时间:2022-04-25 07:45:20
序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇可持续建筑范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
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:可持续建筑;能源管理;低碳节能;建筑一体化
可持续发展的思想主要体现在既能满足当代人的需求,又不对后代人满足其需求的能力构成危害的原则。所谓可持续建筑,目前为止还没有统一的地定义,其设计理念的实现途径主要是从生态方面着手。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”。此种理念并不只是局限于技术方面,同时强调了高效能源管理和行为转变在建筑节能领域中的作用,因此,为了实现节能和减排的双重目的,一种综合性的可持续建筑建筑设计手法应运而生。
1 高效能源管理系统的设计
高效能源管理系统在低碳建筑设计中占着最重要的位置,包括技术和非技术两方面。技术方面主要包括能源管理网络、能源运行数据的收集和分析等;非技术层面需要解决能源管理与建筑用户之间的关系。运用能源管理系统有效地对能耗数据进行分析并监督管理建筑实施过程,对节能设备的安装和建筑用户意识的提高有着积极的作用,直接促进了可再生能源的利用。
(1)能源管理网络
建筑能源管理系统包括从相对简单呆板的闭环控制,到特定为建筑单体或建筑群体设计的复杂数据检测、储存和交换系统等。经过把能源测量装置、温度和照明传感器与建筑能源管理系统相连接,按时监测能量消耗信息,并利用自动纠错软件修正误操作。
(2)能源运行数据的分析和采集
紧紧地只国家统一安装的电表来读数还有一定的局限性,原因是普通电表只局限于估计读数没有记录测量日期和测量时间点的功能。这就要求我们需求一个多功能更加完善的能源计量系统来进行能耗的按时记录。在记录时的同时所有能耗数据需设定同一个标准的读数时间,根据收集到的资料具体的进行数据分析。假设建筑内具备良好的控制系统,建筑的供热和制冷系统能耗应与外部环境温度成比例。例如,在供热的时候,能耗随着外部温度升高而下降。如果数据比较分散则表明控制差;如果能耗偏离趋势基线比较多,则表明了供热设备出现了问题。假如供暖和制冷控制合理到位,那么数据在能耗趋势线周围。
2 低碳节能技术手段
低碳节能技术方面主要体现在建筑供暖、通风、制冷、空调系统(即HVAC系统)和照明系统,在维持建筑的热平衡等一些列情况下,运用现代高科技手段和新型产品,降低建筑物的能量消耗,主要体现在以下几方面:
(1)维持建筑热平衡
在建筑设计前期,要把本地气候因素、阳光照射角度、采光因素等考虑入设计中。从建筑物的屋顶、外墙到窗户尽可能采用智能玻璃立面、高新技术隔热产品等,从而以达到降低整个建筑物的墙体的传热系数,以降低用户取暖和消暑的电能消耗。
(2)照明设备与控制系统
照明设计要严格按照建筑照明标准的来执行,使用高效节能用电设备和灯具,并从使用者的角度出发,合理安排环境照明和任务照明的设置。采用声控或光控等智能控制设备进行调光,智能调光系统在确保舒适宜人的光环境的同时,尽最大的限度减少电能浪费,充分体现在照明运行过程中,挖掘节能减排的最大潜力。
3 可再生能源技术与建筑一体化设计
本设计意图主要体现在将建筑的使用功能与可再生能源的利用两方面,只有将两方面有机地结合形成多功能的建筑构件,使建筑物各部分的功能相协调而实现节能目的。但是,就现在的情况可发现这些技术比较适合新建建筑中,而对已有建筑物的改造方面,技术还需进一步提高。
(1)光热建筑一体化
太阳能集热器是太阳能转化为热能系统重要构件,光热建筑一体化设计则主要是将太阳能集热器作为建筑的一部分,并考虑到周围环境的因素与建筑和谐统一的结合在一起。在确保集热效果的同时,有多种方式可对太阳能集热器进行设计和运用,包括在建筑屋面和阳台拦板等。可以说,最基础是太阳能集热器在平面屋顶上的安装,既简单又安全,在安装的过程中集热器接触面较大,并且方向也可以适当调配,以东西方向最佳。相反如果太阳能集热器是安装在建筑外立面上就陷得较为困难但是这样做的有点表现在其外观上,给人一种视觉的美感,也间接解决屋面上集热器面积及安装角度受限的问题。
(2)光伏建筑一体化
新建建筑在操作时运用的是光伏建筑合二为一,这样不仅有利于节能而且还可以减少碳排放量。运用太阳能电池板使太阳能转变为直流电能,最终通过逆变器完成直流电能与交流电能的转变,从而获取日常生活中所使用的电能。总而言之,相当数量的电气设备,例如电灯,可以采用直流电来代替交流电完成工作。综上所述,直流分配网络的大量使用(DCdistributionnetworks),不仅可以缩小能量配置,还可以加强可再生技术。试换种思维模式,当今采用的太阳能电池板发电与传统的煤炭发电相比较其价格还是相对较高的。试想如果可以使电能价格调低,就会使光伏产品在建筑发电方面的有点发挥的淋漓尽致。因为太阳能电池板生产量和生产技术的提高也就影响了光电转换率最终导致太阳能电池板价格降低。当下的最主要的研发对象是传统晶硅电池片的替代品研究,运用不同基质材料(比如薄膜聚化物)进行光电转换,导致CIGS等各类低成本电池片的使用率逐渐加强。同一时间,建筑集成所使用的特殊方法――光伏组件双面玻璃的封装盛行起来,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,因而为提高电量输出做出了新的构想和展望。
(3)风能建筑一体化
