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摘要:建筑业是能源消耗大户,发展绿色节能建筑对于解决我国能源问题有重要意义。下面就结合广东省地区绿色建筑设计实例,在详细分析气候环境、水资源条件、可再生能源资源条件、地质条件的基础上,因地制宜提出了绿色建筑设计策略。
关键词:绿色建筑;设计;策略
1引言
众所周知,我国是能源短缺的国家,建筑业又是能源消耗大户,因此,建筑绿色节能设计越来越引起我国广大建筑工作者的重视。广东省作为我国的南大门,其特点是夏季时间长,太阳辐射强烈,多台风,雨水多;冬季寒冷时间很短,室内外温差较小。因此,该地区建筑绿色节能潜力更大、节能效益更明显。因此,如何根据这类地区的气候特点,在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下,降低建筑能源消耗,合理、有效地利用能源,也是摆在绿色建筑设计工作者面前的亟待解决的问题。
2气候环境策略
2.1自然通风
不少城市夏季和全年平均风速均在1.5m/s以上,具备自然通风的条件。若能够合理利用自然通风这一廉价的技术措施,在我省绿色建筑设计中引入自然通风的理念,将有助于降低该区建筑能耗,同时大大提高建筑舒适度。除此之外由于水陆分布、地势起伏、表面覆盖等地方性条件不同,会对本地区局部微气候产生影响,造成各个小区域之间的温差和气压差,形成地形风,如水陆风、山谷风、庭院风、巷道风等,当季风不明显(季风转换期)时,地形风是影响建筑自然通风设计的重要因素。我省建筑自然通风可以通过合理建筑规划及设计实现。
(1)建筑群的布置
一般建筑群的平面布局有平行排列、错位排列、斜向排列、周边排列及自由式排列等(见图1),从自然通风的角度来说,错位排列、斜向排列及自由式排列的自然通风效果较好。错位排列相当于加大了前、后幢建筑的距离,对通风有利,也可以节约用地。当受地形限制时,可选用斜向排列和自由式排列方式,就具体地形、地势和朝向灵活布置。若采用平行排列的形式,为了改善后排住宅的自然通风条件,可在前排住宅适当位置做垂直通风口(如图2-a),或利用底层个别房间做成“过街楼”的形式(如图2-b),也可将底层全部架空做水平通风口(如图2-c),架空层做居民活动和休息场所,并与室外庭院结合,成为防晒、防雨的开敞空间。周边排列建筑很难使风导入,这种方式对于绝大多数地区不建议采用。此外,在立体布置方面,可采用“前低后高”和有规律的“高低错落”的方式,为自然通风创造条件。
(2)单体建筑的设计
建筑平面和剖面设计是影响室内的自然通风状况的关键因素。设计师在对建筑进行平面和剖面设计时,可重点考虑合理设计建筑通风开口及利用挑檐、挡风板等构造实现自然通风。
2.2建筑遮阳
建筑外遮阳起到遮挡直接日射的作用,合适的外遮阳措施可以减少日射得热量。建筑的外窗,应优先采用活动或固定的建筑外遮阳设施,以达到比窗户本身遮阳和窗户内遮阳更好的遮阳隔热效果。建筑各个朝向的外窗遮阳效果由于受日晒时间长短及太阳高度角的变化等因素的影响较大,所以在遮阳形式的选择上,应进行综合考虑。依据我省的气候特点,建筑的东西向由于太阳高度角随时间变化而变化,所以适宜采用活动遮阳,如斜身外遮阳、垂直帘布外遮阳、内置百叶中空玻璃等产品均适合采用;而南面由于太阳入射角变化较小,日照时间长,所以固定遮阳、活动遮阳等均适宜采用,如水平遮阳等;天窗得热对建筑能耗影响较大,必须采用遮阳措施,同时应综合考虑遮阳的防雨等因素,宜采用活动内遮阳措施;北面由于直接日射较少,主要是防止天空散射引起室内得热,可不作为遮阳的重点。
2.3建筑保温隔热
我省目前已经形成了较为成熟的建筑自保温技术体系,相应的自保温产品已经能够基本满足本省的建筑节能发展的需要,如典型的自保温墙材有加气混凝土砌块、粉煤灰(陶粒)小型空心砌块、聚苯乙烯混凝土节能砌块、隔热混凝土砌块、淤泥烧结多孔砖、硅藻土系列保温隔热烧结砖、煤矸石烧结砖等。在屋面隔热方面,我省近年来着力研究和推广轻型种植屋面技术,并在新建建筑和既有建筑改造中均有采用,效果良好,是解决当前我省屋面隔热的有效手段。
