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綠色建筑是在建筑建筑過程中充分地運用環(huán)保理念,充分利用自然資源和天然材料,在建筑的整個過程中實現(xiàn)資源最大限度節(jié)約,使其環(huán)保功能更為突出,從而為人們提供一個擁有舒適、健康環(huán)境的建筑。而且在現(xiàn)代建筑體系當中,綠色系統(tǒng)我們也較為常見,通常以屋頂、室外和室內(nèi)等處綠化為主。
1.2發(fā)展綠色節(jié)能建筑的重要性
能源緊缺已不再是一個地區(qū)或是一個國家的事情,當前全世界各國都面臨著嚴竣的能源緊缺問題。特別是近年來,我國加快了城鄉(xiāng)建筑化的進程,這就使建筑行業(yè)的發(fā)展速度不斷加快,這也導致建筑行業(yè)的能源消耗量越來越大,而且占全國總能源的一半左右。由于建筑的高耗能,從而使我們能源緊缺的現(xiàn)象更為嚴竣。在這種情況下,則需要加快建筑設計理念的轉變,加快建筑設計方法的改良,在建筑設計過程中有效地融入節(jié)能環(huán)保的理念,采取切實可行的措施和方法有效地降低建筑的能耗,實現(xiàn)對能源和環(huán)境的有效保護,確保建筑、人與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。
2綠色節(jié)能建筑的設計原則
2.1環(huán)保節(jié)能
建筑行業(yè)屬于高能耗行業(yè),需要大量的資源,但對資源利用率卻較低,而且在施工過程中會對人類生存的環(huán)境帶來較大的破壞,所以在綠色節(jié)能建筑設計過程中,應充分的遵循環(huán)保節(jié)能的原則,從而實現(xiàn)建筑的綠色化和環(huán)?;?。
2.2與自然生態(tài)環(huán)境以及人文環(huán)境相結合
在綠色節(jié)能建筑設計過程中,需要充分地利用當?shù)氐奈幕厣?,因地制宜,就地取材,與當?shù)氐慕ㄖY源及氣候條件有效結合,使建筑不僅具有較好的地域特色,而且能夠與自然生態(tài)環(huán)境和人文環(huán)境有效地融合在一起,實現(xiàn)動態(tài)性的平衡,從而實現(xiàn)建筑、自然環(huán)境和人的和諧統(tǒng)一,使其成為一個整體共同發(fā)展。
2.3健康宜居
建筑物具有較高的價值,但其價值更多的是體現(xiàn)在使用功能上,能夠有效地滿足居住、辦公及其他功能性需求。
3綠色節(jié)能建筑的設計技術
3.1電氣節(jié)能技術
在現(xiàn)代建筑的實施過程中,電氣化節(jié)能技術的應用已經(jīng)成為綠色節(jié)能設計的重要方法,其在節(jié)約能源方面起到重要的作用。電氣化節(jié)能技術通常包含以下幾個方面:(1)配置供配電系統(tǒng)時,盡可能簡單安全,通常不要讓同一個電壓變配電的級數(shù)高于兩級,另外變配電所應盡可能貼近負荷中心,這樣線路電壓能夠持續(xù)穩(wěn)定,減少能源的損失;應該選擇節(jié)能型的變壓器,降低變壓器的空載損耗;選擇適用的配電干線電纜,這能起到減少電壓損失、保持熱穩(wěn)定性等作用。(2)照明。照明設計是綠色節(jié)能技術的重要組成部分,因為照明是現(xiàn)代建筑的必須設計環(huán)節(jié),良好的照明設計可以營造舒適、高效、節(jié)能的建筑空間。照明設計不是隨便配置照明燈具就可以了,必須遵循合理的照度標準。設計合理的照度值可以減少電氣系統(tǒng)的能源損失,實現(xiàn)節(jié)約能源的目的。(3)電機。電機是一種感性負載設備,其會產(chǎn)生無功電流,從而引發(fā)滯后作用。如果無功電流經(jīng)由高低壓線路傳到用電設備的末端,就會加大變壓器與線路的功率消耗。
3.2隔熱技術
利用隔熱技術能夠起到有效地降低能耗的作用。建筑能耗會受到圍護結構熱傳導性能的影響,一旦圍護結構隔熱性能較差時,當定外溫度較高時,則會導致熱量傳導到室內(nèi),給制冷系統(tǒng)增加負荷,而在冬季,圍護結構則會將室內(nèi)的熱量散發(fā)到室外,從而導致室內(nèi)溫度降低。因此采用先進的隔熱技術,對圍護結構的傳導性進行有效控制,可以降低能耗。(1)選用合適的外墻材料,可以對外墻傳熱指數(shù)進行有效控制,這樣通過降低墻體的傳熱性能,同時在設計可以選擇適宜的外墻結構,并設計保溫的墻體結構。通過外墻保溫的設計,可以有效避免冷熱橋現(xiàn)象的發(fā)生,而且還能夠實現(xiàn)對主體結構的有效保護,有利于樓房使用期限的延長,對節(jié)約資源和提高能源的利用率具有極其重要的意義。(2)在綠色節(jié)能設計過程中,需要加強對門窗的隔熱改造。近年來,我國建筑在設計過程中多使用落地窗、玻璃門和外飄窗等,這樣對于采光和通風起到非常好的效果,但隔熱性能較差,所以在具體設計時,需要選擇與當?shù)貧夂蛱攸c及室內(nèi)需求相適應的玻璃,有效提高門窗的密封性能,避免產(chǎn)生不必要的能耗。
3.3可持續(xù)資源利用技術
如今,清潔能源利用技術的應用可以緩解一部分能源壓力,并且清潔能源幾乎不會產(chǎn)生污染,十分符合“健康宜居”的要求。主要的清潔能源有:(1)自然光源。自然光免費而且適宜人類的視覺承受力,因此在建筑設計時,應該考慮如何最大程度利用自然光源,相關的技術有光線的折射、反射以及衍射原理,還可以利用導光管、棱鏡以及采光窗等進行光源利用。(2)太陽能。當前在建筑設計中太陽能技術應用較多。近年來,利用太陽能來進行供電也得以應用,但由于其技術設備較為復雜,而且設備較為昂貴,所以太陽能發(fā)電技術廣泛推廣具有一定的難度。(3)風能。目前風能的利用率相對較高。風能的利用形式很多,可轉化為電能、熱能、機械能等,隨著技術的不斷進步,風能將更多地應用到建筑行業(yè)中去。
2目前我國小區(qū)綠色建筑設計中存在的問題
盡管隨著國家和相關行業(yè)對綠色建筑這一理念的重視和支持力度不斷加大,我國的綠色建筑領域取得了一定發(fā)展和進步,但目前我國還沒有形成較為完備的針對綠色建筑的法律法規(guī),而且相關行業(yè)和建筑單位沒有充分理解綠色建筑的理論精神,相關部門對我國綠色建筑建材市場的管理也不夠嚴格和完善,這些因素使得我國的綠色建筑領域在發(fā)展中出現(xiàn)了許多問題,這對建筑物的質(zhì)量安全和居住條件都造成了不利影響。通過對具體情況的分析,筆者認為,目前我國綠色建筑設計中存在的問題在小區(qū)住宅中主要突出表現(xiàn)為以下幾個方面。
2.1對住宅小區(qū)的設計中沒有重視建筑材料對居民健康的影響
一些住宅小區(qū)在設計時,盡管采用了新型材料,達到了節(jié)能的目的,但卻忽視了這些材料可能會對空氣質(zhì)量造成的影響,從而影響居民的身體健康,比如一些含有苯、甲醛的建筑材料,雖然具備了較好的保溫性能,但也會產(chǎn)生有害氣體,此外,設計時對住宅內(nèi)噪聲、輻射等不利因素缺乏科學有效的規(guī)劃和控制,這些問題都會對人們的健康造成不利影響。
2.2建筑的節(jié)能效果較差
建筑的節(jié)能效果差主要表現(xiàn)為以下幾個方面:
(1)沒有仔細考慮建筑的節(jié)能設計問題。一些設計人員只是盲目地追求建筑布局和外觀給人帶來的美感,卻忽視了建筑的內(nèi)部結構對建筑節(jié)能效果的影響,例如建筑物的方向、長度、寬度、大小等方面設計不合理,使得建筑物的節(jié)能性能較弱,此外,對建筑物屋面和墻體的保溫效果、玻璃和門窗的遮陽效果等細節(jié)問題的思考和把握程度不夠,并且沒有將其有機地結合起來融入到設計環(huán)節(jié)中,這樣也會降低建筑的節(jié)能效果。
(2)忽視了對建筑生產(chǎn)能耗的控制。綠色建筑在生產(chǎn)過程中的能耗主要包括建筑施工中的能耗和生產(chǎn)和加工建筑材料的能耗。這是影響建筑節(jié)能指標的重要因素,一些設計人員只注重建筑使用中的節(jié)能效果,忽視了這兩個因素,在對建筑材料和施工技術進行規(guī)劃時沒有將方案進行科學合理地優(yōu)化,這就對建筑施工過程中的節(jié)能效果產(chǎn)生了不利影響。
2.3沒有充分認識到環(huán)保的重要性
