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前言:步入21世纪,中国的住宅面临着产业大发展及更新换代的机遇与挑战,与此同时,生态环境的日益恶化,能源和资源的日趋短缺,使得可持续发展成为21世纪全球研究的主题,也必然是住宅发展研究的重点和方向。可持续发展住宅建筑设计要求建筑师以全新的视角,以一种新的设计手法,依托不断发展的科学技术,重新对建筑的形式、结构、材料、设备等进行充分的诠释,才能使人类能够拥有更加广阔、更为美好的未来世界。从传统民居中发掘适应自然的生态设计方法,并融入现代住宅的设计当中,从而提出住宅建筑可持续发展的设计原理及其技术构成要素,目的是为了总结和完善住宅建筑可持续发展设计研究。
关键词:可持续发展;居住建筑设计
中图分类号:TU2文献标识码: A
建筑设计是指建造师按照建设任务在建筑施工前将施工过程和使用过程中所存在的或可能发生的问题,事先作好全盘的设想,拟出解决的办法及方案,并用设计图纸和设计文件表达出来,作为备料、施工组织工作和各工种在制作、施工工作中互相配合协作的共同依据。并使建成的建筑充分满足使用者和社会所期望的各种要求。
居住建筑设计可持续发展问题的重要性
据了解,我国既有的城乡建筑中,98%为高能耗建筑,新建住宅中,也只有5%符合现阶段的节能标准。这导致我国单位建筑面积采暖能耗高达气候条件相近的发达国家建筑能耗的3倍左右。在建筑能耗中,空调又是“能耗大户”,夏季城市电能消耗的40%都用在空调上。如此以建电站应付高峰用电需求,是很不经济的。但如果应用已经成熟的节能住宅技术,给住宅穿上一层“棉袄”,冬夏两季所用空调的耗电量就会大幅减少,住宅总能耗可减少一半以上。再有就是水资源的节约问题。很久以来,水都被人们看作是一种取之不尽、用之不竭的廉价物质;然而,一方面,随着人口的增多和生活水平的提高,水量需求呈直线增长,水荒初现端倪;另一方面,水污染日益严重,水质型缺水更加突出。因此,事实让人们不得不重新认识水,从而,水终于以一种资源的身份被提出来。
对于中国来说,尽管已探明的众多矿物燃料储量居世界前列,但考虑到中国的人口因素,能源的使用效率就相当低了。我国的能源问题比国外其他国家更加严峻!抛开这些矿物燃料目前的短缺情况暂且不论,他们本身所带给环境的污染也是相当严重的。其中最主要的当数大气污染和水污染。在建筑材料上,我国大多数的建筑都在使用砖石、沥青、混泥土、硅酸盐等高能耗的建筑材料。这些建材本身在生产制作的过程中就会消耗大量的能源,并且产生大量的废渣,从而对环境造成极大的污染。再者,我国能源回收存在的不足,我国垃圾处理目前还处于发展阶段,无害化水平还很低,处理率不足5%。城市垃圾一般采取卫生填埋法、堆肥法、焚烧法等三大基本处理技术消除对环境的恶劣影响。
居住建筑设计可持续发展设计措施
在可持续性的能源替代问题中,我们应该提倡:①尽可能少用天然材料,大量使用尾矿、废渣、垃圾等废气物。②采用低能耗的制造工艺和无污染的生产技术。③在材料的运用过程中应当本着以人为本的原则,不得危害人体健康,并且要具有多功能性。④产品在消耗能源的同时具有可循环和回收利用价值。在设计建筑的时候,建筑本身应与环境协调,适应地方生态而又不破坏地方生态。