景森設計對綠色可持續(xù)建筑設計理念探討

1、綠色可持續(xù)建筑設計理念探討作者：廣州分公司項目建筑組許軍摘要:本文簡述了可持續(xù)建筑的發(fā)展歷程，詳細闡述了作為可持續(xù)建筑的核心可持續(xù)建筑設計的方方面面，并以相應的工程實例驗證了綠色可持續(xù)建筑設計的可操作性。關鍵詞:可持續(xù)建筑；建筑設計；設計內容；工程實例綠色可持續(xù)建筑的發(fā)展歷程可持續(xù)發(fā)展作為人類面臨的巨大挑戰(zhàn)，其影響深入到社會生活的各個方面。作為資源與能源消耗的建筑業(yè)，其在社會可持續(xù)發(fā)展中具有重要意義?？沙掷m(xù)觀念與建筑的結合實際上始于20世紀70年代的能源危機。然而，其主要內容也就是能源，并沒有涉及到可持續(xù)的其他方面。雖然在20世紀70、80年代產(chǎn)生了大規(guī)模的“太陽能運動”，并且在世界各地建造了

2、一批太陽能建筑。然而，由于對太陽能的利用技術并不成熟和穩(wěn)定，而且由于沒有和建筑設計有效地結合，這一運動并沒有產(chǎn)生理想的效果，最后也就沉寂下來。綠色可持續(xù)建筑獲得真正發(fā)展還是從20世紀90年代開始，與可持續(xù)發(fā)展在各個領域的應用相適應。在建筑領域，世界一些發(fā)達國家相繼推出了可持續(xù)建筑（綠色建筑）的評價系統(tǒng)，如英國的BREEAM系統(tǒng)，美國的LEED系統(tǒng)和加拿大的C-2000系統(tǒng)。美國綠色建筑委員會在1995年制定了能源與環(huán)境設計先導計劃并于2000年發(fā)布2.0版本。該系統(tǒng)通過可持續(xù)場地設計、水資源利用、能源與大氣、環(huán)境質量、材料與資源、革新設計六個方面對可持續(xù)建筑進行評估，在每一方面設定若干評分標準

3、。相對于其他兩個評價系統(tǒng)，LEED系統(tǒng)最為突出的一點是設定了認證等級:通過、銀獎、金獎、白金獎。由得分多少決定認證等級，從而也就可以了解在設計方面所達到的標準。加拿大自然資源部制定并資助的C-2000計劃，由于制定標準過高，內容復雜，導致難以通過，因而影響不是很大。相對來說，同樣由加拿大自然資源部制定并資助的商業(yè)建筑激勵計劃，由于只針對能源方面，要求標準與C-2000相比有所降低，獲得了建筑業(yè)主、建筑師與工程師的普遍歡迎，因而得到了較快的發(fā)展。但這些系統(tǒng)的設立只是規(guī)定了設計的原則與評價模式，對具體的設計方式并沒有涉及。因而，在很大程度上只具有指導意義，對于設計過程的操作性比較模糊。一方面可持續(xù)

4、發(fā)展的主題被廣泛的使用，另一方面，其操作性概念卻依然模糊。同時，由于可持續(xù)建筑的范圍非常廣泛，涵蓋了能源、環(huán)境、材料、資源、文化等各個方面，實施起來分項內容多，初始投資大，回報期長，因而較為困難。在設計中，往往可以把某一方面作為突破口，帶動可持續(xù)建筑的發(fā)展。綠色可持續(xù)建筑設計內容能源效率是可持續(xù)建筑的重要組成部分，也是建筑設計的主旨所在。所謂能源效率，有兩重意義:首先，對能源的有效利用與節(jié)能；其次，盡可能利用可更新能源，如風能、太陽能、地熱能等。能源作為可持續(xù)建筑的核心，具有重要意義：一方面，節(jié)能意味著對建筑運行費用的節(jié)約，產(chǎn)生經(jīng)濟效益；另一方面，煤、石油消耗的減少，可更新能源的利用可以減少C

5、O2、NO2等排放，提高環(huán)境質量；第三方面，對能量效率的要求可以促進對建筑材料的更新與發(fā)展。從對建筑能源性能的角度看，可持續(xù)建筑設計包括:建筑環(huán)境建筑所處環(huán)境對建筑能源性能有很大的影響作用。在設計中，建筑師也自覺不自覺地會利用有利因素。其中，氣候、主導風向、建筑朝向、周邊建筑的遮擋、綠化和植被等都是重要的影響因素，因而可以通過精心地設計來達到提高建筑性能。在環(huán)境方面，許多因素無法被量化，只能通過經(jīng)驗來設計。但是某些因素如建筑的朝向與平面規(guī)劃，通過計算機模擬，可以得到比較滿意的解答。對于圖1所示的5種平面和朝向，一般建筑師會認為N217.1平面能耗最低，E217.1平面能耗最高。然而通過DOE2

6、2能量模擬軟件計算，在亞熱帶氣候條件下，N217.1平面消耗能量最少，SQ平面消耗能量最多，而不是E217.1。在寒冷條件下,SQ平面能耗最低，N217.1與E217.1平面能耗最高，而且非常接近。這就說明在寒冷條件下建筑朝向對建筑能耗影響不大。圖15種基本建筑平面建筑維護結構建筑維護結構能量主要包括外墻系統(tǒng)、窗與遮陽系統(tǒng)設計。外墻設計主要考慮保溫和隔熱設計，利用內有兼作氣候緩沖功能的空氣間層的雙層墻和保溫材料，可有效減少采暖和制冷的負荷。在窗設計中，由于建筑師不夠重視，導致了很多問題出現(xiàn)，首先是導致窗體傳熱成為建筑熱負荷的重要來源。利用雙層玻璃，能夠很大程度上降低窗戶的導熱與對流得熱，如果采