一些設計人員沒有形成良好的環(huán)境保護意識,沒有有效地設計規(guī)劃出針對建筑垃圾、污水、有害氣體和液體的處理方案,將這些垃圾和有害物質(zhì)隨意丟棄和排放,對建筑物周邊的環(huán)境造成了破壞,不利于居住環(huán)境的優(yōu)化和改善。
3小區(qū)綠色建筑設計的有效措施
科學發(fā)展觀的中心就是以人為本,對于綠色建筑設計同樣如此,要在保障居民生活環(huán)境的安全和舒適的前提下,實現(xiàn)居住環(huán)境的節(jié)能環(huán)保,從而構建良好的住宅小區(qū)。要想實現(xiàn)這一點,可以按照以下幾條方法予以實施。
3.1提高對節(jié)約能源的重視力度
合理利用能源是綠色建筑的重要方面,因此,要盡可能地將資源的消耗和浪費降到最低。想要更好地實現(xiàn)這一目標,就要將小區(qū)建筑施工之前的設計工作規(guī)范化和科學化,從建筑的選型和規(guī)模,建筑的圍護結構設計到建筑材料的選擇,都要充分考慮這一點。通過對建筑所在地各種自然環(huán)境的觀察和分析,采用科學合理的設計方法,充分利用太陽能、風能、水能以及地熱能這些可循環(huán)利用的再生能源,盡量采用自然采光和自然通風的方式,盡可能地減少未來建設時的能源消耗,從而實現(xiàn)節(jié)能與環(huán)保,促進社會的可持續(xù)發(fā)展。
3.2結合具體環(huán)境來進行設計
目前,盲目地依據(jù)和套用其他國家綠色建筑的設計經(jīng)驗來開展設計工作是我國綠色建筑設計中一個較大的誤區(qū)。在實際生活和工作中可以發(fā)現(xiàn),這樣不但會使得建筑成本大大增加,也不符合綠色建筑的最初目的。從建筑的使用壽命和周期來看,綠色建筑能夠產(chǎn)生的經(jīng)濟效益從長遠發(fā)展的角度來看是相當巨大的,而不是依靠無限制的擴大生產(chǎn)成本,犧牲企業(yè)利潤來獲得節(jié)能環(huán)保的居住環(huán)境。因此,在建筑設計時,設計者要結合建筑周邊的具體環(huán)境來進行科學合理地設計,做到因地制宜,這樣才能真正地建造出綠色建筑。
3.3實現(xiàn)人與自然的和諧共存
結合前文內(nèi)容來看,綠色建筑是由生態(tài)建筑發(fā)展而來的,因而回歸自然是其最終目的。因此綠色建筑要本著“綠色環(huán)保”的理念,從保護環(huán)境的角度出發(fā),促進人和自然的和諧發(fā)展。所以在設計時,不僅要確保設計方案科學合理,還要保持自然美觀,盡量還原自然的原來面貌,讓小區(qū)整體環(huán)境回歸自然,務必做到景觀綠化,使小區(qū)外觀與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào),做到與自然環(huán)境互為補充,而不是破壞,從而建立和諧的生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境。
隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,新建筑如雨后春筍般拔地而起,一方面是建筑高度在迅速增加,另一方面建筑功能也趨于多樣化、綜合化,建筑規(guī)模也在不斷增加,因此,與之相對應的高度發(fā)展的建筑技術已成為建筑領域的重要組成部分。沒有高技術或合理的技術運作,建筑就很難達到預期的實用效能和審美效能??v觀中國的現(xiàn)代建筑,其設計、建造與新技術的運用程度還遠遠低于國際水平,高技建筑更是寥寥無幾。仔細分析,除了社會、經(jīng)濟的影響外,多少與我們現(xiàn)實的建筑教育、教學狀況有關,學生在建筑設計中所應用的技術知識缺乏。長期以來,建筑技術是建筑設計教學中的薄弱環(huán)節(jié)。
1.2師資隊伍構成
目前許多建筑類院校的建筑技術類課程通常由相關專業(yè)的教師任教,由于缺乏與建筑設計專業(yè)教師的溝通,如教學大綱的討論、重點難點、深度廣度的考慮,存在著學生們即使完成了課程學習后,仍然不能很好地理解該門課程的內(nèi)容與建筑設計關系的問題。同時大多數(shù)專任教師,尤其是青年教師多來自高等院校,從學校到學校的經(jīng)歷,使相當一部分教師缺乏一線設計企業(yè)的工作經(jīng)驗,工程實踐等實際動手能力普遍比較薄弱。“雙師型”教師嚴重缺乏,使建筑技術和建筑設計課程脫節(jié),對卓越建筑師的培養(yǎng)也成為無源之水、無本之木,成為學科建設的瓶頸問題之一。
1.3實踐動手環(huán)節(jié)
建筑學專業(yè)建筑設計課程教學是建筑學專業(yè)的主干課程和核心課程,也是重要的教學實踐環(huán)節(jié)。“卓越工程師計劃”中建筑學專業(yè)的素質(zhì)培養(yǎng)主要注重技術和藝術兩個方面。技術和藝術通過軟件模擬技術可以得到突破,達到相輔相成;而以技術和藝術為內(nèi)容的建筑學教育卻沒有深刻認識這一點。常規(guī)的建筑學專業(yè)教育注重表達技巧,強調(diào)空間和功能,忽視建筑技術的運用。在建筑設計的學習中,學生們不能主動地將學到的建筑技術知識應用到建筑設計中,具體表現(xiàn)為學生在建筑設計方案中重技法、輕技術———重視圖面和效果圖的表現(xiàn),而輕視或忽視建筑造型中建筑技術問題的思考和表達,使建筑設計方案缺乏深度的創(chuàng)新。而對于一個建筑方案完整的表達,還需要借助更高層次的模擬軟件來表達整個方案的技術層面。
2以跨學科和跨專業(yè)融合為核心的課程體系構建
通過跨學科、跨專業(yè)拓展建筑設計教育的教學內(nèi)涵,探索一種具有創(chuàng)新性、開放性、可持續(xù)性的建筑設計和建筑技術教育模式,重新整合現(xiàn)有建筑學專業(yè)課程體系的內(nèi)容及框架,借助對建筑學本科高年級教學培養(yǎng)的專業(yè)課程體系的調(diào)整,提高建筑技術類課程的教學質(zhì)量,培養(yǎng)出具有工程技術基礎的學生,同時把建筑技術作為挖掘和培養(yǎng)設計創(chuàng)新能力的動力,從而逐步構建以綠色建筑教育為目標的、面向區(qū)域的創(chuàng)新應用型人才培養(yǎng)的專業(yè)課程教學體系。
2.1依托建筑類院校優(yōu)勢,構建跨學科融合的綠色建筑教育基礎平臺
依照我院建筑學人才培養(yǎng)計劃中設計、技術、實踐“三線并行”的課程體系進行構建,同時著重強化相關專業(yè)技術課程設置上的系統(tǒng)性和跨學科的融合性。教學計劃中根據(jù)學科特點,設置“建筑設計”、“生態(tài)建筑設計概論”、“節(jié)能建筑”、“建筑結構選型”、“建筑設備”、“智能建筑概論”、“建筑環(huán)境軟件模擬”、“建筑施工技術”、“新能源技術”等專業(yè)主干課程、基礎必修課和選修課程,注重協(xié)調(diào)相關院系,如土木工程學院、環(huán)境與能源工程學院、電子與信息工程學院為我院開設相關技術課程,綜合地將多學科的專業(yè)知識應用于設計實踐之中,為綠色建筑教育打造一個視野面開闊、基礎扎實的綜合基礎平臺。
2.2整合建筑設計和建筑技術系列課程,強調(diào)教學體系培養(yǎng)過程的多層次遞進
在建筑設計課程教學中,認真研究教學內(nèi)容體系,通過建筑設計及理論相關課程講解建筑空間、功能與環(huán)境、技術等的交匯關系,借助高年級的建筑設計課程的設計應用搭建基本理論和方法框架。近年來,隨著中國房地產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,人們節(jié)能環(huán)保意識不斷增強,建筑物呈現(xiàn)向生態(tài)化和高度化發(fā)展的趨勢。此外,建筑物組成由原來的單一功能朝著多功能方向發(fā)展,規(guī)模也有越來越大之趨勢。所有這些特征交織在一起,給建筑設計提出了更高的技術要求。針對建筑發(fā)展的特點和教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”要求,對高年級建筑設計課程的內(nèi)容進行了調(diào)整,借助本院和相關院系有針對性開設的課程完善綠色建筑理論及實踐方法的基本知識框架,并結合畢業(yè)設計以及全國范圍的大學生建筑設計大賽等實踐環(huán)節(jié)加以強化訓練。目的是要學生更全面地了解建筑技術的各相關專業(yè)知識,建立技術與藝術完美結合的意識,不斷提高學生對建筑技術知識的綜合應用能力,從而培養(yǎng)學生的綜合設計能力、創(chuàng)新思維能力、工程實踐能力以及團隊合作精神,以便真正適應我國建筑的發(fā)展趨勢。在2012年度UA創(chuàng)作獎•概念設計國際競賽中,安徽建筑大學學生獲得了兩項佳作獎。獲獎作品以“活”建筑為主題,通過對校園既有建筑改造和土地沙漠化適應型建筑的探索,集成了太陽能光電轉換系統(tǒng)、特殊外墻保溫系統(tǒng)、外墻加固結構體系等新技術,并與建筑空間形成了有機的形態(tài)。通過全國甚至全世界范圍的建筑設計競賽加強了建筑技術在建筑設計中的運用,提升了綜合強化訓練。