包括:建筑应与地形地貌相结合,达到建筑与环境共生,减少对环境的破坏;注重新材料、新工艺、新技术的应用,采用更有利于环境的加工技术和设备;注重建筑节能,推广使用高效绝热节能材料,提高建筑热环境性能;充分利用气候资源,如大部分的照明,采暖可以由太阳光提供,制冷由流动空气产生等,避免大量使用人工照明和机械空调导致能源紧张、大气污染;节约用水,可在建筑内设置废水处理设施和净化循环系统,使生活污水多次利用,用于景观水体、绿化浇灌、清洗冲厕等;通過绿化建筑来净化空气、减少噪音、维护生态平衡,可利用屋面、墙面、窗台、阳台等处种植花草,使建筑群成为城市立体绿化园林的主体。
以笔者参与过的一个项目为例,着重介绍一下目前居住建筑可持续发展研究中用到的一些方法或措施:
土建部分可持续发展设计研究
屋面保温隔热措施
-细石混凝土
-60厚泡沫玻璃保温层
-2mm厚高分子防水卷材
-1.5mm厚高分子防水涂膜
-20mm厚水泥砂浆找平
-轻集料混凝土找坡
-120厚现浇钢筋混凝土屋面板
-混合砂浆
注:屋面天沟及屋顶女儿墙也应做泡沫玻璃保温层。
外墙(不透明部分)保温隔热措施
-花岗岩用自攻螺钉固定于龙骨上拼接
-60*60*4铝方型材龙骨,与螺栓与角钢连接
-角钢用膨胀螺栓固定于墙上
-网格布
-底层聚合物砂浆
-40mm厚岩棉或玻璃棉板保温层
-20mm厚水泥砂浆找平
-240mmKP1型烧结多孔砖
-20mm厚混合砂浆
外窗(透明部分)保温隔热措施
透明部分选用:6透明玻璃+12空气+6透明玻璃。
窗框选用:断热铝合金型材。
外窗的气密性: 不低于《建筑外窗气密性能分级及其检测方法》GB7107规定的6级。
透明幕墙的气密性:不低于《建筑幕墙物理性能分级》(GB/T15225)规定的3级。
地面(建筑基础持力层以上)防止返潮措施
-150mm厚C20细石混凝土面层
-防水钢筋混凝土底板
-40mm厚C20细石混凝土保护层
-加强防水层
- 100mm厚C15素混凝土垫层
- 200mm厚碎石夯实
- 素土夯实
地下室外墙防止返潮措施
-防潮防霉内墙涂料
-20mm厚1:2.5水泥砂浆找平层
-防水钢筋混凝土外墙
-2厚防水卷材
-20mm厚水泥砂浆局部找平层
-50厚聚苯板保护层
给排水可持续发展设计研究
1、低区给水采用市政自来水直接供给、高区给水采用变频设备供给,节约能源。
2、公共卫生间采用节水型卫生器具(座便器冲洗水箱容积不大于6L且采用两格,洗脸盆采用感应式水龙头以及采用陶瓷芯龙头、延时开关和红外线节水开关等),节约用水。
3、七氟丙烷气体灭火系统采用组合分配系统,节约投资。
4、污雨水分流排放,有利于城市综合治理。
5、厨房含油污水经隔油池处理,减少污染物排放浓度,减轻城市污水处理厂处理负荷。
电气可持续发展设计研究
1、总用电负荷根据资料计算,控制变压器负载率在70%--80%之间,确保变压器处于经济运行状态,变压器采用高效低耗的SCB10型干式变压器。变电所均设置在各负荷区的近中心位置,最大供电半径不超过180m。
2、照明光源以三基色荧光灯、稀土节能灯、高光效的金卤灯为主。
3、采用超低损耗镇流器、高频电字装置等设备降低镇流器能耗和尽可能多的抑止高次谐波分量。
4、采用高光输出比的灯具,格栅荧光灯具的效率不低于70%,金卤筒灯的效率不低于65%,节能筒灯的效率不低于60%。
5、公共部分照明采用集中管理方式,由配电间配电箱现场控制。小区的景观照明采用分时段控制方式。走廊内的普通照明采用人体感应自熄观光控制。
6、对公共设施采用分项计量,人工集中抄表。
