发布时间:2023-09-26 09:33:20
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇可持续建筑设计,期待它们能激发您的灵感。
可持续发展是我国科学发展观的基本要求,在建筑设计中,设计出可持续发展的建筑可以使建筑物的使用效率得到充分的发挥,最大程度减少建筑物对人们生活环境造成的影响。就我国现在的建筑来看,资源型和生态型的建筑占据很小的一部分,可持续建筑受重视的程度较低,所以,需要在建筑施工中加强宣传教育工作,增强人们对可持续建筑的认识,引导并且鼓励建筑单位进行可持续建筑施工的试点工程,进一步完善国家的建筑法律法规,利用政策指导可持续建筑向着更好地方向发展。
一、可持续建筑的内涵分析
传统建筑施工中需要消耗大量的能源,对我国资源节约型社会的建设造成了一定的阻碍。随着可持续发展理念的出现,人们对建筑节能的关注程度越来越高。我国的建筑能耗占据全国能源总消耗的13%,其中生物能源的消耗量占商业用能总量的52%。不仅如此,建筑工程建设过程中还会产生大量的污染物质,对环境造化严重的污染,针对建筑本身对环境产生的影响,可以通过加强建筑设计的方法来减少这一影响因素。因此,在建筑设计中可以将建筑和环境看成一个统一的整体,从建筑施工的不同环节减少工程施工对环境造成的影响,推动建筑的可持续发展。可持续建筑的设计要求走能源节约、环境友好型的道路。建筑材料的选择尽可能使用绿色建材产品,使用可以循环再利用的材料,从而减少建筑材料生产过程中对环境造成的污染。加强绿色能源的利用包括两个方面的内容,首先是建筑物内部的能源使用绿色能源,例如,太阳能、风能、地热能的使用,其次,将建筑物的能源消耗降至最低,可以借助于自然风光和通风条件为建筑物营造良好的环境。
二、可持续建筑的设计重点及方法
(一)可持续建筑的设计重点分析
可持续建筑在设计过程中应该坚持四个设计重点,首先是坚持重点目标,当今社会发展中,能源短缺和环境污染是人类发展和环境的主要矛盾,因此,可持续建筑建设过程中应该坚持高效利用洁净能源减少环境污染的设计重点;其次是坚持重点部位,通过对建筑室内设计目标和室外设计要求的平衡,加强建筑内外空间维护结构的分割成为建筑施工中的关键问题,所以,可持续建筑设计的重点部位是对建筑结构的研究和设计;紧接着是重点方式,建筑设计中以被动设计方式为主,机械设计方式为辅,最终促进能源的高效利用以及资源节约目的的实现;最后一个是重点内容,可持续建筑的重点内容就是加强太阳能、风能、地热能等洁净能源在采暖、制冷以及通风方面的使用。
(二)可持续建筑的主要设计方法
1、加强土地资源的合理开发和利用
绿色建筑设计需要坚持土地的合理开发和利用原则,强调土地资源的集约化利用,建筑设计人员要充分利用周边环境的配套设施,对土地资源进行合理规划,在不增加土地利用的前提下,提高土地资源的利用效率,并且加强地下空间的有效利用。建筑施工单位在开发土地资源的过程中,应该认识到地下空间的微气候稳定对防风暴和防尘的作用,意识到微气候对生态平衡的保护作用。通过对地下空间的合理开发利用能够很大程度上改善城市的生态环境,增强城市的环境质量。建筑设计需要结合我国的基本国情,优先发展地下车库以及地下商场等。
2、选择生态材料作为建筑的基础材料
生态材料是生态建筑的物质基础,生态建筑材料主要是指环保性材料、安全性材料等。生态材料的利用对地球的负荷最小,同时对人们的身体不会造成伤害,一般情况下,将生态材料主要分为天然建材和人工材料两种形式。生态建筑建设在材料选择上没有统一的标准,需要在选材的过程中充分了解材料的使用目的。建筑设计中采用对环境污染较小的材料可以增强生态效益,同时也可以加强现有资源的使用,利用地方资源来取代外来的特殊资源。
3、建筑设计中加强可再生能源的利用
材料的再生和循环利用可以增强资源的利用效率,减少污染物的排放量,同时还能够降低建筑生产中的相关处理程序。建筑构造中可以使用钢材、铝材等一些可循环利用的材料,一定程度上能够减少建筑物垃圾。此外,新型材料的生产、使用和回收过程不会对环境产生较大的影响。增强材料的可循环利用性是促进可持续发展的关键所在。不仅如此,建筑设计中还应该加强自然可再生能源的使用,例如,太阳能、风能和地热能的使用。在建筑物布局设计中,充分利用自然通风的效果能够增强建筑内部能源的消耗量,自然通风可以解决建筑内部空气流通问题,确保建筑气候的良好,从而增强建筑内部的空间质量和舒适度,住户无需增加投资改善建筑内部的小气候,使整个建筑的环境更加协调舒适。
结束语:
随着建筑规模的扩大和建筑数量的增加,当前的建筑设计向着多元化的方向发展,可持续建筑设计也成为建筑发展的主要趋势。考虑到可持续建筑设计是一个系统性的工程,不仅涉及到建筑的所有环节,同时也涉及到建筑的使用者以及建筑内外部环境之间的关系,需要建筑工程设计人员综合考虑多方面的因素,加强能源的有效利用,利用可再生能源取代建筑建设中的不可再生能源,利用可循环利用的材料取代不可循环利用的材料,增强建筑材料的使用效率,同时减少建筑施工中因为材料使用问题对环境造成的污染,树立科学的建筑设计目标,确定建筑设计的重点,将建筑艺术和人类的发展相结合,从而促进建筑施工和环境保护的协调发展。
参考文献:
[1]姚侃.可持续发展建筑设计的地域性策略初探[J].城市建设理论研究(电子版),2015,(20):2412-2413.