2.3改革教學方法,引入先進的現(xiàn)代化教學手段
探索教學方法和手段等方面的改革,將傳統(tǒng)單一授課方式向多元現(xiàn)代化授課方式轉變,擴大信息量知識面,培養(yǎng)高素質(zhì)、綜合性設計人才。充分體現(xiàn)建筑學專業(yè)的特色,以形象教學為基礎,應用現(xiàn)代教學方法和手段,循序漸進、深入淺出地貫穿整個建筑學專業(yè)的教學全過程,從而充分調(diào)動發(fā)揮學生的主觀能動性,同時注重個性的發(fā)揮。隨著計算機技術的高速發(fā)展,一些建筑類模擬軟件層出不窮,軟件模擬技術的運用給建筑方案設計帶來了巨大的影響,為建筑技術設計提供了技術支持。引導學生對新方法、新工具進行探索性使用,使得其盡可能對設計方案進行多方面思考,提高在整體上認識和把握設計方案的能力,從而培養(yǎng)了他們綜合思考、反復驗證的良好習慣。
2.4改善教學條件,積極拓展第二課堂,建立開放式教學實習基地
堅持直觀教學、實踐教學與課堂教學相結合,建筑設計是一門實踐性很強的課程,強調(diào)理論教學與實踐教學并重,重視在實踐教學中培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。加強與建筑設計院、規(guī)劃院簽訂建立對口實習的合同,讓學生在實習單位接觸實際工程項目的設計,從策劃前期到設計再到施工,了解建筑材料、建筑結構、建筑設備等技術要求,關注人居環(huán)境可持續(xù)發(fā)展及綠色建筑技術的最新動態(tài),注重節(jié)能建筑研究及其在建筑工程中的實際應用。
2.5依托“卓越工程師培養(yǎng)計劃”,加強“雙師型”和“雙導師制”的師資隊伍建設
通過充實和完善建筑設計與建筑技術的一體化教學課程教學團隊師資隊伍,積極引進與培養(yǎng)建筑設計人才,完善教師隊伍的專業(yè)結構、職稱結構、學緣結構、年齡結構和教師的知識結構,形成結構合理的課程教師梯隊。不僅僅停留在教學一線,還滲透到科研工作當中,使我院與學?,F(xiàn)有相關產(chǎn)業(yè)部門強強聯(lián)合,如規(guī)劃院、建筑設計院和建筑節(jié)能研究院等,多個單位“模糊界限,互補共生”,加強縱向科研與橫向科研等多方面的“深層”合作,形成“你中有我,我中有你”的產(chǎn)學研合作格局,達到“互利共贏”的局面。共同致力于適合夏熱冬冷地區(qū)的綠色建筑設計方面的科學研究及建筑創(chuàng)作,積極開展科研課題的研究,讓科研成果為教學工作及教學研究的開展奠定堅實的基礎。
1)節(jié)能節(jié)地建筑。這種建筑的設計思想的出發(fā)點是力爭節(jié)約能量和物質(zhì)資源,實現(xiàn)一定程度的物質(zhì)材料的循環(huán)。
2)生土建筑。它的特點是利用覆土來改善建筑的熱工性能,以達到節(jié)約能源的目的。生土建筑具有諸多優(yōu)點,如節(jié)能節(jié)地、防震防塵、防風防暴、防噪聲、可減輕或防止放射性污染及大氣污染的侵害,并且潔凈、安全等,在環(huán)境上有利于保持生態(tài)平衡及保存原有自然風景。
3)新陳代謝建筑。該設計強調(diào)復蘇現(xiàn)代建筑中被丟失或被忽略的一些要素,如歷史傳統(tǒng)、地方風格,提倡過去、現(xiàn)在兩種不同文化的建筑的共生等。新陳代謝建筑積極地接受、吸收和保留過去建筑中有價值的成就,并在試圖表現(xiàn)時代文化和識別性的同時也積極采用現(xiàn)代技術和材料。
4)少費多用建筑。這種設計形態(tài)是使用較少的物質(zhì)和能量創(chuàng)造更加出色的建筑作品。該設計具有這樣的特點:可大量建造,且費用低廉;由住宅工廠預制,能量自給自足,并可以靈活遷移;統(tǒng)一裝配,符合模數(shù);住宅有自潔功能,居住舒適。
5)高技術建筑。可以說這是一種智能建筑,它的特點是利用計算機和信息技術等高科技的發(fā)展,使固定的建筑護結構成為可以跟隨氣候自我調(diào)整的圍合結構,成為建筑的“皮膚0,可以進行自由呼吸,控制建筑系統(tǒng)與外界生態(tài)系統(tǒng)、環(huán)境能量和物質(zhì)的交換,增強建筑適應可持續(xù)發(fā)展變化的外部生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境的能力,并達到節(jié)能的目的。
2生態(tài)文明視域下的綠色建筑設計技術
2.1綠色建筑技術
綠色建筑技術是一門涵蓋多學科、多理論的綜合技術,這項技術中不僅會利用到能量流轉規(guī)律、氣候變換規(guī)律、物種循環(huán)規(guī)律以及建筑內(nèi)外部的環(huán)境熱濕交換規(guī)律等,這種建筑技術也具備一些非常顯著的優(yōu)勢。首先,綠色建筑技術非常注重建筑的節(jié)能降耗,會讓這一設計理念貫穿與整個設計的始終,因此,能夠很好的降低建筑物能耗,并且提供更為舒適的內(nèi)在環(huán)境。其次,該技術在采用時對于建筑材料的選擇會很嚴格,新型材料往往能夠更好的滿足綠色建筑的設計需求,例如,越來越多的傳統(tǒng)磚石已經(jīng)被各種更輕便的墻體和結構取代,各種高強度合金鋼、高強度混凝土以及高強度玻璃等也越來越廣泛的被使用。
2.2自然生態(tài)能源的利用技術
自然生態(tài)能源的利用很好的為綠色建筑技術提供了基石,各類原生自然能源也成為綠色建筑的首選。首先,太陽能已經(jīng)被越來越多的用于綠色建筑中,利用太陽能不僅能夠進行室內(nèi)采暖、降溫以及干燥,還能夠很好的降低整個建筑物的能耗。其次,豐富的地熱能源也可以成為綠色建筑的一項重要資源,地熱不僅儲量豐富,而且污染小,非常符合綠色建筑的設計理念。此外,循環(huán)利用也是綠色建筑中的一項重要技術,無論是對于材質(zhì)的循環(huán)還是對能源的循環(huán),這些都能夠很好的降低建筑成本,節(jié)省能耗,并且非常環(huán)保。
3生態(tài)文明視域下的綠色建筑設計路徑
3.1建筑設計的人性化
生態(tài)文明視域下的綠色建筑設計有一些非常典型的路徑選擇,首先,人性化的建筑設計便是一個重要典范,在建筑中凸顯“人本理念”無疑是生態(tài)文明視域下對于綠色建筑的一種非常好的詮釋。一方面,建筑設計的一些傳統(tǒng)規(guī)律應當勇于突破創(chuàng)新,隨著人們對于個性化的居住空間與居住環(huán)境越來越看重,設計中應當對這一點有充分的考慮,這才能夠更符合當下人們的消費行為與消費理念。另一方面,建筑設計中應當逐漸融入更多的藝術原素,這不僅是精神文明的一種需求與體現(xiàn),這也能夠讓整個建筑的附加價值得到提升。
3.2建筑設計的生態(tài)化
隨著全民環(huán)保意識的不斷增強,對于原生態(tài)居住環(huán)境的日趨向往,這也可以很好的成為綠色建筑的一個重要方向。生態(tài)化的建筑設計不僅能夠為居民提供更為舒適的居住環(huán)境與居住空間,在這樣的理念下打造的產(chǎn)品也能夠更好的與自然環(huán)境和諧相處,進而實現(xiàn)建筑物與環(huán)境間的良好融合。生態(tài)化建筑既可以體現(xiàn)在設計概念上,也可以體現(xiàn)在設計中的用材上。值得一提的是生態(tài)化建筑在打造時要充分而全面的考量建筑物周圍的自然環(huán)境、資源環(huán)境以及經(jīng)濟環(huán)境等,設計時要充分和當?shù)氐牡匦蔚孛惨约爸苓叺木C合環(huán)境相融合,這才是生態(tài)化的建筑設計中應當凸顯的標準與理念。