7、用低輻射low2e玻璃(Low2Emit2tance)，則可以降低建筑太陽輻射得熱。同時，通過實驗也表明，就經(jīng)濟性而言，窗戶玻璃層數(shù)并非越多越好，3層玻璃窗與雙層玻璃相比，節(jié)能效果并不明顯。其次是對采光與視線問題，建筑師經(jīng)常忽視采光與視線要求的區(qū)別。視線要求主要在窗的下部(2m以下)，而對自然采光的利用主要集中在窗的上部，而且需要盡量將光線引導到建筑內側，增加自然采光的面積。同時，還要注意多向開窗，使光線均勻分布，避免炫光和光線過強。在建筑外遮陽設計中，不少設計師“想當然”設計，認為把遮陽板一裝，就可以達到遮陽效果。實際上外遮陽設計要經(jīng)過計算，根據(jù)不同的緯度計算冬夏兩季最利與最不利情況，才能得

8、出最優(yōu)化的遮擋效果，降低輻射得熱。筆者還注意到不少建筑在玻璃幕墻上安裝水平金屬條，看似遮陽板，其實不僅沒有起到遮陽效果，反而還阻擋視線，浪費投資。建筑設備與控制建筑的舒適度，如溫度、濕度、照明、空氣潔凈度、室內風速等實際上主要是由建筑設備的作用來達到的，建筑系統(tǒng)的能量消耗也主要是由建筑設備，因而，在滿足居住者舒適度的前提下減少設備的能耗就成為高能效建筑的主要研究方向。一方面，在設備方面，提高設備的能量效率，如高效的供熱、制冷設備、照明燈具，這主要與設備工程師相關的；另一方面，對建筑設備、系統(tǒng)的選用和控制就與建筑師、工程師密切相關。目前比較成熟和穩(wěn)定的技術與措施主要有:1)煙囪效應結合自然通風；

9、2)利用地溫效應或地下水；3)應用低溫水進行輻射采暖或制冷；4)利用熱交換器進行熱回收；5)置換式通風；6)熱存儲措施；7)利用被動式太陽能板提供生活熱水；8)自然采光與人工照明自動控制措施。ML定吋iSff還有一些其他措施如主動式太陽能光電板，但受天氣狀況影響太大，成本過高，而且太陽能光電板的生產(chǎn)過程會產(chǎn)生大量有毒有害物質，對環(huán)境負面影響太大。在設計中還要注意設計措施要與當?shù)氐臍夂驐l件相適應，不能照搬。一些設計措施只有在特定的氣候條件下才會有比較滿意的效果。在一些設計中，建筑師設計了日光室，原本是一項很好的設計策略，但這些日光室需要利用空調系統(tǒng)進行溫度調節(jié)，結果造成了能源的浪費。在可持續(xù)設計

10、中，需要業(yè)主、規(guī)劃師、建筑師、工程師和咨詢工程師建立緊密的聯(lián)系與合作，進行一體化設計。這樣，能提供足夠的信息來支持設計策略的有效采用，并建立起一個改善的、擴展的設計過程。如高效的人工照明系統(tǒng)將會降低建筑的制冷負荷然而相應的會增加建筑的供熱負荷，各個因素相互影響和作用。工程實例分析為了論述可持續(xù)建筑的可操作性，將通過實例分析來詳盡闡述。某教學實驗大樓，建筑共七層，包括辦公室、實驗室、講堂、教室等，總面積8512m?，針對當?shù)氐臍夂驐l件以及當?shù)氐沫h(huán)境因素，在建筑中采用的設計措施主要有:煙囪效應結合自然通風建筑在頂部設計2個玻璃塔與通風系統(tǒng)相連，玻璃涂成黑色，日照輻射加熱塔內空氣，誘導氣流上升，從而

11、營造“煙囪效應”，利用對流帶走室內熱負荷。建筑外圍空間設置電動開啟窗，與玻璃塔相結合，促進建筑的自然通風。應用高溫冷水進行樓板輻射制冷采用混凝土預埋管道輻射制冷的建筑，送水溫度為1622r,主要以輻射方式進行工作，自動調節(jié)室內溫度。由于輻射的熱效率比傳統(tǒng)的對流方式要高，并且以水作為熱媒，從而降低了制冷能耗。而且由于混凝土樓的熱存儲，可以降低熱負荷的峰值效應，從而降低對設備的容量的要求，節(jié)約初始投資。更為可貴的是，這種高溫冷水在一般條件下如冷卻塔或者利用地下水P地溫就能獲得，因而可以不采用制冷機，節(jié)約初始投資，并減少CFC的排放和臭氧層的消耗。自然采光與人工照明自動控制措施建筑采用房間頂部透明隔斷，盡量將自然光引入建筑內部。同時，建筑采用自然光與人工照明自動控制，在自然光照明不足的情況下，人工照明會自然開啟，以人工照明作為自然光的補充光源。同時，建筑采用玻璃幕墻和電動開啟窗，良好的平面布局使內部和外圍空間都具有良好建筑視野。通過這些措施的應用，建筑的能量消耗與加拿大建筑能量標準