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设计目标:
现代建筑以功能和空间设计为目标,满足功能的需要,创造适合公众需要的空间;
生态建筑在满足功能和空间需要的同时,强调实现资源的集约和减少对环境的污染。
生态建筑强调资源和环境,强调建筑在整个寿命周期内要减少资源能源的消耗和降低环境污染,大致归纳起来,生态建筑在整个寿命期内基本目标有:
第一尽可能减少资源能源的消耗,
第二把环境直接和建筑的污染降到最低,
第三保护自然生态环境,
第四创造健康舒适的室内外环境
第五使建筑功能质量目标统一,
第六使建筑生态、经济取得平衡。
在生态建筑基本目标当中,创造健康舒适的室内环境和建筑功能质量目标相统一,在很大程度上保持节俭和适用的目标。
比如在挪威,在冬季是比较舒适的室内环境是25度左右,从环保和能源角度考虑,挪威把冬季环境温度定为23度左右,节约的能源达到20%到30%。
技术选择决定生态建筑设计水平
生态建筑要实现它的基本目标,必须要有现代技术的支持。
从国内外来讲,对什么是生态技术?
有什么样的定义?
哪些内容?
认识上还很不一致。
日本建筑中心在《建筑要项》一书中提出生态技术有55种,环境共生的建筑与技术77种。
1978年在加拿大召开绿色挑战会议上提出的生态技术更是五花八门。
到现在为止大家对生态环境包含的内容并不统一,从比较宽泛的角度说节约资源、保护环境,目前来讲都认为是生态技术。
对生态建筑和使用技术的要求可以用三点来判断,
首先技术本身的功能与生态环保功能是一致。
第二要求采用的技术和制造的产品有利于资源能源的节约。
第三个采用的技术和产品有利于人的健康。
从这个意义上来讲,在生态建筑目前技术上应该说还是非常广的,包括门窗节能技术、屋顶节能技术等等。
所谓生态技术,包括两种情况,一种情况在传统的技术基础上,按照资源和环境两个要求,共同改造重组所做成的新技术。
第二种把其它领域的新技术,包括信息技术、电子技术等,按照生态要求移植过来。
从技术层次性来讲,可以把生态技术分为简单技术、常规技术、高新技术。
一般来讲简单技术和常规技术属于普及推广型技术,高新技术属于研究开发型技术,从我国实践来看,应该以常规技术为主体。
在应用生态建筑技术过程当中,技术选择是非常重要的问题。
一个是经济性,由于生态建筑采用哪个层次的技术,不是一个单纯的技术问题,要受到经济的制约。
在我们国家普遍采用高新技术是非常困难的,我们经常碰到环保和生态利益和经济利益不完全一致。
在这个取舍当中,经济性就是非常关键的。
目前在欧洲,特别是在德国、英国、法国,在所建立的生态建筑上,它是以高新技术为主体。
在2000年健康建筑住宅会议曾提出过高生态就是高技术的口号,所以这是在战略基础上建造生态的建筑。
目前在我们国内把整个生态技术发展建立在高新技术的基础上比较困难,一个是经济发展水平,另外一个是技术和材料不太完善。
第二要因地制宜的原则,各个地方的气候不一样,自然资源不一样,在选择生态建筑,选择什么样的技术,应该根据自己的条件和特点来进行。
我国北方地区主要冬季采暖,能源消耗非常大,对自然环境污染非常严重,首先要解决采暖问题。
我国南方比较炎热、潮湿,通风、降温是夏季的主要问题,在南方生态建筑设计当中注重遮阳和自然通风,降低夏天的空调的能源消耗。
设计是实现生态建筑的基本技术策略