风能建筑一体化发电的特点是低成本高效率。小程机器,在价格定位上仍有歧义,而中程机器(5~50kW),如果能够科学合理的配置,那么其贡献不可忽视。其中最为突出的事例是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。
4 碳抵偿措施
碳抵偿,也就是所谓的日常生活中CO2的排放量,并对其产生的经济成本相互协调,最后支付给专业部门,运用植树、环保专案、可再生能源工程等方法,减少空气中CO2的排放量。日常建筑施工中因为使用了高效能源管理及节能技术等方法,能够有效的分析和检测建筑全寿命期间的碳排放量,运用适当的碳抵偿措施,使碳减排能够更好的进展。需要考虑的是,对碳抵偿策略意见不一,自愿减排项目没有明确的实施标准,从而使认证、监测等的实施在间接上受到阻碍,而不能从根本上实现可持续建筑的低碳设计。综上所述,我们必须使上述措施都得到完善后再对碳抵偿措施进行进一步的分析和研究。
5 结语
基于对节能和减排目标的实现,可持续建筑的低碳设计一方面要做到高效能源管理另一方面还要做到暖通空调管理和照明管理等,最重要的是要处理好可再生能源技术和建筑一体化之间的关系,总之,在做到以上方案的同时还要加强社会成员的个人意识及个人行为,政府和企业应该采取奖惩分明的方式进行监督管理,更好的为可持续建筑的低碳设计做出贡献。
参考文献
[1]武德俊。将低碳理念融入建筑创意――全国大学生绿色建筑创意设计大赛落幕[J]。节能与环保,2011,(12)
二十世纪六十年代,人类城市发展建设活动对地球环境产生的不良影响日趋明显,西方国家开始提出可持续发展的理念。上世纪九十年代初,英国政府组织BRE制定了第一部建筑绿色评估标准BREEAM,随后美国USGBC推出了LEED评估系统,以这两套系统为代表形成了第一代绿色建筑认证标准。经过近20年的市场运作以及有志于绿色建筑的专业人士的推动,第一代绿色建筑认证标准得到了广泛运用和认可。然而面对当今世界人类在城市建设上所面临的问题与挑战,第一代绿色建筑认证标准上存在一些不足:
(1)绿色建筑评估标准片面强调单项技术应用,缺乏整体性。
(2)忽视了建筑的经济问题。
(3)忽视了建筑的综合使用要求与性能的重要性。
(4)达到绿色建筑标准并不能满足业主,使用者的要求。
作为生态节能建筑和被动式设计发展最早的欧洲国家,德国早先却没有推出类似的可持续建筑认证标准。之所以如此,源于德国人对自己现有工业标准的自信。自工业革命以来,德国已建立一套相当完善、要求很高的工业标准体系,并且在可持续建筑研究和实践领域已有多年经验,技术也相对成熟。在德国人看来即便是满足了现有的LEED认证的要求,也未必能够达到他们已有的工业标准,所以在很长一段时间德国似乎忽视了这样一套认证标准的市场价值和重要性。
2 德国DGNB认证标准简介
DGNB是德国可持续建筑认证标准(Deutsche Gütesiegel für Nachhaltiges Bauen)的缩写,同时也是德国可持续建筑委员会(Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen e.V.)的缩写。德国可持续建筑委员会是德国可持续建筑及房地产行业最大的非赢利性机构,目前有超过1100家会员,来自大型投资与开发企业、工程建设及设计企业、研究机构和地方政府。
经过大量的分析调查和研究工作,德国可持续建筑委员会在2008年推出了第二代可持续建筑认证标准―DGNB,针对现有体系中尚不完善之处提出第二代绿色建筑认证标准,包含六方面内容见图2:
(1)经济质量:包括使用期内的耗费、面积使用率、使用灵活性以及价值稳定性。
(2)生态质量能量:包括水、材料、自然空间的使用,污染物、危险物和垃圾的回收和处理。
(3)功能及社会:包括热工舒适度、空气质量、声学质量、采光照明控制,个性化需求、社会环境以及环境设计的协调。
(4)过程质量:包括设计、施工、经营的管理,能耗管理和材料品质监督。
(5)技术质量:包括防火技术、室内气候环境,控制的灵活性、耐久性和耐候性等。
(6)基地质量:例如基础设施管理、微观和宏观质量控制、风险预测和扩建发展可能等。
3 德国DGNB体系评估方法和分级
DGNB体系对每一条标准都给出明确的测量方法和目标值,依据庞大的数据库和计算机软件的支持,评估公式根据建筑已经记录的或者计算出的质量进行评分,每条标准的最高得分为10分,每条标准根据其所包含内容的权重系数可评定为0~3分,因为每条单独的标准都会作为上一级或者下一级标准使用。根据评估公式计算出质量认证要求的建筑达标度。
评估达标度(分为金、银、铜级)见图3:
百分之五十以上为铜级。
百分之六十五以上为银级。
百分之八十以上为金级。
最终的评估结果用软件生成罗盘状图形,各项的分枝代表了被测建筑该项的性能表现,软件所生成的评估图直观的总结了建筑在各领域及各个标准的达标情况,结论一目了然。
DGNB认证分为两大步骤,分别为设计阶段的预认证和施工完成之后正式认证(图4)。
4 德国DGNB可持续建筑体系的突出优势
DGNB不仅是绿色建筑标准,而是涵盖了生态、经济、社会三大方面因素的第二代可持续建筑认证标准。
DNGB体系推出了建筑全寿命周期成本(LCC)的科学计算方法,包含建造成本、运营成本、回收成本的动态计算。DGNB的认证过程能在项目的初期阶段为业主提供准确可靠的建筑建造和运营成本分析,使绿色建筑真正能够达到既定的建筑性能优化和环保节能目标,展示如何通过提高可持续性获得更大经济回报。
DNGB评价标准以确保达到业主及使用者最关心的建筑性能为核心,如建筑能耗、室内舒适度、环境指标等,而不是以简单衡量以有无措施为标准,这种方式为业主和设计师达到目标提供广泛途径。而第一代认证标准许多方面只是简单考察是否采用某项技术,这类技术有时只提高建造和维护成本,对业主、使用者和节能环保没有任何意义!