[2]褚冬竹,魏书祥,塔战洋等.可持续建筑计IMGESB方法的建立与实验[J].新建筑,2013,(4):20-26.
关键词:建筑设计;可持续建筑;平面设计;空间设计
中图分类号:TU2文献标识码: A 文章编号:
引言
可持续建筑在设计过程中,必须针对其各个构成要素,确定相应的设计原则和设计目标。同时,这些构成要素又是设计者要具体操作的对象。在绿色建筑设计体系中,目标及原则的分析和把握具有重要的实践意义。这里以生态要素为主要对象,扼要阐述其设计目标和原则。事实上,很少有建筑能对具所有的方面做出深入的响应,而绝大多数的绿色建筑都是根据其所在地域的经济条住、气候特征、文化传统等具体因素对不同的方面有所强调和侧重。
可持续建筑设计考虑因素
在所有的建筑中,居住建筑大约占50%一60%。所以如何提高居住建筑的环境性能、降低其能耗也就成为居住建筑设计的要点。在最初设计时、布局的密度、位置、方位等因素,很大程度上决定了能量的消耗量。同时,提高保温标准、减少不必要的空气流动、提高采暖空调设备效率以及通过建造温室和加大朝南的窗户面积来采集被动式太阳能也对能源消耗有较大影响。因此,建筑师和工程师的最初决定,对随后是否有改善机会具有至关重要的作用。对住宅中的能量消耗有显著影响的因素有:
①建筑形式(紧凑的开发形式具有很多优点);②建筑围护结构(使用热容量大的材料以及高效的保温反来吸收太阳能辐射,并延缓夜间温度的降低);③建筑方位(布局时,增加采集阳光的面积,减少顶风的面积);④微气候(布局时,和用绿化设计来增加遮阳的效果);⑤交通(选择建房地点时,考虑减少开车出行的需要.并增加公共交通站点的密度)。结合工程实践经验,对于可持续住宅设计应采用紧凑的结构,以使相邻的墙壁、地板和屋顶可以最大限度共享;提高净空的高度,以增加四周表面的相对面积;为阳光照射和和用太阳能留出空间;考虑自我遮蔽的分布形式;和用屋顶空间来调节室内环境;栽种树木来遮挡夏季的阳光;提供高效的保温层,来节省能虽和提高舒适程度;安装低能耗的照明系统;为用户提供调节个性化环境的设施;为以后提高保温标难创造机会;
按这些指导原则修建出来的庆屋,其特征和形式都与当今建筑师设计的大多数建筑迥然不同。在过去十年间,各国政府尽管改善了保温标准和采暖空调系统,但郊区房产的迅猛增长,以及不重视开发现个城市地区由的“闲置土地”,使二氧化碳排放量有所增长。这是因为在郊区修建的建筑,绝大部分都是独市或者半独立的住宅,分散的布局,使人们出行时宁愿开车,而不愿坐公共汽车或者火车。尽管设汁和施工的技术都有所提高,但能源消耗的增长幅度,还是高于预期水平。因此,住宅建筑选址应该注重闲置土地的和用,尽量使用交通、市政管网较为齐全的熟化土地。此外,为了达到节约能源的目的,这些房屋需要以紧凑的形式修建——楼层高度适中,比邻修建以便共享墙暖和层顶等设施。
可持续建筑设计
3.1平面设计
良好的建筑平面设计能有效地改善建筑热环境与自然通风的状况。平面设计的重点要体现在体形控制、平面分区两个方面。
(1)平面和体形控制。1)减小体型系数和于抵御冷热极端气候。在恶劣的气候条件下,小的体型系数能将暴露于外界气候中的界面尽可能控制到最少,这无论对于减少冬季火热还是减少夏季得热都是有和的。而对于高度一定的建筑(比如在发展少国家中建设量最大的多层住宅,高度一般多在6层左右),其平面形式也就几乎成了影响建筑体型系数的唯一因素。这也能使我们对体型系数的探讨集中到建筑平面上来,简化了问题的难度。在常见的平面形式中,圆形平面可以拥有最小的外表面积,其次是方形。从平面形状来看,凹多边形平面与凸多边形平固相比都会具有较大的体型系数,所以,开敞天井和内天井对体形控制都是水和的。不论是开敞天井或内天井,其主要目的无非是为了加强自然采光和自然通风。然而同时又不可避免地导致外界面增加,体型系数扩大,此时通过建立可应变的玻璃界面调节体系可以在极端气候下封闭天井。这样在满足自然采光的同时隔绝热交换.可以降低热工能耗。2)通过体形平衡得热与失热。尽管大陆性气候冬季气温很低,但大部分地区太阳日照辐射还比较强,特别是建筑的某些朝向的外界面在向外散失热量的同时也接受太阳辐射,包括南向的和东两方向的外界面,其可称为“受热界面”。如果从冬季和用太阳能的角度出发,适当调整受热界面的性能,可以做到受热外界面吸收的日照辐射热量大于其向外散失的热量。这部分“盈余的”热量能够补偿建筑其他外界面的热损失。这样,受热外界面特别是南向外界面的面积越大,补偿给建筑的热量就越多,对节能就越和。因而,此时建筑的体形不是以外界面越少越好来评价,而是应以南向外界面足够大,同时其他方向外界面尽可能少为标准来评价,用建筑南向外界面与外界面总面积之比来进行比较,更能说明建筑体形对太阳能的和用情况。当然,南向外界面的扩大又会导致建筑夏季得热增加,因此合理的确定南向外界面积与建筑南向遮阳是做到通过体形平衡得热与失热的必要因素。
3.2空间设计
(1)内部空间。内部空间的设计极大地影响荐建筑能耗和室内环境。合理的内部中间设计可以改善建筑的得热量和失热量以及自然通风。
