摘要:可持续发展作为人类面临的巨大挑战,其影响深入到社会生活的各个方面。作为资源与能源消耗的建筑业,其在社会可持续发展中具有重要意义。
关键词:可持续发展 建筑设计 城市规划
建筑是组成城市的重要因素,也是城市的主要象征,在我国自改革开放以来,全国各地掀起了大兴土木的热潮,一大批各种类型的建筑如雨后春笋般破土而出,争奇艳,使城市的景观得到了极大的丰富,城市得到了长足发展。同时使城市规划设计与建筑设计之间的关系显得尤其重要。三者之间关系处理的好坏对城市的形象有着很大的影响。
1 建筑设计可持续发展的必要性和重要性
中国是世界上最大的年度国家新的建筑物,每20亿平方米的新区域,相当于40%的水泥和钢铁的世界消费量,还生产每年都有数百万的建筑垃圾,为中国和世界带来的环境威胁。此外,中国的能源、土地、水、原材料和其他资源的严重短缺和实际利用率低,环境污染依然严重。严峻的事实表明,中国要走可持续发展的道路,大力发展节能建筑刻不容缓。
建筑节能是整个建筑全寿命过程中每一个环节节能的总和。它是指施工现场,在规划、设计、施工和使用过程中,通过合理的规划和设计,采用建筑材料、产品和设备的节能型,执行建筑节能标准,加强建筑节能设备的运行管理,合理设计建筑围护结构,热性能加热,制冷效率提高,照明,通风,排水管道系统,和使用可再生能源,在保证使用功能、建筑室内热环境质量,降低建筑能源消耗,合理有效利用能源。如果你继续执行低级别的设计标准,将留下一个沉重的能源负担和管理上的困难。庞大的建筑能耗,已经成为国民经济的巨大负担。因此,建筑行业的整体能源势在必行。
建筑节能有利于促进能源资源节约和合理利用的,缓解中国的能源供应和经济与社会发展之间的矛盾;有利于加快发展循环经济,实现经济和社会的可持续发展;有利于国家能源安全的长期安全,保护环境,提高人们的生活质量,落实科学发展观。 2 城市规划
作为政府调控引导城市发展的重要手段,城市规划是一种土地和空间资源配置机制,这对于经济的快速增长、城市化速度加速同时碳排放增加、生态环境和经济转型持续恶化的中国城市而言,低碳生态城市规划就显得尤为重要。在低碳生态城市规划中,必须全方位考虑时间和空间上的规划布局,掌握系统的时间空间的整体协调。作为整个生物圈系统之一,城市必须按照生态系统要求进行规划,生态系统基本上是三维的,是由复合模型集成,包括自然生态因素、物理因素、技术经济因素、社会文化因素和各种人为因素在内的城市体系结构;通过对于城市系统中能量流、、物质流、、资金流、信息流的规划,使之相互影响、相互作用、、相互制约;考虑外城市的内部环境系统(即社会系统)和外部环境系统(即自然系统)的作用;坚持城市化健康发展的评价:宏观调控城市发展的“动态表征”,即“城市质量特性”和城市状态的“公平表征”;减少甚至克服“城市病”。同时还需注意的是,要想有效地监控和指导低碳生态城市的发展和建设,必须把设计和控制纳入远期规划管治的范畴之内。
3、建筑方案问题
3.1 建筑方案设计
1)尊重自然环境,优化设计,节约资源,提高建筑的物理环境条件。
a.调研设计地段的各种气候条件,例如温度、相对湿度、日照强度、风力和风向等地域因素。
b.充分考虑建筑场地,如朝向、定位、地势地貌、布局;评价阴影范围、引导空气流动;顺应自然环境及保护环境。
c.利用自然能源、再生资源,如太阳能、天然冷源、风能、水能等。可在屋面架设太阳能集热器、风力微型发电机。
2)增强自然环境与使用者的联系,建筑物作为联系使用者与自然环境的中介,应尽可能多地将自然的元素引入使用者身边,这是生态设计原则的一个重要体现。 a.尽可能增加自然采光系数,建立高品质的自然采光系统。 b.创造良好的通风对流环境,建立自然空气循环系统。
c.创造开敞的空间环境,使使用者能更加方便地接近自然环境,如利用退层设计屋顶花园。
3)考虑可持续发展要求,建筑要留有一定的余地,节约资源、减少建筑以及建筑废弃物对环境的影响,使建筑随着科学技术的发展,有足够的面积以备将来发展。 a 再生能源的利用:沼气、水循环系统、垃圾资源化。