从一定意义上讲,生态建筑是一个宏观的概念,在考虑材料再利用,新能源开发等很多问题上都不应该停留在个体建筑这个尺度上,应该把它放到整个城市或者一个区域内通盘考虑,也可以把生态建筑认为是一个技术的集成体,许多技术问题,比如能源优化问题、污水处理问题,太阳能的采用和处理问题,并不是建筑专业范围内的问题,需要建筑师和各个专业的工程师共同合作。
从技术层面上来讲,首先规划选址合理,减少环境污染,资源高效循环利用,降低能源消耗,采用太阳能、风能等等。
从过程上来讲,提高建筑的保温隔热性能,实现建筑防晒,自然采光照明等,这是生态建筑采用基本的技术策略。
建筑通风是生态建筑普遍采用的比较成熟的技术,自然通风应该取代机械通风和空调制冷,一方面可以不消耗能源而降温除湿,另一方面提供新鲜的自然空气,有利于人的健康。
建筑通风可以分为风压通风和热压通风两种,要有比较理想的外部风环境,一般来讲风速不小于每秒两到三米,房间进深大于15米。
我国土地资源非常紧张,如果建筑住宅房间进深太大,对土地使用很不利,建筑要面向夏季主导风向,一般房间不大于15米,自然通风还是可以得到比较好的解决。
同时要强调地理空间,建筑物前后包括围墙和植被都可以改变自然的风向,改变风力。
利用这些东西进行自然通风。
自然通风很不稳定,在外部不理想的时候用一定的热压通风。
比如在设计中,在转角的地方设计出入口和玻璃塔,在夏天的时候可以升高,冬天可以降低,周边玻璃起温室的作用,对室内起保护的作用。
一、生态建筑
1、什么是生态建筑
所谓“生态建筑”,其实就是将建筑看成一个生态系统,通过组织(设计)建筑内外空间中的各种物态因素,使物质、能源在建筑生态系统内部有秩序地循环转换,获得一种高效、低耗、无废、无污、生态平衡的建筑环境。
真正意义的生态住宅,应该是从设计、建设、使用,到废弃整个过程都做到无害化;
要实现这个目标,至少要做到四点:
一是在建筑工业中实现高效、节能。
具体到建材产品,使用再生、不产生副作用的建材产品。
二是建材的研发应更多地致力于可再生的建筑材料,并尽快扩大这种材料的使用范围。
三是注重工程建设中的能源节约。
尽量使用节能降耗、能够再生的天然材料。
四是建材原料从使用到回收是否影响环境的污染,也是划定生态建筑的重要标准。
最关键的是,把这种绿色理念贯穿到人居环境中去离不开科技的发展,只有使人、建筑与自然生态环境之间形成一个良性的系统,才能真正实现建筑的生态化。
生态建筑不仅巧妙地利用了自然资源,而且给我们的居住环境带来了一场新的革命,给我们一个“居住新概念”。
2、生态建筑的范例
德国柏林建造了第一座生态办公楼。
大楼的正面安装了一个面积为64平方米的太阳能电池板来代替玻璃,其造价不比玻璃贵。
屋顶的太阳能电池负责供应热水。
大楼的屋顶设储水器,收集和储存雨水。
而储存的雨水先用来浇灌屋顶的草地,从草地渗透下去的水又回到储存器,然后流到大楼各个厕所冲洗马桶。
楼顶的草地和储水器,能局部改善大楼周围的气候,减少楼内温度的波动。
英国诺茨大学设计并建造了一种生态房。
这种四居室的住房隔热性特别优良,它的热能来自人体散热、阳光及家电设备所产生的热量。
家庭用电依靠安装在花园凉亭上的风力发电机和太阳能电池来提供;
用的水是屋檐下的雨水,蓄存在地下室,使用前用沙床过滤;
粪便和污水则流入一个堆肥坑,经发酵后可在花园作施肥用。
绿色区域福特汽车经销站(GreenZoneFordDealership),瑞典乌默尔。