(2)外部空间(室外空间)。在外部主间设计中,庭院和中庭是改善建筑热环境和自然通风的最重要因素。庭院和中庭是由建筑围成,没有顶,是中国传统民居的重要坚特征,是在当地的气候和社会结构的基础上形成的。庭院在中国传统民居中非常常见,从华北到华南都有分布,唯一的区别是庭院的大小不同。带有庭院的建筑,在不同的地方是有区别的。华北地区,由于太阳高度低,庭院朝向南面,这样就能获取充足的阳光和日光。中部地区,建筑群更加集中,因此庭院尺寸就比北方的小很多。华南地区,由于温暖的冬季而处自然通风比阳光更加重要,因此。其建筑群是中国最为集中的,庭院的尺寸比其他地方的都小,庭院缩短为中庭。中国的庭院除了大小和形式不同外,所有的庭院都融入了气候的因素。
由于庭院对自然的适应,建筑能够适应气候的变化尤其是极端气候。以下几点体现了建筑的适应能力。
(1)气候的过渡。进入建筑庭院的气候可以作为一种资源。庭院中的空气运动与自然界的不同,除非庭院是外部空间。由于受到庭院周围垂直立面的约束,庭院中的空气温度受到空气盆积积效的影响呈垂直分布。冬季,空气温度由下而上升高,而夏季则相反。这样,庭院成为建筑与外间气候之间的缓冲带,建筑室内空间在极端气候以外的任何时候都能保持舒适。此外,夏季由于庭院四周的屋檐会形成阴影,阴影会使空气温度降低。
(2)可调节的热缓冲带。通过调整建筑群的关系和建筑立面的设汁产生热缓冲层,形成室内环境和自然环境之间的缓冲带。缓冲带在一定程度上防止了极端气候的不利影响,建筑热性能也可以随之得到调整。空气将集中在庭院中,能够减弱外部气流对室内环境的不利影响。空气温度和气流比较稳定,这有利于冬季的热量储存。夏季,庭院的热压能够改善自然通风,有利于建筑的被动冷却。
在一定范围内,庭院宽度与高度的尺寸反比例是烟囱效应或热压通风的最重要影响因素。当尺寸较小并日高宽比较大时效果更佳。这种庭院有时被称为中庭。但这会降低太阳辐射和自然采光的效果。因此,应当根据当地气候和阳光条件来设计庭院的尺寸和比例,包括日光和通风也应考虑。
结语
可持续建筑力求达到建筑寿命周期的资源有效利用,文章系统地分析了可持续建筑的设计思路,提出从建筑建筑布局、建筑平面设计等途径来实现可持续性,探索以设计手法协调建筑与环境途径。
参考文献:
朱唯; 袁春学. 可持续建筑与设计方法探讨[J]. 西北建筑工程学院学报(自然科学版). 2009(22):30-31.
1 概念区分与界定
工业化发展多年后“现代主义”功能至上的建筑理念逐渐被时间遗弃,建筑呈现出现代化折衷主义的特点。现代建筑理论呈现多元化、矛盾化、复杂化、集约化、交叉化等多方面的发展趋势。在建筑与社会发展、自然生态结合越来越紧密的今天,每种可持续建筑理论都有其侧重方向,由此出现了形形、各式各样的建筑标签,但究其根本原理又发现它们之间存在某种内在联系。
(1)节能建筑:上世纪末,由于全球对石油、矿产等不可再生能源进行普遍无节制的使用和开采,造成了世界性的能源危机。能源危机爆发后,节能建筑的相关理论和研究成为了炙手可热话题。顾名思义,节能建筑就是通过设计与技术手段,考虑气候与能耗因素,遵循节约原则,降低建筑在建造、使用、维护过程中的各种能源消耗,是一种能效利用率高的建筑。我国《民用建筑节能设计标准》颁布于 1986 年,表明了我国在 80 年代贯彻国家节约能源的政策下,研究学者就已对建筑降低使用能耗有初步的研究成果。2005 年随着节能省地型建筑的提出,政府部门对建筑在节约能耗、节约水资源、节约材料、节约用地方面做出了更为具体的新要求。
(2)生态建筑:意大利建筑师 Paola·soleri 以生态学范畴的理论为基础,将其交叉融合至建筑学邻域,取建筑单词的前半 Arc,结合生态学的后半 ology,于 20 世纪 60 年代创造了建筑学的新方向——建筑生态学(Arcology)。这标志着将建筑视为地球生态的一部份,将建筑融入整体生态环境考虑。但由于两学科多方向的深度交织、多元化发展等原因,造成生态建筑概念界定不确切,给生态建筑概括出一个既简单又明确的概念非是易事。部分研究人员将有机建筑、地域建筑、自然建筑、绿色建筑、气候建筑、健康建筑甚至御寒建筑、空气上升建筑等同于生态建筑,虽然这些类型建筑在某些方面确实符合建筑生态学范畴,但片面的将生态建筑等同于它们是不准确的。确切来说生态建筑是“根据当地的自然生态环境,运用生态学、建筑技术科学的基本原理,采用现代化科学技术手段,合理地安排并组织建筑与其他领域相关因素之间的关系,使其与环境之间成为一个有机结合体。”
