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1 发展绿色建筑的必要性
建筑活动是人类对自然资源影响最大的活动之一。据统计,建筑活动使用了所使用的资源和能源总量的40%,造成的建筑垃圾也占人类活动垃圾总量近一半。因此为了保护有限的资源,必须进行合理开发利用,这已成为全世界的共识。在建筑领域中遵循可持续发展,在满足当代人需求的基础上,还必须不对后代人需求产生危害,这对人类永续发展有重要作用。但在建筑领域可持续发展的工作十分难以推动,取得成效也较困难。
对我国而言,可持续发展十分重要。中国人口数量巨大,发展任务迫切,每年的建筑量和建筑速度居于世界第一,资源消耗量增长十分迅速,但人均占有资源却位于世界平均水平以下。在46种支持性资源中,我国到2010年仅仅有20种资源能够实现自给,其余则需要大量要依靠进口。当前在石油、水、土地、林业等资源上不足已对我国的经济发生产生影响。近年来,我国原油净进口量大幅提升;淡水资源人均拥有量远远低于世界平均水平,夏季许多城市忍受缺水之苦;人均耕地不足也低于世界平均水平,且土地的沙漠化十分严重。因此,我国必须实行可持续发展战略,可持续发展最突出是节约能源,在建筑设计建设中包含三个方面:低碳建筑设计;低碳建筑施工,低碳建筑的运营。开展绿色建筑设计是国家节能环保,实现可持续发展的重要组成,以节能环保为核心的绿色设计新理念逐渐成为建筑师的追求目标。
2 绿色建筑设计概念及其内涵
2.1绿色的概念
“绿色”是指能把把无机物转化为有机物,把太阳能转化为生物能的植物颜色。植物是自然界生命活动的基本环节,是人类生存的主要支持系统,象征着生命运动,象征着存在物之间的和谐与协调。在实际应用中,狭义的绿色指的是大自然,是自然生态的象征。人类经过发展,获得了丰富的现代文明,重返田园是是不可能的。但是,人类需要以新的“绿色”眼光对已有文明重新审视,以保持生态平衡的方式求发展。这是以可持续发展为目标,更积极的“绿色”概念。现在所讲的绿色建筑技术就属于广义的绿色。
2.2绿色建筑的概念
人们从最初建筑的遮风避雨到今天的智能化建筑,在享受现代文明的同时,也逐渐意识到建筑带来的隔离及对环境的影响与破坏,建筑能否重新回归自然,实现建筑与自然共生,“绿色建筑”概念应运而生。
建筑从最初的设计,到随后的施工及最终的拆除,形成了完整的寿命周期。除最初的设计阶段外,在建筑的施工和最终拆除均存在资源的输入及各种废物的排放。从寿命周期的角度看,绿色建筑的基本原理为:在寿命周期内建筑使用的自然资源消耗最小化;减少建筑污染排放;保护生态环境;形成健康和无害的室内空间;建筑的质量、性能与环保统一。
“绿色建筑”指设计时充分考虑并利用环境因素,施工对环境的影响最低,运行能为人们提供健康无害空间,拆除又对环境危害降到最低。因此,“绿色建筑”可理解为在寿命周期内,通过降低资源消耗,减少废物产生,实现与自然共生的建筑。
2.3绿色建筑技术的涵义
绿色建筑技术不独立于传统建筑技术,而用“绿色”的眼光对传统建筑重新审视,是传统建筑技术和新学科的交叉,符合可持续发展战略。绿色建筑技术涉及到许多学科的基础理论。如生态系统循环,包括生态系统物质能量流动规律、建筑中能量传递规律、建筑物与外部环境的交互使用规律等。绿色建筑技术是针对建筑存在的耗能大等问题提出的。绿色建筑技术是指应用这一技术建造的建筑,拥有健康的室内环境,与自然环境协调,在生命周期的每一阶段中,对环境可以起到某种程度保护,协调人与自然之间的关系。
