前言:我们精心挑选了数篇优质可持续建筑设计文章,供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发,助您在写作的道路上更上一层楼。
关键词:可持续建筑,设计
Abstract: sustainable building design is to realize the virtuous cycle of the construction industry, with the concept of ecological design realize the integration of man and nature environment, protect resources, saving energy, realize the optimum combination of ecological building. From this into consideration, sustainable architecture design concept including save energy, environmental protection and material use.
Keywords: sustainable architecture, design
中图分类号:TU2文献标识码:A文章编号:
建筑业的各项活动(包括各类建筑物和环境设施的选址、规划、设计、施工、运营、改建、拆除,以及所用建筑材料、构件和设备的生产、运输、安装等)既要考虑当前的需要,又要考虑未来的需要,不以牺牲后代人的利益为代价来满足当代人的利益,也不以牺牲当代其它人的利益为代价来满足本地人的利益;既要达到发展经济和改善人们生活的目的,又要使对环境的负面影响最小。
1可持续建筑设计理念
可持续建筑的设计就是要实现建筑行业的良性循环,用生态设计的理念实现人与自然环境的融合,保护资源,节约能源,实现建筑生态的优化组合。从这个方面考虑,可持续建筑的设计理念包括节约能源、环境保护和材料运用。
1.1节约能源
建筑设计要保证建筑活动通过节约能源来实现对自然环境的保护。目前采用的利用太阳能,采用的节能的建筑维护结构以及减少采暖和空调的使用,就是可持续建筑设计的节约能源理念的体现。
1.2保护环境
可持续建筑设计讲求的是回归自然环境,实现对周围环境的保护,并实现对内部环境的有效整合,保证建筑设计提供更为舒适健康的生活环境。在外部建筑设计方面要考虑到周围环境和建筑物的融合,充分利用环境提供的天然可再生能源,实现对生态环境的有效利用和可持续性的环保作用。
1.3运用环保材料
可持续建筑设计理念强调使用绿色环保材料。绿色环保材料是指天然的、未经污染且只进行了简单加工的装饰材料。或者是经过加工、合成等技术手段来控制有毒、有害物质的释放,因其毒性轻微,对人类健康不构成危险的装饰材料。绿色环保材料的应用能够保证对人类自身健康不构成危害,同时也能够保证建筑材料的回收利用,避免对土地、水源等自然资源造成影响。另外,绿色材料的应用也需要有较为先进环保的设计施工技术作为支持,将绿色材料的价值通过施工工艺体现出来。
2可持续建筑设计原则和特点
2.1充分考虑到居住环境的气候条件
可持续建筑设计要遵循居住环境的气候特点,例如:处于北方的建筑物,最大的问题就是空间采暖问题,为了更好的利用周边环境增加空间采暖的效果,设计人员在每一步都很注重环境与能源利用之间的关系。设计人员先设计出建筑平面的几何形式,再考虑建筑维护体系的保温隔热的能力和建筑阳面所获得的太阳辐射热增益对采暖的作用,最终选取了能够获得充分日照和所有房间都可以有阳面的扇形平面,并通过缩小能耗较高的北立面的尺寸获得能耗最低的设计方案。
2.2运用环保节能材料和高新施工技术
可持续建筑设计要考虑到运用环保节能材料,环保节能材料能够减少污染,避免对人体造成危害,例如:新型材料槽孔木吸音板就能够吸音降噪,具有出色的降噪吸音性能,对中、高频吸音效果尤佳。这种设计既能够体现出天然槽木纹理,古朴自然,又能够体现明快亮丽的现代风格,提供良好的视觉享受。同时,环保节能材料能够提供无污染的可循环的材料,保证建筑材料能够循环使用,避免引起不必要的环境污染。另外,我国建筑能耗已接近全社会终端能耗的30%,因而建筑能耗的降低就成为全社会共同关注的话题。因此可持续建筑设计要考虑到节能观念,要引进先进环保材料的施工工艺,在规划、设计、施工过程都要使用节能节材技术。例如:室外景观灯采用太阳能光伏系统,它可将太阳能转化为电能;公共住宅统一安装太阳能热水器;对屋面和场地雨水进行收集和再利用,将雨水积蓄用于景观和绿化灌溉。
