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摘要:綠色(sè)建(jiàn)築節能設計,對於節約能源,提高建築(zhù)物中(zhōng)的(de)可再生能源利用率,創造良好的生態環境和解決能源危機(jī),實現人與自然、建(jiàn)築與自然以及人(rén)與建築之(zhī)間的和諧與可持續發展具有重要意義。本文著(zhe)重探討了綠色(sè)建築節能技術(shù)的實現途徑。
關鍵詞:綠色節能;建築(zhù);設計
目前,發達國(guó)家建築能耗占到(dào)本(běn)國總能耗的(de)30~40%,而我國達到(dào)了46%。我國十八da特別指出,節約資源是保護生態環境的根本之策,要節約集約利用(yòng)資源,控製能源的總量。以我國目前的發展情況,建築領域將成為未來20年我國(guó)用能的主要增長點,建築的“用能鎖定”特性,決定我國建(jiàn)築的能耗(hào)問題是走中國特色低碳發展道路必須解決的重要問題。我(wǒ)國地少、人多、底子薄,確保綠色建築設計質量,降低(dī)能耗,實現建築節能設(shè)計在城市建設中保持可持續發展(zhǎn)的模式,節約(yuē)能源,提高建築物中的可再生能源利用率,對於創造一個良好的生態環境和解決能源危機都會大有裨益。建築能耗是指建築在使用(yòng)過程(chéng)中的能量消耗。我國建築(zhù)95%以(yǐ)上是高能耗建築(zhù),其中建築采暖、建築製冷這些耗能占(zhàn)建築總體消耗能量的50~70%,其次是照明消耗(hào)及(jí)其它,提高設備運行節能(néng)措施對於建築節能設計是至關重要的。樹立綠(lǜ)色建築設計理念,zui大限度地減少建築消耗(hào)的能源(yuán),盡可(kě)能減少在建造(zào)過(guò)程中對(duì)環境產生的汙染和危害,節約有限的資源,利用綠色(sè)建材和智能控製等高新技術,推(tuī)動綠色(sè)節能建築向更廣泛、可持續性的方向發展。
1綠色建築與建築節能的關係
綠(lǜ)色建築是指為人們提供舒(shū)適、健康、安全的空間,同時指在建築使用(yòng)壽(shòu)命期中(zhōng)低能(néng)耗、高利用(yòng)資源,節(jiē)能減排,zui低限度的影響環境的建築。建築節能是(shì)綠色建築的核(hé)心組(zǔ)成部分,綠(lǜ)色(sè)建築是從建築節能起步的,但在設計、建造、運營等(děng)階段的節能工作中,更(gèng)要突出的是建築全壽命期節能管理作用。現實環境中的很多例子可以說明綠色建築中運用節能技(jì)術的理(lǐ)念(niàn),例如使用太(tài)陽能進行加(jiā)熱,通過風的流動促使室內溫度降低等等。綠色建築節能技(jì)術(shù)在具(jù)體實施過程中有以下(xià)幾點要求。①遵循節能標準,合理選擇新型建築材料,用以解決節能減排、應對氣候變化問題。讓綠色建築不再僅僅停留在象征(zhēng)意義的層麵,而是(shì)要求建築材料對建築環境無公害,以可持(chí)續發展的態勢進行。②采用新技術手段利用能源與(yǔ)資源。新技術的應用首先應考慮節能、無汙染等因素,充(chōng)分利用可循環再生的資源,堅決杜絕以不正當的方式(shì)消耗能源。③以綠色建築(zhù)的理(lǐ)念倡導建築在使用期間,對資源進行zui大程度的節(jiē)約。對大自然(rán)的態度由索取改為回報,與自然和諧(xié)共(gòng)生。總而言之,綠(lǜ)色建築節能(néng)設計(jì)要使建築成為一個活的機體,能夠(gòu)與環境、氣候自然地對話和呼吸。實現節能減排的目標,保證建築從施工到使用的過程中對生態環境不造成損害,創造的(de)生態(tài)環境,從而符(fú)合化的發展趨(qū)勢。
