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摘要:低碳概念是社会进步的表现,是全球应对环境气候恶化的重要行动之一,也是我国在城市化和工业化进程中控制温室气体排放的必然选择。所谓低碳建筑是指在建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的整个生命周期内,减少化石能源的使用,提高能效,降低CO2排放量,为人们提供具有合理舒适空间环境的建筑。本文探讨了低碳概念下的建筑设计应对策略 。
关键词:低碳概念;建筑;设计;策略
中图分类号: S611文献标识码:A 文章编号:
低碳建筑设计是指将先进的节能减排技术以及绿色施工材料用于建筑设计中,以降低建筑的能源、资源消耗,减少建筑的三废排放量,达到保护生态环境、降低二氧化碳排放量的目的,为人们提供更为舒适、健康的生活和居住环境。然而,部分建筑设计者往往将过多的精力投置于建筑立面形式和使用功能的设计上,而忽视了对建筑节能降耗的考虑,导致当前低效益、高能耗的建筑层出不穷。因此,为了促进社会的可持续发展,我们必须将低碳理念融入到建筑设计中。
一、 低碳节能建筑设计的原则和指导思想
低碳节能建筑设计应遵循现代开放、端庄朴实、简洁流畅、动态亲民的建筑形象,从选址到格局,从朝向到风向,从平面到外向,从间距到界面,从单体到群体,都要采集天然能源,以利节能; 注重空间的阳光感、流动感与体量感; 充分体现材质的轻重、粗细、虚实对比以及建筑设计中各类节能、环保低碳建筑技术的应用。同时还应做到:
1、 引入“低碳节能”观念,掌握节能技术,树立节能意识。积极利用低能耗资源和自然资源,是搞好低碳节能建筑设计的关键。低碳节能的建筑设计应以“低碳、节能、技术”为发展模式,在整个设计过程中,关注建筑节能、环境特征的表现和技术的运用,使之融入建筑设计中,产生建筑形象。因此,设计在尊重自然环境、减少能源消耗的同盹还要从环境保护、資源节约的角度考虑建筑功能与生态环境稳定性和持久性。
2、低碳节能建筑设计的特点应符合整体设计与多元共融。结合当地文化内涵,发掘不同建筑类型的特点,开发适合本地生态环境的新型能源和技术,整合并完善建筑功能,以满足使用者对适宜的、高舒适居住环境的追求,提升整个设计的环境质量和文化品质,力求科学化、逻辑化、智能化、系统化的设计,使整体功能适应各种功能性质的使用要求。“建筑当随时代”,倡导低碳节能建筑设计,是我们在建筑创作中应该明确的主导思想。
二、低碳概念下的建筑设计应对策略
1、优化建筑位置及朝向设计
建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响,容积率过高很难满足日照要求,阳光有着巨大辐射能量。从某种意义上讲地球本身就是巨大的太阳能接收器,阳光不仅对人的身体健康有着很大的益处,对建筑的节能也有着十分重要意义。城市规划应注重应用日照原理,合理地确定建筑位置与朝向,使每幢建筑能接收更多的太阳辐射热能,因此,建筑的方位与节能有着直接关系。不同朝向、不同季节,建筑物所得到的太阳辐射热能量不同,热损失也不同。尤其是在冬至前后,由于太阳高度角低,房间所接收的太阳光线的面积比夏天多得多。在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况,按其太阳高度角做出日影响图,以确定冬季每天的日照时间,建筑南向开窗面积尽可能大些,在满足采光条件下,北向、东向窗尽可能小些,从而获得更多的太阳光线,减少热损失,保持室内舒适的温度环境。
2、建筑物的体形设计
设计合理的建筑物体形和平面形式,可以有效地促进空气流通,减少供暖或制冷所耗费的能源,有利于落实低碳建筑理念。不同地区、不同建筑层数的体形系数也有所不同,在设计建筑体形时应当充分考虑体形系数对低碳环保的影响。倡导建筑与室内一体化的设计理念,尽量选用耐久性强、高性能、低材耗的建筑体系,有利于减少施工所耗费的各项资源,降低施工所造成的环境污染。