DNGB评价环节如建筑节能、视觉舒适度、产品环保性能,皆以高水准严格的德国和欧洲工业标准为基础,保证了可持续建筑认证的严谨科学性。
DGNB是建筑整体综合评价体系,它可以展示不同技术体系应用相关利弊关系,如中水技术应用在水系统评估中获得加分,但在节约能源和建设及运营成本方面得到减分。最终效果如何,需要看综合指标。这种科学体系有效地克服了第一代认证标准片面孤立评价技术的缺点。
DNGB推出了建筑材料和设备生产排放量以及建筑使用过程中的排放量这一建筑全寿命周期环境评价(LCA)体系,致力于逐渐建立起一套以降低生命周期消耗为目标的材料、构件全生命检测与回收的制度,这是一个势必经历阵曲折与阵痛的过程,但这样一套体系将大大提高建筑的可持续性标准。正如德国汽车工业一样,若干年前德国最初提出要求生产厂家对汽车零部件进行回收受到了相当大的阻力,然而在经历了从抵抗到最终实现所有汽车零部件全部由生产商进行回收之后,德国的汽车工业向可持续发展的更高标准又迈进了一大步。同时,DGNB体系包含了评价建筑温室气体排放、臭氧层消耗量、减少酸雨等内容,以更有力的手段让投资者和建造者分担环境保护的社会责任。
DGNB体系作为沟通开发商、业主和使用者的有效交流工具,使三方在建筑可持续性上达成共识;作为一项质量保证的标志,获得DGNB认证的建筑意味着更高的建筑环境性能和用户满意度,使得该建筑商品将具有更突出的商业吸引力,提高了商业竞争力。
DGNB体系建立在德国建筑工业高水平质量标准体系之上,同时按照欧盟标准体系原则,可适用于不同地区国家环境经济情况。凭借德国在绿色建筑理论方面的多年探索和节能技术方面长期的市场运作经验,为该系统在欧洲甚至世界范围内的适用提供了可能性。
5 DGNB认证的情况与发展前景
关键词:类不可持续发展建筑;建筑节能;节地
1 类不可持续发展建筑内涵分析
1.1可持续建筑定义
可持续建筑是指以可持续发展观规划的建筑,内容包括从建筑材料、建筑物、城市区域规模大小等,以及与它们有关的功能、经济性、社会文化和生态因素。为了从定性和定量两方面来衡量,世界经济合作与发展组织(OECD)对可持续建筑评价标准给出了四个原则和一个评定因素:一是资源的应用效率原则;二是能源的使用效率原则;三是污染的防止原则(室内空气质量、二氧化碳的排放量);四是环境的和谐原则。评定因素是对以上四个原则内容的研究评定,以评定结果来判断是否为可持续建筑。可持续建筑的理念就是追求降低环境负荷,与环境相融合,且有利于居住者健康。其目的在于减少能耗、节约用水、减少污染、保护环境、保护生态、保护健康、提高生产力、有益于子孙后代。
1.2类不可持续发展建筑衍生意义
结合有关概念,综合作者对可持续观念的理解,我们可以对类不可持续发展建筑作出较为简单的定义划分。
依据可持续建筑和类型建筑这两个概念衍生而来的类不可持续发展建筑从广义和狭义来划分。在广义范围内,扩大建筑的区域影响范围,考查建筑的功能、经济性、社会因素以及使用情况;在狭义范围内,考查建筑单体的节能、节地设计,利用天然可再生能源,减少对大自然有害污染物质的排放等方面。在以上设计条件中违背可持续建筑标准的皆划分为类不可持续发展建筑。
2 类不可持续发展建筑示例分析
2.1示例一:土地资源浪费严重的豪宅
虽然去年国土资源部一直紧急通知叫停别墅类用地供应,但似乎并未打消地产商们对进军豪宅的念头,反而激发了更高的热情。有观点认为,土地资源的稀缺使现有的别墅住宅变得奇货可居,升值潜力似乎骤然增大,同时也可促进地产商对现有别墅用地的深度开发,有利于产品品质的提高。设计精致,景观独特,配套设施齐全,拥有良好人文环境的价值型别墅得到了更大的增值空间,在未来一段时间内将“主宰”别墅主流。在上海碧山国际社区的房型中,有达到居住面积340平方米的豪宅。
对于此种情况,个人认为,尽管国务院有关部门对土地利用作了更为明确的限制,但是,土地的浪费仍然很严重,如此高档豪华的社区岂是平常百姓所能享受的,它不但浪费了有限的土地资源,而且加重了城市住宅区空间分异,不利于社会人人平等的“和谐社会”的精神。
因此,这是“类不可持续发展建筑”的一种表现形式。
2.2示例二:建筑材料造成的环境破坏
北京某高校教学楼。与时下大多数现代建筑一样,采用的是钢筋混凝土结构,大楼高达23层,试想在修筑这栋大楼的时候,耗费了多少泥土,填充了多少水泥、石灰,注入了多少钢筋,但是,当80年或者100年使用寿命终结的时候,它轰然倒下,这些钢筋混凝土怎么办?凭我们现在的技术手段,还没有办法去溶解它们,于是,它们就成了地球的垃圾,占据着绿地空间,破坏了环境。
在建筑材料的生态化发展趋势上,德国与瑞士是为典范。德国建筑大量使用的钢和玻璃材料,具有施工速度快、可循环利用、施工能耗低等特点,因此可以算是生态材料。瑞士等国家绿化程度高,种植量大于砍伐量,因此使用木材这种天然材料有利于生态环境,而对于森林覆盖率低的国家来说,木材虽然天然,但却并不生态。
2.3示例三:建筑节能措施采用不力
从20世纪80年代起,新型生态建材,如钢材、铝合金、玻璃、TIM透明绝热材料、复合玻璃材料和高性能太阳能电池的推广使用,使生态建筑成本大大降低,已经可以将建造整栋生态建筑大楼的成本控制在以往使用普通建材的成本范围之内,而后期大大减少的运行费用使注重长期利益的客户更乐于接受生态建筑,因此,从建筑材料的运用与建筑节能措施上可以大大加强建筑的可持续使用。
