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生态与可持续建筑设计[可持续建筑与设计方法探讨]
摘要:随着环境与发展的矛盾越来越尖锐,可持续建筑的重要性日益突出。本文结合笔者的实践经验,主要讨论了可持续建筑的设计方法。文章首先介绍了可持续建筑的内涵,又总结了其设计的原理和设计重点,并针对重点设计的内容进行设计方法的讨论。
关键字:可持续建筑;设计;环境
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过去人类社会发展的方式是以粗旷式为主,即单纯的依靠自然资源的投入来获取经济利益,这种发展方式的直接后果就是各种能源和资源危机、环境污染和生态破坏。而可持续建筑由于其自身节约能源、减少污染、保护生态环境、实现资源的集约化和可持续利用等优点,在现代社会的地位越来越高,其设计也越来越受广大设计师的重视。
1可持续建筑的内涵
可持续建筑的理念就是追求降低环境负荷,与环境相接合,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、在不损害后代人利益的前提下寻求自身的发展。
据有关统计数据可知,,%;,%左右。目前,由于人们对自然资源的过度开采使用,以及伴随经济发展中的各种环境的污染,自然界已经开始向我们报复,各种各样的灾害诸如地震、海啸、干旱等频频发生。所以作为能源一大消耗用户的建筑业,可持续建筑的设计和使用势在必行。
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研究表明,在设计阶段把建筑与环境作为整体系统并注重各子系统的相互关联可以比一般建筑节能50%~70%,这种设计方式有助于从建筑的各个方面降低环境污染和降低对用户的伤害,设计的关键是建筑整体在其整个生命周期中的节能并且无害,即无论是建筑土地开发利用、布局、建材选用、施工还是建筑运行和维护,甚至是建筑拆除都遵循整体节能无害原则。在以往的可持续建筑设计中,多数建筑仅仅是从建筑的某个环节进行挖掘(例如采光、通风等),而忽略了建筑的整体性,这种做法往往由于其他环节的大能耗量而达不到可持续建筑的要求。此外,可持续建筑应根据不同地区的不同自然地理环境和气候等实际情况进行合理的设计,不能一味的传承某个传统的建筑设计。可持续建筑注重综合环境效益,旨在给居民创造一个安逸舒适、经济实惠、环境优美的居住场所,它不但保证自身健康的环境,更重要的是保护社会的生态环境。
建筑材料的选取在可持续建筑设计中占据着重要的地位,在不影响建筑本身功能的前提下,应尽量使用那些绿色建材产品、加大材料的循环利用、降低材料生产过程中产生的污染、选用能耗低的建筑材料。在建筑设计中加大绿色能源的使用,使用绿色能源包含有两层意思:一种是使用诸如太阳能、风能、潮汐能等自然能源;另一种是诸如自然采光、通风等建筑设计节能。
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2可持续建筑的设计方法
根据现代可持续建筑设计的例子可知:其设计基本上围绕着4个重点:
①重点部位。可持续建筑不仅要保证建筑室内设计目标,而且要保证室外的环境要求,并且两者要相互协调,而建筑的外墙、外窗和屋顶作为室内外的边界,其合理设计是保证建筑可持续性的基础。
②重点目标。可持续建筑的设计目标就是充分利用清洁能源,实现建筑与环境的和谐共生,最大限度的降低环境污染。
③重点方式。通过对建筑的合理设计,达到可持续建筑的目标要求。
④重点内容。目前可持续建筑设计的重点是,加大太阳能、地热能等清洁能源在建筑采暖、采光、制冷、通风设计中的应用。
①可持续场地设计
可持续建筑场地的设计目标是将场地对建筑的不利影响降至最低,并且实现土地的集约高效利用。在密集城市的场地设计中,场地设计的主要内容是建筑场地合理规划、交通设计。另外,可通过绿化设计保持自然降水,营造局部小环境。
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②水资源的合理利用
可持续性建筑设计应该在不影响居民日常生活的前提下将水资源的消耗降至最低。建筑应设置中水处理装置,在建筑非饮用水的使用中,加大中水、自然降水的使用力度。
