分析建筑在工程设计中的合理运用范文

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1主要技术手段

在公共建筑中，均占到所有能源消耗的25%;在住宅建筑中，照明占12%，热工占39%(图1)。因此减少能源消耗，需从这两方面着手。如在本人负责设计的“皇庭丹郡”住宅小区项目中(近30万平方米，已建成)，住宅的平面均为南北通透，公共空间、私有空间均自然采光，有效地减少照明能耗，提高自然光的比重，充分体现以人为本(图2)。照明方面的主要策略包括利用自然光，采用感应控制系统，换用节能灯泡等。其中利用自然光是被动式设计的主要方面之一，设计者可以通过选择建筑朝向，确定开窗形式等实现建筑内部合理的光照分布，从而减少能源消耗。确认建筑朝向是建筑设计的基础步骤之一。

首先分析所处基地的太阳轨迹(图3)，之后根据太阳轨迹的动态特征设计建筑物的外墙及开窗，以达到减少眩光和防止过度热量进入室内的目的。其设计要点是根据不同季节的太阳位置，确定不同的采光方案。在遮阳方面，根据季节变化的入射角，确定相应的遮阳措施。以南向为例，开窗大小可以根据冬夏太阳的入射情况而定，以夏天遮挡阳光直射，冬天引入阳光为宜(图4)③。东西向由于方位角较小，不宜使用水平遮阳，而应使用垂直遮阳，因此视野较差，在功能上可布置次要房间。而北向天光较为均匀，可按需求开窗并无需进行遮阳措施。热舒适度方面，夏天主要为制冷能耗，冬天主要为采暖能耗，因此，夏天需减少室内热量的吸收，冬天则相反，需减少热量的流失，同时尽量吸收环境热。这一热量的来源，主要为太阳热源，因此在考虑采光的同时，也要避免吸收或散失过多热量。如在夏季，遮挡阳光的同时还应与自然通风结合考虑(图5)。因此在方案设计的初期，还应考虑不同季节的盛行风向，利用成角度的盛行风与建筑朝向的相互作用，带走室内多余的热量，降低室内温度，提高舒适度。另外使用不同的外墙材料也将达到不同的效果，如采用浅色木质构架与砖墙，都能使得室内温度较为恒定(图6)，冬夏皆宜。如在本人负责设计的“农村商业银行办公大楼”项目中(130米超高层，中标项目，在建)，标准层平面通过玻璃幕墙的折叠关系，东南向可导风入室，加强自然通风，西向的遮阳玻璃有效遮挡了日晒，提高室内舒适度，有效降低建筑能耗(图7)。

感应控制系统是通过使用照度感应器，让人工照明进行自动开、关动作的机制。照度感应器，是利用日光产生明暗变化作为开关的感应器，即当亮度达到某个设定标准时，感应器便会发挥作用。更为常见的是动作感应器，它针对人体放射的热能进行侦测，在侦测区域内有人类活动便会自动点亮。由于只在必要时提供照明，所以灯具也能长久使用，且对于节省能源效果显著④。节能灯节电效果也十分明显，据专家测算，如果以功率为11瓦的高品质节能灯代替60瓦的白炽灯，不仅亮度提高20%－30%，还能减少耗电80%。在生命周期内，白炽灯，紧凑型节能灯和LED的二氧化碳排放量有所不同。在相同的光量输出的情况下，75W白炽灯的照明效率为12lm/W，15W节能灯照明效率为60lm/W，6W的LED照明效率为150lm/W。LED节能灯的工作寿命假定为25000h，在此工作时间内，分别耗费1盏LED节能灯，3盏紧凑型节能灯和21盏白炽灯。由消耗电力而产生的二氧化碳排放为527克/千瓦时。三类灯具在25000h工作时间内排放的CO2如(图8)所示，由此可见，LED节能灯的能源消耗及碳排放量最低，普及使用将大程度降低人工采光的能耗。在“农村商业银行办公大楼”项目中，各种场所设置智能设备控制系统，光源采用光效高的T5三基色荧光灯、高效节能灯，诱导标志采用高效LED光源。节约用水方面，可通过装设分流量卫生洁具，可感应水龙头和中水利用系统来达到。其中，中水利用是指将生活用水，如洗衣，淋浴后的废水收集，再使用于灌溉和冲厕(图9)。分流量卫生洁具和可感应水龙头已得到广泛运用，但仍需使用者的正确配合，才能真正发挥效用。如在本人负责设计的“海峡妇女儿童活动中心”项目中(60米4万平方米建筑综合体，中标项目，在建)，卫生器具配置均采用节水型卫生器具，公共卫生间设置自动感应龙头洗手盆;设置了中水处理设备，洗浴盥洗排水回收至中水处理系统进行处理，然后将其用于浇灌绿地、冲洗室外路面，洗车等;还设计了雨水回收利用系统，有效地节约用水，以达到可持续发展。废物利用是对于可再生材料及能源的再利用，最为常见的再生材料为木材以及建筑骨料，可回收利用为再生地板，家具，铺地，墙体等。能源方面，主要为太阳能和生物能，相应减少其他不可再生能源的消耗。如在本人负责设计的“福州儿童医院病房大楼”设计中(80米高层，在建)，集中热水系统采用太阳能和空气源热泵结合的制热系统，晴天时使用太阳能，阴天时采用热泵制备热水，节能减排效果明显。并可大量减少电能源的消耗，节省了运营成本。(图10)