3.3建筑設計的一體化
建筑設計的一體化是一個較為抽象的概念,具體可以體現(xiàn)在兩個層面。從橫向來看建筑設計應當充分實現(xiàn)人與自然環(huán)境的一體化,建筑設計不應當一味的改造環(huán)境,而是應當融入特定的環(huán)境中。從縱向來看建筑設計應當實現(xiàn)當下與未來的一體化,這也是對于可持續(xù)發(fā)展理念的一種秉承。一體化的設計理念應當既滿足人們目前的居住需求,長遠上也不會損害建筑物周邊的生態(tài)環(huán)境,能夠良好的與環(huán)境和諧共處才是生態(tài)文明視域下優(yōu)質(zhì)的綠色建筑。
首先,設計人員應該做到讓建筑與當?shù)氐淖匀画h(huán)境達到和諧,這就需要建筑設計人員對當?shù)丨h(huán)境進行綜合的考察,比如地域環(huán)境以及河流植被等。設計人員應該以當?shù)氐牡匦?、地貌為基礎,如果建筑地貌十分復雜,無法不對其進行改造,但是設計人員需要考慮到后果,有些植被可能改造之后,無法再生長,及時需要對其進行改造,也需要加以設計,確保影響最小。其次,盡量對現(xiàn)有的植被不要進行處理,從古至今,植被都是城市建筑必要的點綴物,但是大多數(shù)建筑設計人員或者建筑開發(fā)商,一般都會選擇先清理植被后再種植的方式,這種方式實際上所起到的效果就是事倍功半,不僅前期需要消耗大量的人力物力,后期所栽種的植被也不容易存活,所以設計人員應該在原有植被的基礎上進行設計,這樣使得建筑更會充分野趣。
1.2結合水文特征
溪流、河道、湖泊等環(huán)境因素都具有良好的生態(tài)意義和景觀價值,建筑環(huán)境設計應很好的結合水文特征,盡量減少對環(huán)境原有自然排水的干擾,努力達到節(jié)約用水、控制徑、補充地下水促進水循環(huán)并創(chuàng)造良好的小氣候環(huán)境的目的。結合水文特征的基地設計可從多方面采取措施,一是保護場地內(nèi)濕地和水體,盡量維護其蓄水能力,改變遇水即填的簡單設計方法;二是采取措施留住雨水,進行直接滲透和貯留滲透設計;三是盡可能保護場地中可滲透性土壤。
1.3保護土壤資源
在進行建筑環(huán)境的基地處理時,要發(fā)揮表層土壤資源的作用,表層土壤是經(jīng)過漫長的地球生物化學過程形成的適于生命生存的表層土,是植物生長所需養(yǎng)分的載體和微生物的生存環(huán)境。在自然狀態(tài)下,經(jīng)歷100-400年的植被覆蓋才得以形成1cm厚的表層土,建筑環(huán)境建設中的挖填土方、整平、鋪裝、建筑和徑流侵蝕都會破壞或改變寶貴的表層土,因此,在這些過程之前應將填挖區(qū)和建筑鋪裝的表土剝離、貯存、在建筑建成后再清除建筑垃圾、回填優(yōu)質(zhì)表土,以利于地段生態(tài)環(huán)境的維護。
1.4生態(tài)建筑的能量利用
我國的建筑中需要的能量主要是電能和熱能、電能是市政線路供電,熱能是采暖所需的暖氣和做飯所需的煤氣,天然氣或石油液化氣,電力來自水利或者火力,核能發(fā)電,而火力發(fā)電暖氣和煤氣供應需要耗費大量的煤,煤和天然氣都是不可再生資源,就我國的能源貯藏結構而言,煤炭、石油、天然氣的大致可采年限分別為320年、16年、50年形勢非常嚴峻。并且這些能量在加工過程中產(chǎn)生大量的污染,二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物和粉塵懸浮物嚴重污染了我們生存的環(huán)境。因此,我們在建筑設計中,在節(jié)約使用不可再生資源的同時,應當重視新的能源利用方式從可再生能源多想辦法。目前應用于生態(tài)建筑中的可再生能源有太陽能、風能、地熱能等,其中以太陽能的利用最為廣泛技術也最為成熟。
1.5被動式太陽能利用的原理與方法
陽光、空氣和水是人類賴以生存的基本要素,自古以來,我們的祖先在修建房屋時,就知道利用太陽的光和熱北方民居多設火墻、火坑、墻內(nèi)設回環(huán)盤繞的煙道飲煙的煙道通過火坑然后通過空心火墻流至排煙口,把飲食余熱做為采暖熱源二次利用且利用得很充分。這一綠色思想及能源循環(huán)利用技術,在能源危機的今天,非常值得我們借鑒。窯洞這一傳統(tǒng)民居形式,適應當?shù)刈匀粭l件,就地取材,利用黃土所特有的保溫隔熱性能,冬暖夏涼,是傳統(tǒng)節(jié)能節(jié)地建筑的典范。
2綠色建筑設計
2.1綠色建筑概念綠色建筑設計是指建筑物的整個建筑到使用過程中對資源盡可能的節(jié)約,盡量的節(jié)約一切的資源,要盡量保護環(huán)境節(jié)約資源減少污染,房屋建筑既要滿足人們生活的需求,也要注意人們提供健康高效的生活環(huán)境,這樣才可以建造一個和諧綠色的居住環(huán)境。
2.2綠色建筑設計的特點綠色建筑的特點可以總結為盡可能的節(jié)約能源及資源,并盡量的體驗回歸自然。要做到節(jié)約能源,就要對自然綠色能源太陽能及風能進行充分的利用。在建筑中要通過利用太陽能可以減少空調(diào)及供暖設備的使用,利用自然通風來制造制定的系統(tǒng),夏季充分利用主導風向,使空調(diào)設備等使用進行降低,建筑布局要充分適應本地的氣候條件要求。
2.3綠色建筑理念的具體理念綠色建筑設計要對資源節(jié)約問題進行全面的考慮,盡量的提高能源的利用率。綠色建筑設計要對環(huán)境、地勢及氣候等條件進行充分的考慮,要使建筑物和似然環(huán)境能融合一體。綠色建筑設計就是保護自然和建筑物及人類進行和諧的統(tǒng)一。在建筑中要充分的利用自然能源,綠色建筑設計不只是可以體現(xiàn)整個建筑物的生命周期,還要向前向后延伸產(chǎn)生的意義,建筑過程的準備階段及運輸生產(chǎn)過程體現(xiàn)了綠色的設計理念,對環(huán)境造成較小的影響并且很多資源可以進行回收利用。
3節(jié)能建筑的設計
3.1節(jié)能建筑設計的概念節(jié)能建筑理念指遵循節(jié)能的基本方法,對建筑物進行一定的劃分及建筑群體還有建筑物的朝向及間距等問題都要進行研究,髙建筑物受到當?shù)仫L向的影響較大,一般地區(qū)的風向具有一定的規(guī)律,在設計中要對風向的問題進行考慮,盡量的設計出低能耗的建筑物。
3.2節(jié)能建筑設計的具體概念現(xiàn)代建筑設計中地源熱泵是比較先進的清潔能源的技術,主要的核心功能是經(jīng)濟環(huán)保切節(jié)能可靠,這項技術響應了可持續(xù)發(fā)展的號召。節(jié)能設計中太陽能這種可再生能源被廣泛的應用,現(xiàn)在我國的部分地區(qū)具有一定的應用,更廣泛的應用還在不斷的開發(fā)。建筑物的屋面是能耗的主要部位,房屋面的設計研究重點是采取節(jié)能保溫的關鍵,墻體的隔熱保溫還有隔聲等功能都有待提高,特別是要對外墻體的防水砌筑問題加以注意。
4智能安全建筑設計
4.1智能房屋建筑設計的概念現(xiàn)代社會是科技發(fā)展的社會,智能化應用在了很多方面,建筑行業(yè)也不例外,先帝啊建筑及計算機網(wǎng)絡、監(jiān)控還有通信方面都有的一定的關系,智能化建筑中具有信息管理科學、設備高度控制和使用安全方便等優(yōu)勢,這些都是信息化發(fā)展的必然要求,智能化房屋等會是未來發(fā)展的主要方向。
4.2智能化建筑的具體理念通常會把智能化建筑分為樓宇自動化、辦公的自動化及通信自動化三個系統(tǒng),現(xiàn)代房地產(chǎn)公司為了提高自己的競爭力又提出了信息管理自動化和防火自動化,相信未來智能建筑方面發(fā)展會有一定的完善。
4.3火災自動報警系統(tǒng)的設計火災報警系統(tǒng)有觸發(fā)器、報警裝置及火災警報裝置等部分輔助的裝置組成,這樣的裝置能在發(fā)生火災時就將火災的信號轉換成為電信號,在把電信號傳到火災報警控制器,同時,火災發(fā)生的地點等信息傳輸?shù)綀缶刂破骼铮@樣人們可以及時的發(fā)現(xiàn)信息而快速采取一定的措施。
5房屋建筑注重美學的規(guī)律