2.2.4建筑绿化
建筑园林绿地建设中,应充分考虑物种的生态特征,合理选配植物种类,避免种间直接竞争,形成结构合理、功能健全、种群稳定的复层群落结构,以利种间互相补充,既充分利用环境资源,又能形成优美的景观。同时应依据实际工程需要,综合考虑植物的抗污吸污、抗旱耐寒、耐贫瘠、抗病虫害、耐粗放管理等特点作为物种选择的标准。所以,在建筑绿化中注重乡土植物的采用,并考虑生物的多样性,大力发展屋顶绿化、垂直绿化、层间绿化、小区绿化,形成复层绿化,能够在改善室内外环境方面起到显著作用。
3水资源利用
3.1雨水利用
由于目前绿色建筑以大城市为发展中心的背景下,如何在建筑项目中落实水资源的合理利用显得尤为重要。结合降雨量丰富的特点,我省在绿色建筑项目实施过程中,充分利用雨水成为最有效的手段。建筑雨水利用,是通过雨水入渗调控和地表(包括屋面)径流调控,实现雨水的资源化,使水文循环向着有利于城市生活的方向发展。城市雨水利用有几个方面的功能:一为节水功能。用雨水冲洗厕所、浇洒路面、浇灌草坪、水景补水,甚至用于循环冷却水和消防水,可节省城市自来水。二为水及生态环境修复功能。强化雨水的入渗增加土壤的含水量,甚至利用雨水回灌提升地下水的水位,可改善水环境乃至生态环境。三为雨洪调节功能。土壤的雨水入渗量增加和雨水径流的存储,都会减少进入雨水排除系统的流量,从而提高城市排洪系统的可靠性,减少城市洪涝,因此大力推进透水铺装系统。
3.2节水器具的使用
选用节水器具是最直接的节水措施,目前用水器具和设备的主要节水原理有限制水流量或减压、限时、定时控制、限定水量等,这些方法几乎都是以避免水量浪费为特征。鉴于同一类节水器具和设备往往可采取不同的方法,以致某些常用节水器具和设备的种类繁多、效果不一。在实际工程使用时应依据其作用原理,着重考察:实际节水效果是否良好、安装调试和操作使用是否方便、是否结构简单经久耐用、是否经济合理,避免盲目选用。 3.3节水绿化技术
节水灌溉技术,其特点就是即能满足绿化植物的生长发育的生理需求,又能最大限度的节约用水。传统的灌溉方式可以称之为漫灌,大多数是用水直接浇灌植株,这种灌溉方式不但用水量大,而且会因为地表径流和深层渗漏造成的跑水现象产生大量的浪费。与漫灌相对应,目前已经发展出滴灌、喷灌、渗灌、涌灌、地下灌溉等新型的节水灌溉技术,其中运用较多的是滴灌和喷灌。滴灌可以最为直接的解决植物体的缺水问题,一次就能最高的发挥水的灌溉效率,节水效果也最好。但是由于滴灌需要大范围的管道网线分布系统,因而增大了投资成本和运行管理的工作量。喷灌的优点是可综合考虑植物品种、绿化配置、土壤情况、气候条件等多种因素适时适量进行喷洒。喷灌每次的洒水量较为适中,一般不会产生地表径流以及深层渗漏。喷灌比漫灌溉节水约三分之一到二分之一,较滴灌虽然用水量稍大但是能够节省大量的成本和人力资源,具有较高的工效。所以,喷灌是比较适合我省的节水绿化技术。但是必须指出的是,当建筑采用中水喷灌时,容易引起气溶胶,可能导致微生物在空气中传播,应当避免采用。
4可再生能源资源条件及策略
4.1可再生能源资源条件
可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源,具有取之不尽,用之不竭的特点。就目前的情况来看,太阳能光热、光伏利用和地源、水源热泵利用技术是推广和发展的重点。广东地区年日照时数1300~2500h,年辐射总量为4200~5000MJ/㎡。随着近年来气候及环境的变化,广东地区太阳能资源呈逐渐上升的趋势。在欧洲,太阳年总辐射量达到3301.2MJ/㎡(芬兰的赫尔辛基)以上的城市太阳能利用率都很高,广东省年辐射总量远远超过此值。从地表水分布情况来看,广东省属于丰水带;从地下水资源资源分布来看,我省也属于地下水资源较丰富地区,所