青海省有着丰富的太阳能资源,大多数住宅区、办公区都利用太阳能获得热水,可用于洗浴用水或饮用加热水,这样做,不但节省了天然气、煤气,减少了环境污染,而且,清洁便宜,深得广大用户的喜爱。然对于新建成的的某大学办公楼,却没有采用节能措施。对此类建筑,应该列为类不可持续发展建筑。
典型成功案例是福斯特1999年的国会大厦重建。在这个重建项目中福斯特实现了自然采光、通风、联合发电及热回收系统的广泛使用,不仅使新的大厦能耗和运转费用降到了最低,而且还能作为地区的发电装置向邻近建筑物供电。被视为柏林新象征的玻璃穹顶不仅有助于采光,还是电能和热能的主要来源,自然通风系统的重要组成部分。此外,生态技术的使用,还使整个大厦设备的二氧化碳排放量减少了94%。
3 类不可持续建筑改造思路初探
通过以上示例的三类不可持续发展建筑的分析,我们认为,对类不可持续建筑的改造的基本思路在于:
(1)加强对生态环境的认识,在设计师、开发商、政府部门牢固树立“以环境为中心”的社会共识。
(2)加强生态建筑本身的经济合理性。目前由于建筑生态技术和材料严重落后于发达国家,导致建筑单方造价过高从而使建筑业主望而却步,开发商也因生态建筑需要更多的前期投入而回收速度缓慢而不愿冒险开发。因此,应加大对生态建材的投资力度和鼓励使用生态建材。
(3)政府主管部门应推进生态建筑及其技术的发展,如推行市场准入制度,补贴建立示范性的生态住宅小区,无偿推广实用生态技术等,在建筑设计中先从中、低技术开始,如节能技术、通风技术等。
参考文献
[1]赵峰.城市生态住宅区建设研究[M].北京:科学出版社,2004,3.
[2]孟希平.生态建筑及其发展探讨[J].山西水利,2006(5).
关键词:可持续发展:生态建筑; 生态系统
Abstract: aiming at the urbanization process accelerated, natural land resources are abundant city buildings, structures, roads and other of natural vegetation the disappearance of resources is far greater than the rate of regeneration rate. Resources environment affected considerably the problem. Called on people to protect the ecological environment, the construction green home, conservation of resources, especially in architecture, puts forward "ecological building", "green building", "the design concept of sustainable development".
Keywords: sustainable development: the ecological architecture; Ecological system
中图分类号:F291.1文献标识码:A 文章编号:
迄今为止,人类已经在地球的怀抱里度过几百万年安详平和的时光。自然界以其巨大的创造力和破坏力以及不可预见的神秘性令我们的祖先顶礼膜拜,人类在与大自然漫长而残酷的斗争中,始终保持着一种谦恭,退避的弱者姿态。然而终于有一天,当人类拥有在数分钟内毁灭这个星球数百上千的魔鬼般的力量时,天平开始倾斜。工业革命至今200多年时间,在历史长河中只是不为人察觉的一瞬间,人们却创造了亿万倍于祖先的财富,然而资本的积累是残酷和血腥的,人类 无节制地征服、掠夺自然的扩张行为给整个自然界带来了无法弥补的损失和破坏,同时也给自身的生存造成了严重的威胁,近百年来,社会生产力已有了极大的提高,发达国家已完成了工业城市化。然而人们在享受现代化物质文明的欢愉中,已开始重视它的负面效应,发达国家乃至发展中国家的许多城市往往是烟囱标立;商业中心由于地皮昂贵,又促成了密集的摩天大楼峡谷;汽车泛滥、人口膨胀、耕地减少、能源不足;人类生存的环境已经出现大气污染、水质污染、噪声、震动、硫酸雨、光化学烟雾、臭氧空洞、温室效应以至生态失衡等诸多灾难。人们开始惊呼:环境危机!于是环境科学应运而生。70年代的石油危机之后,全球范围内保护生态环境,建设绿色家园的呼声日益高涨,对“生态学”、“可持续发展”的研究也在世界各国迅速开展起来。而建筑领域中的“可持续发展运动”正是在这一背景下蓬勃兴起的。近年来,“生态建筑”、‘绿色建筑”、“可持续发展的设计”等等名词、概念在建筑界不仅成为一种时尚,而且确实已成为建筑学科发展的前沿。人们已经开始进一步寻求可持续发展的人居环境合理化建筑的途径。
1.关于“可持续发展”及“可持续建筑”的概念
“可持续发展“一词自80年代初由国际自然和自然资源保护同盟(IVCN)提出来,经过1987年联合国委托挪威首相布伦特兰主持的世界环境与发展委员会(WCED)所的著名的调查报告,对其、含义做了界定:
既满足现代人的需求又不危及后代人满足其需求的发展。
此后,在1997年6月里约热内卢召开的被誉的“地球首脑会议“为联合国环境与发展大会(UNCED)上,170个国家和地区、120个国家元首个政府首脑对“可持续发展”达成如下共识:
“我们需要一个新的发展途径一个能持续人类进步的途径,我们寻求的不仅仅是几个地方,几年内的发展,而是在整个地球遥远将来的发展”。
现在,“可持续发展”已成为世界各国面临21世纪的战略抉择。可持续发展战略即人口、资源、环境、社会、经济的协调发展战略。而可持续建筑观则是建筑学对可持续发展思想的回应。
可持续建筑是对可持续发展有积极贡献的全面的建筑观,它有别于一般的建筑流派思想。因为它强调的不纯粹是形象,网格,更主要的是强调设计思想和具体的技术,它象是一场被迫形成的非暴风骤雨式的建筑思想革命。实际上,可持续建筑已经动摇仅仅以人为最高的传统建筑宗旨,转而全面思考人类在地球生物圈中地位的动摇给建筑带来的影响,把建筑不在视为人类可任意强加的东西;而是从更高层次综合考虑建筑所造成的更大范围的影响,是可持续建筑观的基本出发点。
下面就传统建筑模式与可持续建筑模式进行图解,将更加直观、明晰化。
资源 建 资源 更多的循环
能源==> 筑 ==> 废物==> 能源==> 建 ==> 重复利用
人力 人力筑
财力输入 输出财力输入 ==> 更少的废物
可持续建筑应遵循一定的基本原则:生态化、节约化、人性化、无害化、集约化。这些原则服务于可持续建筑的最终目标。其中,生态化是可持续建筑的核心。
2.关于生态建筑的概念
何谓生态建筑呢?今天的各种文章评论中下定义者不在少数,总其所述,生态建筑的要领应着眼于两个方面。第一,提供有益于健康的建筑环境,并为使用者提供高质量的生存活动的小环境。第二,减少能耗,保护环境,尊重自然。这两个目的看似统一,但实际上迄今为止,在人类的大部分建造活动中,这两者是相互矛盾的。人类为了求得更恒定舒适的生活工作环境和条件,就要通过各种手段向大自然索取和消耗自然能源;但只有索取没有回报给自然环境造成无法弥补的损失。因此,向自然索取与回报自然,或者说人类自身的无尽欲望与“节制性消费”之间的矛盾,已成为包括建筑在内所有生态、绿色运动的主要和实质问题。因此,生态建筑实际上是指这样的一种实践:它既利用天然条件和人工手段创造良好的富于生气的环境,而同时又要控制和减少人类对于自然资源的使用实现向自然索取与回报之间的平衡。生态建筑应该体现的正是存在于自然界中的一种动态的平衡。它既反映在设计和建造时所采用的合理方法与材料上,还体现于它对资源的消耗利用程度和回报自然的程度。生态建筑应该是一种崭新的设计思维和模式。在这里,建筑本身可以产生一定的能源弥补其消耗,而同时在建造、选址及使用中对精神层面的重要性给予更多的关注,综合考虑使用者生理与心理健康的整体效果。
我们甚至可以将其理想化为一种恒定的生态系统:要素与要素之间,个体与个体之间以致群体之间,实现一种动态的平衡。也就是说:它是一个不产生废物的平衡系统,因为某一过程的输出物质将成为另一过程的输入物质。能量、物质、信息在相互关联过程中循环往复。由于系统的效率与相互依赖的特性,产生出环境的原物质以及可靠的经济保证与高质量的生活。因此,宏观地看,生态原则就是保持人于自然之间能量的利用、消耗及输入输出的循环平衡。生态建筑未来的着眼点或许多将更倾向于针对整个系统或者子系统而言,而非针对一个单体建筑。但就某个单体看,为了要实现生态原则,则必须结合实际情况(土地、资源、气候、植被、经济、材料、生活方式)考虑实现的可能性、经济性、耐久性等,逐一解决实际中碰到的矛盾和问题。
3.生态建筑存在的道德基础与经济评价
从人类与自然相互作用的历史角度看,人类文明的发展经历了从原始文明到农业文明、工业文明、后工业文明以及未知的未来文明的历程。如果我们把人类发展的一定阶段中关于人于自然的关系,关于人类命运与前途的占主导地位的价值观称为“人本主义”,那么随着人类文明的进步,人本主义也经历了从“自然人本义”、“工业人本主义”、到“生态人本主义”的变化历程,这种“生态人本主义”就是自觉地运用生态规律来指导人类与个人发展的世界观与价值取向。它将是属于未来生态文明难道价值观,也将成为未来生态建筑存在的道德基础。
生态建筑得以存在的经济理由在今天看来,莫过于对运营费用但是节省。一次性投资的回报将是长期的,积累的结果将远远大于对初次投资成本的节约。这应该说是一个比较有吸引力的理由,也是指导某些发展商开发生态原则建筑的中心思想之一。因此,从微观经济学角度动态地考察这一问题,个体最终的长远获利成为推动生态建筑研究向前发展的有利因素。同时从宏观角度来看,生态经济学的思想告诉我们,任何对自然界的破坏与对能源的浪费,都应以成本的形式来计入经济评价的体系中,那么,生态原则建筑所增加的投资成本与它所节约的无须的生态成本比,恐怕是微不足道的。这些正是目前支持生态建筑研究与实践的主要经济动力。然而,这当然都是一种很乐观、很积极的思想,事实上对大多数投资者来说,任何形式的远期平衡表或是成本核算评价,与初期投资与直接利润相比,恐怕都是不足以使人为之动心的,更不用说是考虑到远期的各种变故或是灾难,考虑到长期回报是否还能落入投资者的腰包。这可能正是为什么“生态建筑”在实践的道路上如此举步维艰的原因之一。尤其在我国目前的国情下,一些理论上先进的生态建筑由于近期经济原因也是较难实现的。