5.1建筑物設計的統(tǒng)一現(xiàn)代社會對房屋建筑的節(jié)能只能方面有很多的要求,對建筑物的美觀要求從沒降低,房屋建筑的整體形態(tài)、色彩都是人們所要關注的重點問題。任何的藝術形態(tài)具有一定的統(tǒng)一性,建筑物的次要部位或是從屬部位都要與建筑主體部位相協(xié)調(diào)統(tǒng)一,建筑物的色彩具有和諧統(tǒng)一的效果,禁止建筑物及材料之間的類型和色彩想矛盾。
5.2建筑物設計要求均衡性和比例問題建筑物設計的均衡性比較重要,具有一定的均衡性的建筑作品會給人們非常舒服的感覺,建筑物比例也要合理,不會給人偏離感。建筑物具有一定生命力的元素,韻律也有較為重要的屬性,建筑物的韻律體現(xiàn)在比較立體設計上,在建筑設計中的細節(jié)部位加以重視,建筑物的每一個元素都具有比較重要的意義,都會體現(xiàn)建筑物的精神。韻律是具有一定的彈性的,特別是在復雜的建筑中,大小寬窄等都需要相互協(xié)調(diào)交替,如果建筑物有規(guī)則過于死板,在建筑中要遵循一定的原則,在設施中具有一定效果的變化,更好的體現(xiàn)出建筑物的藝術性及感染力。
隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,工業(yè)經(jīng)濟收入水平持續(xù)上升,工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃發(fā)展也更加多元化。但是,目前我國工業(yè)建筑設計方案,還遠遠不能滿足現(xiàn)代工業(yè)建筑設計的要求,依舊存在著諸多問題。質(zhì)量是建筑的命根,質(zhì)量上的缺陷是建筑設計的最大缺陷。設計階段是工業(yè)建筑項目的初始環(huán)節(jié),設計方案是否合理,對工程建設的質(zhì)量有決定性影響。傳統(tǒng)的工業(yè)建筑設計,僅限于常規(guī)的生產(chǎn)需求,多數(shù)只是為了向企業(yè)提供生產(chǎn)空間,并沒有考慮設計方案存在的質(zhì)量問題。如在設計廠房建筑時,對占地面積、空間改造、建筑性能等問題沒有充分考慮,造成建筑設計方案與實際生產(chǎn)要求不相符,設計方案存在明顯的質(zhì)量問題。我國正在大力推進節(jié)能減排工作,這也要求建筑行業(yè)朝著“環(huán)保節(jié)能”方向發(fā)展,以促進整個工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)化改造。在工業(yè)化生產(chǎn)的背景下,建筑物設計改造中出現(xiàn)了多種“污染問題”,產(chǎn)生了一定的負面效應。設計人員沒有充分考慮綠色建筑的要求,建筑防污處理不夠理想。以電力建筑物為例,變電站建筑施工需要占用大量的土地,建筑方案設計不合理,就會造成土地資源的浪費,或者出現(xiàn)在森林區(qū)域肆意開發(fā)等問題。從工業(yè)建筑項目投資的角度考慮,無論是中小型還是大型工業(yè)建筑,都需要投入巨額的成本資金。建筑設計關系到成本耗資的數(shù)額,如果設計人員的成本控制意識不強,對項目規(guī)劃需消耗的費用缺乏全盤考慮,那么就可能導致資金的浪費。如工程設計師對工業(yè)建筑材料的分配不合理,導致材料采購成本增多;建筑結構設計不合理,則會造成了工程的返工返修現(xiàn)象,增加了項目建造成本。
綠色建筑設計理念的主要內(nèi)容
鑒于傳統(tǒng)工業(yè)建筑設計的缺陷和不足,新時期工業(yè)建筑設計應以“綠色環(huán)保”為宗旨,從環(huán)保、節(jié)能、除污、低耗等方面詳細分析,設計出更加科學的建筑方案,建造出更加優(yōu)越的工業(yè)建筑物。“保護環(huán)境,避免污染”,這是綠色建筑設計的核心思想,對綠色工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著重要意義。根據(jù)工業(yè)建筑設計標準,設計人員必須要結合前期勘測得到的數(shù)據(jù)信息,制定“環(huán)保型”建筑方案。工程設計師可以從材料、結構、外觀等方面全面提升工業(yè)建筑的綠色效果,嚴格防范有害建筑的形成。能耗問題是限制工業(yè)建筑發(fā)展的重要因素,過大的能量消耗,對工業(yè)生產(chǎn)活動造成了較大的阻礙。綠色建筑設計理念對建筑節(jié)能提出了新要求:一是節(jié)能系統(tǒng),工業(yè)廠房建筑盡量采用外墻保溫系統(tǒng)、內(nèi)墻保溫系統(tǒng)等結構,避免熱能過度耗損帶來的不便。二是節(jié)能材料,廣泛采購新型節(jié)能材料,提高工業(yè)建筑的綜合性能。除了對工業(yè)建筑的結構進行改良設計,還需配備高性能的除污系統(tǒng),以此來改善工業(yè)建筑的使用性能。“除污”是綠色建筑設計思想的新內(nèi)容,要求為工業(yè)建筑提供多功能的操控系統(tǒng)。通常應在建筑物內(nèi)部安裝自動化除污系統(tǒng),利用除塵器、除煙器等裝置維持建筑物內(nèi)空氣的正常流通,防止各種污染現(xiàn)象的發(fā)生。熱能耗損過大是影響工業(yè)建筑內(nèi)部環(huán)境的一大因素,由于傳統(tǒng)建筑設計條件有限,對熱能消耗問題未能采取有效的處理措施。新時期綠色建筑設計應堅持“低耗”原則,對建筑內(nèi)、外部的熱能消耗加以控制。比較常見的低耗設計是采用“保溫系統(tǒng)”,在冬、夏兩個季節(jié)協(xié)調(diào)熱能供應,營造良好的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。
工業(yè)建筑設計融入綠色理念的表現(xiàn)
目前,國內(nèi)建筑行業(yè)總體實現(xiàn)了綠色改革,綠色建筑成為了建筑市場發(fā)展的新趨勢。越來越多的工業(yè)建筑設計體現(xiàn)了“環(huán)保、節(jié)能、綠色”的新理念。在綠色理念指導下,設計單位對工業(yè)建筑物的建造工藝進行了優(yōu)化改進,以保證后期施工符合綠色建筑物的要求。常見的改造方式是簡化工藝,在保證建筑設計質(zhì)量的前提下,對原始工藝精簡調(diào)整,以適應節(jié)能降耗的建筑設計要求。建筑行業(yè)新型材料的出現(xiàn),大量綠色材料的普及和運用,為實現(xiàn)建筑節(jié)能創(chuàng)造了條件。首先,改造混凝土材料?;炷潦枪I(yè)建筑的基本要素,設計人員對混合料進行了綠化改造。如智能混凝土,具有性能強、材質(zhì)優(yōu)、成本低等優(yōu)點。其次,更新工業(yè)建筑裝飾材料。如內(nèi)外墻體材料、地面材料、頂棚材料等,均采用了新型的綠色環(huán)保材料。除污系統(tǒng)是基于自動化控制平臺的新系統(tǒng),設計人員常根據(jù)工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)情況,結合存在的污染問題,配備專業(yè)的除污控制系統(tǒng)。針對空氣污染,可在廠房適當位置安裝排煙系統(tǒng),及時把有害氣體輸送到廠房外部,或者完成相應的空氣凈化處理。此外,工業(yè)污水也是綠色建筑設計需考慮的問題,多數(shù)企業(yè)已經(jīng)在工業(yè)廠房內(nèi)配置了給排水系統(tǒng),避免了污水聚積產(chǎn)生的污染。從現(xiàn)有的工業(yè)建筑來看,建筑物的主要結構可分為“單層、多層”兩種形式。每一種形式的建筑物都得到了全面優(yōu)化,整體結構形式在不斷改造升級。就多層建筑而言,設計人員注重結構空間的利用,適當降低每個層面之間的高度,減少建筑能耗,降低結構承載。同時,在工業(yè)建筑結構交接處設置加固構件,增強了建筑物抗震、抗病害的能力。
建筑綠色設計方案的管理
1.1資源能效型理念
資源能效型,顧名思義,即為資源的有效性利用。一棟建筑建造在自然環(huán)境中,周圍有許多可再生與不可再生資源。倡導綠色理念,就要努力做到各種資源能源在建筑中的有效利用,節(jié)約利用,循環(huán)利用。太陽能與風能是典型的可再生能源,在建筑設計方案中可以建筑形體與建筑立面的整體把握,做到在日間的時間里高效率的利用太陽能與風能,有效的節(jié)約使用電能等耗能的能源。