以我省合理利用地源、水源作为暖通空调系统冷、热源具备很好的先天条件。
4.2可再生能源策略
根据《中华人民共和国气象行业标准———太阳能资源的评估方法》的评估标准,以太阳总辐射的年总量为指标,进行太阳能资源丰富程度评估。
常用的太阳能光热利用系统有屋顶集中式系统、阳台壁挂式系统及户式太阳能热水器等。一般来说屋顶集中式系统适宜于有多层、中高层建筑采用,壁挂式系统适宜与高层建筑采用,而户式太阳能热水器一般适宜于别墅、顶层住户等条件下采用。相比之下,太阳能光伏系统由于受到经济性条件的制约,目前仅在少数示范项目中应用,大面积推广时机尚未成熟,但是由于我省有优越的太阳能资源条件,存在较大的发展潜力。
5地质条件及策略
绿色建筑在规划设计时就要求建筑场地选址无洪涝、泥石流等地质灾害及含氡土壤的威胁。由于我省地质条件比较复杂,不可避免的要解决这些由于地质条件带来的不利因素的影响,为实现绿色建筑创造条件广东是属于地震带,属于环太平洋火山地震带。所以在绿色建筑设计中应充分考虑当地的地震设防烈度,做好抗震设计。从土壤氡含量来看,广东省绝大部分地区处于土壤氡高背景区,其土壤氡含量超过10000Bq/m3,所以我省建筑可能存在含氡土壤的威胁,所以在项目建设前应对场地进行了氡含量检测,当超过标准的要求,应采取相应的防氡措施。
此外,我省在部分地区,尤其是内地山区山洪、泥石流、边坡等地质灾害时有发生,所以在这些地区发展绿色建筑应对地质条件进行充分的调研,并采取相应的技术措施,保障建筑的安全。
6结论
总之,绿色建筑设计是实现建筑可持续发展的必由之路,对于解决我国能源问题有重要意义。同时绿色建筑的设计是一个复杂的系统工程,涉及方方面面的问题。因此,在绿色建筑设计中,必须严格把好设计关,因地制宜采取设计策略,这样才能提升建筑品质、价值,满足人的舒适与健康,实现健康舒适的建筑。
参考文献:
[1] 李军甫.结合环境因素的建筑设计细节考量分析[J].城市建设理论研究.2011年第15期
[2] 王冰艳.浅析绿色建筑的设计方法及策略[J].中国新技术新产品.2011年22期
关键词:绿色建筑;设计;策略
1引言
众所周知,我国是能源短缺的国家,建筑业又是能源消耗大户,因此,建筑绿色节能设计越来越引起我国广大建筑工作者的重视。广东省作为我国的南大门,其特点是夏季时间长,太阳辐射强烈,多台风,雨水多;冬季寒冷时间很短,室内外温差较小。因此,该地区建筑绿色节能潜力更大、节能效益更明显。因此,如何根据这类地区的气候特点,在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下,降低建筑能源消耗,合理、有效地利用能源,也是摆在绿色建筑设计工作者面前的亟待解决的问题。
2气候环境策略
2.1自然通风
不少城市夏季和全年平均风速均在1.5m/s以上,具备自然通风的条件。若能够合理利用自然通风这一廉价的技术措施,在我省绿色建筑设计中引入自然通风的理念,将有助于降低该区建筑能耗,同时大大提高建筑舒适度。除此之外由于水陆分布、地势起伏、表面覆盖等地方性条件不同,会对本地区局部微气候产生影响,造成各个小区域之间的温差和气压差,形成地形风,如水陆风、山谷风、庭院风、巷道风等,当季风不明显(季风转换期)时,地形风是影响建筑自然通风设计的重要因素。我省建筑自然通风可以通过合理建筑规划及设计实现。
(1)建筑群的布置
一般建筑群的平面布局有平行排列、错位排列、斜向排列、周边排列及自由式排列等(见图1),从自然通风的角度来说,错位排列、斜向排列及自由式排列的自然通风效果较好。错位排列相当于加大了前、后幢建筑的距离,对通风有利,也可以节约用地。当受地形限制时,可选用斜向排列和自由式排列方式,就具体地形、地势和朝向灵活布置。若采用平行排列的形式,为了改善后排住宅的自然通风条件,可在前排住宅适当位置做垂直通风口(如图2-a),或利用底层个别房间做成“过街楼”的形式(如图2-b),也可将底层全部架空做水平通风口(如图2-c),架空层做居民活动和休息场所,并与室外庭院结合,成为防晒、防雨的开敞空间。周边排列建筑很难使风导入,这种方式对于绝大多数地区不建议采用。此外,在立体布置方面,可采用“前低后高”和有规律的“高低错落”的方式,为自然通风创造条件。