2綠(lǜ)色節(jiē)能建築的發展理念
理想(xiǎng)的綠色節能建築在zui少的能量消耗的情況下達(dá)到三個部(bù)分要(yào)求:①在不同季節,不同溫度下保持室內的舒適度,包括溫度、空氣質量等等方麵;②在不同區域空間或者不同季節中,能夠靈(líng)活的控製或者收集(jí)太陽的熱能或是阻止太陽的輻射(shè)平衡室內(nèi)外環境;③能夠在(zài)不(bú)同(tóng)的室內環境中使(shǐ)用通風新技術和地熱技術,采(cǎi)用不同的方式進行通風係統的設計和(hé)安置,改(gǎi)善城(chéng)市環境。綠(lǜ)色節能建築實現環保節能zui重要的方麵(miàn)是對高新技術的運用,同時也(yě)要配合建築方麵的一些傳統技(jì)術,這些傳統技(jì)術是通過科學論證及實踐過程中具有(yǒu)可(kě)行性的技術。通(tōng)過減少(shǎo)部分不能夠(gòu)持續產(chǎn)生能源的消(xiāo)耗,從終端提高能(néng)源的使(shǐ)用效率等方麵,將這些技術運用到現代化的建築設計中,從而(ér)實(shí)現綠色節能環(huán)保建築設計。
2.1還原地方特色的綠色節能建(jiàn)築
現代(dài)建築大多是“千城一麵”,建築風(fēng)格(gé)都大同小異。但是,綠色節能建築由於(yú)強調利用(yòng)自然環境的優(yōu)勢,就地取材,使用可再生能源,所(suǒ)以在建築設計過程中會較多的考慮建築所在地的地方特(tè)色,與當地的自然和氣候保持相適應,從而深入發掘當地的資源優勢。因此,在挖掘和研究過程中,綠色節能建築能夠體現建築所在地的地方特色,從(cóng)而改變建築風格統一無(wú)特色的缺點。
2.2綠(lǜ)色節能建築與智能建築的結合
建築仿生學就是將建築設計與生物學相結合。隨著科學技術的不斷發展,各學科之間相互借鑒與融合,可以產生很多新的技(jì)術。現階段在建築(zhù)設計(jì)中所遇到的問題,我們(men)可以試圖在大自然中尋(xún)找解決方案,為創造(zào)一個健康(kāng)的環境而努力。在智能(néng)建築與綠色(sè)建築的(de)相互配合下,根據不同氣候的特征(zhēng)調(diào)整不同的設計方案,將智能建築與(yǔ)綠色建築結合運用到室內節能設計中,改善(shàn)室內環(huán)境,給人(rén)們創造一個舒適健康(kāng)的環境。
2.3嚴格控製各(gè)環節的能量消(xiāo)耗
西方國家的(de)建築理(lǐ)念中(zhōng)提到零耗能、*、*的理念,如何(hé)減少能源的消耗是現代建築中的重要環節。綠色節能建築強調在建築設計的每一個環節都要(yào)減少和(hé)控製能源的消耗,並且要極大限度的提(tí)高能源的利用率。綠色(sè)節能建築比一般的建築設計減少將近80%的能源消耗,利用新技術不(bú)斷開發可循(xún)環再生的資源能源,從而在建築材料耗能方麵降低(dī)其需求(qiú),防止材料的過度消(xiāo)耗。將建築資源和生態能源相結合,達(dá)到自然和能源的相統一。
2.4綠色節能(néng)建築強調采用資源節約型模式
在當今中國的現實環境下,土地資源和水(shuǐ)資源等相對缺乏(fá)。資源節約型模式是綠色(sè)節(jiē)能建築中所強調的模式之一。資源節約型模式可以盡可能的實現低(dī)排放、高利用的環保(bǎo)形態,使用可再生資源,達(dá)到對環(huán)境的zui大限(xiàn)度的保護。