2.3追求自然、建筑和人三者之间的和谐统一
可持续建筑设计原则在某种程度上与“天人合一、自然和谐”的中国传统文化理念相吻合,这一设计原则要求将可持续建筑设计的应用贯穿于建筑物的规划、设计、建造、使用以及维护的全过程,覆盖建筑物的整个生命周期,甚至在建筑物废弃后的循环再利用也要注入绿色的理念。全过程是基础,节能环保是关键,可持续建筑的核心内容是尽量使用再生资源,减少能源、资源的消耗和对环境的破坏,采用生态技术实现废物的无害化和资源化处理,实现资源的高效循环利用。并且对室内空气中各种化学污染物质的含量进行控制,保证室内通风、日照条件良好。同时为了实现“天人合一”的设计原则,要利用植物的自我清洁的能力,采用立体绿化技术,提高三维立体绿化量,将生态性的因素融入到建筑之中。例如:将屋面布置成空中花园,种植各种耐旱常绿的草坪花卉。这一做法不但可以通过吸收和反射日光,降低热增益,同时植被本身吸收的热量传递给建筑,可以降低能耗。总之,和谐统一的可持续建筑设计要考量到建筑物周边的各种环境因素,保证对自然环境的利用和保护,同时要保证建筑物本身进行有特点的文化艺术设计,实现环保和美观的双向设计典范。而任何建筑物都是为了人的生活而建筑的,必须要考虑到保证使用者遮风挡雨、享受环境的建筑设计目的,保证建筑设计能够成为人们生活理想的组成部分。和谐统一的建筑设计是作为整体环境的一个有机而和谐的部分出现的,这是一个长期渐进的建筑目标。
3可持续建筑案例分析
由于建筑能耗占全球总能耗的40%左右,建筑的可持续化发展势在必行。后勤工程学院绿色建筑示范楼就是在这样一个大的时代背景推动下的产物。
该项目建设用地位于重庆市大学城后勤工程学院新校区西南角,用地面积13837.8m2,南临大学城主干道,东靠校园环道与城市干道的连接道,西、北面为一小山体,高约20m,建设用地较为平坦、规整,无不良地质条件和周围环境污染现象。该绿色建筑示范楼为一多功能的综合体建筑,主要承担学院外联等多种任务,其功能包括住宿、餐饮、教学、办公、会议、娱乐等,是一幢实用性和功能性较强的示范建筑。
可持续建筑的内涵是本着生态优先的原则,以环保、节能、健康及舒适等为设计理念,由多学科原理共同整合构建,最终实现以最低的环境代价来满足适宜的人居质量。根据这一内涵,该示范楼制定了如下的可持续目标:(1)生态性:补偿场地的生态环境,提升环境的生态潜力;(2)舒适性:保证室内有良好的温度、湿度和照度;(3)健康性:提高室内外空气质量,促进使用者身心健康;(4)低运行能耗:通过利用可再生能源及对建筑进行相关的优化设计,实现建筑运行过程中的化石能源低消耗,建筑节能目标为70%—75%;(5)低运行排放:采用清洁能源及中水回用,实现建筑运行过程中二氧化碳和废水的低排放。
1、结构体系优化
结构体系包括建筑承重结构和围护结构。根据建筑物使用功能的要求及当地建筑结构造型和围护结构选择的一般原则,充分考虑地域的气候特点和构造方式,实现建筑结构体系的最大优化。一是控制窗墙比,在满足自然采光和通风要求的前提下,控制窗墙比,减少因开窗面积过大带来的辐射传热。二是采用高强钢筋的混凝土框架结构,在满足多功能建筑使用要求的前提下,建筑承重结构采用钢筋混凝土结构。为了尽可能减少钢筋混凝土的用量,设计上选用高标号混凝土(C40)和冷轧带肋的高强度钢筋(HRB400),最大限度的降低对环境的影响和对能源的消耗。
2、水资源利用
水资源循环利用的目标是实现净水(污水处理)、节水(水资源利用)及保水(生态)。一是雨水回收利用系统。建筑屋顶及建筑周边的雨水通过管道收集进入地下室的中水处理池,过滤后用于景观与绿化用水。二是灰水处理系统。建筑内生活污水和厨房油水排入城市污水管道统一处理,其余灰水全部收集,经地下室流离生化中水处理设备处理后,回用于楼内卫生间的冲洗、景观及绿化用水,中水回用率达42%。三是节水器材。示范楼所有卫生洁具均采用节水型卫生设备,其中公共卫生间采用无水小便斗;厨房、洗衣房采用节水型水龙头及节水设备。
3、能源系统平衡
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.