绿色建筑技术的核心:①减少建筑对资源与环境的影响。尽可能利用可再生天然资源,使用尽可能少的能源来满足功能需求。只有具备这些特征,才不至于对环境造成影响。②创造健康的室内环境。建筑归根结底为人服务,人们对室内环境的要求更加严格。具有良好的环境品质的建筑,包括有效通风或适当的照明以及良好的声学环境等因素,对使用者的健康有益。③自然生态的平衡,建筑与自然环境融合,建筑变成自然一部分。这样的建筑适合人居住,又减少了破坏。总之,绿色建筑技术的最终目的是人与自然的和谐,使人们重新回归自然。
按照目的的不同,绿色建筑技术分为节约土地、能源、用水、可再生能源利用及垃圾资源处理等方面内容。
3 城市绿色建筑设计的案例分析(一)——杭州德福科技大厦项目
杭州德福科技大楼项目位于杭州市的滨江区,靠近钱江四桥,地块南侧为热威机电用地,西侧为建业路,北侧及东侧为规划路。项目征地总面积20283m2,建设用地17034m2,总建筑面积52716.08m2,地上建筑的面积为34080.47m2,地下建筑面积为18635.61m2,绿地率约为20%,建筑密度30.2%。
大楼为高层钢结构,由2个单体建筑组成,东侧A建筑高度为77.2m,西侧B建筑高度为23.7m。其中A楼地上11层,1~11层为公司生产用房。B楼为门厅、厨房、食堂等。A楼与B楼之间有空中连廊,方便生产工艺流程的布置。空中连廊地下为两层,形成整体地下室,地下二层为车库及仓库,A楼地下二层可以兼做防空室。
3.1建筑节能分析
德福科技大楼的各项温度等参数如图1所示。(见表1)
3.2德福科技大楼的热工计算参数
热工计算参数分别列在如表2-5中。
3.3负荷载模拟计算结果
杭州德福科技大楼全年负荷逐时曲线的模拟计算结果如图2所示。和国家节能基本相似和一致。
德福科技大楼负荷的计算结果详见如表6。
由上面的计算分析可以看出,科技大楼建筑负荷的模拟结果与国家标准比较接近,现有计算的节能能够较好地反映建筑物的实际,较好地实现并达到国家建筑节能标准。
本文中杭州德福科技大楼的计算结果与国家标准存在很小误差,冬季采暖负荷略小于国家标准,而夏季略大于国家标准。原因是与国家标准的外墙和屋顶的设置一样,但外窗不同。德福科技大楼的外窗有利于冬季建筑保温,减小采暖负荷;而在夏季这种作用正好相反。参考建筑目标是参照国家标准《绿色建筑评价标准》,德福科技项目能耗低于参考的建筑,德福科技项目建设成为★★级绿色建筑。
4 城市绿色建筑设计的案例分析(二)—杭州奥体博览城
作为运用绿色低碳技术的典型之一,杭州奥体博览城规划总面积583.89hm2,总建筑面积272万m2,共需实施国际博览中心等八大公共建筑项目,预计总投资达352亿元。建设方开展以“绿色节能、低碳环保、生态宜居”为理念,通过实施一系列绿色技术,构建了自然生态的绿色建筑区,打造了一批绿色的单体建筑。
(1)太阳能光伏发电。建筑集中展示太阳能光伏发电技术利用,总装机容量达100kWp,在国内建筑群中起到良好的示范。
(2)江水源热泵。博览城紧邻钱塘江,实施该技术条件成熟,显著降低了空调系统的用电量。
(3)真空收集垃圾。为实现环保园区建设,在博览中心的厨房区域建设真空收集垃圾系统,实现垃圾的隐蔽收集处理。
(4)超大型地下商业空间被动式通风采光。核心区建有大面积的地下商业空间,通过下设计光导管技术应用,采取自然采光方式,节约了能源。
(5)高效照明。为实现显著的照明节能,在功能适用的场所选用LED高效节能灯具。
(6)低碳公共交通体系,实现公交车与地铁接驳,实现博览城范围内部微碳交通。
(7)公共空间的舒适度调控。结合公共区域景观设计,分析风环境质量,依据行人热舒适度等指标进行设计,优先采取利用水景遮阳优化等措施营造更为舒适的室外活动空间。
(8)建筑运行能耗实时计量监测。设计建设建筑能源监测管理平台,根据能耗用途,实时计量监测建筑能源消耗,提高节能管理水平。