(3)绿色建筑:绿色建筑的概念同样最开始出现于二十世纪末,我国《绿色建筑评价标准》中将绿色建筑定义为“在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源,节能、节地、节水、节材、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,创造自然和谐共生的建筑”。其中全生命周期指建筑从初期规划开始,到建筑设计、具体施工、投入使用、围护管理直至最后报废拆除的整个过程,最大程度上压缩资源和能源的消耗,控制不可回收利用建筑垃圾的产生。可以看出绿色建筑是凌驾于节能建筑的理论,它包括了能源节约与环境节约方面内容,其考虑同时涵盖了经济和环境因素。绿色建筑把环境和建筑作为一个整体,进行总体考量,注重各专业的相互关联,从建筑生命周期开始到结束的过程中,减少建筑对使用者和整体环境的有害影响。
(4)可持续建筑:可持续建筑的概念和由其衍伸的原则、技术、评定等理论的形成,都源于可持续发展的提出。由于世界范围内对可持续发展概念定义的共识,因此可以将可持续建筑定义为:对世界的可持续发展有积极贡献的建筑,是既满足当代人的需要,又不对后代人满足其需要所构成危害的建筑。可持续通过结合环境,降低建筑的建设对周围环境产生的负面影响,满足居住者的身心健康需求。可持续建筑是综合全方位考虑减少能耗、节约用水、减少污染、保护环境、保护生态、保护健康、提高效率的建筑,使建筑既满足当代人们的舒适合理需求又有利于后代未来的生存发展。
世界经济合作与发展组织提出的可持续建筑判断标准有四原则一因素,具体包括:资源应用效率原则,能源使用效率原则,污染防止原则( 室内空气质量, 二氧化碳的排放量),环境和谐原则及前述原则的研究评定因素。
不仅大部分群众分不清楚节能建筑、绿色建筑、生态建筑、可持续建筑概念定义的不同,自建筑技术科学向着生态、环保、节能等方向衍伸后,有部分研究学者也将其概念视作等同。
但从上述各理论概念定义可以看出,虽然它们在一定程度上都与能耗、环境结合程度、生态等有关联,虽有相似,但其内涵与外延都存在差异性。
节能建筑的关注点主要在能耗,绿色建筑的关注点主要在节能与环保,生态建筑的关注点主要在生态学原理和方法利用,但可持续建筑理念涵盖了社会文化、经济发展、生态环境、公共服务、交通出行、政府管理、住房和建造环境的内容,并不是单纯的节能减排,绿色建筑、生态建筑等都是可持续建筑的一部分,但它们不是可持续建筑的全部。可持续建筑在强调效率同时更注重建筑对人类健康和环境的影响,它降低了因建筑引起的自然环境的污染,扩大了建筑物外部效应的作用范围,不仅着眼于当前建筑物的能源利用效率,并放眼于未来考虑了建筑物对子孙后代的影响。
2 研究的范围界定
由可持续建筑的概念界定可以看出,它是一个综合、复杂、涵盖面广的概念。可持续建筑与科学技术、自然环境及社会意识之间的各个层面都具有理论上的关联或重合。在空间范畴上具有与环境整体协调的特性,在时间范畴上具有全生命周期的特性,这些特性决定了可持续建筑的关注层面从宏观来说可以是整个区域城市的范围,从中观来说可以是整片居住社区的范围,从微观来讲又可以对单体建筑或建筑内某个具体空间进行研究。
本篇论文的研究以夏热冬冷地区作为地域范畴,选取可持续建筑在居住社区整体层面的理解作为研究对象,对小区在整体层面上基于气候分析的布局、朝向、遮阳、自然通风,能源资源利用,生态绿化,文化继承等方面的可持续设计研究。
二、可持续建筑的自然观
1 地域性传统的建筑倾向
传统地域性建筑在长时间内不断的适应自然生态变化,与自然地理环境和地域气候条件动态适应,逐渐形成了特定的建筑风格。例如夏季炎热多雨的山区地区,干阑式建筑底层架空的设计,有效的避免了潮湿空气对室内环境的湿度影响;在南方采用坡屋面小天井院落的房屋为多,原因在于较小的天井面积可减少建筑接受太阳辐射时间,一方面在夏季天井口的烟囱效应可保证优质的自然通风,另一方面雨水从坡屋面落入天井流畅的排出室外,相反在北方建筑中,需要较大的中庭面积才能保证冬季接受较长的日照时间。
建筑不仅是人们居住生活的地方,更是当地文化的承载地和凝聚地,建筑的人文环境及其所体现的文化内涵也是住区生态价值的重要体现。
如图 2-1 所示,建筑的设计不能仅停留在技术应用层面,还需要充分考虑当地的人文因素,体现出继承传统的人文地域价值。现代的地域性建筑不仅强调建筑外观上的地域性,并强调当地材料和技术的应用,尊重地方文化,继承和发展当地的传统建筑施工技术、生产技术和建筑形制。
2 尊重自然环境的倾向
自然环境在人类事物中发挥着原动力的作用,人类发展史就是一部与自然相处的历史。不同地方的自然环境对当地的物质文化和生产技术产生了不同的影响,但人们对与自然的敬畏是相同的,建筑空间环境依赖和顺从于自然环境。 自古我国传统村落的选址讲究面水背山,坐北朝南。坡向和坡度大小会影响建筑的日照和自然通风,将房屋建在向阳的南面山坡上可使建筑受到较好的日照和自然通风。南坡是太阳照射最为直接,辐射量最大的坡向,也是物体投射阴影最短,遮蔽程度最小的坡向,因而南坡是冬季最暖和的地方;同时,南坡夏季具有较为舒适的东南风,而冬季由于山坡的阻挡,寒冷的西北风影响较小,故而保暖效果相对较好。
3 生物气候建筑倾向
必须考虑地区内的气候条件,根据地区内的气候特征如太阳日照与太阳辐射、风向降水和湿度、气温等因素选取有利地形和建筑朝向,日照和通风也是可持续设计必须考虑的重要方面。