1.2建筑與自然的有機融合
人類本身就是大自然的一部分,建筑為人類所提供的居住空間也應當與大自然密切結合在一起。我們倡導讓建筑融于自然,讓建筑回歸自然,將自然優(yōu)美清新的自然環(huán)境引入建筑構建的內(nèi)部空間中,同時也讓建筑所營造的內(nèi)部空間作為自然整體空間的一個序列,兩者相互結合,相互作用,做到建筑與自然的共同的可持續(xù)發(fā)展。
2綠色理念在建筑中設計的原則
在任何時候,人都是社會的主體,正是因為有著人發(fā)揮著主觀能動性的作用,社會才會一直向前發(fā)展。因此,在建筑設計伊始,就不能忽視人的主觀能動性與訴求性,在設計的各個階段都要注重人的話語權的營造。在綠色理念的倡導下,在保持以人作為主體的前提下不能忽視了建筑周邊的自然環(huán)境。當今時代的以人為本是建立在自然環(huán)境與人工環(huán)境共同發(fā)展的基礎上,只有做到兩者的有機融合,才能真正做到在綠色理念下以人為本的建筑設計。
(1)共生原則。
黑川紀章提出的新陳代謝與共生原則是建立在哲學視角下的空間論的基礎上,提出的共生理論能夠較好地詮釋空間的物質(zhì)屬性,空間屬性,精神屬性以及文化屬性。在綠色理念的倡導下,共生原則同樣可以在建筑設計中得到充分運用。綠色理念下的綠色建筑要做到人與環(huán)境共生,建筑與周邊環(huán)境共生,人與建筑共生這三個最基本的共生原則。不能單單只是將人作為主體,人,建筑,環(huán)境三方是互為平等的關系,要尊重三方最基本的訴求。
(2)滲透原則。
綠色元素是綠色理念中提取出的重要的設計元素。若要使綠色理念在建筑設計中能夠充分體現(xiàn),必須要重視綠色元素在建筑設計中的各階段滲透。所謂滲透的要領可以總結為設計剛開始的理念滲透,方案設計中的語言滲透,建筑施工中的材料滲透與技術滲透,建筑建成后的建筑外立面元素滲透等等一系列完整的過程。一棟好的綠色建筑必須是承載著從設計開始到最終建成后的整體綠色滲透原則的。
3綠色理念在建筑設計中的具體應用
3.1對可再生資源的高效能利用
建筑設計中的綠色理念中,當前主要倡導的即是“節(jié)能”,節(jié)能意味著對不可再生資源進行最大限度利用的同時,對可再生資源進行充分利用,還可以用可再生資源來代替不可再生資源。在當今公認的可再生資源中,太陽能、地熱能、風能是三種主要的可再生資源。目前,在建筑界中,對太陽能與風能的利用較為普遍,當前建筑普遍采用大型落地窗,就是為了能最大限度的采光和利用太陽光;我國知名建筑學者王澍設計的中國美院象山校區(qū),就是依據(jù)自然環(huán)境充分利用風能的典范。同等條件下,當前我國對地熱能的高效利用較少,目前僅北京,上海等一線城市建成幾個地熱能校小區(qū),但收效甚微。冰島的雷克雅未克成地熱能供暖系統(tǒng)如今已經(jīng)建成并且高效運行中,是充分利用地熱能源的典型案例。
3.2新型材料結合綠色元素
在進入高科技時代以來,科學技術的創(chuàng)新帶動了相關產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。新型材料的運用為綠色理念在建筑設計中的施展注入了新的活力。各種高新技術材料逐漸取代了原來的木頭,磚等原始材料。在新型材料的輔助下,一些新穎的充滿想象力的綠色理念得以實現(xiàn)。例如,“屋頂花園”是綠色理念在建筑設計中運用的典型案例,在建筑的樓頂加注高級防水隔絕材料,通過種植一些花草樹木,這樣既能綠化環(huán)境,又能凈化空氣,在保溫隔熱的同時,又能美化建筑立面。
課題一“綠色建筑的規(guī)劃設計導則和評估體系研究”,結合中國的自然資源與環(huán)境條件、社會與經(jīng)濟發(fā)展的國情,研究確定綠色建筑的概念,界定綠色建筑的范疇,建立綠色建筑評估體系,制定綠色建筑規(guī)劃與設計導則。針對我國社會主義市場經(jīng)濟管理體制的特點,探討政策控制和市場機制結合,引導和推廣綠色建筑的途徑。
研究內(nèi)容包括:對世界上各主要國家的綠色建筑評估體系和技術指南進行比較研究;建立綠色建筑評估體系;與地域氣候條件有關的建筑熱工指標研究;綠色建筑評估體系的實踐;完成綠色建筑規(guī)劃設計導則及技術指南;針對我國社會主義市場經(jīng)濟體制,結合我國建設工程管理的特點,探討政策控制和市場機制結合,引導和推廣綠色建筑的途徑;開發(fā)綠色建筑評估體系軟件平臺和基礎數(shù)據(jù)庫;開發(fā)用于定量評價建筑環(huán)境的模擬軟件,包括建筑熱環(huán)境模擬軟件、日照和采光軟件等的進一步研發(fā)和完善。
課題二“綠色建筑的結構體系評價方法研究”,主要進行五方面的深入研究:建筑結構體系全生命周期技術經(jīng)濟分析;建筑結構綠色評價體系研究;提高建筑結構體系綠色性能的技術手段研究;綠色建筑結構選型技術導則研究;鋼結構(含公共建筑與住宅兩類)推廣應用的制約因素和成套關鍵技術的研究。
課題三“綠色建材技術與分析評價方法研究”,圍繞建筑材料在綠色建筑中應用的關鍵技術展開,主要研究工作分為綠色建材及建筑部品評價分析技術建筑廢棄物、再生利用技術和產(chǎn)品的研發(fā)、新型環(huán)境協(xié)調(diào)產(chǎn)品的研究開發(fā)三部分。課題下設9個子課題,包括:綠色建材技術及分析評價方法的研究、綠色建材分析評價技術的研究、建筑部品分析評價技術的研究、綠色建材及建筑部品基礎數(shù)據(jù)庫和評價軟件的編制、建筑垃圾再生集料及其配制新混凝土的研究、建筑垃圾循環(huán)再生及其應用技術的研究、建筑垃圾再生產(chǎn)品在新型建筑材料中應用研究中、室內(nèi)濕度調(diào)節(jié)及抗菌防霉功能建筑材料關鍵技術的研究、產(chǎn)生負離子功能建筑裝飾品關鍵技術的研究、高效凈化空氣材料和技術的研究。
課題四“綠色建筑水的綜合利用關鍵技術研究”,圍繞綠色建筑的水資源可持續(xù)利用問題,研究開發(fā)水安全綜合性保障技術與兩種專項技術(包括濕地-水體復合生態(tài)水質(zhì)凈化技術和以降低沖廁用水為核心的節(jié)水技術與節(jié)水器具)。結合工程項目,通過對供排水系統(tǒng)的分析、工程性試驗及跟蹤研究,從水量、水質(zhì)兩方面提出不同地域生態(tài)、不同自然條件、不同水資源狀況的綠色建筑水安全保障的綜合控制策略與技術。
課題五“降低建筑能耗的綜合關鍵技術研究”,針對影響建筑能耗的三個關鍵環(huán)節(jié)——圍護結構、室內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)和建筑能源供應與轉換系統(tǒng),以及新建建筑能耗標識制度,瞄準國際前沿,從我國實際和潛在需求出發(fā),聯(lián)合科研機構、設計院、設備產(chǎn)品制造商等技術轉化過程主體,集中力量于智能可調(diào)節(jié)型圍護結構、獨立控制型低能耗環(huán)境控制系統(tǒng)、以天然氣為動力的建筑高效熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)、以及新建住宅建筑單元能耗標識體系等關鍵問題,開展系統(tǒng)研究、瓶頸突破和產(chǎn)品開發(fā),并在清華大學和上海建筑科學研究院綠色建筑集成示范平臺上安裝、調(diào)試、測試和評價,形成降低建筑能耗的關鍵技術系統(tǒng)集成,加快技術產(chǎn)品化和產(chǎn)業(yè)化,實現(xiàn)跨越式發(fā)展。
課題六“綠色建筑室內(nèi)環(huán)境污染控制與改善技術研究”,針對已有建筑和新建建筑存在的室內(nèi)環(huán)境問題,從室內(nèi)空氣質(zhì)量、熱環(huán)境、聲環(huán)境、光環(huán)境和室內(nèi)綜合環(huán)境等方面系統(tǒng)開展源分析、源傳播途徑、源作用機理研究,探索不同因素對人體和環(huán)境的影響規(guī)律,研發(fā)室內(nèi)環(huán)境設計預測、檢測評估和控制改善等實用技術體系,為綠色建筑的決策、設計、實施、管理提供有效、可靠的室內(nèi)環(huán)境控制與改善技術手段,提高我國在綠色建筑室內(nèi)環(huán)境領域的研究水平,推進我國綠色建筑的發(fā)展。