位于瑞典北部乌默尔市的“绿色区域”福特汽车经销站并不算大,主体建筑只包括一座汽车展厅、一家麦当劳和一家挪威国家石油公司(Statoil)加油站。
然而,它却是应用了目前最先进生态建筑技术的最具创意的实例之一。
太阳能集热器的“绿色区域”提供主要的能源,此外,连接建筑各部分的特殊地热调节系统可以综合调节建筑物间的温度,比如将麦当劳餐厅厨房中的多余热量给汽车展厅加热。
废水循环和再生系统的使用将对市政供水的需求减少了90%,使雨水和湖水都成了可重复利用的资源。
绿色植被覆盖屋顶的做法不仅有利于美观,还起到了净化室内空气和促进通风散热的作用。
麻雀虽小五脏俱全的“绿色区域”有望在将来成为可大范围推广的生态建筑范本。
国会大厦(TheReichstag),德国柏林。
福斯特将自己的大师风范表现得淋漓尽致。
自然采光通风联合发电及热回收系统的广泛使用,不仅使新的大厦能耗和运转费用降到了最低,而且还能作为地区的发电装置向邻近建筑物供电。
被视为柏林新象征的玻璃穹顶不仅有助于采光,还是电能和热能的主要来源、自然通风系统的重要组成部分。
此外,生态技术的使用,还使整个大厦设备的二氧化碳排放量减少了94%。
这些都是有关生态建筑的经典例子,它们是自然与建筑和谐相处的典范,使建筑的运营成本大大降低,节约资源,保护环境,真正实现了可持续发展。
二、绿色建筑
1、什么是绿色建筑
提到“绿色”人们很容易联想到环保、节能、健康、效率等,也就是说,“绿色”一词已经有了它约定俗成的含义。
那么,照这样理解所谓“绿色建筑”就是节能、环保、健康舒适、讲求效率的建筑。
通俗一点说,所谓“绿色建筑”,就是资源有效利用的建筑,简单地说就是一要通风换气;
二要搞绿化;
三要尽量用绿色资源和可循环再生资源。
其实,绿色住宅是环保、节能、可持续发展、高科技应用、崇尚健康自然的生活,是以住宅的物质、技术层面为依托的精神层面,绝不是几块绿地、几簇花丛、一池碧水所能全部代表的。
一般而言,绿色建筑也可称作生态可持续性建筑,即在不损害基本生态环境的前提下,使建筑空间环境得以长时期满足人类健康地从事社会和经济活动的需要。
绿色建筑不仅与减少能源消耗有关,同时还涉及减少淡水消耗、降低材料及资源使用、减少废物、提高空气及灯光质素、处理及保留雨水用以补充地下水、恢复自然环境、减少依赖汽车等等的同类问题。
绿色建筑包含社会及文化意识,同时可改善楼宇使用者的生活质素及工作环境。
科罗拉多洛基山研究院所用的关于“绿色建筑”的定义较简洁,即:
“把社会及环境目标与房地产设计以及符合财务原则的方式相结合的绿色开发区。
”
2、绿色建筑应该标准化
为了使“绿色建筑”更加具体,不至于象空中楼阁般可望而不可及,我们应该科学地确立“绿色”的量化标准与评估体系,这样对于建筑师而言,有了“绿色建筑”的标准,等于有了一本简明扼要的设计手册;
对于管理部门来说;
有了“绿色建筑”的标准和评估体系,也就有了衡量“绿色建筑”的科学尺度。
如美国的绿色建筑评估体系(LEEDGreenBuildingRatingsystem),就制定了有关绿色建筑的评判标准,其主要内容有:
(1)按照可持续发展的观点选址(SustainableSites)
(2)节水(WaterEfficiency)
(3)能源和大气环境(EnergyandAtmosphere)