例如夏季通风和冬季防风对于住宅建筑的节能和舒适性提高具有重要意义,住区选址时应顺应当地夏季主导风向,最大程度利用自然通风,尽量避开冬季主导风,以降低建筑耗热,提高室内热舒适度;同时,住区必须避开工业污染区,尤其不能设置在污染区风向的下游。一般而言,各地区冬夏季主导风向并不相同,则需要通过权衡判断来解决通风与防风的问题。
通过土地的高效利用,优先采用被动式设计,有选择的结合主动式设计。通过建筑平面的优化、材料和能源的节约、表皮优先和建立生态补偿等设计策略达到建筑的可持续目标。
三、可持续建筑的技术观
在可持续建筑技术方面,可采用以传统为背景的低技术,也可采用以现代高新科学为背景的高技术,还可采用低技术结合高技术形成的较为经济的中间技术来解决提高建筑资源、能源利用效率和降低环境影响等问题。但每一种技术的选择都应基于项目的实际情况,根据低技术、中间技术、高技术的整合选择适宜的技术路线。
1 低技术
由于低技术建筑是由地域与传统建筑技术演化而来,因此其具有传统原始建筑的生态性和可持续性,并在一定程度上延续了传统建筑的形式美。在工业社会以前,生产力水平较低,人们在对自然环境的长期适应过程中自发地形成了具有地域特征的建筑技术。传统建筑在形式上均表现出一定的适应当地自然气候与地理环境的特征,从可持续的眼光来重新审视这些传统技术和做法,其中许多都具有良好的节能环保作用。
在可持续建筑设计中,同样可采用现代工业化以前的传统建筑被动式手法来减少建筑受室外环境的影响,减小对自然系统的破坏。低技术在材料选择和构造做法上充分考虑建筑技术的经济性和在地性。从另一角度看,其也是对传统建筑的继承与延伸。低技术建筑几乎不涉及现代昂贵的科技技术和高端材料,但在对地域性材料的运用和传统材料的更新运用、选择方面更巧用心机。
采用低技术的可持续建筑在前期建设阶段投入资金相对较少,可在一定程度上降低建筑建造成本。同时,低技术建筑针对地域气候、区域生活习惯的设计手法具有较强的地域性和传承性,可应用在规模较小、空间跨度要求不高的建筑项目中。低技术采用地方材料和传统技术结合的地域性设计手法,也可取得良好的降低能耗、保护生态环境和文化继承的可持续效果。
2 中间技术
中间技术最初是由英国经济学家(E. F. Schumacher)提出的,在他的著作《Small Is Beautiful》中阐述了适用于发展中国家的中间技术。高科技的使用往往需要很多的配套设施作为技术支撑,这些配套设施的建设对于经济不发达地区不是一朝一夕就能完成的,但建筑技术低水平的重复已不能满足现代人们日常的生活需求,因此需要在旧模式和新技术之间取得平衡,称为中间技术。
中间技术弥补了传统技术低效率和昂贵的进口建筑技术、设备之间矛盾,采用中间技术的建筑不需要耗费巨资,并在最大程度上采用当地的材料。另一方面,在建设过程中由于技术难度较小、施工复杂程度低、对施工管理人员教育层次的要求不高等因素,减小了项目施工的执行难度。尽可能的利用太阳能、地源能、风能等可再生能源,以此来适应环境的变化。中间技术是建立与建筑需求和经济水平基础上的,中间技术反映了一个地区的整体技术水平。
中间技术与廉价的传统技术相比较,生产率较高,与资源密集的高技术相比较,成本较低。因此,中间技术概念的提出主要是针对发展中和落后国家,在相对低成本、低难度的前提下,实现了能源、资源的高效利用。
3 高技术
建筑中的高技术是充分利用一切可以利用的高新材料和新型技术来解决建设中所面临的问题。对应新型技术的运用,在 20 世纪 50 年代后期产生了高技派(High-Tech),是在工业革命发生后建筑技术革命,带来的建筑变革,并由此产生的新的建筑流派。其特点如下:(1)采用强度高、体量轻、用料少的新型材料,施工时便于灵活装配提升建设速度;(2)结构固定情况下功能空间可自由变化,运用技术的合理运用和空间的灵活性以达到空间的多功能需要;(3)在建筑审美方面,应将技术性作为建筑外观审美的决定因素,同时使高技术与传统美学相结合以适应人们的生活习惯。
高技术建筑是一种以技术为主导的设计手法。从本质上看,高技术建筑(High-TechArchitecture)是建筑学理性思维和科学技术的交集;从形式表现上看,高技术建筑乐于在外观上采用预制的装配化、标准化构件以展现高新技术的现代科技感。高技术的应用上,充分利用现代高新科学技术方法来解决提高建筑资源、能源利用效率和降低环境影响等问题,高技术是建筑学学科范畴内理性思维和科学态度的最佳体现。
高技术建筑虽然在建设前期投入相对较高,但其后期使用运营回报率高,且技术指向性强。对技术和管理水平的要求较高,且高技术的可持续建筑中并不抵制低技术的使用。高技术的可持续建筑技术手段通常用于低技术和中间技术无法在空间、跨度、室内环境等功能性要求高的建筑物中。
四、可持续建筑的系统观
1 全局性思维