課題七“綠色建筑綠化配套技術研究”,致力于建立綠色建筑適生植物資源信息庫,資源信息庫中植物種類不少于500種;不同的綠色建筑植物群落的生態(tài)效益測試;編制綠色建筑綠化配置技術標準和評價指標體系。
2設計反饋的及時有效化
BIM軟件可以在設計階段的任何時刻結合相關綠色節(jié)能分析軟件(例如Ecotect軟件)對方案進行相關設計分析,并及時反饋出模擬評估的結果。此外,傳統(tǒng)的可持續(xù)分析工具在建筑物理、數(shù)據(jù)分析等方面要求分析人員具備較強的專業(yè)素質(zhì),而BIM的可持續(xù)分析軟件具備操作簡單、易于掌握的特點,不需要冗長的數(shù)據(jù)分析就可對不同設計策略進行快速評選,為建筑師在早期設計階段提供技術支持。
3BIM在綠色建筑方案設計中的適用性分析
在建筑設計中,盡管設計階段的成本僅占建筑總造價的5%-7%,但是設計階段的設計方案卻會對建筑總造價產(chǎn)生70-80%的巨大影響。此外,建筑的最終性能很大程度上也受設計方案的影響。在設計初期,設計師近80%的設計決策會影響建筑的最終能耗表現(xiàn);而當一棟建筑已經(jīng)進入施工或者運營維護階段,從設計上大幅提高建筑性能的可行性就大為降低。由于方案設計早期可選設計策略具有高度不確定性,并對建筑最終性能影響顯著,因此,建筑師能否在設計初期就得到及時有效地決策信息對提高綠色建筑設計水平具有至關重要的影響。無論是住宅建筑還是公共建筑,其功能復雜、形式多樣,對能源與環(huán)境影響較大。同時,辦公建筑中員工工作環(huán)境的舒適度及相關經(jīng)濟效益、品牌效益等方面逐漸得到越來越多的重視。面對全球范圍內(nèi)綠色思潮的巨大沖擊,大力發(fā)展高效舒適、健康環(huán)保的綠色建筑已經(jīng)勢在必行。而在綠色建筑設計中,設計師需要將可持續(xù)理念貫穿于整個設計過程中。如果在初期設計階段,設計師就能模擬建筑實施過程并預測最終環(huán)境性能,則可以從環(huán)境影響的角度,不斷比較各種可選方案,降低項目在施工及運營階段對自然環(huán)境造成的不良影響與破壞,進而確保綠色資源開發(fā)、綠色生產(chǎn)、建筑環(huán)境的不斷改善和優(yōu)化,最終實現(xiàn)人、自然與社會的和諧發(fā)展。目前,面向設計師的綠色建筑設計決策支持研究尚在起步階段,如何在早期設計階段給予建筑師實時可靠的技術評估以及可以權衡利弊并行之有效的信息支持,是該研究的難點之一。BIM作為當今建筑業(yè)新興的信息技術,在方案設計階段擁有以上介紹的三大突出優(yōu)勢為克服以上難點提供了新的工具與途徑。因此,在當今信息化技術快速發(fā)展的背景下,基于BIM的建筑設計輔助工具的性能已遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的輔助工具,信息化設計輔助工具可以為建筑師提供實時、準確的建筑信息及快速的建筑分析與模擬反饋,可用于對不同建筑方案進行比較,以便提前解決建筑中可能存在的各種問題,從而給予建筑師有效及時的早期設計決策支持。
4基于BIM技術與傳統(tǒng)設計方法的應用比較
本文以單體某綜合辦公樓為例,基于BIM技術與傳統(tǒng)設計方法在綠色建筑方案設計的應用中進行對比分析。該綜合辦公樓位于大連市,總建筑面積為1800.06平方米,屋面高度為10.8米,主體結構形式為鋼筋混凝土框架結構,建筑消防等級為2級。運用Revit軟件建立綜合辦公樓的三維模型,將建筑信息模型導入到綠色建筑分析軟件——Ecotect中并進行模型分析。選取綠色建筑的重要指標進行比較分析,主要包括日照間距、遮陽構件室內(nèi)采光、太陽輻射以及節(jié)能情況等。
4.1土地的利用——日照間距的確定
通常設計師在規(guī)劃設計時,為了保證日照光線不受相鄰建筑物的遮擋直接射入到室內(nèi),需要在建筑物與建筑物之間留出一定的距離,這個距離通常稱為建筑的日照間距。而在住宅小區(qū),往往由于建筑布局的不恰當,以及四周建筑的相互遮擋,使得某些朝向選擇較好的建筑并不能獲得足夠的日照條件,可以說,日照間距確定的合理與否,不僅關系著建筑物能否獲得足夠的日照光線,而且還可以使原本稀缺的土地資源得到充分的利用,以達到綠色建筑基本原則之一,即土地的節(jié)約與充分利用。通常情況日照間距的確定方法主要有以下兩種:(1)傳統(tǒng)的公式法日照間距的大小主要根據(jù)現(xiàn)行小區(qū)規(guī)劃設計、住宅設計以及其他建筑設計規(guī)范中對日照標準的要求來確定。它受當?shù)氐乩砭暥?、建筑朝向、建筑的高度和長度以及用地地形等相關因素的影響。在平坦場地上,任意朝向的條室建筑其日照間距主要根據(jù)公式:D=(H-H1)×cot(h)×cos(r)。其中,D為兩建筑物間平地日照間距;H為前排建筑高度;H1為后排建筑底層窗臺高度;h為太陽高度角;r為建筑墻面法線與太陽方位的夾角。從公式的外表形式可以看出,該公式復雜,計算繁瑣,即使在確定正南、正北的建筑日照間距也顯得非常困難;當面對復雜的建筑形式和布局時,只能進行簡化處理,根本無法進行日照分析以及優(yōu)化設計。(2)基于BIM的分析法為了闡述基于BIM的日照間距確定,本文以大連某綜合樓辦公項目為例,確定其日照間距,其具體步驟為:將Revit建立好的BIM模型導入到Ecotect分析軟件中,為了能夠快速、簡便的確定日照間距,本文采用替代法進行分析,即在Ecotect軟件中建立一個與該綜合樓辦公項目高度一樣的框架,并且一樓窗戶位置與Revit所創(chuàng)建的BIM模型一樣,同時假定該綜合辦公樓的正南方向有一棟與其等高的建筑,根據(jù)建筑設計標準,南向墻體接受太陽的日照至少2個小時,本文選擇8點半至10點半這兩個小時,確定其日照間距??梢杂嬎愠龃藭r紅色的建筑由于受前面建筑物的遮擋,沒有滿足設計規(guī)定日照要求,此時的距離為16.3m,為了讓該綜合辦公樓滿足設計規(guī)定的日照要求,為此需要調(diào)整其距離,調(diào)整后距離為23m,可以算出南墻日照時間完全符合要求。由此可以看出,基于BIM的日照間距確定方法比較簡單,并且形象直觀,可以直接的觀察到每個時間點的陰影,而在建筑選址以及具體規(guī)劃的設計中,有以下幾個方面可以為建筑物爭取日照,同時達到充分利用土地、節(jié)約土地的目的:利用地勢高差規(guī)劃建筑物的布局,以減少建筑間的間距,一方面充分利用了土地,另一方面又滿足建筑物日照的要求,這點特別適合大連市的地勢情況;在多排多列建筑物布局時,可以采用建筑物前后排的錯位布局,利用屋面山墻空隙來獲得日照;不同高度建筑物布局時,可以將高度較低的建筑物布置在向陽位置,而較高建筑物布置在其后面。
4.2室內(nèi)采光分析
(1)傳統(tǒng)的方法在現(xiàn)實生活中,建筑物室內(nèi)主要通過自然采光與人工照明得到照度。自然采光主要是通過房間的窗戶進行采光,窗戶采光的局限在于照度隨房間進深下降比較快,照度分布很不均勻,同時房間較深部位不能得到足夠的自然光線,雖然可以通過提高窗戶的位置來增加一部分自然光線,但同時又受到房屋層高的限制;而人工照明主要是通過室內(nèi)布置一定數(shù)量的燈具來獲得照度,通常情況下,電器工程師主要按照現(xiàn)行值反推燈具的總功率,以總功率來計算燈具的數(shù)量,最終在建筑中按照需要布置燈具,而很多情況下,相同類型、相同數(shù)量的燈具因為排列方式的不同,會使室內(nèi)產(chǎn)生不同的照明效果,有時,只要燈具布置的合理,可能并不需要按照電器工程師計算的燈具總數(shù)進行布置就能達到與其基本一致的照明效果。(2)基于BIM的采光分析面對著傳統(tǒng)方法在自然采光中運用的不足,基于BIM的Ecotect軟件為室內(nèi)采光環(huán)境的改善帶來新的契機,即在窗戶合理位置處設置陽光反射板,將太陽光通過陽光反射板反射進入房間進深較大的房間內(nèi),使房間較深部位也能夠得到適宜的照度。此外,運用Ecotect軟件可以確定陽光反射板的尺寸,來達到合理利用太陽光的作用,這樣既能充分利用太陽光線,也能達到節(jié)約陽光反射板材料的效果。室內(nèi)采光的另一種途徑就是人工照明,相同數(shù)量、同一類型的燈具布置不同,產(chǎn)生的照明效果也不同,而Ecotect軟件具有模擬燈具布置產(chǎn)生照明效果的功能。采用較為分散的布置方式,產(chǎn)生的照度平均值為158.45lux,在程序中可以看出光線分布不夠均勻,而采用較為緊密的方式布置,產(chǎn)生的照度平均值為156.57lux,從程序可以看出光線分布比較均勻,從分析結果可以得到,燈具的布置不同確實會造成照度的不同以及光線分布不均勻情況,這樣可以為相關設計師提供燈具的合理布置,以達到照明效果最好的布置。