3實現綠色(sè)建築節能技術的途徑
3.1加強完善建築節能法規政策及標準
發達(dá)*先建(jiàn)立並不斷修(xiū)訂能源法(fǎ)規及(jí)建築節能的(de)相關政策法規,包括一些激勵政策,有的國家已作為國會立法出現,依據本國實際情況,確定節能標準,限製建築物的能耗量。同時製定了建築節能(néng)的遠近期規劃與(yǔ)目標。我國與國外相比,建築(zhù)節能從1980年(nián)始,起步較晚,2004年全麵推廣(guǎng)。1997年頒布的節約能源法中第三章對建築(zhù)節能(néng)作了(le)明確規定。之後連續出台了一些規定和(hé)細則,並製定(dìng)了相應的激勵(lì)政策,確立了具(jù)有自己特色的綠色建築節能(néng)標準體係。有些地區的(de)新建已全部要求執行綠色建築節能(néng)標準(zhǔn),建築節能技術的推進力度和*。隨(suí)著建築節能(néng)技術的(de)推廣和研究,我們發現建築節能標準和規(guī)定(dìng)還需要不斷細化和修訂,避免出現技術堆砌、實施運行後的效果難準確判斷的問題。
3.2減少建築中所消耗能源的總量
建築中的能源消耗是綠色節能建築設計需要解決的一大難題,目前,發達國家統計數(shù)據中,空(kōng)調采暖能耗占(zhàn)建築能耗的65%,而我國在采暖、空調和照明電量的使用在一定程度上高於能量的產出,能源的消耗量呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢(shì)。因此,減少建築的(de)冷、熱及照(zhào)明能耗是目前降低建築能耗總(zǒng)量,也是實現綠色節(jiē)能建築目標的重要方(fāng)向。(1)建築設計師(shī)要堅持(chí)整體規劃(huá)設計(jì),重視利用自然。從整體角度出(chū)發,與能源學專家、環境學專家、結構設(shè)計師等方麵的專(zhuān)家相互配合,根據氣候(hòu)條件的不同和建築所處環境的差異,在注重自然環境優化的(de)基礎上,創造良好的室內外環境,從而(ér)減少對建築設備的(de)依賴性。我國隨著改革開放不斷深入發展,可耕種麵積逐年萎suo,城市與農村用地存在矛盾和衝突。建築師應該對(duì)建築土地資源進行合理的規劃和有效利用,在保護基本(běn)耕地需求的(de)前提下進行(háng)整體規劃(huá)和度量,采用土地資(zī)源集約(yuē)的形式處理好(hǎo)節地和室外環(huán)境的關係。甚至可以考慮對地下空間的使(shǐ)用,zui大限度的拓展可利(lì)用的空間,以確保對綠色節能環保建築設計的實現。①對建築的(de)選址要綜合考慮。選擇合適的建築地址是創(chuàng)造綠色(sè)節能建築的首要條件,可以在建築周圍適當布置樹木(mù)、假(jiǎ)山(shān)、植被、圍牆等,對建築外部環境進行合理設計。②對建築體型進行科學的設計。充分利用建(jiàn)築室外微環境來改善建築室內微環境。通過建築(zhù)的結構設計以及空間的分隔實(shí)現,另外相關的(de)軟件也(yě)可以對這(zhè)一方麵的優化設計,例如如運用天正建(jiàn)築(Ⅱ)中建築陰影模擬,分析室內外空氣流動是否通暢等等。(2)改善建築維護結構的性(xìng)能,控製圍護結構的熱工指標。圍護(hù)結構的設計(jì)對建築的能力消耗、室內熱濕環境、空氣品質與室內光環境有直接的影響。