(4)材料和资源(MaterialandResources)
(5)室内环境质量(IndoorEnvironmentalQuality)
(6)符合能源和环境设计领先标准的创新得分
(7)专业人员的认证
3、绿色建筑的范例
目前,世界上多以美国的“奥杜本”大楼为绿色建筑的经典,这座大楼经过精心设计和改造,可以节约36%的燃料和68%的电力,同时拥有自设的废物循环系统,将办公过程中废弃物的80%加以回收利用,为世界各国建筑的“绿色理论”提供了实际的样本。
清华大学设计中心楼是北京首座绿色建筑,也是我国较早的绿色建筑之一。
其主要特点是利用南、北两个中庭组织室内自然通风,西立面设置遮阳隔墙,南立面设置遮阳隔板,室内设置较大的休息厅,将植物引入改善景观环境等。
美国国立资源保护委员会总部办公楼从外表看与普遍写字楼并无区别,但它的墙壁是由麦秸秆压制并经过高科技加工而成,其坚固性并不次于普通木结构房屋,其它板系由废玻璃制成,办公桌用废旧报纸与黄豆渣制成。
最具特色的是其外墙缠满爬山虎等多种蔓生植物,这不仅使办公室显得美丽清爽,并且能调节空气,使室内冬暖夏凉,有益身心健康。
这些绿色建筑不仅减少基本使用费用及营运成本,而且让生活在其中的人身体更健康,工作效率更高。
因而,绿色建筑越来越受到人们的青睐。
三、生态建筑与绿色建筑的区别
生态建筑完全否定了工业社会带给我们的一系列的化学墙体材料,用无污染的天然材料制成。
不仅巧妙地利用了自然资源,而且给我们的居住环境带来了一场新的革命,给我们一个“居住新概念”。
这一概念便是绿色理念,把这一理念具体应用于建筑中去,就形成了绿色建筑,绿色建筑既是将生态建筑的可持续发展的思想的具体实施。
生态建筑带来了一种新的理念,让人们产生了对建筑的美好憧憬,而绿色建筑则是将这一美好愿望具体化。
因绿色建筑的适应性、可操作性和扩展性,在城市建设中得到人们的认同和青睐。
因而,生态建筑更多的是从宏观层面上来考虑的,绿色建筑则更多的是从微观的角度来设计的。
生态建筑已经引起了广泛的关注,而且在不久的将来可持续发展和能源保护必然将深入到建筑设计的核心。
建筑与环境保护、可持续发展的关系已变得和传统的要素,如功能、空间、形式等同样重要,而且将会影响到建筑最后的形象。
所谓的“绿色设计”是内在的、本质的考虑,而且这种考虑应该贯穿到整个建筑过程,从最初的项目可行性论证、环境影响评估及环境策略的制定,到建筑设计、施工,直到建成后的运营管理,甚至还需考虑到建筑拆除时的材料可回收使用性、垃圾处理等问题。
国内首幢智能生态建筑动工
明年8月,在莘庄工业园区内的一块土地上,将崛起国内首幢真正意义上的生态建筑样板楼。
作为本年度市科委重大科研攻关项目,昨天,该工程正式启动。
令人称奇的是,这栋2000平方米的办公样板楼,耗能仅为传统房屋的1/4;
70%建材使用可再生、可循环的3R材料;
借助自然通风系统,每小时换气多达20次;
每年屋内利用空调控温的时间将比原来减少2到3个月;
房间无论朝南朝北,一年四季都将充满阳光。
最让总设计师张鸿儒得意的是,房屋的这些独特“性格”并非一串机械不变的硬指标。
在“智能大脑”的统一指挥和多个探头的感应和反馈下,房屋的通风、采光、空调等各个系统,将根据天气的具体情况和人们的真实感受自动调节,最大限度地利用自然,活脱一幢会动脑筋的“聪明屋”。
这一切究竟是建筑专家们的“纸上谈兵”,还是未来生活的真实图景?