4.3節(jié)能優(yōu)化設計
近年來,隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展,能源的消耗與日俱增,全球能源短缺的狀況日益凸顯,能源問題已經(jīng)成為每個國家首要關注的問題。與此同時,我國建筑能耗占社會總能耗的比重也在不斷增加,節(jié)能建筑也成為我國所推薦的一種趨勢。由于不同的建筑設計方案能源消耗差別較大,因此在建筑方案設計階段對建筑進行能耗模擬,判斷建筑是否節(jié)能具有重大的意義。而對建筑進行能耗模擬分析,目前主要有以下兩種方法:(1)傳統(tǒng)的方法大多數(shù)建筑都是參考已有生態(tài)建筑設計的案例和技術,利用以往的2D軟件,由相應的專業(yè)人士通過手工輸入的方式將建筑設計的一系列數(shù)據(jù)輸入到專業(yè)軟件中,進行能量分析。該方法的局限在于能耗分析需要大量的專業(yè)數(shù)據(jù),輸入繁瑣,專業(yè)性強,造成建筑師難以花大量的時間與精力去研究能耗模擬軟件并完成不同方案的能耗分析工作;另一方面,設備工程師需要在輸入建筑數(shù)據(jù)后使用能耗分析軟件進行能耗分析,而分析結果并不能直接反映到建筑模型中,導致能耗分析通常安排在設計的最終階段,不能及時為建筑師提供方案設計依據(jù)。(2)基于BIM的Ecotect節(jié)能分析面對著傳統(tǒng)方法的局限,基于BIM的Ecotect軟件分析可以解決采用傳統(tǒng)方法存在的問題,由于建筑朝向、維護結構性能等因素是影響建筑能耗的重要因素,為此,本文基于BIM的Ecotect軟件分析建筑朝向與維護結構性能對建筑能耗的影響。
4.4設計方案優(yōu)化的對比分析
在上一節(jié)中,筆者以大連某綜合辦公樓為實例,詳細介紹了傳統(tǒng)設計方法與基于BIM技術的設計方法在該實例室內(nèi)采光、日照間距及節(jié)能設計時的應用,兩者優(yōu)化對比分析見表5-1。
在實際的暖通設計過程中,應該遵守綠色環(huán)保的原則。一方面,選擇材料的環(huán)保性。在進行暖通工程的建設中,如果對材料選擇不當,就會造成暖通系統(tǒng)無法正常運行、資源嚴重浪費以及環(huán)境受到污染等不良現(xiàn)象出現(xiàn)。所以,暖通材料的設計應該就地取材,對可再生資源進行充分的利用,選擇質(zhì)優(yōu)環(huán)保的保溫材料;另一方面,利于回收以及資源的再利用。暖通空調(diào)的設計與綠色建筑的再利用聯(lián)系緊密,因此,對于暖通空調(diào)的設計需要應用獨立的系統(tǒng)結構,其大多數(shù)的零件能夠進行拆卸與更換。
1.2節(jié)約能源原則
對于綠色建筑最基本的要求是最大程度的降低各種能源的消耗。所以,在進行暖通設計的過程中,應該對制冷系統(tǒng)、通風系統(tǒng)以及采暖系統(tǒng)等能源問題進行充分的考慮,注重建筑工程內(nèi)外部環(huán)境的協(xié)調(diào)性,最大程度的對高性能以及可再生材料進行使用,進而提高原材料的使用效率,降低建筑企業(yè)的環(huán)境污染以及能源浪費。
1.3循環(huán)利用原則
實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保最重要的途徑就是對資源以及材料進行循環(huán)利用,循環(huán)利用不是指運材料的重復性使用,二是把暖通空調(diào)系統(tǒng)中的材料以及設備進行統(tǒng)一的回收,使其送到加工工廠,進行熔爐重鑄,變廢為寶,進而實現(xiàn)資源的循環(huán)再利用,從而實現(xiàn)產(chǎn)品、廢品、原材料的良性循環(huán)利用。
2暖通設計中綠色建筑技術的應用分析
2.1綠色建筑中的蓄冷技術
在暖通設計中采用蓄冷技術,就是指在用電低峰時,運用能源進行制冷,并對其進行儲蓄,在需要冷量時對其進行釋放。其蓄冷技術的優(yōu)勢體現(xiàn)在能夠避免用電高峰,降低能源的占用率,實現(xiàn)環(huán)保節(jié)電的目的。對冰蓄冷系統(tǒng)進行優(yōu)化不但能夠降低用電量,提高其經(jīng)濟效益,而且還能夠減少能耗,實現(xiàn)節(jié)能以及低溫送風。其主要的技術應用方式為:一是,在用電低谷的夜晚對冷量進行蓄積,并在白天的用電高峰期對積蓄的冷量進行釋放,用于供冷,進而降低電費的支出;二是,一般而言,在相同的條件下,冰的蓄冷量要遠遠高于水的蓄冷量,因此,設計人員應該把暖通的蓄冷池設計為較小的容量,其在熱容量損失小的情況下,就會在一定程度上降低能源的消耗;三是,當暖通空調(diào)中冷水的溫度達到3%左右時,應該使用低溫送風,降低風機動力與風量,進而起到節(jié)能的效果,此外,在夜間制冷劑基本處于滿負荷的狀態(tài),其設備的利用率與工作效率較高,能夠達到冰蓄冷系統(tǒng)優(yōu)化的良好效果。
2.2設計結構與材料的優(yōu)化
實現(xiàn)暖通設計的節(jié)能環(huán)保,最重要的就是對其結構的設計進行優(yōu)化。近年來,暖通的設計主要依靠現(xiàn)代化的科學技術設備來滿足用電客戶的需求,然而其成本造價較高,同時也帶來一定的空氣污染、環(huán)境污染以及噪音污染。因此,相關的設計人員應該在設計結構的內(nèi)部對其進行優(yōu)化。比如:對室內(nèi)的生態(tài)環(huán)境進行改善,我們可以利用綠色建筑技術對建筑物結構與材料進行改進,針對建筑物窗戶的選擇,為了能夠使其吸收更多的太陽能以及具備良好的照明效果,就應該選擇材質(zhì)特殊的玻璃,在寒冷的冬季應該向其中充入雙層惰性氣體,提高光源的通過率,進而形成良好的溫室效應。
2.3對自然通風的有效利用
建筑物的自然通風對室內(nèi)的空氣質(zhì)量以及溫度具有直接的影響,所以,在對建筑內(nèi)部進行通風設計過程中,應該充分結合當?shù)氐臍夂驐l件,對自然風進行充分的利用。在使用暖通設備之前,主要是一來自然風對建筑物的內(nèi)部進行換氣,進而達到高效、環(huán)保、節(jié)能的目的。由此可見,建筑物應該具備有利于通風的格局與朝向,為了促使風更好的進入室內(nèi),應該對氣流的阻力進行減小,對建筑的剖面、平面等細節(jié)進行充分的考慮。例如:相關人員在進行設計過程中,應該把門窗設計在同一條直線上,要具備大的開口面積,與此同時,針對風速以及風向的不穩(wěn)定性,并該對百葉窗戶進行合理的安裝與調(diào)節(jié),進而達到良好的通風效果。此外,還應該在建筑物內(nèi)部進行樓梯間以及中廳的多種豎向設置,降低室內(nèi)的溫度,促進建筑物內(nèi)部空氣的流通率,進而避免開啟換氣設備,降低的能耗。
2.4太陽輻射暖通節(jié)能技術
作為一種理想型的清潔能源,太陽能是取之不盡用之不竭的,是最為綠色環(huán)保的能源。在進行暖通設計過程中,通過對太陽的光熱以及光電的等技術的應用使其太陽能轉換為熱能,把熱水箱以及響應的加熱設備組成集熱器,把地板采暖與溫度控制器構建成循環(huán)控制系統(tǒng),進而實現(xiàn)對室內(nèi)氣溫進行季節(jié)調(diào)節(jié)的良好效果。如此一來,通過太陽能節(jié)約的資源與能源所蘊含的經(jīng)濟效益可觀,通過太陽能節(jié)能技術的應用,實現(xiàn)了生產(chǎn)成本降低以及資源的節(jié)約,進而在最大程度上降低了環(huán)境的污染,實現(xiàn)了暖通設計的綠色環(huán)保目的。