b 建筑的再利用:比起拆除新建既可大量减少建筑垃圾,又可减少资源的浪费;近几年在欧美有许多成功作品问世。
4)保护土地和植被,注意建筑地域的生态环境,确保一定的绿化覆盖率,在建筑内外创造田园般的舒适环境。尽可能利用当地技术、环境材料,形成当代乡土建筑。 3.2 新技术以及新材料的应用1)利用太阳能的新技术
a.窗户集热板系统。由玻璃盒子单元集热板、蓄热单元、风扇和空气导管等组合而成。在盒子里,光能通过集热板转换成热能,并利用空气做热媒,加热的空气利用风扇驱动。从空气导管中由集热单元流向建筑内部的蓄热单元。
b.空气集热板系统。该系统是常用的热空气供热系统的补充,效率比高。常用在中庭等大空间:建筑的进风经空气集热板加热后,直接排人中庭,中庭或建筑结构自身蓄积热量。 2)新材料
a.透明热阻材料(TIM)组合墙。TIM是一种透明的绝热塑料,可将它与外墙复合成透明隔热墙。
b.玻璃材料。随着现代科技的不断发展,在这一领域陆续出现了吸热玻璃、热反射玻璃、底辐射玻璃、电敏感玻璃、调光玻璃,电磁波屏蔽玻璃等。设计可将它们组合成复合的构造形式,达到生态建筑的保温和采光要求。
c.太阳能光电材料。在建筑中种用太阳能电池发电为建筑提供能源,既无污染,又 无噪音,并由可再生能源提供燃料。 3.3 其他
1)雨水收集和水的循环利用
作为中水使用;雨水冷却建筑外维护结构,雨水冷却建筑构成单元;建筑周围蒸发效 应制冷。
2)利用土壤、地下水提供的地热资源。未来地下的冷和热能源将会仅次于太阳能,成为非常重要的可再生能源,因为这种能源普遍存在,几乎没有限制且易于获得。利用太阳、风、雨水、地热等可再生资源,从技术角度是非常成熟的。而且为了未来的建筑能满足可持续性,越早采用可再生能源越好。
4工程实例分析
为了论述可持续建筑的可操作性,将通过实例分析来详尽阐述。某教学实验大楼,建筑共七层,包括办公室、实验室、讲堂、教室等,总面积18512㎡ ,针对当地的气候条件以及当地的环境因素,在建筑中采用的设计措施主要有:
1) 烟囱效应结合自然通风
建筑在顶部设计2个玻璃塔与通风系统相连,玻璃涂成黑色,日照辐射加热塔内空气,诱导气流上升,从而营造“烟囱效应”,利用对流带走室内热负荷。建筑外围空间设置电动开启窗,与玻璃塔相结合,促进建筑的自然通风。
2) 应用高温冷水进行楼板辐射制冷
采用混凝土预埋管道辐射制冷的建筑,送水温度为16~22℃,主要以辐射方式进行工作,自动调节室内温度。由于辐射的热效率比传统的对流方式要高,并且以水作为热媒,从而降低了制冷能耗。而且由于混凝土楼的热存储,可以降低热负荷的峰值效应,从而降低对设备的容量的要求,节约初始投资。更为可贵的是,这种高温冷水在一般条件下如冷却塔或者利用地下水P地温就能获得,因而可以不采用制冷机,节约初始投资,并减少CFC的排放和臭氧层的消耗。
3) 自然采光与人工照明自动控制措施
建筑采用房间顶部透明隔断,尽量将自然光引入建筑内部。同时,建筑采用自然光与人工照明自动控制,在自然光照明不足的情况下,人工照明会自然开启,以人工照明作为自然光的补充光源。同时,建筑采用玻璃幕墙和电动开启窗,良好的平面布局使内部和外围空间都具有良好建筑视野。通过这些措施的应用,建筑的能量消耗与加拿大建筑能量标准规范相比节约25%。
5结束语
建筑节能的研究是建筑可持续发展的一个重要研究课题。在我国现阶段,主要是在简单的节能技术方面进行倡导,使之与经济发展水平相适应,不能不顾经济成本等目标片面追求低能耗,广泛使用节能新技术。同时注意太阳能、风能等可再生资源的研究和开发,减少对可再生能源的利用成本,从大城市经济区开始向全国范围推广,逐步实现中国的建筑能源效率目标。
参考文献
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