可持续建筑的营造旨在平衡建筑与环境、社会、经济三方面因素,在可持续观念的指导下,将建筑营造行为纳入“社会、经济、环境、人类”的系统中,既实现社会价值又保护自然价值,促进人与自然的共同繁荣。由此可见,要实现可持续建筑,必须涉及学科领域交叉、跨越多层级尺度范畴、贯穿建筑寿命周期、涉及众多相关主体、硬学科与软学科共同支撑的整体系统。以全局性思维站在整体的角度看待建筑与环境,建筑不再完全以人类为中心,而是运用可持续价值观,允许人类、动物、植物的正常利益在一个动态平衡的系统中相互作用。
2 交叉性思维
由于可持续建筑在理论上和实践上的广泛发展,技术策略的积累已有一定成果和经验。同时建筑学科涉及的范围较广,且在技术应用上的层次不是概念性的一笔带过。因此,在实际的建筑营造活动中,当这些普遍性的技术和理论与实践的特殊性相遇需要有效率综合的处理问题时,理论、技术与实践之间的平衡就变得复杂起来。这时,不能单调的以某一纯粹的技术角度来解决问题,需以学科之间交叉性的思维来解决和优化可持续建筑设计,考虑学科技术之间在整个建筑生命周期时间内的空间关联性。例如,区域性的能源结构和自然资源的不同会在极大程度上动摇建筑策略的优先性、地方材料的生产和使用并不一定环保节能反而在破坏当地的自然环境,这需要建筑师、工程师们以交叉性思维和全面的眼光来考虑可持续建筑设计产生的矛盾性解决方案。
关键词:可持续建筑;低碳设计;碳抵偿措施
中图分类号:S61 文献标识码:A 文章编号:
一、可持续建筑的定义发展
通常,可持续建筑与1987 年《布伦特兰报告》中对于可持续发展的定义互相联系,即“可持续发展是既满足当代人的需求,又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展称为可持续发展。”但是可持续发展的定义宽泛,常被批评为过于模糊。
可持续建筑没有统一的定义,环保、生态、节能、绿色、生物和气候适应性建筑,都被认为是可持续建筑的实现途径。所有可持续建筑的实现途径都关注两大方面:一即“建筑设计需从根本上考虑与自然环境的关系,及对自然环境的影响”,二即“需减少建筑运行过程对石油燃料的依赖性”。
二、可持续建筑的低碳设计战略
为了实现节能和减排的双重目标,一种综合性的可持续建筑发展战略呼之欲出。此种战略并不仅仅聚焦于技术层面,同时强调了行为转变在建筑节能领域中的作用,而这点通常在中国的建筑行业被忽略。
1.低碳节能技术手段
建筑供暖、通风、制冷、空调系统(即HVAC 系统)和照明系统,占了建筑总能耗的绝大比例。低碳节能技术手段也聚焦于此,在维持建筑的热平衡、保证照明舒适度的同时,采用现代先进科技和创新型产品,降低建筑能耗。
(1)维持建筑热平衡
在建筑设计过程早期,应将当地气候条件、太阳高度角、采光条件等考虑入设计概要中。建筑从屋顶、外墙到窗户可应用智能玻璃立面、建筑遮阳设备、创新型隔热产品等先进技术与材料,降低整个建筑的屋顶、外墙、窗洞等传热系数,从而减少住户用于取暖和消暑的电费支出。
(2)照明设备与控制系统
照明设计应符合建筑照明标准的相关规定,使用高效节能的光源与灯具,并根据使用者的实际需求,设置适当的环境照明和任务照明。采用时控、光控或者智能控制器进行调光,在一个空间内依据用户的需求与喜好,创造不同的场景,适应多功能的用途。智能调光系统在保证光环境舒适宜人的同时,也能提高用户的工作效率,同时,最大限度地节省使用灯光,节省电力消耗,充分展示在照明运行环节最大限度挖掘节能减排的潜力。
2.可再生能源技术与建筑一体化设计
可再生能源技术与建筑一体化设计,即将建筑的使用功能与可再生能源的利用有机地结合在一起,形成多功能的建筑构件,使得建筑各部分的功能协调统一,达到令人满意的节能和使用效果。如今,光热建筑一体化、光伏建筑一体化、风能建筑一体化等技术,在建筑中的应用也越来越广泛。但从目前来看,这些技术大多更适于整合于新建建筑中,而用于已建建筑的改造,还亟须技术改进。
(1)光热建筑一体化
太阳能热水器是目前我国太阳能热利用的主要形式。除此之外,还可以将太阳能转化后的热能利用于制冷与空调,包括太阳能吸收式制冷、太阳能除湿式制冷、太阳能吸附式制冷等。但由于太阳能集热器占地较多,在推广中难免受到一些限制。
太阳能集热器是太阳能转化为热能系统的重要组成部分,也是一体化设计中的重点内容。建筑设计需将太阳能集热器作为建筑的组成元素,与建筑有机结合,保持建筑统一和谐的外观,并与周围环境相协调。在保证集热效果的前提下,太阳能集热器的设计安装有着多种方式,包括在建筑屋面(平、坡屋面)、阳台拦板、建筑立面等。其中,太阳能集热器设置在平面屋顶上是最为简单易行的设计方法,其优点是安装简单,可放置的集热器面积相对较大,且可以调整集热器的朝向,对于东西朝向的建筑极为便利。而太阳能集热器设置在建筑外立面上会使建筑有一个新颖的外观,能弥补屋面(尤其是坡屋面)上集热器面积及安装角度受限的缺陷。
(2)光伏建筑一体化