暖通可持续发展设计研究
1、住宅采用家用分体空调,住户自理,设计预留室外机安装位置。物管用房独立商铺采用商用分体空调,商户自理,设计预留空调室外机的安装位置。室外机安装位置配合建筑立面布置,冷凝水排至空调板的地漏。
2、业主自行采购的分体式房间空调器能效比不应低于国家标准《房间空气调节器能效比限 定值及能源效率等级》GB12021.3-2010中的2级标准(即对分体空调容量 CC≤4500W,COP能效比3.4;4500W3.2,综合性能系数IPLV>3.2。
3、地下机动车库消防排烟与平时排风合用,机械排风量按6次/时换气次数计算。排风机选用双速风机,平时低速排风,火灾时高速排烟。车库车道自然进风及进风机房机械送风。
4、设备房通风自称独立系统,通风量按5次/时换气次数计算。
5、各公共卫生间配排气扇,换气次数不小于10次/时。
6、配电间按换气次数10次/时计。
7、所有空调、通风及排风系统的风管上均设消声装置以减少噪声;风机与风管之间均采用阻燃柔性联接,长度L=200mm,且风机采用单独的强弹簧支吊架。
所有空调、通风设备采用节能、低噪声设备,通风空调设备均采用减振器或减振吊架安装。
8、汽车库尾气排放口一般出高层屋面排放,若地面排放则高于人员活动区。排风出口百叶采用消音百叶风口,减少噪音。排风机采用低噪音风机,进、出口设消声器。
9、采用通风系统的节能:通风机优先选用高效率、低噪声风机,各机械通风系统单位风量耗功率=0.26~0.31(消防专用风机除外)。
结语
可持续发展的生态建筑设计包括诸多方面的内容,真正全面实现建筑设计的可持续发展是一个长远的、非常困难的理想目标。随着人类生产、生活水平的发展,更多问题的不断涌现以及人类能力、手段的不断提高,可持续发展建筑的概念也必将随之发展、变化。从这一角度而言,可持续发展的生态建筑设计也是一项不断发展、永无止境的设计科学。
参考文献
[1] 夏云等.生态与可持续建筑[M].北京:中国建筑工业出版社,2001
[2] 黄雁,闫春林.可持续发展理论对建筑设计的影响[J].小城镇建设,2003年05期
关键词:可持续发展;居住建筑设计
中图分类号:TU2文献标识码: A
建筑设计是指建造师按照建设任务在建筑施工前将施工过程和使用过程中所存在的或可能发生的问题,事先作好全盘的设想,拟出解决的办法及方案,并用设计图纸和设计文件表达出来,作为备料、施工组织工作和各工种在制作、施工工作中互相配合协作的共同依据。并使建成的建筑充分满足使用者和社会所期望的各种要求。
居住建筑设计可持续发展问题的重要性
据了解,我国既有的城乡建筑中,98%为高能耗建筑,新建住宅中,也只有5%符合现阶段的节能标准。这导致我国单位建筑面积采暖能耗高达气候条件相近的发达国家建筑能耗的3倍左右。在建筑能耗中,空调又是“能耗大户”,夏季城市电能消耗的40%都用在空调上。如此以建电站应付高峰用电需求,是很不经济的。但如果应用已经成熟的节能住宅技术,给住宅穿上一层“棉袄”,冬夏两季所用空调的耗电量就会大幅减少,住宅总能耗可减少一半以上。再有就是水资源的节约问题。很久以来,水都被人们看作是一种取之不尽、用之不竭的廉价物质;然而,一方面,随着人口的增多和生活水平的提高,水量需求呈直线增长,水荒初现端倪;另一方面,水污染日益严重,水质型缺水更加突出。因此,事实让人们不得不重新认识水,从而,水终于以一种资源的身份被提出来。