在昨天的工地现场,项目负责人、上海建筑科学研究院副院长兼总工程师汪维,借助一张仿真效果图,向记者解读了这幢生态建筑办公样板楼的五大特点:
——天然采光。
从外型上看,生态办公楼的结构有些一反常态:
长方形如火柴盒,中间一条走廊,南北两排办公室,东北向西南倾斜的中庭从一楼直达三楼,庭内绿树葱茏。
为了让南北两楼共享阳光,整座大楼南低北高,中庭屋顶上盖着块巨大的透明玻璃天窗。
冬天,灿烂的阳光从天窗射入,照耀着北面办公室,身在其中的办公族感受到的不仅是暖意,还有拥抱阳光的快乐。
更神奇的是,通过玻璃天窗开启角度的随意调整,只要天气晴好,白天几乎用不着开灯。
——自然通风。
大老远,你就能看见北楼屋顶竖起的黑“烟囱”。
这可不是工厂中浓烟滚滚的污染源,而是“为有源头清风来”的换气口。
原来,生态办公楼在地下2米左右深处,间隔埋设着若干根数十米长的小管道,管道出口一头在中庭,另一头在数十米外的旷地。
这头,热空气“飘飘然”直往上蹿,从屋顶通风口散逸而出,并形成烟囱效应,从地面管道中拔风;
那头,从地面抽取的热风经过数十米长的地下管道时,管道外湿冷的泥土和恒温的地下水会给风不断降温,再经过滤处理,进入办公楼的永远是清新空气。
——超低能耗。
听说生态楼能节能75%,大家心里有些犯疑,汪院长的解读让大家心服口服:
首先是墙面。
在加厚的内外墙之间是一道5至8厘米厚的空气层,里面装有保温防水的反光材料,光是这样一层复合墙体就可节能25%。
其次是屋顶。
炎炎夏季,生态楼将戴双层帽:
第一层是太阳能储热板,它将利用太阳能为大楼供冷;
第二层是敷在屋顶的高密度泡沫板,它犹如一顶保温帽,能有效阻挡紫外线的入侵,使室内自然温度降低2.3℃。
而每降低1℃,空调将减少能耗10%。
再次是窗户。
生态楼将采用低辐射玻璃,可有效阻断红外光。
经过特殊处理后,窗玻璃还能顺从人意,把阳光折射到室内需要的角度。
此外,窗外还将悬挂自动遮阳的电子百叶窗,不仅开合随意,其遮板上的细孔能让微风和光线畅通无阻。
——健康空调。
空调常被喻作大楼之肺,可传统空调,尤其是中央空调却往往是大楼藏污纳垢之处。
比如,传统空调靠的是冷凝水除湿,这使得空调内部总是潮乎乎的,一到黄梅天,其中霉菌四溢。
此番生态楼将彻底摈弃这种老式除湿法,还大楼一个健康的“肺”。
除此之外,健康空调还能利用大楼散热循环制冷,降低能耗20%。
而新型制冷剂的加入,更不会破坏人类共有的臭氧层。
——绿色建材。
数据显示,建筑能耗已占全国能耗的27.6%,建材生产能耗已占全国能源生产的13%,而建筑垃圾中有大量再生骨料尚未加以利用。
生态楼将大批使用3R材料,最大限度地实现废物利用和资源循环。
所谓3R,是指节约资源(Reduce)、可再生利用(Reuse)和可循环(Recycle)。
此次作为大楼黏合剂的混凝土,将在3R上作足文章。
废骨料、矿渣粉、粉煤灰,甚至栽培花草的小陶粒,都将成为水泥的完美“替身”,而大量旧木地板的回用,更将为房屋增添几分自然之感。
在此基础上,明年9月,本市还将在生态办公样板楼的对面,设计、建设600平方米的生态建筑住宅示范房;
未来5年内,推广适用技术50万平方米,并为2010年世博园建设提供生态建筑技术支撑。
明年8月,这栋国内首幢生态建筑楼就将出现在莘庄工业园区。
■小资料何谓生态建筑
清华大学建筑学院教授、中国工程院院士江亿提出:
评价建筑的生态技术水平可用Q/L·
E来表示。
其中,Q(Quality)指建筑环境质量和为使用者提供服务的水平;
L(Load)指能源、资源和环境负荷的付出;
E(Economy)指综合经济全寿命造价。
生态建筑就是追求消耗最小的L、E,而获得最大的Q的建筑新技术。
生态建筑对于建筑理念、发展模式和消费方式,是一次深刻的革命。
它从建筑生命周期全过程出发,全面考虑资源、能源、环境和健康舒适要求,是最能体现可持续发展能力的建筑模式。