新建建筑采用光伏建筑一体化,可以达到更好的节能和碳减排效果。通过太阳能电池板将太阳能转化为直流电能,再通过逆变器将直流电能转换成交流电能,就能成为绝大多数家用电器的电能来源。但在实际应用上,将太阳能转化为电能的太阳能电池片转换效率目前仅为15%左右,即使采用聚光技术的电池片,最高转换效率也只能达到35%左右。而许多办公设备(比如笔记本电脑、打印机等),又要将交流电源转换成直流电源,能量损失最高可达50%。事实上,大多数电气设备,包括照明设备,都能依靠直流电有效工作而不需要交流电源。鉴于此,更多地使用直流分配网络(DC distribution networks),可减小不必要的能量转换,提高可再生技术的经济效益。
从另一个角度看,目前使用太阳能电池板发电,相对于传统煤炭等发电手段,价格依然比较昂贵。如果每千瓦时的电能价格能够降低,那么将光伏产品用于建筑发电的低碳潜力巨大。随着太阳能电池板生产量的扩大、生产技术的不断成熟,光电转换效率不断在提高,太阳能电池板的价格也不断在下降。现今的研发重点也聚焦于传统晶硅电池片的替代品研究,采用不同基质材料(比如薄膜聚化物)尝试光电转换,使得CIGS 等各类低成本电池片的效率仍在提高。与此同时,专为建筑集成而开发的光伏组件双面玻璃的封装方式在逐渐流行,为建筑商将光伏组件直接组成玻璃幕墙,扩大电池片覆盖建筑的面积,从而为提高电量输出提供着新的设计思路与方法。这些都预示着光伏技术将成为可再生能源技术与建筑一体化设计中的重要一员。
(3) 风能建筑一体化
风能建筑一体化发电效率高、成本较低。小程机器,其应用价值还有争议,而中程机器(5~50 kW),若装置适当(如成为新型建筑或高层建筑的一部分),则贡献巨大。比较典型的例子如2007 年6 月竣工的巴林世贸中心(WTC),3 个巨大的风力涡轮螺旋桨按照独特的空气动力学安装到建筑中,每个直径长达29m,每次工作,这3 个巨大的螺旋桨大约能给大楼提供11%~15%的电力,足够给300 个家庭用户提供1 年的照明用电。
3.意识提升与行为转变
在很多情况下,意识提升对于实现节能和碳减排的目标,有着极大的促进作用,既节约成本,又行之有效。可持续建筑的扩展,需要利用政府立法和企业政策的影响力,提升建筑用户的意识,促使行为转变以实现节能。比如鼓励建筑用户,当离开房间的时候,关闭不必要的照明和电器设备,可以有效地减少电能消耗。又比如,在中国很多的商业建筑中,有近50%的能量用于供热和制冷需求。如果在任何一座建筑中调整1 ℃的室内温度变化,可在建筑年度能耗中,带来非常可观的节能效果。
4.碳抵偿措施
碳抵偿,即人们计算自己日常活动直接或间接制造的二氧化碳排放量,并计算抵消这些二氧化碳所需的经济成本,然后付款给专门企业或机构,由他们通过植树或其他环保专案、可再生能源工程等方式,抵消大气中相应的二氧化碳量。建筑节能领域可以考虑推动碳抵偿措施的实现。建筑在采取了高效能源管理、节能技术应用以及可再生能源利用等措施后,可以针对建筑全寿命期间的碳排放量进行合理的评估,采取一定的碳抵偿措施,以实现更为显著的碳减排效果。但值得注意的是,碳抵偿仍旧富有争议,自愿减排项目不仅缺乏统一认证标准,客观上造成认证、监测的难度,还无法保证其真正实现项目所在地社区的可持续发展。因而,应该在前述措施都已有效开展后再考虑碳抵偿措施。
关键词:系统设计;可持续性;建筑设计
1我国可持续性建筑发展现状
较之于国外先进国家,我国可持续性建筑的发展较晚,而且在新世纪以来也逐渐受到重视。可持续建筑的发展十分缓慢,这就致使可持续建筑设计没有足够的经验,在生态环境利用与建筑材料选择等方面没有突出的表现。除此之外,我国关于可持续建筑设计的法律规范并不健全,这严重阻碍了可持续建筑设计的不断发展。我国的建筑可持续发展情况并不乐观,但在可持续发展战略的重要指导之下,仍然取得了一定的进步,而且也在理论研究方面得到了一些成效,培养了一些专业设计人才,这为可持续性建筑的发展提供了一定的人才基础。而且,我国可持续性建筑相关理念与法律等也逐渐完善,有关部门在不断努力建立起合理、科学的评估与管理体系,从而使得可持续建筑设计的制度化与规范化等得以有效的实现。
2可持续性建筑的发展趋势
2.1起点低、空间大
因为我国的可持续性建筑的发展起步较晚,并且缺乏相应的可以参考的经验,所以其发展的起点较低,因此可持续性建筑设计的发展空间较大。而且,受到可持续发展战略的影响,以及随着区域人才资源与技术水平的积累与提高,会使得可持续建筑设计得以有效的发展,将其发展潜力有效的激发出来。
2.2阶段化发展
和别的事物相同,可持续性建筑的不断发展也需要一个较为漫长的过程,而且依据具体的发展水平情况,可以把这一发展使其分为不同的阶段。就可持续性建筑设计而言,因为受到研究条件和技术水平的制约,所以在不同的发展阶段,会产生不同水平的设计方案,但是一般而言这些设计方案的水平是不断升高的,一直到最后设计出合理、科学的施工方案,因此,可持续性建筑通常会经历不同的发展阶段,然后取得较快的发展。
2.3发展过程中会出现很多矛盾问题
通常而言,可持续性建筑的发展基本上会和国家整体的经济发展情况保持一致,所以在国家经济发展水平较低的时候,可持续性建筑工程的发展也会存在一些问题,比如说:人们对可持续性建筑抱有较高的期待值,但因为国家整体经济发展水平较低,两者之间会产生一种矛盾,而这一矛盾也同样是将来我国在可持续性建筑发展过程之中必须要予以解决的一个重要矛盾。