圍(wéi)護結構組成部件包括牆體、屋麵、門(mén)窗、遮陽設施等等。一般情況下,總投資中3~6%是增大圍護所花費的金額,但是功效可達到20~40%的(de)節能效果。在建(jiàn)築領(lǐng)域中,建築物(wù)的圍(wéi)護結構中的能源損失主要是由三個部(bù)分造成,即外牆、門窗以及屋頂。可通過開發完(wán)成輕型綠化屋頂(dǐng)節能技術、相變材料屋麵技術(shù)、無機集料保溫灰漿保溫技術、推廣新型節能複(fù)合牆體和結構材料、環保裝修板材的使用,改善建築物圍護結構(gòu)的熱(rè)工性能(néng),達到室(shì)內外建築的冷熱消耗總(zǒng)平衡。也可對圍護結構的各組成部分的可行性進行評估,zui終確定圍護結(jié)構的合理性(xìng)。門窗的能耗占建(jiàn)築圍(wéi)護結構(gòu)的25%,選擇合適的門窗材質和類型,提高其密閉性,開(kāi)發節能窗、複合節能板材等(děng)來改善室內熱(rè)環境質量和提高建築節能水平。(3)提高總的能源(yuán)利用效率。終端設(shè)備用能消耗是橫向能源利用效率的主要標準,從(cóng)一次能源(yuán)傳遞到(dào)建築中所使用的終端能源的(de)途中,會(huì)造成能源的極大損失。因而,要提高總(zǒng)的能源利用效(xiào)率就要對能源運輸(shū)的整個過程進行考量,例如開采、處理、輸(shū)送、儲存、分配和終端利用等等。建築中的耗能設(shè)備有很多(duō),例(lì)如空(kōng)調、熱水器、電冰箱等等設備(bèi)。在使用能源時盡可能使用率(lǜ)的能源,例(lì)如(rú)天然氣、太陽(yáng)能等(děng)等。為了(le)全麵體現(xiàn)資源利用率和能源對環境的作用,提高能源的總利用率是綠色節能建築的必要措施之一。
3.3合理利用資(zī)源(yuán),積極采用(yòng)新能源
除(chú)了提高能源的利用效率以外,采用新能(néng)源也是實現綠色節能目標的途徑之一。新能源一般是指可再生能源,可以包括太陽能、地熱能、風能、生(shēng)物質能等等方麵。對能源進行節約的同(tóng)時,新能源的開發與使用能(néng)夠解決資源(yuán)短缺甚(shèn)至是麵臨枯竭的現狀(zhuàng)。新能源的開發利用必須依靠科學(xué)技術的(de)進步,在(zài)技術不斷完備提高的過程中,這些能源的使用才能夠更加有效便捷。例如僅僅獲取太陽能是不夠(gòu)的,還需要依靠(kào)一定的設備將其轉化為人們所需要的電能等,這就需要光電技術(shù)的(de)支持和運用。(1)加強對太陽能資源(yuán)的(de)利用。太陽能作為可再(zài)生能源中的主(zhǔ)力軍,需(xū)要(yào)設計師盡可能加強(qiáng)對太陽能資源的利用,讓太陽能(néng)發揮建築加(jiā)熱器的功能。*,太陽能是取之(zhī)不盡用之不竭的能源,而(ér)且太陽能的使用不會對環境造成汙染,因此,它是可再生能源中(zhōng)的。因此,太陽能的利(lì)用使得綠色節能建築設計拓寬了思(sī)路,增(zēng)加了綠色環保建(jiàn)築實現的可(kě)能性。設(shè)計師多年來通過對太陽能的研究(jiū)和探索,逐漸發現了太陽能的多種利用方式(shì),研發了太陽能建築的多(duō)種形式。比(bǐ)如,在美國(guó)、澳大利亞等國施工技術都投資建設了很(hěn)多實驗性的太陽能熱發電站,隨著技術的(de)成熟,太陽(yáng)能熱發電技術逐漸普及。除了太陽能熱發電站之外,許多國家還建設了很(hěn)多太陽(yáng)能光伏發電站,這也是太陽能與電能相結合的一種新的嚐試。