奥体博览城的建设,具有良好的经济和社会效益,突破了理念与实践之间的障碍,为致力于打造绿色低碳建筑的建设方提供了良好的经验。
建筑活动是人类对自然资源影响最大的活动之一。据统计,建筑活动使用了所使用的资源和能源总量的40%,造成的建筑垃圾也占人类活动垃圾总量近一半。因此为了保护有限的资源,必须进行合理开发利用,这已成为全世界的共识。在建筑领域中遵循可持续发展,在满足当代人需求的基础上,还必须不对后代人需求产生危害,这对人类永续发展有重要作用。但在建筑领域可持续发展的工作十分难以推动,取得成效也较困难。
对我国而言,可持续发展十分重要。中国人口数量巨大,发展任务迫切,每年的建筑量和建筑速度居于世界第一,资源消耗量增长十分迅速,但人均占有资源却位于世界平均水平以下。在46种支持性资源中,我国到2010年仅仅有20种资源能够实现自给,其余则需要大量要依靠进口。当前在石油、水、土地、林业等资源上不足已对我国的经济发生产生影响。近年来,我国原油净进口量大幅提升;淡水资源人均拥有量远远低于世界平均水平,夏季许多城市忍受缺水之苦;人均耕地不足也低于世界平均水平,且土地的沙漠化十分严重。因此,我国必须实行可持续发展战略,可持续发展最突出是节约能源,在建筑设计建设中包含三个方面:低碳建筑设计;低碳建筑施工,低碳建筑的运营。开展绿色建筑设计是国家节能环保,实现可持续发展的重要组成,以节能环保为核心的绿色设计新理念逐渐成为建筑师的追求目标。
2 绿色建筑设计概念及其内涵
2.1绿色的概念
“绿色”是指能把把无机物转化为有机物,把太阳能转化为生物能的植物颜色。植物是自然界生命活动的基本环节,是人类生存的主要支持系统,象征着生命运动,象征着存在物之间的和谐与协调。在实际应用中,狭义的绿色指的是大自然,是自然生态的象征。人类经过发展,获得了丰富的现代文明,重返田园是是不可能的。但是,人类需要以新的“绿色”眼光对已有文明重新审视,以保持生态平衡的方式求发展。这是以可持续发展为目标,更积极的“绿色”概念。现在所讲的绿色建筑技术就属于广义的绿色。
2.2绿色建筑的概念
人们从最初建筑的遮风避雨到今天的智能化建筑,在享受现代文明的同时,也逐渐意识到建筑带来的隔离及对环境的影响与破坏,建筑能否重新回归自然,实现建筑与自然共生,“绿色建筑”概念应运而生。
建筑从最初的设计,到随后的施工及最终的拆除,形成了完整的寿命周期。除最初的设计阶段外,在建筑的施工和最终拆除均存在资源的输入及各种废物的排放。从寿命周期的角度看,绿色建筑的基本原理为:在寿命周期内建筑使用的自然资源消耗最小化;减少建筑污染排放;保护生态环境;形成健康和无害的室内空间;建筑的质量、性能与环保统一。
“绿色建筑”指设计时充分考虑并利用环境因素,施工对环境的影响最低,运行能为人们提供健康无害空间,拆除又对环境危害降到最低。因此,“绿色建筑”可理解为在寿命周期内,通过降低资源消耗,减少废物产生,实现与自然共生的建筑。
2.3绿色建筑技术的涵义
绿色建筑技术不独立于传统建筑技术,而用“绿色”的眼光对传统建筑重新审视,是传统建筑技术和新学科的交叉,符合可持续发展战略。绿色建筑技术涉及到许多学科的基础理论。如生态系统循环,包括生态系统物质能量流动规律、建筑中能量传递规律、建筑物与外部环境的交互使用规律等。绿色建筑技术是针对建筑存在的耗能大等问题提出的。绿色建筑技术是指应用这一技术建造的建筑,拥有健康的室内环境,与自然环境协调,在生命周期的每一阶段中,对环境可以起到某种程度保护,协调人与自然之间的关系。
绿色建筑技术的核心:①减少建筑对资源与环境的影响。尽可能利用可再生天然资源,使用尽可能少的能源来满足功能需求。只有具备这些特征,才不至于对环境造成影响。②创造健康的室内环境。建筑归根结底为人服务,人们对室内环境的要求更加严格。具有良好的环境品质的建筑,包括有效通风或适当的照明以及良好的声学环境等因素,对使用者的健康有益。③自然生态的平衡,建筑与自然环境融合,建筑变成自然一部分。这样的建筑适合人居住,又减少了破坏。总之,绿色建筑技术的最终目的是人与自然的和谐,使人们重新回归自然。