因此,政府对于建材选择及每平方米能耗标准等方面做一些必要的规定万至立法,对可持续技术研究,对新的洁净高效能源及可再生能源开发、利用的研究等方面增加投入的力度,都将成为推动生态绿色建筑运动发展的重要动力
4.生态建筑的设计原则
生态建筑是一个复杂而宽泛的概念。相对于人类生存的自然大环境来说,它是一种处于中介地位的微观环境,是人类创造的介于自然界与人类之间的小环境。对生态建筑的理解与衡量标准是随着时间变化而不断发展的。但其基本的原则基于建筑在人类与自然界之间的中介地位主要体现在这样四个方面:
对自然生态环境的保护,尽量减少对生物圈的破坏。
对使用者的关心。
对于沟通人类与自然环境创造条件。
面对未来发展的足够弹性。
5.结论:
生态建筑的原则包括了诸多因素,每一条都可以无限展开,这里暂不再作更深入的讨论。当然建筑理论与实践是有相当距离的。众多的原则都仅仅是一种理想,如何找到与之相适应的技术支持,恐怕才是生态建筑向前发展的坚实一步。
生态建筑作为一个新兴事物,今后的研究与探索之路将会是漫长而艰辛的。但是我们相信,随着工业时代向信息时代的迈进,随着机器文明向生态文明的转变,可持续发展将成为21世纪的主旋律。生态建筑理论的发展将导致建筑科学技术内容的极大丰富与建筑艺术创造的相应进步,将推动整个建筑学不断向前发展。
To the sustainable development ecological architecture
两型社会即指的是“资源节约型、环境友好型社会”。资源节约型社会是指以能源资源高效利用的方式进行生产,以节约的方式进行消费为根本特征的社会。其建设核心是节约使用能源资源和提高能源资源的利用效率,并以节能、节地、节材、节水、资源综合利用为重点。环境友好型社会是一种人与自然和谐共生的社会形态,通过人与自然的和谐来促进人与人、人与社会的和谐。其核心内涵是人类的生产和消费活动与自然生态系统协调可持续发展。
两型社会建设对于建筑行业的发展,有着重要的指导意义。能够促进建筑行业朝着节能、节地、节材、节水、环保的方向发展。
二、不同理念的建筑类型对比
在提倡生态文明的大环境下,各种针对建筑的发展理念代表了不同的探索和努力。其中比较有代表性有绿色建筑、低碳建筑、可持续建筑,这里将这 3 种建筑类型与“两型”建筑做一下对比。如表 2-1。
1 绿色建筑
绿色建筑的定义包含的内容非常丰富,首先,绿色建筑的评定着眼于全寿命周期;第二,绿色建筑强调资源节约和环境友好;第三,绿色建筑必须要能够为人们提供良好的生活环境;第四,强调因地制宜,与自然相和谐。
2 低碳建筑
低碳建筑有着自身明显的特征,首先,低碳建筑也是着眼于建筑的全寿命周期;第二,强调节约资源和保护环境,其对环境的保护表现为减少二氧化碳的排放;第三,低碳建筑重点提到了建筑材料和设备的制造,因为它们的制造过程也会消耗资源能源并产生碳排放。由此可见,低碳建筑与绿色建筑的发展理念有互通之处,低碳建筑其实是绿色建筑的另一种更为具体的体现形式。
3 可持续建筑
可持续建筑的理念决定了其设计原则:第一,必须考虑所在地域的文化特征,能够在一定程度上体现其文化底蕴,嵌入其文化元素;第二,考虑建筑的功能需求,倡导采用适当的生态可持续建筑相关的技术,培养该方面的公众意识;第三,结合当地的气候、水文、地理等条件,采用被动式能源系统,大力推广使用太阳能等可再生能源;第四,少用或不用高蕴能和对环境造成破坏的建材,提倡建筑材料的循环利用;第五,尽力减少建筑在建设过程对环境产生的污染,尽量减少资源浪费;第六,建筑空间的使用要有一定的灵活性,以减少建筑体量,减少建材的使用。
4 “两型”建筑
目前只有湖南省两型办了“两型”建筑的定义,与绿色建筑的发展理念高度相合,强调资源的节约和对环境的保护。提出建筑的“两型”化发展,更能顺应株洲市的发展形势,为株洲市的两型社会建设发挥独特的作用。
5 不同建筑类型的对比分析
无论是绿色建筑、低碳建筑、可持续建筑,还是“两型”建筑,都强调了全寿命周期的资源节约和环境友好。发展“两型”建筑,能够从不同理念的建筑形式的发展中借鉴宝贵经验。
三、建筑两型化审批利用的相关理论
1 循环经济理论
循环经济理论不是单一孤立的,而是整合了多方面内容的一套系统。其本质是一种生态经济,它不是利用机械理论来指挥人类社会的经济活动,而是使用生态学知识来规范和引导人类的经济活动。循环经济理论融入人们的生产、生活等各个方面,引导人们进行高效率的资源利用,同时保护环境,这对于株洲市的经济社会转型发展和“两型”社会建设具有一定的理论参考意义。
2 可持续发展理论
可持续发展理论最能为人们认可的就是布氏定义,即:既能够满足当代人生存发展的需求,又不损害子孙后代的利益。该理论的两个基本要素是:需要和对需要的限制。既使资源能够满足人民的需求,但也要对资源合理利用,而不是可以肆无忌惮地浪费。可持续发展理论着重从自然属性、社会属性、经济属性、科技属性等几方面来定义,涉及经济、生态和社会三方面的协调统一,其发展理念涵盖的内容非常丰富。可持续发展理论和循环经济理论的对比如表 2-2。