出現較早的太陽能吸(xī)收式製(zhì)冷技術,已經普遍地應用在了(le)大型空調中。英(yīng)國太陽能煙囪示範工程,有(yǒu)效的(de)利用太陽能(néng)的熱量來引起內(nèi)外溫度(dù)的變化產生浮力使空氣流(liú)動起來,達到通風降溫的效果。德國法(fǎ)蘭克福(fú)商業銀行總部大樓利用(yòng)中庭天窗(chuāng)形成被動式太陽能裝置,冬季關閉天窗保溫,夏季開窗通風降溫,利用天窗格板調節陽光。(2)加強綠色節能建(jiàn)築中地熱能(néng)利用技術(shù)和生物質能利用技術。地熱能(néng)是通過當前的技術科學合理的從地殼中抽取出的天然熱能,屬於新型可再生能源,其分布廣(guǎng),資源豐富,發展空間巨大(dà)。可以用來發電、地熱(rè)供暖、務農、醫用等方麵。其中的地源(yuán)熱泵技術(shù)在我國建築中運用(yòng)的越來越廣泛,在一些大(dà)型建築中起到(dào)了較好的節能減排的作用。積極開發這種能源對緩解能源短缺、促進生態文(wén)明發展具有長遠(yuǎn)的現實意義(yì)和戰略意義。生物(wù)質能指由(yóu)生物(wù)質產生的能量,也是一種取之不盡用之不竭的可再生的能源。目前,國內外建築應用上主要采(cǎi)用桔(jú)杆(gǎn)轉、稻草磚(zhuān)、桔杆牆、板等,目前其發展技(jì)術還不(bú)夠成熟(shú),但是(shì)發展空間廣大。(3)改造通風係(xì)統,發展風能建築利用技術。風能(néng)作為一種無汙染清潔無害、取之不盡、潛(qián)力的綠色能源之(zhī)一,其利用技術已(yǐ)成為各國為解決世界能源危機,實現綠色建築設計的有力措施(shī)。建築環境(jìng)中的風能(néng)利用形式包括以適應地域風環境為主的(de)自然通風與排氣,以及以轉地域風能(néng)為其他能源形式的風力(lì)發電。因此,適當合理的自然通風方式可以極大程度上減少空調的負荷,甚至有些時候可以達到與空調製冷同樣的(de)效果,這不(bú)僅可以滿足建築對製冷的需求(qiú),同時也是一種節能環保的(de)重要舉措。通風係統的(de)改造可以包括兩種方式,被動式自然通風和(hé)機械輔助式通風。綠(lǜ)色節能建築(zhù)中常常采用被動(dòng)式自然通(tōng)風的方式。被動式自然通風主要包(bāo)括風壓(yā)通風、熱(rè)壓通風、風壓與熱壓相結合的通(tōng)風。風壓通風可以在外部條件良好的地域使用,作為實現自然通風的主要方式,風壓式通風(fēng)是綠色(sè)節能建築中主(zhǔ)要采(cǎi)用的手段之一。除了風壓通風外,熱壓通風利用的是“煙囪效應”,即利用建築室內外的熱壓差,實(shí)現自然(rán)通(tōng)風。熱壓通風中,依據熱空氣會上升的原(yuán)理(lǐ),在建築的上方安置排風口(kǒu),排風口將室外的空氣吸入建築內部,同時將室內的渾(hún)濁空氣排出室內。在綠(lǜ)色節能建築的(de)設計(jì)過程中,在滿足(zú)排風(fēng)口高差(chà)標準(zhǔn)的樓梯間等地方,可以設置(zhì)控製的排風口,從而達到自然通風(fēng)的效果。在綠色節能建築中,風壓與熱壓相結合(hé)的通風方式是在自然通風的設計時,風壓(yā)通風和熱壓通風相互補充,一般情(qíng)況下,對於建築進深較小的(de)位置可以多利用風(fēng)壓通風的方式,而在建築進深較大的部分可(kě)以多(duō)利用熱壓通風的方式。