按照目的的不同,绿色建筑技术分为节约土地、能源、用水、可再生能源利用及垃圾资源处理等方面内容。
3 城市绿色建筑设计的案例分析(一)——杭州德福科技大厦项目
杭州德福科技大楼项目位于杭州市的滨江区,靠近钱江四桥,地块南侧为热威机电用地,西侧为建业路,北侧及东侧为规划路。项目征地总面积20283m2,建设用地17034m2,总建筑面积52716.08m2,地上建筑的面积为34080.47m2,地下建筑面积为18635.61m2,绿地率约为20%,建筑密度30.2%。
大楼为高层钢结构,由2个单体建筑组成,东侧A建筑高度为77.2m,西侧B建筑高度为23.7m。其中A楼地上11层,1~11层为公司生产用房。B楼为门厅、厨房、食堂等。A楼与B楼之间有空中连廊,方便生产工艺流程的布置。空中连廊地下为两层,形成整体地下室,地下二层为车库及仓库,A楼地下二层可以兼做防空室。
3.1建筑节能分析
德福科技大楼的各项温度等参数如图1所示。(见表1)
3.2德福科技大楼的热工计算参数
热工计算参数分别列在如表2-5中。
3.3负荷载模拟计算结果
杭州德福科技大楼全年负荷逐时曲线的模拟计算结果如图2所示。和国家节能基本相似和一致。
德福科技大楼负荷的计算结果详见如表6。
由上面的计算分析可以看出,科技大楼建筑负荷的模拟结果与国家标准比较接近,现有计算的节能能够较好地反映建筑物的实际,较好地实现并达到国家建筑节能标准。
本文中杭州德福科技大楼的计算结果与国家标准存在很小误差,冬季采暖负荷略小于国家标准,而夏季略大于国家标准。原因是与国家标准的外墙和屋顶的设置一样,但外窗不同。德福科技大楼的外窗有利于冬季建筑保温,减小采暖负荷;而在夏季这种作用正好相反。参考建筑目标是参照国家标准《绿色建筑评价标准》,德福科技项目能耗低于参考的建筑,德福科技项目建设成为★★级绿色建筑。
4 城市绿色建筑设计的案例分析(二)—杭州奥体博览城
作为运用绿色低碳技术的典型之一,杭州奥体博览城规划总面积583.89hm2,总建筑面积272万m2,共需实施国际博览中心等八大公共建筑项目,预计总投资达352亿元。建设方开展以“绿色节能、低碳环保、生态宜居”为理念,通过实施一系列绿色技术,构建了自然生态的绿色建筑区,打造了一批绿色的单体建筑。
(1)太阳能光伏发电。建筑集中展示太阳能光伏发电技术利用,总装机容量达100kWp,在国内建筑群中起到良好的示范。
(2)江水源热泵。博览城紧邻钱塘江,实施该技术条件成熟,显著降低了空调系统的用电量。
(3)真空收集垃圾。为实现环保园区建设,在博览中心的厨房区域建设真空收集垃圾系统,实现垃圾的隐蔽收集处理。
(4)超大型地下商业空间被动式通风采光。核心区建有大面积的地下商业空间,通过下设计光导管技术应用,采取自然采光方式,节约了能源。
(5)高效照明。为实现显著的照明节能,在功能适用的场所选用LED高效节能灯具。
(6)低碳公共交通体系,实现公交车与地铁接驳,实现博览城范围内部微碳交通。
(7)公共空间的舒适度调控。结合公共区域景观设计,分析风环境质量,依据行人热舒适度等指标进行设计,优先采取利用水景遮阳优化等措施营造更为舒适的室外活动空间。
(8)建筑运行能耗实时计量监测。设计建设建筑能源监测管理平台,根据能耗用途,实时计量监测建筑能源消耗,提高节能管理水平。
奥体博览城的建设,具有良好的经济和社会效益,突破了理念与实践之间的障碍,为致力于打造绿色低碳建筑的建设方提供了良好的经验。