3 公共管理理论
公共管理是一般管理范畴中的子集,其特点就在于公共性,即通过依法运用公共权力、提供公共产品和服务来实现公共利益,同时接受公共监督。公共管理可以划分为 6 项职能,即 4 个职能过程——计划、组织、领导和控制,2 个综合职能——决策和创新。在建筑的两型审批过程中,政府相关职能部门在一定程度上履行的正是以上大部分职能。不过值得一提的是,在目前株洲市行政审批制度改革的背景下,政府的职能正向着更加简洁高效的方向发展。
四、湖南省相应的两型化标准和控制方法
湖南省两型改革[2012]10 号了长株潭城市群第三批两型标准,其中《“两型”建筑建设标准(试行)》(如表 2-3)为湖南省的建筑两型化发展提供了定量和定性的评定依据。该标准由湖南省两型办负责组织实施,该评价标准虽然可以将单栋建筑作为评价对象,但从其具体标准可知,它仍以评价住区建筑为主。“两型”建筑评价的必备条件为全部满足该标准中约束性指标要求,另外,参考性指标项数共 13 项,设计建设期的 8 项必须有不少于 5 项达标,运营维护期的5 项必须有不少于 3 项达标。
《“两型”建筑建设标准(试行)》给出了“两型”建筑的定义,明确了“四节一环保”,并提出“两型”建筑必须要为人们提供良好的使用环境。该《标准》体现出了其鲜明的特色,首先,凸显了节约型原则,提高资源利用率;第二,重视废弃物的减量化和综合利用,突出人工和自然环境的协调统一,以实现对环境的友好;第三,“两型”理念贯穿建筑的整个生命周期。“两型”建筑评价标准架构涵盖设计、运营、拆除三个阶段的分指标体系。设计建设期分为场地选择、资源节约与利用和环境质量三个分项,运营维护期分为两型管理、资源节约与利用和环境质量三个分项,拆除期分为材料回收利用和环境质量两个分项。各分项的基本内容定量和定性指标相结合,约束性和参考性指标相结合。
五、其他夏热冬冷地区相关的标准或措施
目前来讲,其他夏热冬冷地区还没有关于两型化建筑的审批标准和控制方法,但是其他省市关于建筑的节约环保的发展理念与“两型”理念是不谋而合的,在他们的发展过程中,也采取了一系列政策措施,其中部分措施很具代表性(如表 2-4)。
人类社会对与能源的恶性开发和过度索取,不仅直接导致了生态危机的出现,也逐渐引发了人们对可持续发展理念的思考。可持续建筑,作为一种基于可持续发展思想产生的建筑设计理念,一方面可以减少施工过程中的能源损耗,另一方面也可以在建筑的整个生命周期中保持良好的生态环境。目前,建筑行业已成为我国三大能源使用领域之一,每年在建设工程中产生的能源损耗占总能耗的30%左右,基于这一现状,我国政府大力支持可持续建筑的整体发展,但这种政策上的支持以及技术上的引导目前还主要集中在住宅建筑和大型公共建筑领域,对中小学校园建筑的关注存在一定不足。根据英国建筑研究协会的研究显示,如果学校可以采用一定的节能措施,每年可减少排放100万吨的CO2,并为地方议会节省6000万英镑,由此可见,在能源资源日益紧张的今天,针对中小学校园建筑的可持续研究显得尤为重要。由于历史遗留原因,长期以来缺乏对夏热冬冷地区建筑节能设计的研究与应用,导致该地区大量的既有建筑并没有进行节能设计,属于高能耗建筑。综上所述,本文以夏热冬冷地区为例,通过对合肥市若干中小学校园建筑的调研,以及对优秀可持续建筑设计案例的学习,从现有的可持续建筑设计一般性方法理论中提炼出适用于中小学校园建筑的专有策略,具有一定的现实意义。
1现有中小学校园建筑的不足
1.1缺乏合理的规划设计,导致资源上的浪费
早期建设的部分中小学校园,由于没有进行合理的校园规划设计,随着时间的推移,逐渐出现教学用地及教学用房紧缺的情况,而扩建教学用房,要么,只能占用校园内部原有的绿地空间;要么,只能另寻校区,导致教学资源上的浪费。以合肥市科大附中为例,从最初的科大附中东区校区扩张到科大附中南区校区,最终又由于两处校区不方便统一管理,将东区的学生迁至南区,东区校园拆迁以作他用。总体而言,校园的拆迁以及重建,不仅是一种资源上的浪费,也会出现诸多难以预料的社会问题,例如在合肥市南门小学5~6年级搬迁至原八中老校区的过程中,因为新校区装修未完工气味难闻,甚至一度出现了家长拦在桐城路上抵制搬迁校区,是一种典型的不符合可持续发展思想的做法。
1.2教学建筑设计中的不足,导致高能耗的产生教学建筑产生高能耗主要有以下四点原因
(1)教室单元在设计中,开间大而进深长,自然通风采光效果差;(2)教学建筑中极少采用地源热泵技术等生态策略,仅靠空调系统调节冬夏季的恶劣气候;(3)建筑设计中缺少对夏热冬冷地区西晒现象严重的回应(如竖条窗设计、侧向遮阳板设计等等);(4)建筑墙体保温性能差,从而导致冬季能耗较高。1.3可持续技术及设计的缺失可持续技术及设计的缺失主要有以下两点原因:(1)历史原因:我国1996年才正式引入“绿色校园”这一概念,目前可持续中小学建筑也未形成一套系统的指导理论与设计方法。在中小学建筑设计中,大多欠缺对可持续技术的考虑,偶有进行绿色设计的,也以国外的可持续设计案例为参考,在实际使用中很难适应我国的具体情况,尤其是夏热冬冷地区的特殊气候条件。(2)经济原因:以2009年为例,我国的教育投入仅占GDP的2.41%,远低于欧美等西方发达国家。教育经费的不足,直接导致了很少有中小学建筑在设计之初就考虑到可持续技术的应用。