(2)单体建筑的设计
建筑平面和剖面设计是影响室内的自然通风状况的关键因素。设计师在对建筑进行平面和剖面设计时,可重点考虑合理设计建筑通风开口及利用挑檐、挡风板等构造实现自然通风。
2.2建筑遮阳
建筑外遮阳起到遮挡直接日射的作用,合适的外遮阳措施可以减少日射得热量。建筑的外窗,应优先采用活动或固定的建筑外遮阳设施,以达到比窗户本身遮阳和窗户内遮阳更好的遮阳隔热效果。建筑各个朝向的外窗遮阳效果由于受日晒时间长短及太阳高度角的变化等因素的影响较大,所以在遮阳形式的选择上,应进行综合考虑。依据我省的气候特点,建筑的东西向由于太阳高度角随时间变化而变化,所以适宜采用活动遮阳,如斜身外遮阳、垂直帘布外遮阳、内置百叶中空玻璃等产品均适合采用;而南面由于太阳入射角变化较小,日照时间长,所以固定遮阳、活动遮阳等均适宜采用,如水平遮阳等;天窗得热对建筑能耗影响较大,必须采用遮阳措施,同时应综合考虑遮阳的防雨等因素,宜采用活动内遮阳措施;北面由于直接日射较少,主要是防止天空散射引起室内得热,可不作为遮阳的重点。
2.3建筑保温隔热
我省目前已经形成了较为成熟的建筑自保温技术体系,相应的自保温产品已经能够基本满足本省的建筑节能发展的需要,如典型的自保温墙材有加气混凝土砌块、粉煤灰(陶粒)小型空心砌块、聚苯乙烯混凝土节能砌块、隔热混凝土砌块、淤泥烧结多孔砖、硅藻土系列保温隔热烧结砖、煤矸石烧结砖等。在屋面隔热方面,我省近年来着力研究和推广轻型种植屋面技术,并在新建建筑和既有建筑改造中均有采用,效果良好,是解决当前我省屋面隔热的有效手段。
2.2.4建筑绿化
建筑园林绿地建设中,应充分考虑物种的生态特征,合理选配植物种类,避免种间直接竞争,形成结构合理、功能健全、种群稳定的复层群落结构,以利种间互相补充,既充分利用环境资源,又能形成优美的景观。同时应依据实际工程需要,综合考虑植物的抗污吸污、抗旱耐寒、耐贫瘠、抗病虫害、耐粗放管理等特点作为物种选择的标准。所以,在建筑绿化中注重乡土植物的采用,并考虑生物的多样性,大力发展屋顶绿化、垂直绿化、层间绿化、小区绿化,形成复层绿化,能够在改善室内外环境方面起到显著作用。
3水资源利用
3.1雨水利用
由于目前绿色建筑以大城市为发展中心的背景下,如何在建筑项目中落实水资源的合理利用显得尤为重要。结合降雨量丰富的特点,我省在绿色建筑项目实施过程中,充分利用雨水成为最有效的手段。建筑雨水利用,是通过雨水入渗调控和地表(包括屋面)径流调控,实现雨水的资源化,使水文循环向着有利于城市生活的方向发展。城市雨水利用有几个方面的功能:一为节水功能。用雨水冲洗厕所、浇洒路面、浇灌草坪、水景补水,甚至用于循环冷却水和消防水,可节省城市自来水。二为水及生态环境修复功能。强化雨水的入渗增加土壤的含水量,甚至利用雨水回灌提升地下水的水位,可改善水环境乃至生态环境。三为雨洪调节功能。土壤的雨水入渗量增加和雨水径流的存储,都会减少进入雨水排除系统的流量,从而提高城市排洪系统的可靠性,减少城市洪涝,因此大力推进透水铺装系统。
3.2节水器具的使用
选用节水器具是最直接的节水措施,目前用水器具和设备的主要节水原理有限制水流量或减压、限时、定时控制、限定水量等,这些方法几乎都是以避免水量浪费为特征。鉴于同一类节水器具和设备往往可采取不同的方法,以致某些常用节水器具和设备的种类繁多、效果不一。在实际工程使用时应依据其作用原理,着重考察:实际节水效果是否良好、安装调试和操作使用是否方便、是否结构简单经久耐用、是否经济合理,避免盲目选用。 3.3节水绿化技术