对于中国来说,尽管已探明的众多矿物燃料储量居世界前列,但考虑到中国的人口因素,能源的使用效率就相当低了。我国的能源问题比国外其他国家更加严峻!抛开这些矿物燃料目前的短缺情况暂且不论,他们本身所带给环境的污染也是相当严重的。其中最主要的当数大气污染和水污染。在建筑材料上,我国大多数的建筑都在使用砖石、沥青、混泥土、硅酸盐等高能耗的建筑材料。这些建材本身在生产制作的过程中就会消耗大量的能源,并且产生大量的废渣,从而对环境造成极大的污染。再者,我国能源回收存在的不足,我国垃圾处理目前还处于发展阶段,无害化水平还很低,处理率不足5%。城市垃圾一般采取卫生填埋法、堆肥法、焚烧法等三大基本处理技术消除对环境的恶劣影响。
居住建筑设计可持续发展设计措施
在可持续性的能源替代问题中,我们应该提倡:①尽可能少用天然材料,大量使用尾矿、废渣、垃圾等废气物。②采用低能耗的制造工艺和无污染的生产技术。③在材料的运用过程中应当本着以人为本的原则,不得危害人体健康,并且要具有多功能性。④产品在消耗能源的同时具有可循环和回收利用价值。在设计建筑的时候,建筑本身应与环境协调,适应地方生态而又不破坏地方生态。包括:建筑应与地形地貌相结合,达到建筑与环境共生,减少对环境的破坏;注重新材料、新工艺、新技术的应用,采用更有利于环境的加工技术和设备;注重建筑节能,推广使用高效绝热节能材料,提高建筑热环境性能;充分利用气候资源,如大部分的照明,采暖可以由太阳光提供,制冷由流动空气产生等,避免大量使用人工照明和机械空调导致能源紧张、大气污染;节约用水,可在建筑内设置废水处理设施和净化循环系统,使生活污水多次利用,用于景观水体、绿化浇灌、清洗冲厕等;通過绿化建筑来净化空气、减少噪音、维护生态平衡,可利用屋面、墙面、窗台、阳台等处种植花草,使建筑群成为城市立体绿化园林的主体。
以笔者参与过的一个项目为例,着重介绍一下目前居住建筑可持续发展研究中用到的一些方法或措施:
土建部分可持续发展设计研究
屋面保温隔热措施
-细石混凝土
-60厚泡沫玻璃保温层
-2mm厚高分子防水卷材
-1.5mm厚高分子防水涂膜
-20mm厚水泥砂浆找平
-轻集料混凝土找坡
-120厚现浇钢筋混凝土屋面板
-混合砂浆
注:屋面天沟及屋顶女儿墙也应做泡沫玻璃保温层。
外墙(不透明部分)保温隔热措施
-花岗岩用自攻螺钉固定于龙骨上拼接
-60*60*4铝方型材龙骨,与螺栓与角钢连接
-角钢用膨胀螺栓固定于墙上
-网格布
-底层聚合物砂浆
-40mm厚岩棉或玻璃棉板保温层
-20mm厚水泥砂浆找平
-240mmKP1型烧结多孔砖
-20mm厚混合砂浆
外窗(透明部分)保温隔热措施
透明部分选用:6透明玻璃+12空气+6透明玻璃。
窗框选用:断热铝合金型材。
外窗的气密性: 不低于《建筑外窗气密性能分级及其检测方法》GB7107规定的6级。
透明幕墙的气密性:不低于《建筑幕墙物理性能分级》(GB/T15225)规定的3级。
地面(建筑基础持力层以上)防止返潮措施
-150mm厚C20细石混凝土面层
-防水钢筋混凝土底板
-40mm厚C20细石混凝土保护层
-加强防水层
- 100mm厚C15素混凝土垫层
- 200mm厚碎石夯实
- 素土夯实
地下室外墙防止返潮措施
-防潮防霉内墙涂料
-20mm厚1:2.5水泥砂浆找平层
-防水钢筋混凝土外墙
-2厚防水卷材
-20mm厚水泥砂浆局部找平层