3、优化围护结构墙体设计。第一,外墙是围护结构的主体部分,高层建筑的围护结构不同于砖石结构房屋,前者是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重。因此,围护结构属于填充材料,为了减轻荷载,达到保温、隔热要求,采用轻质高效保温材料,目前在寒冷地区常用的墙体做法有:页岩陶粒混凝土空心砌块、黏土空心砖与实心砖复合墙体黏土实心砖或空心砖岩棉夹心复合墙体等。但存在问题较多,节能的效果仍达不到标准的要求。围护结构的材料布置分外侧和内侧,在寒冷地区的同一气候条件下,由于材料层次布置不同,所取得的保温效果也不尽相同,为防止墙体内产生冷凝水,保温层设在外侧更好些。第二,高层建筑的围护墙体不宜采用外侧保温的聚苯乙烯泡沫板(舒乐板、PG 板),岩棉板等轻质保温材料。一幢建筑的寿命少则几十年,多则上百年,材料的应用与建筑整体的寿命应同步。轻质的外保温复合墙体存在以下不足之处:抗震能力差、易松散、与结构构件结合不好、整体性能差;不能承受外部装修贴、挂荷载,如:贴石材、安装装饰构件等;不能承受有振动的凿刨装修,如:剁斧石面层、予留洞、槽易出现冷桥;墙表面易出现裂纹。除此之外,复合墙体由于框架梁拉、剪力墙的嵌入,墙体内容易造成冷桥,是保温、隔热的薄弱环节。据测定,高层建筑所出现的冷桥约占整个热损失的5%~13%,因此,应引起设计者重视,采取有效构造措施尽可能避免产生冷桥。另外,高层建筑外围护墙体耗能较大,占整个建筑耗能的25%左右。建筑的形体变化是建筑外露面积的主要因素之一,体形系数越大耗能越多,国外的一些高层建筑造成圆塔形,比如美国洛杉矶的好运饭店、法国戴高乐机场候机楼都是圆型或椭圆形,我们知道,相同的面积,圆的周长最短,这样使建筑外露面积较小。因此,基于能量损耗的考虑,高层建筑的形体变化不宜过多,也不宜复杂。
4、绿色建材的选择
建筑材料是建筑施工中产生能耗和污染根源,现阶段很多常用的建材均会对环境产生严重的负面影响。如人造板材会挥发大量甲醛,加气混凝土会散发大量氡气,这些排放物不仅会污染环境,更重要的是会对人体健康产生不利影响。所以在建筑设计中应多选用工业化成品,或者是可循环再利用的建材,避免使用内含能源高的材料,这是有效降低和控制建筑中二氧化碳排放量的重要途径。此外,在应用新材料的同时,还应兼顾材料的原生态性和地域性。如,在黄土高原地区,可直接利用黄土、麦草、芦苇等当地原料加工成生土材料,既能降低施工成本,又能实现节能降耗的目标。在建筑室内装修上也可选用施工便捷、能耗小、具备调节室内微气候作用的绿色建材。如,日本大多数零排放的建筑室内选用消石灰壁纸,有利于室内湿度的调节。
5、可再生能源的综合利用
在建筑全寿命周期内,充分考虑可以再生的非化石能源,包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能和海洋能等,满足建筑与环境之间的辨证关系。对太阳能的利用正在成为常规的能源利用手段。据悉,欧洲将开展太空太阳能电站实验,这个实验将收集太阳能,并通过红外线激光器,把能量传输给地球。上海世博会中国馆的屋面系统就安装了太阳能电池方阵,为一些设备系统和展厅照明提供电力。而对可再生能源的综合利用,更是建筑低碳化规划设计中的发展趋势。英国Graylingwell 社区利用太阳能光电版和热电联产系统实现二氧化碳零排放,燃气热电联产设备不仅提供大部分的暖气和热水供应,而且能够发电并将电能输送到电网或邻近的地块。建于瑞典马尔默西部旧工业码头区的“明日之城”,广泛利用太阳能、风能和地热。小区99%的用电依靠风力发电, 15%的供热依靠太阳能, 85%由地热供热,100% 利用地热制冷,是世界上第一个完整的具有一定规模的全部利用可再生能源的小区,为建筑规划提供了可借鉴的实例。
综上所述,未来绿色低碳是我们追求的共同目标。在中国,随着经济的发展和人们对生活质量追求, 低碳建筑思想越来越受到人们和国家的关注,并已写进国家的发展规划中。因此,我们建筑设计师要不断的注入低碳设计理念,学习低碳设计,运用新技术新理念为人们创造更好的生活环境。低碳建筑因地制宜,采取适度的技术和产品,让技术和产品匹配,不只包括造价,还有各方面功能,更是用低碳理念设计出来的。
参考文献:
[1] 曹云钢. 从生态角度观建筑[J]. 山西建筑. 2007(08)
[2] 张陶新,周跃云,芦鹏. 中国城市低碳建筑的内涵与碳排放量的估算模型[J]. 湖南工业大学学报. 2011(01)
[3] 王恒华,俞晓,王熹宇. 钢结构与低碳建筑[J]. 江苏建筑. 2011(01)
[4] 向正君,何韶瑶. 丘陵地区低碳民居设计策略探析[J]. 中外建筑. 2011(06)
关键词:低碳概念;建筑;设计;策略
中图分类号: S611文献标识码:A 文章编号:
低碳建筑设计是指将先进的节能减排技术以及绿色施工材料用于建筑设计中,以降低建筑的能源、资源消耗,减少建筑的三废排放量,达到保护生态环境、降低二氧化碳排放量的目的,为人们提供更为舒适、健康的生活和居住环境。然而,部分建筑设计者往往将过多的精力投置于建筑立面形式和使用功能的设计上,而忽视了对建筑节能降耗的考虑,导致当前低效益、高能耗的建筑层出不穷。因此,为了促进社会的可持续发展,我们必须将低碳理念融入到建筑设计中。
一、 低碳节能建筑设计的原则和指导思想
低碳节能建筑设计应遵循现代开放、端庄朴实、简洁流畅、动态亲民的建筑形象,从选址到格局,从朝向到风向,从平面到外向,从间距到界面,从单体到群体,都要采集天然能源,以利节能; 注重空间的阳光感、流动感与体量感; 充分体现材质的轻重、粗细、虚实对比以及建筑设计中各类节能、环保低碳建筑技术的应用。同时还应做到:
1、 引入“低碳节能”观念,掌握节能技术,树立节能意识。积极利用低能耗资源和自然资源,是搞好低碳节能建筑设计的关键。低碳节能的建筑设计应以“低碳、节能、技术”为发展模式,在整个设计过程中,关注建筑节能、环境特征的表现和技术的运用,使之融入建筑设计中,产生建筑形象。因此,设计在尊重自然环境、减少能源消耗的同盹还要从环境保护、資源节约的角度考虑建筑功能与生态环境稳定性和持久性。
2、低碳节能建筑设计的特点应符合整体设计与多元共融。结合当地文化内涵,发掘不同建筑类型的特点,开发适合本地生态环境的新型能源和技术,整合并完善建筑功能,以满足使用者对适宜的、高舒适居住环境的追求,提升整个设计的环境质量和文化品质,力求科学化、逻辑化、智能化、系统化的设计,使整体功能适应各种功能性质的使用要求。“建筑当随时代”,倡导低碳节能建筑设计,是我们在建筑创作中应该明确的主导思想。
二、低碳概念下的建筑设计应对策略
1、优化建筑位置及朝向设计
建筑的定位首先应考虑对城市环境的影响,容积率过高很难满足日照要求,阳光有着巨大辐射能量。从某种意义上讲地球本身就是巨大的太阳能接收器,阳光不仅对人的身体健康有着很大的益处,对建筑的节能也有着十分重要意义。城市规划应注重应用日照原理,合理地确定建筑位置与朝向,使每幢建筑能接收更多的太阳辐射热能,因此,建筑的方位与节能有着直接关系。不同朝向、不同季节,建筑物所得到的太阳辐射热能量不同,热损失也不同。尤其是在冬至前后,由于太阳高度角低,房间所接收的太阳光线的面积比夏天多得多。在确定建筑的方位时首先应考虑环境情况,按其太阳高度角做出日影响图,以确定冬季每天的日照时间,建筑南向开窗面积尽可能大些,在满足采光条件下,北向、东向窗尽可能小些,从而获得更多的太阳光线,减少热损失,保持室内舒适的温度环境。
2、建筑物的体形设计
设计合理的建筑物体形和平面形式,可以有效地促进空气流通,减少供暖或制冷所耗费的能源,有利于落实低碳建筑理念。不同地区、不同建筑层数的体形系数也有所不同,在设计建筑体形时应当充分考虑体形系数对低碳环保的影响。倡导建筑与室内一体化的设计理念,尽量选用耐久性强、高性能、低材耗的建筑体系,有利于减少施工所耗费的各项资源,降低施工所造成的环境污染。