③能源和空气质量
能源和空气质量是可持续建筑设计的核心。建筑设计中以自然资源和可再生无污染能源为主,并且优化能源利用效率。建筑采光可通过太阳能减少人工光源的利用;采暖可使用太阳能和地热能;通过使用隔热保温材料来减少建筑室内空调的使用,不仅节约了能源,也降低了其排放的化学物质对环境的污染;设计中注重自然通风,尽量用最少的能源提供人们一个健康舒适的居住环境。
④建筑材料和能源
建筑材料的选择是可持续建筑的重要内容之一。由于建筑材料生产过程中会产生许多的废料,所以在选择时要尽量选用那些可循环利用的材料。例如,现代可持续建筑板材很多都选用竹子,这是由于竹子生长快,属可再生资源,并且竹子可就地取材,这就避免了远距离加工和运输。
⑤室内环境质量
好的室内环境不仅能保证人们的身心健康,而且也能提高工作效率。是否能充分地与室外空气、自然景色交流及最低化建筑材料的污染性,是评价一个建筑项目优劣的重要指标。
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针对重点部位的设计:
①外墙的设计。一般采用不同的外墙开口,结合架空地板,加上风扇、吸音材料、过滤材料等简单构造材料与设备,使外墙同时具备多种功能。这种外墙的墙体上设有呼吸孔,可用于室内外的空气交换,并且在调节温度或者湿度的时候,由于吸吸音和过滤材料的使用,可以降低噪音和过滤灰尘。另外,可以引导室外空气通过加热或制冷管道进入室内,,带走多余的水分、杂质和有害物。这种方式较传统的空调机更为环保节能。
②外窗的设计。可持续建筑的外窗玻璃通常设置两或三层,它很大程度的改善了普通单层玻璃的隔热效果,——。除此之外,它的隔音能力也比单层玻璃好很多,并且还具备着单层玻璃良好的采光功能。若建筑位于环境质量较差的地段,则外窗适合采用密闭的设计方式,以组织室外污染、灰尘、湿气、噪音等不良因素进入室内破坏室内居住环境。
③遮阳系统的设计。一般是在向阳的外立面或采光屋顶上采用可控制、可调节的组合遮阳系统,以达到不同时间、根据不同需要遮挡、反射和引光入室的目的。
对于可持续建筑的在炎热夏季的隔热降温方法有以下几种:第一种是使用储热体吸热和制冷。常用的较好的储热体有诸如混凝土、石膏、生土等的固体和液体水,它们的工作原理是大比热容物质受外界影响温度变化较慢,在夏季夜晚储热体温度降下来,白天其由于升温较慢所以温度比外界低,并与外界不断与外界高温环境的发生着热交换从而降低外界高温环境。第二种与第一种类似,是在建筑地板冲入循环流动的水的方式来降低室内温度,但是这种方式要特别注意水循环系统和建筑的防渗漏和防污染的问题。第三种是在建筑内外增设湖面、水池等出水设备,通过水的蒸发带走部分热量来达到降温的目的,这种方法在建筑设计中被广泛使用,但是,这种方式引发的问题是导致空气湿度过大。第四种是通过在建筑庭院种植绿色植物来达到隔热降温的目的。在适当的位置种植植物不仅可以有效阻止太阳辐射的热量而且也能隔沉去污,并且它能通过光合作用制造新鲜氧气,同时其本身也是绿色景观。此外,百叶窗和遮阳板等的使用对于建筑内部的隔热降温也能起到一定的作用。
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对于可持续建筑的在寒冷冬季的给热保温设计应注意两点:第一,充分利用太阳能。冬天通过窗户吸收太阳能进行室内采暖,这是可持续建筑冬天的主要给热方式之一。第二,保证外围护结构的密闭性,这是可持续建筑冬季保温的主要措施之一。
3结语
随着科技的发展,生产力的进步,建筑专业已呈现出多元化的现象。而作为建筑趋势的可持续建筑的设计是个全面系统的工程,它要求建筑的整个生命周期都是清洁、节能可持续的,强调的是建筑的综合效益。
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参考文献
[1][M].北京:中国建筑工业出版社,1997.
[2][美][M].王长庆,龙惟定,杜鹏飞,:中国建筑工业出版社,1999.
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。