关键词:可持续建筑 建筑设计 应用 思考
中图分类号:TU241 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)10(a)-0057-02
在新的发展时期,资源能源日趋紧张,水资源日益减少,人地关系矛盾越来越突出,环境问题成为人们心头之痛。在此情况下,建筑行业必须思考新的发展思路,在建筑设计上,要充分考虑各种因素,降低资源能源浪费,促进能源循环利用,提升建筑的环保功能,保障建筑的舒适性和安全性。因此,建筑设计必须实现可持续发展。可持续建筑设计的应用思考,主要应从以下几点进行考虑。
1 增加建筑物的能量来源
在以往的建筑设计中,建筑物的能量来源比较单一,通常依靠电力带动各类用电设备,提供能量。单一的电力设备过多使用也是对资源能源的大量损耗,另外,一些电力设备在使用过程中可能会产生对大气环境或者对人体不利的气体或颗粒。新的建筑设计要求建筑能够利用大自然当中的绿色能源来解决人们日常生活中需要用到的能量,以此来扩大能量来源途径,改善生活环境。而自然的绿色能源,主要指的是太阳能和风能。
1.1 太阳能及其应用
太阳能是常见的可再生能源,也是目前为止,人类利用最广的一种绿色能源。在绿色建筑的设计当中,太阳能常常被予以应用。另外,在全球范围内,我国的太阳能资源十分丰富,绿色建筑中应用太阳能源十分有利。绿色建筑的设计当中,太阳能设备通常分为两种,一种是吸收太阳能的装置;一种是转换太阳能的装置。吸收装置利用自身材质和结构,完成对太阳能的吸收和保存,而转换装置主要是将直接吸收的太阳能转换成其他能源,便于人类进行利用。吸收装置主要设计如下。
第一,吸收装置一般置于建筑物的顶层,通过面对太阳照射获得能量。由于我国位于北半球,我国的大部分区域太阳能装置一般是面向南面,以获得更多的太阳能量。目前,太阳能接收装置已经逐渐应用于我国的民用居住建筑当中,为人类生活提供部分所需能量。
第二,太阳能的吸收装置还需要其他分部件,如蓄热装置。蓄热装置的设计是在吸收装置的基础上,将能量有效储存下来,如果是阴天或者天黑之后,用蓄积的能量进行继续补给。建筑物的室内也通常分布集热装置,比如集热墙就可以很好地储存热量。在建筑物的外部,也可以利用卵石构成蓄热装置平台。卵石本身具有较好的蓄热性,能够较长时间维持热量,减慢热量的散失。
太阳能的转换装置,是光能与热量或者电能之间的转换,这种装置的设计通常由多个装置组成。在建筑物的楼顶需要安装太阳能集热板或者热水器,进而传达给室内的热水器装置,以此获得热水来源或者其他能量来源。这种转换形式在我国目前已经应用较为成熟、广泛。许多家庭都安装了热水器用来给日常生活提供热水或者暖气。但是,这种形式也存在一定的限制性,比如太阳能电池板的应用有限制,获得的电能不能完全满足人们的生活所需,较多应用于对电量要求较小的装置。
1.2 风能及其应用
风能也是一种主要的清洁可再生能源,随着人们对清洁能源的不断重视,风能的应用比例越来越大。我国当前的沿海和内陆一些地区都有诸多风能转换设备。由于在技术层面的不成熟以及条件的限制,在绿色建筑的设计方面,风能仍然处于探索阶段。在绿色建筑设计中,风能的应用主要是在通风换气和风力发电方面。