3、优化围护结构墙体设计。第一,外墙是围护结构的主体部分,高层建筑的围护结构不同于砖石结构房屋,前者是钢筋混凝土框架或剪力墙结构承重。因此,围护结构属于填充材料,为了减轻荷载,达到保温、隔热要求,采用轻质高效保温材料,目前在寒冷地区常用的墙体做法有:页岩陶粒混凝土空心砌块、黏土空心砖与实心砖复合墙体黏土实心砖或空心砖岩棉夹心复合墙体等。但存在问题较多,节能的效果仍达不到标准的要求。围护结构的材料布置分外侧和内侧,在寒冷地区的同一气候条件下,由于材料层次布置不同,所取得的保温效果也不尽相同,为防止墙体内产生冷凝水,保温层设在外侧更好些。第二,高层建筑的围护墙体不宜采用外侧保温的聚苯乙烯泡沫板(舒乐板、PG 板),岩棉板等轻质保温材料。一幢建筑的寿命少则几十年,多则上百年,材料的应用与建筑整体的寿命应同步。轻质的外保温复合墙体存在以下不足之处:抗震能力差、易松散、与结构构件结合不好、整体性能差;不能承受外部装修贴、挂荷载,如:贴石材、安装装饰构件等;不能承受有振动的凿刨装修,如:剁斧石面层、予留洞、槽易出现冷桥;墙表面易出现裂纹。除此之外,复合墙体由于框架梁拉、剪力墙的嵌入,墙体内容易造成冷桥,是保温、隔热的薄弱环节。据测定,高层建筑所出现的冷桥约占整个热损失的5%~13%,因此,应引起设计者重视,采取有效构造措施尽可能避免产生冷桥。另外,高层建筑外围护墙体耗能较大,占整个建筑耗能的25%左右。建筑的形体变化是建筑外露面积的主要因素之一,体形系数越大耗能越多,国外的一些高层建筑造成圆塔形,比如美国洛杉矶的好运饭店、法国戴高乐机场候机楼都是圆型或椭圆形,我们知道,相同的面积,圆的周长最短,这样使建筑外露面积较小。因此,基于能量损耗的考虑,高层建筑的形体变化不宜过多,也不宜复杂。
4、绿色建材的选择
建筑材料是建筑施工中产生能耗和污染根源,现阶段很多常用的建材均会对环境产生严重的负面影响。如人造板材会挥发大量甲醛,加气混凝土会散发大量氡气,这些排放物不仅会污染环境,更重要的是会对人体健康产生不利影响。所以在建筑设计中应多选用工业化成品,或者是可循环再利用的建材,避免使用内含能源高的材料,这是有效降低和控制建筑中二氧化碳排放量的重要途径。此外,在应用新材料的同时,还应兼顾材料的原生态性和地域性。如,在黄土高原地区,可直接利用黄土、麦草、芦苇等当地原料加工成生土材料,既能降低施工成本,又能实现节能降耗的目标。在建筑室内装修上也可选用施工便捷、能耗小、具备调节室内微气候作用的绿色建材。如,日本大多数零排放的建筑室内选用消石灰壁纸,有利于室内湿度的调节。
5、可再生能源的综合利用
在建筑全寿命周期内,充分考虑可以再生的非化石能源,包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能和海洋能等,满足建筑与环境之间的辨证关系。对太阳能的利用正在成为常规的能源利用手段。据悉,欧洲将开展太空太阳能电站实验,这个实验将收集太阳能,并通过红外线激光器,把能量传输给地球。上海世博会中国馆的屋面系统就安装了太阳能电池方阵,为一些设备系统和展厅照明提供电力。而对可再生能源的综合利用,更是建筑低碳化规划设计中的发展趋势。英国Graylingwell 社区利用太阳能光电版和热电联产系统实现二氧化碳零排放,燃气热电联产设备不仅提供大部分的暖气和热水供应,而且能够发电并将电能输送到电网或邻近的地块。建于瑞典马尔默西部旧工业码头区的“明日之城”,广泛利用太阳能、风能和地热。小区99%的用电依靠风力发电, 15%的供热依靠太阳能, 85%由地热供热,100% 利用地热制冷,是世界上第一个完整的具有一定规模的全部利用可再生能源的小区,为建筑规划提供了可借鉴的实例。
综上所述,未来绿色低碳是我们追求的共同目标。在中国,随着经济的发展和人们对生活质量追求, 低碳建筑思想越来越受到人们和国家的关注,并已写进国家的发展规划中。因此,我们建筑设计师要不断的注入低碳设计理念,学习低碳设计,运用新技术新理念为人们创造更好的生活环境。低碳建筑因地制宜,采取适度的技术和产品,让技术和产品匹配,不只包括造价,还有各方面功能,更是用低碳理念设计出来的。
参考文献:
[1] 曹云钢. 从生态角度观建筑[J]. 山西建筑. 2007(08)
[2] 张陶新,周跃云,芦鹏. 中国城市低碳建筑的内涵与碳排放量的估算模型[J]. 湖南工业大学学报. 2011(01)
[3] 王恒华,俞晓,王熹宇. 钢结构与低碳建筑[J]. 江苏建筑. 2011(01)
[4] 向正君,何韶瑶. 丘陵地区低碳民居设计策略探析[J]. 中外建筑. 2011(06)