低碳建筑设计理念与技术

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zh9958
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  摘要:随着人们对环境、可持续发展的日益关注,建筑物的节能、低炭已经成为每一个建筑设计师关注的关键话题。低碳建筑概念的提出,是对可持续发展理念有力延伸。低碳建筑的设计理念是一个系统的理论体系,它不仅涉及到建筑物的采光、通风、隔热、保暖等设计方面,也包括了从建筑物的施工设计,建筑材料的选择,废弃费的排放施工等。本文将深入探讨低碳建筑技术的利用,对节能建筑的设计有一定的指导意义。
  关键词:低碳建筑 ,二氧化碳 ,设计理念, 低碳技术
  中图分类号: S611文献标识码:A 文章编号:
  引言:
  低碳建筑是建筑行业发展的方向,符合人类社会可持续发展的要求,顺应了时代的潮流。在我国,低碳建筑思想也越来越受到重视,并已写进国家的发展规划中。早在2007年我国提出的《能源发展“十一五”规划》中,明确提出到2010年,将使单位GDP能耗比2006年降低20%的目标。目前,我国低碳建筑的发展还需要有一套符合中国实际的可操作的标准,同时也应辅有相应的政策支持。
  一、我国低碳建筑的发展现状
   虽然低碳建筑目前已经引起人们的重视,但对于我国来说,也仅只是刚刚起步,从设计理念的,施工技术、行业规范、政府支持等各个方面都还没有形成系统化。从建筑设计、图纸审查、施工等各个方面都没有引起足够的重视,高计单位已习惯于以往的设计思路,更新设计思路将造成造型、成本、结构的难度和成本的增加。而施工人员素质不高,对低碳技术了解太少,也不敢有太多施工节能方面的偿试。行业和政府部门没有一个低碳建筑的标准和体系,缺乏有效的监督管理和激励的机制。这些因素制约了我国低碳建筑的发展,但是一些先进的设计理念和理论上的探讨已经在建筑设计界具有影响力,并逐步影响到建筑物的设计和使用,相信低碳建筑也必将成为未来发展的趋势。
  重视低碳建筑技术的开发和设计,上海世博会很好地宣传了低碳、环保的生态新理念,为低碳建筑的设计开发提供了有益的参考。园区内诞生了200多栋时尚的绿色建筑,它集中展示了各国的屋顶、墙体和立体绿化的新技术,展示了新能源应用、节能减排的低碳生态新理念,成为一个精美绝伦的低碳建筑和环境保护的博览会。上海世博会的主题是“城市让生活更美好”,各主题馆非常注重场馆建设的环保性,低碳则是始终坚持的原则。不少展馆在节能、环保、低碳这几方面做得尤为精彩,以零碳馆为例:第一,零碳馆的墙体表面附着的特殊荧光涂料,建筑在白天储存的太阳能将在夜间释放荧光,减少照明能耗。第二,零碳馆的屋顶上有22个五颜六色的风帽,这些风帽可以随着风向灵活转动。这些风帽可利用温压和风压将新鲜空气源源不断地输人每个房间,并将室内污浊的空气排出。另外,阳光和水的利用也成为零碳馆中节能减排的一部分,屋顶上的太阳能热水板可将太阳能转化为热能。通过屋顶收集雨水,净化后用于冲洗卫生间、车辆或灌溉植物等,减少了零碳馆对自来水的需求。伴随着上海世博会的举办,低碳建筑的概念必将成为世界建筑发展的总趋势
  二、低碳建筑设计的关键因素
  自然采光设计
  自然采光主要指白天充分利用阳光来为空间照明的方式。自然采光设计可以分为被动式自然采光设计和主动式自然采光设计。
  被动式自然采光设计主要指白天充分利用阳光来为空间照明进行学习、工作、生活与生产的传统良好的節能方式设计,当代仍然有效。可是这种建筑采光设计都是假定天空是全阴天,不考虑晴天和直射阳光,对阳光一天中时空变化所带来的采光不稳定,过热、眩光和阳光的光化作用以及光光、光热、光电等利用问题设计过简或完全忽略。目前看来这确实是对光能的极大浪费,必须转变。尽管这种免费的且取之不竭的能源在利用上会受到一定限制,但是完全可以通过各种技术方法与手段提高其采光效果。
  自然通风设计
