最為直接,輻射量最大的坡向,也是物體投射陰影最短,遮蔽程度最小的坡向,因而南坡是冬季最暖和的地方;同時,南坡夏季具有較為舒適的東南風,而冬季由于山坡的阻擋,寒冷的西北風影響較小,故而保暖效果相對較好。
3 生物氣候建筑傾向
必須考慮地區內的氣候條件,根據地區內的氣候特征如太陽日照與太陽輻射、風向降水和濕度、氣溫等因素選取有利地形和建筑朝向,日照和通風也是可持續設計必須考慮的重要方面。
例如夏季通風和冬季防風對于住宅建筑的節能和舒適性提高具有重要意義,住區選址時應順應當地夏季主導風向,最大程度利用自然通風,盡量避開冬季主導風,以降低建筑耗熱,提高室內熱舒適度;同時,住區必須避開工業污染區,尤其不能設置在污染區風向的下游。一般而言,各地區冬夏季主導風向并不相同,則需要通過權衡判斷來解決通風與防風的問題。
通過土地的高效利用,優先采用被動式設計,有選擇的結合主動式設計。通過建筑平面的優化、材料和能源的節約、表皮優先和建立生態補償等設計策略達到建筑的可持續目標。
三、可持續建筑的技術觀
在可持續建筑技術方面,可采用以傳統為背景的低技術,也可采用以現代高新科學為背景的高技術,還可采用低技術結合高技術形成的較為經濟的中間技術來解決提高建筑資源、能源利用效率和降低環境影響等問題。但每一種技術的選擇都應基于項目的實際情況,根據低技術、中間技術、高技術的整合選擇適宜的技術路線。
1 低技術
由于低技術建筑是由地域與傳統建筑技術演化而來,因此其具有傳統原始建筑的生態性和可持續性,并在一定程度上延續了傳統建筑的形式美。在工業社會以前,生產力水平較低,人們在對自然環境的長期適應過程中自發地形成了具有地域特征的建筑技術。傳統建筑在形式上均表現出一定的適應當地自然氣候與地理環境的特征,從可持續的眼光來重新審視這些傳統技術和做法,其中許多都具有良好的節能環保作用。
在可持續建筑設計中,同樣可采用現代工業化以前的傳統建筑被動式手法來減少建筑受室外環境的影響,減小對自然系統的破壞。低技術在材料選擇和構造做法上充分考慮建筑技術的經濟性和在地性。從另一角度看,其也是對傳統建筑的繼承與延伸。低技術建筑幾乎不涉及現代昂貴的科技技術和高端材料,但在對地域性材料的運用和傳統材料的更新運用、選擇方面更巧用心機。
采用低技術的可持續建筑在前期建設階段投入資金相對較少,可在一定程度上降低建筑建造成本。同時,低技術建筑針對地域氣候、區域生活習慣的設計手法具有較強的地域性和傳承性,可應用在規模較小、空間跨度要求不高的建筑項目中。低技術采用地方材料和傳統技術結合的地域性設計手法,也可取得良好的降低能耗、保護生態環境和文化繼承的可持續效果。
2 中間技術
中間技術最初是由英國經濟學家(E. F. Schumacher)提出的,在他的著作《Small Is Beautiful》中闡述了適用于發展中國家的中間技術。高科技的使用往往需要很多的配套設施作為技術支撐,這些配套設施的建設對于經濟不發達地區不是一朝一夕就能完成的,但建筑技術低水平的重復已不能滿足現代人們日常的生活需求,因此需要在舊模式和新技術之間取得平衡,稱為中間技術。
中間技術彌補了傳統技術低效率和昂貴的進口建筑技術、設備之間矛盾,采用中間技術的建筑不需要耗費巨資,并在最大程度上采用當地的材料。另一方面,在建設過程中由于技術難度較小、施工復雜程度低、對施工管理人員教育層次的要求不高等因素,減小了項目施工的執行難度。盡可能的利用太陽能、地源能、風能等可再生能源,以此來適應環境的變化。中間技術是建立與建筑需求和經濟水平基礎上的,中間技術反映了一個地區的整體技術水平。
中間技術與廉價的傳統技術相比較,生產率較高,與資源密集的高技術相比較,成本較低。因此,中間技術概念的提出主要是針對發展中和落后國家,在相對低成本、低難度的前提下,實現了能源、資源的高效利用。
3 高技術
建筑中的高技術是充分利用一切可以利用的高新材料和新型技術來解決建設中所面臨的問題。對應新型技術的運用,在 20 世紀 50 年代后期產生了高技派(High-Tech),是在工業革命發生后建筑技術革命,帶來的建筑變革,并由此產生的新的建筑流派。其特點如下:(1)采用強度高、體量輕、用料少的新型材料,施工時便于靈活裝配提升建設速度;(2)結構固定情況下功能空間可自由變化,運用技術的合理運用和空間的靈活性以達到空間的多功能需要;(3)在建筑審美方面,應將技術性作為建筑外觀審美的決定因素,同時使高技術與傳統美學相結合以適應人們的生活習慣。
高技術建筑是一種以技術為主導的設計手法。從本質上看,高技術建筑(High-TechArchitecture)是建筑學理性思維和科學技術的交集;從形式表現上看,高技術建筑樂于在外觀上采用預制的裝配化、標準化構件以展現高新技術的現代科技感。高技術的應用上,充分利用現代高新科學技術方法來解決提高建筑資源、能源利用效率和降低環境影響等問題,高技術是建筑學學科范疇內理性思維和科學態度的最佳體現。
高技術建筑雖然在建設前期投入相對較高,但其后期使用運營回報率高,且技術指向性強。對技術和管理水平的要求較高,且高技術的可持續建筑中并不抵制低技術的使用。高技術的可持續建筑技術手段通常用于低技術和中間技術無法在空間、跨度、室內環境等功能性要求高的建筑物中。
四、可持續建筑的系統觀
1 全局性思維
可持續建筑的營造旨在平衡建筑與環境、社會、經濟三方面因素,在可持續觀念的指導下,將建筑營造行為納入“社會、經濟、環境、人類”的系統中,既實現社會價值又保護自然價值,促進人與自然的共同繁榮。由此可見,要實現可持續建筑,必須涉及學科領域交叉、跨越多層級尺度范疇、貫穿建筑壽命周期、涉及眾多相關主體、硬學科與軟學科共同支撐的整體系統。以全局性思維站在整體的角度看待建筑與環境,建筑不再完全以人類為中心,而是運用可持續價值觀,允許人類、動物、植物的正常利益在一個動態平衡的系統中相互作用。
2 交叉性思維
由于可持續建筑在理論上和實踐上的廣泛發展,技術策略的積累已有一定成果和經驗。同時建筑學科涉及的范圍較廣,且在技術應用上的層次不是概念性的一筆帶過。因此,在實際的建筑營造活動中,當這些普遍性的技術和理論與實踐的特殊性相遇需要有效率綜合的處理問題時,理論、技術與實踐之間的平衡就變得復雜起來。這時,不能單調的以某一純粹的技術角度來解決問題,需以學科之間交叉性的思維來解決和優化可持續建筑設計,考慮學科技術之間在整個建筑生命周期時間內的空間關聯性。例如,區域性的能源結構和自然資源的不同會在極大程度上動搖建筑策略的優先性、地方材料的生產和使用并不一定環保節能反而在破壞當地的自然環境,這需要建筑師、工程師們以交叉性思維和全面的眼光來考慮可持續建筑設計產生的矛盾性解決方案。