2北京四中房山校区案例分析
北京四中房山校区坐落于西南五环外的一个新城中心,其规划总建筑面积为54414㎡,地下一层、地上六层。建筑功能包括教学楼、宿舍楼、图书馆、体育馆、食堂。借用孔子“习礼大树下,授课杏林旁”的典故,生动地描绘了一幅以自然为课堂、在自然中讲习的教学场景。而如今的城市学生长期困于书本与教室中,已然与自然空间产生了深深的隔阂。房山校区为了消减这种隔阂,不仅在美学层面与第一自然建立了积极的联系,还创造了以“花园学校”为主题的第二自然:(1)与第一自然的联系:为了最大程度上地利用自然通风和自然采光,同时尽可能地减少冬夏两季的冷热负荷,被动式的节能设计策略被尽可能地运用到了设计的方方面面之中,大到校园规划中建筑布局和几何形态的总体控制,小到单体设计中窗户遮阳的细部设计。(2)对第二自然的创造:一方面是在垂直方向上创造了多层次的地面空间,另一方面是将教学楼屋顶设置为供学生学习、实践及体验的农场空间。大地、屋顶农场以及处于它们之间的“花园空间,相互渗透,相互连接,体现创造第二自然的多种可能性。
3中小学校园设计中的可持续策略
3.1校园的开发性
这里的“开放性”是指以可持续思想的角度考虑校园规划,也是一种对社会效应的回应。开放校园通过规划将学校作为社区生活的核心结构,赋予其更多的社会职能,形成学校与社区环境间紧密的合作关系,从而实现二者在资源上的共享。具体而言,可以通过对教学活动的私密性进行分级,将校园分层级地对社区生活和社会生活开放,例如局部开放校园中的活动中心和室外场地。
3.2对场地的回应
在现有条件下充分利用基地内的地形地貌,合理调整场地内的竖向标高设计,避免过多的土方改造。例如重庆市梁平县新金带小学,为了尽可能减少对基地原有生态系统的破坏,建筑师决定保留校园基地中央3000㎡的农田,将之作为孩子们的“playground”,以及该区域内小动物们的栖身之所。整个校园总体规划以此为中心,建筑呈现分散布局,组群之间通过连廊和一个200m的环形架空走廊连接。这一布局将对高低起伏的基地的改动减到最小,同时最大程度地扩大了学生与生态环境互动的可能性(见图3)。
3.3总体规划措施
为青少年营造宜人的建筑物理环境应当是单体建筑设计的首要考虑要素。夏热冬冷地区的独特气候特点,决定了该地区对太阳的利用是以夏季“防”冬季“用”为主。因此在建筑布局中应当结合气候条件综合考虑建筑朝向和布局方式:(1)夏热冬冷地区的理想朝向为正南北朝向,这样可以同时获得南向日照和北向自然光源;(2)在布局方式上应该重点考虑防西晒问题,例如减少开窗面积、改变窗户朝向或是采用双层玻璃幕墙等等;(3)除此之外,可以综合考虑适宜的布局方式,利用建筑的阴影相互遮阳。
3.4室内环境改善措施
针对夏热冬冷地区的具体气候特点,既可以利用地形中的诸多自然要素调节校园环境微气候,也可以设置地源热泵技术和独立VRV空调系统等主动式的生态策略改善室内环境。除此之外,设置双层换气幕墙、屋顶太阳能光电板以及双层封闭屋顶,也可以起到良好的调节效果(见图4)。
3.5节水可持续设计
以北京四中房山校区为例,建筑师在场地铺装设计中使用地面透水砖从而减少地表径流,同时,三个位于地下的大型雨水回收设置从操场回收利用雨水,用于灌溉农田和花园。事实上,房山校区整个校园可以被理解为一个完整的生态系统,雨水自屋顶留下后,经地面透水砖渗透后通过地下雨水回收设置统一收集,再用于灌溉农田和花园。从屋顶农场到中间地带的“花园空间”再到地面绿化,房山校区的可持续设计不再只是停留于纸上谈兵,也不是从景观层面上对场地的修补,而是参与到整个校园生态系统的平衡中去,鼓励师生的介入和使用,从而使得可持续建筑设计被赋予一种新的教育意义,抑或是社会价值。
4结语
当下,环境污染和能源紧缺的问题依然广泛存在,尤其对于气候条件相对特殊的夏热冬暖地区。可持续思想的普及有助于加强国民总体生态意识,而可持续中小学校园建筑的推广,不仅可以为青少年提供一个积极融入大自然、学习和了解保护环境的场所,同时也能以校园本身作为生动的教材,帮助他们更好地理解建筑与自然和谐共存的思想,并将这种思想传递给更多的人们,这既是可持续中小学校园建筑的特殊所在,也是研究其的意义所在。
参考文献:
[1]潘婧.基于可持续思想的高校教学楼设计研究[D].天津:天津大学建筑学院,2009.
[2]建设部信息中心.夏热冬冷地区新建建筑节能现状与《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》实施情况.北京:建设部信息中心,2007,6-7.
[3]赵中建,邵兴江.学校建筑研究的理论问题与实践挑战[J].全球教育展望,2008,37(3):60.
[4]娄永琪.生长中的可持续校园——梁平县新金带小学设计[J].建筑学报,2013,7:42-44.
[5]史永高.建筑的力量——北京四中房山校区[J].建筑学报,2014,11:20-24.
[6]曾礼.夏热冬冷地区可持续中小学校园建筑规划与设计研究[D].湖南:天津大学建筑学院,2012.