-50厚聚苯板保护层
给排水可持续发展设计研究
1、低区给水采用市政自来水直接供给、高区给水采用变频设备供给,节约能源。
2、公共卫生间采用节水型卫生器具(座便器冲洗水箱容积不大于6L且采用两格,洗脸盆采用感应式水龙头以及采用陶瓷芯龙头、延时开关和红外线节水开关等),节约用水。
3、七氟丙烷气体灭火系统采用组合分配系统,节约投资。
4、污雨水分流排放,有利于城市综合治理。
5、厨房含油污水经隔油池处理,减少污染物排放浓度,减轻城市污水处理厂处理负荷。
电气可持续发展设计研究
1、总用电负荷根据资料计算,控制变压器负载率在70%--80%之间,确保变压器处于经济运行状态,变压器采用高效低耗的SCB10型干式变压器。变电所均设置在各负荷区的近中心位置,最大供电半径不超过180m。
2、照明光源以三基色荧光灯、稀土节能灯、高光效的金卤灯为主。
3、采用超低损耗镇流器、高频电字装置等设备降低镇流器能耗和尽可能多的抑止高次谐波分量。
4、采用高光输出比的灯具,格栅荧光灯具的效率不低于70%,金卤筒灯的效率不低于65%,节能筒灯的效率不低于60%。
5、公共部分照明采用集中管理方式,由配电间配电箱现场控制。小区的景观照明采用分时段控制方式。走廊内的普通照明采用人体感应自熄观光控制。
6、对公共设施采用分项计量,人工集中抄表。
暖通可持续发展设计研究
1、住宅采用家用分体空调,住户自理,设计预留室外机安装位置。物管用房独立商铺采用商用分体空调,商户自理,设计预留空调室外机的安装位置。室外机安装位置配合建筑立面布置,冷凝水排至空调板的地漏。
2、业主自行采购的分体式房间空调器能效比不应低于国家标准《房间空气调节器能效比限 定值及能源效率等级》GB12021.3-2010中的2级标准(即对分体空调容量 CC≤4500W,COP能效比3.4;4500W
3、地下机动车库消防排烟与平时排风合用,机械排风量按6次/时换气次数计算。排风机选用双速风机,平时低速排风,火灾时高速排烟。车库车道自然进风及进风机房机械送风。
4、设备房通风自称独立系统,通风量按5次/时换气次数计算。
5、各公共卫生间配排气扇,换气次数不小于10次/时。
6、配电间按换气次数10次/时计。
7、所有空调、通风及排风系统的风管上均设消声装置以减少噪声;风机与风管之间均采用阻燃柔性联接,长度L=200mm,且风机采用单独的强弹簧支吊架。
所有空调、通风设备采用节能、低噪声设备,通风空调设备均采用减振器或减振吊架安装。
8、汽车库尾气排放口一般出高层屋面排放,若地面排放则高于人员活动区。排风出口百叶采用消音百叶风口,减少噪音。排风机采用低噪音风机,进、出口设消声器。
9、采用通风系统的节能:通风机优先选用高效率、低噪声风机,各机械通风系统单位风量耗功率=0.26~0.31(消防专用风机除外)。
结语
可持续发展的生态建筑设计包括诸多方面的内容,真正全面实现建筑设计的可持续发展是一个长远的、非常困难的理想目标。随着人类生产、生活水平的发展,更多问题的不断涌现以及人类能力、手段的不断提高,可持续发展建筑的概念也必将随之发展、变化。从这一角度而言,可持续发展的生态建筑设计也是一项不断发展、永无止境的设计科学。
参考文献
[1] 夏云等.生态与可持续建筑[M].北京:中国建筑工业出版社,2001
[2] 黄雁,闫春林.可持续发展理论对建筑设计的影响[J].小城镇建设,2003年05期