3环境系统设计分析
3.1环境系统设计的概念
环境系统主要指的是在开展可持续建筑设计的时候,把建筑工程整体和附近环境当做一个统一的动态发展体系,进而对整个系统开展设计工作。开展环境系统设计工作主要注重的是建筑和环境之间的一体性,所以工程设计师在开展可持续建筑设计的时候应该对建筑附近环境的科学规划予以综合性考虑。在环境系统设计之中所提及的环境通常包括两个方面:人工环境与自然环境。自然环境指的是气候、土地、水体、花草等自然因素;而人工环境指的是通过人工改造之后的环境,比如说:道路桥梁、广场、楼房等城市基础设施。除此之外,环境系统还包含建筑物之中的家具、装饰等要素。所以建筑工程设计师在开展设计的时候,一定要对建筑整体、人工环境与自然环境分别进行设计,之后在将其予以融合,使得环境系统的设计得以有效实现。
3.2进行环境系统设计的必要性
在设计的理念而言,环境系统设计不同于传统的建筑设计,其主要是从建筑物和环境的关系和建筑物的可持续发展情况等方面,对建筑物的环境展开分析的,这是建筑设计施工的一种新型理念,能够有效的推动可持续建筑设计工作的发展。
3.2.1为可持续性建筑设计提供了新的思路
经过了数十年的不断发展,建筑行业的设计思路虽然有了一定程度的改变,但是改变幅度不大,可以说建筑行业的设计思路被限制在一个固定的框架之中,慢慢僵化,这样很难有效优化建筑工程的系统功能,所以也很难使得人们对建筑系统的要求得以有效的满足。所以,有必要采取有效的措施转变传统的建筑工程设计思路。设计思路的转变一定要与社会经济整体发展的方向相符,现代社会可持续发展已经成为一种总趋势,所以建筑设计也应该遵循可持续发展的思路。环境系统设计能够有效帮助建筑设计师了解环境系统整体的特征,有助于工程设计师从整体着手进行可持续建筑的设计,进而有效避免传统建筑设计与环境相脱离的弊端。除此之外,环境系统设计还应该与建筑内外部环境结合起来,进而使得建筑应用功能与可持续发展要求相协调。
3.2.2与我国社会经济可持续发展战略相符
可持续发展是当前提出的一个重要的发展战略,这要求社会各个部门把环境保护与经济发展相统一,从而用最小的资源代价获得最高的经济成果。环境系统设计主要的观点是把环境和建筑予以整体结合,这与我国可持续发展要求相符。
4系统设计理念下的可持续性建筑设计
4.1系统设计理念对可持续性建筑设计的要求
在现代建筑行业之中可持续建筑是一种新型建筑设计理念,其充分发挥了建筑和附近环境的关系,在充分发挥建筑功能的基础上,最大限度的发挥生态环境保护的作用,进而使得可持续发展得以有效实现。但是要实现可持续性建筑设计一定要坚持系统设计理念的重要指导,所以必须要坚持系统设计对其的要求,具体包括以下几点:①可持续性建筑设计一定要仅仅围绕着可持续发展这一目标,予以慎重考虑与科学安排。可持续建筑设计一定要坚持建筑的可持续发展,因为建筑设计时非常复杂的一项工程而且包含众多阶段,所以工程设计师应该在不同阶段制定出相应的设计目标。除此之外,设计师还应该根据建筑的关键部位开展具体设计工作,提出科学的施工建设方案,切实有效的提高工程设计的效率,进而使得建筑总体目标得以有效的实现。②有效降低系统设计的复杂度。为了有效确保工程施工的效率,设计工程师一定要有效简化建筑设计的程序,切实保证建筑设计的简洁性与精确性。③切实有效提升可持续性建筑设计的可靠性。
4.2系统设计理念下的可持续性建筑设计要素
在开展系统环境设计的时候不仅应该对建筑与周围环境的关系予以充分考虑,还应该考虑工程施工技术工序与施工环节等,所以在系统环境的设计理念之下开展可持续性建筑设计具有较高的难度,因此工程设计师应该充分了解可持续性建筑设计的要素。主要包括:①设计师应该把可持续建筑系统作为一个开放的、动态的系统,应该考虑到系统空间、时间变化与系统构成的增减情况,唯有如此设计师才可以把建筑和环境有效的融合起来,进而使得建筑可持续发展得以有效的实现。②工程设计师应该充分考虑建筑系统环境的时间变化性,从而进行适当的研究。③工程设计师应该对空间对建筑系统环境产生的影响予以充分的考虑。建筑系统环境空间可能会由于工程设计施工的变化而产生一定的变化,进而改变过去建筑与环境间的关系,所以建筑工程设计师应该充分考虑这一点,切实将建筑设计与空间变化情况相符。
5结束语
综上所述,在现代社会建筑工程不仅应该满足人们的基本居住要求,还应该与社会经济可持续发展要求相符,所以一定要重视可持续性建筑,应该采取有效的措施切实保证建筑的可持续性发展。这需要充分考虑建筑附近环境,所以应该将系统设计理念当做可持续性建筑设计的一个重要指导思想,使其在建筑设计中发挥重要的功能。
参考文献
[1]攀秀芬.从系统设计看可持续性建筑设计[J].建筑设计管理,2011(10):53~54.
[2]王绍刚,李磊,满乐.从系统设计看可持续性建筑设计[J].四川建材,2014(4):67~68.