  应用于建筑上的自然通风可分为三种类型:风压作用通风、热压作用通风和热压与风压的综合作用通风。三种类型的自然通风都是由于自然形成的气压差引起的。不过,风压通风是利用自然风力引起的气压差,而热压作用通风则利用气压和湿度上的差异引起的上升浮力所产生的压力。因此,我们需要采取不同的建筑设计使自然通风方式发挥最大效果。
  太阳能得热空间与温度梯度场房间设计
  实现低能耗的低碳建筑设计途径主要包括两个方面,一是开发利用可再生新能源,二是利用各种余热如炊事余热和提高现有的供暖、空调设备系统效率而且是指不用或少用供暖、空调设备系统和提高建筑外围护结构保温性能,减少建筑热损失。而太阳能得热空间与温度梯度场房间的设计,可以完全同时具备上述两个特点:首先取之不尽的太阳能属于对环境无污染的可再生能源,其次良好的围护性能、恰当的体形、合理的朝向以及空间布局大大减少建筑的热损失。实践证明,在太阳能资源丰富地区的晴好天气下,合理设置太阳能得热空间与温度梯度场房间,可以建造出完全依靠太阳能满足采暖和生活用热水的低能耗的低碳建筑甚至零能耗的零碳建筑。
  三、低碳建筑设计的技术要求
  外墙节能技术:墙体的复合技术有内附保温层、外附保温层和夹心保温层三种。我国采用夹心保温作法的较多;在欧洲各国,大多采用外附发泡聚苯板的作法,在德国,外保温建筑占建筑总量的80%,而其中70%均采用泡沫聚苯板。
  门窗节能技术:中空玻璃,镀膜玻璃(包括反射玻璃、吸热玻璃)高强度LOW2E防火玻璃(高强度低辐射镀膜防火玻璃)、采用磁控真空溅射方法镀制含金属银层的玻璃以及最特别的智能玻璃。
  屋顶节能技术:利用智能技术、生态技术来实现建筑节能的愿望,如太阳能集热屋顶和可控制的通风屋顶等。
  采暖、制冷和照明是建筑能耗的主要部分,如使用地(水)源热泵系统、置换式新风系统、地面辐射采暖。
  新能源的开发利用:太阳能热水器、光电屋面板、光电外墙板、光电遮阳板、光电窗间墙、光电天窗以及光电玻璃幕墙等。
  四、低能耗低碳建筑技术及应用
  传统适宜的技术探索
  在传统适宜的低能耗低碳围护结构技术方面,有苯板、稻草板、稻草砖等节能技术,竹子建造技术,陶土夹心墙建造技术,木框架填充秸秆砖,木结构填充岩棉等等。
  新型技术探索
  探索新型建筑支撑包括结构选型与结构材料选用。建筑围护结构包括墙体材料与构造技术、屋面材料与构造技术,均以低碳经济与技术为基础进行突破。在机电设备系统方面彻底贯彻节能措施。彻底降低空调的冷热负荷。一方面在不得不使用石化燃料的情况下,必须采用高效的系统及机器设备来达到节能目的。另一方面为了尽量减少因设备空置运转或无效操作引起的能源浪费,采用恰当的能源控制技术也是十分必要的。
  我国第一幢零碳排放节能大楼——宁波诺丁汉大学可持续能源技术研究中心就是通过阳光、地热和雨水等可再生资源,自给自足地解决用电、用水等问题,且不产生CO2。大楼的主体外墙是双层立面玻璃,玻璃中间设有夹层,整座大楼的制冷和加热,都是在这个夹层内完成的。地热水泵直接通过地板传导热气。大楼南侧坡地上与大楼楼顶、窗户边的太阳能光电板构成了一套强大的太阳能发电系统,满足电梯、计算机、制冷风机等设备的用电需要。大楼还装有电动总控的“智能”窗,可根据建筑室内安装的温感设备指令,确定外窗及百叶的开启程度,即便是地下室也能进行自由呼吸,实现室内环境的舒适度。
  
  结束语:
  低碳建筑符合我国社会可持续性发展的需求。它是一个系统工程,需要建筑设计本身,行业、政府等各个方面来引导和建立。它不仅仅是指建筑节能,而是将能源的消耗、环境等各个因素整合起来的一个概念。低碳建筑已逐渐成为国际建筑界的主流趋势,一个全新的建筑变革时代正在快步向我们走来。低碳代表一种态度,更代表一种责任。需要全社会方方面面的参与,让建筑在全生命周期中都低排放。我们应该立足现实,确立符合中国国情的节能理念和设计体系,努力实现建筑的低碳化。
  参考文献
  [1] 李启明,欧晓星.低碳建筑概念及其发展分析.建筑经济,2010(2):41-43.
  [2] 《绿色建筑》教材编写组.绿色建筑.北京:中国计划出版社,2008:278-294,235-244.
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