2案例分析

绿色建筑的概念可延伸至规划尺度，同样是以兼顾可持续发展，维护环境为目的，这点国外的建筑师做得更到位。“20/20公园”即是一例(图11)，它位于荷兰的一块填海地上，以WilliamMcDonough“从摇篮到摇篮”的理念为设计主旨，充分考虑区域性生态连通性和现场生物多样性，以及工作场所健康性。该方案将地区性垃圾处理系统、能源供应和水系统整合处理，消除了各种各样的污染和浪费⑤。前期的环境数据分析包括观测太阳路径，测定风玫瑰图，场地交通分析，生态整合和联系等。通过分析，朝向方面，在荷兰的纬度上，建筑最佳朝向为东偏北15度，使场地夏季减少太阳照射时间，冬季则最大化获得太阳光(图12);风向方面，选择有利于通风和捕捉夏季盛行微风的建筑朝向，减少能源需求，场地景观用于减缓冬季强风(图13)。本案还采用能源，热，废物中和处理系统，将办公室废水和餐厅绿色垃圾送至中央处理系统现场集中处理，通过沼气发电方式产生的热量，为酒店提供加热热水能量(图14)。另外还配备雨水和废水处理系统，废水收集后在现场统一处理，净化后可作为中水进行冲厕(图15)。在屋顶方面，主要铺设了太阳能光伏系统和屋顶植被(图16)。植被可以储存及释放热能，防止温度突变，绿色屋顶还可收集雨水，流入场地设置的储存所以便再次利用。景观设计方面，整合了室内，运河等多个要素，屋顶绿化和生态长廊与周边环境相联系，建筑体量与开放空间相交融(图17)。通过建筑体量调整，使得室内可以看到运河。停车场的屋顶也做成景观，与周围环境很好的过渡，保持了综合生态系统和生物多样性。

3结语

随着近年来经济的发展，能源消耗也在逐年增加，由此产生的碳排放，环境污染等情况也越来越严重(图18)。针对这一问题，国内也开始推广绿色建筑，以期通过合理设计及一些技术手段，实现建筑的节能减排。绿色建筑的数量在中国也逐年增长，2011年，通过评估的绿色建筑数量超过千座(图19)，尽管相对建设总量而言比例仍然很小，但增长的趋势证明了绿色建筑的市场正在不断扩大。推广绿色建筑不仅是政府的职责，也是每一位公民的义务。目前，我国的建筑建设规模远大于西方发达国家，消耗了大量的各种自然资源，长此以往，资源将被消耗殆尽。因此，每位社会成员有责任和义务为建筑节能和推动“绿色节能环保建筑”的发展出一份自己的力。绿色建筑能节约资源和能源，减少二氧化碳的污染，为使用者提供更舒适的环境，成为应对全球气候变暖的重要手段和策略。每位设计者更应该在建筑创作中寻找平衡点，为社会和行业的发展探索出一条可持续发展的道路。

作者：温蓓单位：福建省建筑设计研究院