节水灌溉技术,其特点就是即能满足绿化植物的生长发育的生理需求,又能最大限度的节约用水。传统的灌溉方式可以称之为漫灌,大多数是用水直接浇灌植株,这种灌溉方式不但用水量大,而且会因为地表径流和深层渗漏造成的跑水现象产生大量的浪费。与漫灌相对应,目前已经发展出滴灌、喷灌、渗灌、涌灌、地下灌溉等新型的节水灌溉技术,其中运用较多的是滴灌和喷灌。滴灌可以最为直接的解决植物体的缺水问题,一次就能最高的发挥水的灌溉效率,节水效果也最好。但是由于滴灌需要大范围的管道网线分布系统,因而增大了投资成本和运行管理的工作量。喷灌的优点是可综合考虑植物品种、绿化配置、土壤情况、气候条件等多种因素适时适量进行喷洒。喷灌每次的洒水量较为适中,一般不会产生地表径流以及深层渗漏。喷灌比漫灌溉节水约三分之一到二分之一,较滴灌虽然用水量稍大但是能够节省大量的成本和人力资源,具有较高的工效。所以,喷灌是比较适合我省的节水绿化技术。但是必须指出的是,当建筑采用中水喷灌时,容易引起气溶胶,可能导致微生物在空气中传播,应当避免采用。
4可再生能源资源条件及策略
4.1可再生能源资源条件
可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源,具有取之不尽,用之不竭的特点。就目前的情况来看,太阳能光热、光伏利用和地源、水源热泵利用技术是推广和发展的重点。广东地区年日照时数1300~2500h,年辐射总量为4200~5000MJ/㎡。随着近年来气候及环境的变化,广东地区太阳能资源呈逐渐上升的趋势。在欧洲,太阳年总辐射量达到3301.2MJ/㎡(芬兰的赫尔辛基)以上的城市太阳能利用率都很高,广东省年辐射总量远远超过此值。从地表水分布情况来看,广东省属于丰水带;从地下水资源资源分布来看,我省也属于地下水资源较丰富地区,所
以我省合理利用地源、水源作为暖通空调系统冷、热源具备很好的先天条件。
4.2可再生能源策略
根据《中华人民共和国气象行业标准———太阳能资源的评估方法》的评估标准,以太阳总辐射的年总量为指标,进行太阳能资源丰富程度评估。
常用的太阳能光热利用系统有屋顶集中式系统、阳台壁挂式系统及户式太阳能热水器等。一般来说屋顶集中式系统适宜于有多层、中高层建筑采用,壁挂式系统适宜与高层建筑采用,而户式太阳能热水器一般适宜于别墅、顶层住户等条件下采用。相比之下,太阳能光伏系统由于受到经济性条件的制约,目前仅在少数示范项目中应用,大面积推广时机尚未成熟,但是由于我省有优越的太阳能资源条件,存在较大的发展潜力。
5地质条件及策略
绿色建筑在规划设计时就要求建筑场地选址无洪涝、泥石流等地质灾害及含氡土壤的威胁。由于我省地质条件比较复杂,不可避免的要解决这些由于地质条件带来的不利因素的影响,为实现绿色建筑创造条件广东是属于地震带,属于环太平洋火山地震带。所以在绿色建筑设计中应充分考虑当地的地震设防烈度,做好抗震设计。从土壤氡含量来看,广东省绝大部分地区处于土壤氡高背景区,其土壤氡含量超过10000Bq/m3,所以我省建筑可能存在含氡土壤的威胁,所以在项目建设前应对场地进行了氡含量检测,当超过标准的要求,应采取相应的防氡措施。
此外,我省在部分地区,尤其是内地山区山洪、泥石流、边坡等地质灾害时有发生,所以在这些地区发展绿色建筑应对地质条件进行充分的调研,并采取相应的技术措施,保障建筑的安全。
6结论
总之,绿色建筑设计是实现建筑可持续发展的必由之路,对于解决我国能源问题有重要意义。同时绿色建筑的设计是一个复杂的系统工程,涉及方方面面的问题。因此,在绿色建筑设计中,必须严格把好设计关,因地制宜采取设计策略,这样才能提升建筑品质、价值,满足人的舒适与健康,实现健康舒适的建筑。
参考文献:
[1] 李军甫.结合环境因素的建筑设计细节考量分析[J].城市建设理论研究.2011年第15期
[2] 王冰艳.浅析绿色建筑的设计方法及策略[J].中国新技术新产品.2011年22期