機械(xiè)輔助(zhù)式通風一般在大型建築中使用,大型建築中的流動阻力比較強(qiáng),僅僅依靠自然風壓和熱壓或者風壓和熱壓相結合的方(fāng)式並不能夠達到很好地效果。除了大型建築,在空氣汙染較和噪聲汙(wū)染相對嚴重的(de)地方(fāng),風壓或(huò)者熱(rè)壓通風可能會將受到汙染的空氣帶進建築內(nèi),對人體健康產生影響。采用機(jī)械(xiè)輔助式通(tōng)風係統通(tōng)過一個整體的空氣循環路(lù)徑,加上土壤預冷、預熱等處理方式,借助某些機械(xiè)設(shè)備(bèi)對室內(nèi)空氣進行加速通風,改善(shàn)空氣質量。
3.4建立科學有效的建築節能評(píng)估體係
在不斷完善(shàn)綠色建築節能技術的工作上,發達國(guó)家推行的國家房屋能源等機製、建築用能審計等措施都是建(jiàn)立在科學的建築能耗(hào)評估體係中的。對於建築節能狀況的評價,國外也有了一些(xiē)相當(dāng)成熟的規範。例如美國,有關(guān)建(jiàn)築節能評估的軟件有70多種,這些與(yǔ)節(jiē)能(néng)標準相關的軟件可以定性定(dìng)量的(de)對(duì)建築能耗進行評估,從而使建築節(jiē)能規(guī)範的實施易於操作。他們通過“節能之星”標準(zhǔn)的實(shí)施,激勵出一些具有創新意義(yì)的節能技術,節省30%~50%的建築能源消耗。目前,我(wǒ)國建築節能領域也(yě)已經有較為成熟的設計與施工(gōng)、驗收與檢查等方麵的評價標準,但是(shì)還需要一個涵蓋設計和運營管理兩(liǎng)個階段(duàn)的標準,銜接脫節的部分,形成一套完整、科學的建築節能評估體係。上海市建築科學研究院建築環境所經過科學的評估確定了該建築建築(zhù)節能技術的可行性,該建築設計中采(cǎi)用了諸如太陽能利用、雨水中水利用、自然通風、天然采光、遮陽係統、圍護結構節能(néng)等新技術(shù),通過(guò)各房間(jiān)的門窗形成穿堂風,有些房間(jiān)中庭過渡形成空氣(qì)對流,整個建築在中庭的(de)頂部形成製高(gāo)點,設有高800mm的電動氣窗,西、南向設挑(tiāo)簷、窗外百葉等加強遮陽(yáng)。為同類建築能耗的(de)25%,可再(zài)生能源(yuán)利用率占建築使用能耗的20%。
4結語
中國是一(yī)個能源消耗(hào)量大(dà)的國家,發展綠色環(huán)保(bǎo)節(jiē)能技術是降低(dī)建築消耗能量的(de)主要途徑(jìng)。要求建築師不斷對建築的設(shè)計理(lǐ)念和策略進(jìn)行研究(jiū)和探索。隨著資源能源耗能的不斷增加,綠色節能建築也已經成為世(shì)界建築體係中*的話題。在“綠色文化”理念的廣泛傳播和影響下,將綠色環保的理(lǐ)念(niàn)賦予建築實施中,讓建築不再是(shì)一種(zhǒng)建造技術,而是充滿生機和活力的、可持續發展的具有生命力的建築,讓綠色建築與生態環境實現真正的相互融合。通過(guò)綠色節能建築的發展(zhǎn),不斷減少人口、資源與生態環境(jìng)之間的矛(máo)盾(dùn),進而實現三者的和諧發(fā)展,適應現代化城市建(jiàn)設對綠(lǜ)色生態的(de)要求,zui終實現人與自(zì)然、環(huán)境與建築以及人與建築的和諧統一。資助項目:2015年度江蘇省第四期“333工程”科研(yán)“公共建築綠色(sè)改造方(fāng)案設計評價研究”(BRA2015049)。
作者:楊敏