以往的风力能源利用,主要在沿海地区或者风力较大的内陆地区,在我国的城市当中应用较少。而随着不断地研究发现,城市中仍然可以有效利用风能,比如在高层建筑顶上或者两个高层建筑之间仍然存在大量的风力能源。高层建筑与高层建筑之间,会存在较大的风压差,形成较快的风速,这种原理形同于峡谷之间的风能。在这个原理下,设计人员可以根据建筑之间的具体数据设计风力发电装置。在设计发电装置之前,需要先建立一个模型,进行精确评估,确认装置的合理性和精确性,继而设计出完整的风力发电装置,为建筑提供一部分所需能源。我国的风能资源也十分丰富,在一些地区,可以直接在建筑屋顶上安装风力发电机,通过屋顶风力进行发电。在我国城市中,出现了清洁能源的综合利用,将风能与太阳能进行结合,以太阳能为主,风能为辅,为人类活动提供源源不断的能源。由于风力发电装置自身存在一定的限制性,故目前在普通居民区当中难以得到有效利用。
2 减少建筑内部的热量耗散
建筑的可持续设计,除了在资源能源利用上进行优化设计,另一项重要的设计措施是减少建筑内部的热量消耗。一方面,建筑物通过不断利用新能源增加所需能源来源;另一方面,建筑物可以通过多种技术或措施减少能量的消耗。这也是可持续建筑设计的重要理念之一。比如,建筑物可以通过一些的保温设备来防止热量的快速耗散,减少能源的使用量。
绿色建筑设计中,建筑的保温效果是重要的设计方面。建筑物可以通过良好的保温效果,来降低热量的流失,减少太阳能的辐射,降低热量的传递。维持良好的保温效果,通常需要选择较好的保温材料。主要的保温材料一般都是复合材料。保温设备可以分为三大类,即内保温和外保温,以及夹心保温。通常在建筑物的顶部也可以进行相应的设计措施,来降低热量的耗散。如将屋面进行改善,提升屋面热工性能,将屋面设计为通风型或者架空型等。
3 加强资源循环利用
资源能源的循环利用,是绿色建筑设计的重要措施。资源能源的循环利用主要是对建筑物在平时所产生的废弃资源进行回收利用,以减少资源能源的损耗,降低资源能源利用成本。在人类生活中,所产生的建筑物废弃资源主要是水资源。对污水的有效循环利用,直接影响资源能源循环利用效果。在以往的建筑设计中,生活中产生的污水通常不直接进行加工处理,而是通过下水道流入河中,或者由下水道通往污水处理厂。而污水集中处理一般含有各种成分的污水,处理起来十分麻烦,水资源浪费巨大。
而通过在绿色建筑设计中,直接融入污水处理设施,将排水管道进行重新设计和布局,对废弃水进行分类收集,以提升污水处理效果,提升污水处理效率,也同时节约了大量的污水处理成本。除此之外,在建筑设计中,可以设置雨水收集系统,将收集的雨水与生活中排放的污水汇集到一起进行集中处理,提升水资源利用程度。一般而言,生活中的污水污染程度不高,与雨水可以归为一类进行净化处理,实现水资源循环利用。
4 结语
随着人类的快速发展和资源能源的日益紧张,人类能源的增长需求与紧张的资源能源形成矛盾。要解决好这对矛盾,走可持续发展道路是必然要求。以可持续发展理念进行建筑设计,是建筑行业未来发展趋势。在建筑设计中,只有进行清洁能源的有效利用,并通过有效措施减少建筑能量的损耗,加强资源能源,特别是水资源的循环利用,才能实现建筑设计行业的可持续发展。
参考文献
[1] 吕波.可持续建筑的节能技术经济评价[D].合肥工业大学,2014.
[2] 林亚星.BIM在绿色建筑评价中的应用研究[D].西南交通大学,2016.