作为21世纪世界建筑发展的方向,生态建筑不仅可实现人、建筑与自然的协调统一,还可带动新型节能墙体、节能门窗、新能源利用等30多个产业的发展,仅上海市场发展潜力就可达167亿元,成为拉动城市经济持续高速发展的重要杠杆之一。
据初步估算,采用生态建筑技术,上海每年可节约废弃物处置费1亿元以上;
减少水泥用量300万吨,降低材料成本6亿元;
建筑节能潜力可达74.78万吨标准煤/年,相当于减少二氧化碳199万吨,二氧化硫0.46万吨,烟尘0.19万吨;
采用绿色工程材料,可节煤42万吨,减少二氧化碳135万吨。
■相关链接国外知名生态建筑
变废为宝型:
比利时Recyhouse,建筑面积350平方米,除屋架外,所有建材均可循环使用,如混凝土承重结构、拆迁碎料、白水泥制成的砖墙、石棉板屋面、木屑地板、磨细矿渣砌块内墙、家用废塑料和沥青渗透报纸屋顶等,共使用250种可循环材料。
再生能源型:
瑞典Bo01欧洲住宅示范小区,将当地可再生能源100%利用,如用风能、光电电池板发电(兼遮阳),有机垃圾生物沼气用以家庭取热和交通用能;
雨水回收。
综合节能型:
德国RWE办公楼,采用高效围护结构,智能系统对太阳能和常规供热系统进行智能调控,保持热水温度恒定;
采用水回用技术。
这些综合措施使该楼节约煤气60%,节水30%,节电20%。
我国第一部生态住宅标准
据这个评估体系的编写者、建设部科技委副主任聂梅生教授介绍,生态住宅的评估体系的第一项指标是关于“小区环境规划设计”方面的要求,对住宅小区从8个方面进行评估:
小区区位选址、交通、施工、绿色、空气质量、噪声、采光与日照、微环境。
整套评估体系的第二个指标是“能源与环境”,从4个方面进行评估:
建筑主题节能、常规能源系统的优化利用、可再生能源、能源对环境的影响。
第三个指标“室内环境质量”从4个方面评估:
室内空气质量、室内热环境、室内光环境和室内声环境,这四个评估内容必须满足居住者健康舒适的要求。
评估体系的第四个指标“小区水环境”,从用水规划、给排水系统、污水处理与回收利用、雨水、绿化和景观用水、节水器具与设施等6个方面进行评估。
评估体系的第五个指标是“材料与能源”,从使用绿色建材、就地取材、资源再利用、住宅室内装修、垃圾处理等5个方面进行评估。
上面五个指标体系都在60分以上,将可以被认定为绿色生态住宅。
分体系得分在80分以上的住宅,可进行绿色生态住宅单项认定。
三、节能
绿色照明
实施绿色照明的宗旨,是要在我国发展和推广高效照明器具,节约照明用电,建立优质高效、经济、舒适、安全可靠、有益环境和改善人们生活质量,提高工作效率,保护人民身心健康的照明环境,以满足国民经济各部门和人民群众的日益增长的对照明质量、照明环境的更高要求和减少环境污染的需要。
按国家经贸委的实施方案提出的预期目标,经“九五”期间的努力,可形成终端节电220x108kW.h的能力,可削减电网高峰负荷720×
104kW.h,相当于少建978×
l04KW装机容量的发电厂,节约电力建设资金490~630亿元,同时将获得很大的环保效果,到2000年可减少S02排放量20万吨,C02排放量740万吨。
如果付诸实施,确是一个十分重大的成果,将在国民经济中获得巨大的经济效益和环境效益。
二.全面认识绿色照明的内涵和意义
不论是开始在美国的提出的“绿色照明计划"
或者我国制订的《绿色照明工程实施方案》,都有其明确的宗旨和目标,具有丰富的内涵。
要实施我国的绿色照明工程方案,达到预期的目标,必须要使照明工程的设计、科研、生产维护专业人员,各行业、各地区、各企业事业单位的管理者,对绿色照明工程有比较全面的认识和正确的理解,懂得它是一项综合性的系统工程,需要从多方面采取政策手段和技术措施,才能凑效,对这个问题认识的简单化,或片面的理解,都是有害的。
我认为对以下儿个问题需要有正确的认识。
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