綠色建筑的關鍵設計理念及方法
綠色建筑在發展原則上堅持可持續發展,在理念上貫徹綠色平衡,在整體設計上講究科學,集成綠化配置、通風和采光的設計上都強調自然化,對于圍護結構采用低耗能材料,在太陽能利用、地熱利用、中水利用、綠色建材和智能控制等高新技術的使用上,充分展示人文與建筑、環境及科技的和諧統一。
1綠色建筑設計的核心
綠色建筑核心內容是盡量減少能源、資源消耗,減少對環境的破壞,并盡可能采用有利于提高居住品質的新技術、新材料。
要有合理的選址與規劃,盡量保護原有的生態系統,減少對周邊環境的影響,并且充分考慮自然通風、日照、交通等因素。要實現資源的循環利用,盡量使用再生資源。盡可能采取太陽能、風能、地熱、生物能等自然能源。盡量減少廢水、廢氣、固體廢物的排放,采用生態技術實現廢物的資源化處理??刂剖覂瓤諝庵懈鞣N化學污染物質的含量,室內通風、日照條件良好。
2綠色建筑的設計理念
(1)低碳能源。
充分利用太陽能,采用低碳的建筑圍護結構以及采暖和空調,減少采暖和空調的使用。根據自然通風的原理設置風冷系統,使建筑能夠利用夏季的主要風向。建筑采用適應當地氣候條件的平面形式及總體布局。
(2)節約資源。
在建筑設計、建造和建筑材料的選擇中,均考慮資源的合理使用和處置。要減少資源的使用,力求使資源可再生利用。節約水資源,包括綠化的節約用水。
(3)回歸自然。
綠色建筑外部要強調與周邊環境相融合,和諧一致、動靜互補,做到保護自然生態環境。建筑內部不使用對人體有害的建筑材料和裝修材料。室內空氣清新,溫、濕度適當,使居住者感覺良好,身心健康。
綠色建筑的建造特點包括:對建筑的地理條件有明確的要求,土壤中不存在有毒、有害物質,地溫適宜,地下水純凈,地磁適中。綠色建筑應盡量采用天然材料。建筑中采用的木材、樹皮、竹材、石塊、石灰、油漆等,要經過檢驗處理,對人體沒有害處。綠色建筑還要根據地理條件,設置太陽能采暖、熱水、發電及風力發電裝置,以充分利用天然可再生能源。
3綠色建筑設計方法要點
(1)重視節地設計
節約用地,從建筑的角度上講,是建房活動中大限度少占地表面積,并使綠化面積少損失、不損失。節約建筑用地,并不是不用地,不搞建設項目,而是要提高土地利用率。
在城市中節地的技術措施主要是:建造多層、高層建筑,以提高建筑容積率,同時降低建筑密度;利用地下空間,增加城市容量,改善城市環境;城市居住區,提高住宅用地的集約度,為今后的持續發展留有余地,增加綠地面積,改善住區的生態環境。
(2)綠色建筑整體設計
整體設計的優劣將直接影響綠色建筑的性能及成本。建筑設計須結合氣候、文化、經濟等諸多因素進行綜合分析。整體設計時,切勿盲目照搬所謂的綠色技術,也不能僅著眼于一個局部而不顧整體。
(3)綠色建筑單體設計
1)建筑的體型系數即建筑物表面積與建筑的體積比,它與建筑的熱工性能密不可分。曲面建筑的熱耗小于直面建筑,在相同體積時分散的布局模式要比集中布局的建筑熱耗大,具體設計時減少建筑外墻面積、控制層高,減少體形凹凸變化,盡量采用規則平面形式。
2)外墻設計要滿足自然采光、自然通風要求,減少對電器設備的依賴,設計時采用明廳、明臥、明衛、明廚的設計,外墻設計要努力提高室內環境的熱穩定。
①采用良好的外墻材料,利用更好的隔熱磚代替粘土磚,節省土地資源。
②采用選擇性鍍膜窗戶,其導熱系數較小,能夠改善室內環境的熱穩定性。
③加強門窗的氣密性,減少熱交換。
④使用各種輕便可調節的遮陽設備抵卸夏季太陽的直接輻射,同時冬季能夠調節便于采光。
3)采用彈性設計方案,提高房屋的適用性、可變性,具體表在建筑結構、建筑設備等靈活性要求上。
①樓梯的可生長性,包括基礎的預留量、樓段板承重的預先考慮,周邊環境的生長預留地等。
②預留管道空間,包括水電、通訊的發展空間。
③家具系統的可變化性。
(4)綠色建筑節約能源設計
綠色建筑是一個能積極地與環境相互作用的、智能的、可調節系統。因此,它要求建筑外層的材料和結構,一方面作為能源轉換的界面,需要收集、轉換自然能源,并且防止能源的流失;另一方面,外層須具備調節氣候的能力,以消除、減緩,甚至改變氣候的波動,使室內氣候趨于穩定,而實現這一理想,在很大程度上須有賴于未來高新技術在建筑中的廣泛運用。
1)綠色建筑合理使用建筑材料、就地取材(主要是木材),盡量使用對人體健康影響較小的建筑材料,包括無放射、低揮發、低活性材料;另外,對油漆、膠水、粘合劑、地板磚、地毯、木板和絕緣物的選擇,除了要考慮性能優良外,還開始強調沒有毒性物質的釋放。
2)注重對外墻保溫低碳材料的使用。
外墻保溫低碳材料屬于保溫絕熱材料,僅就一般的居民采暖的空調而言,通過使用絕熱維護材料,可在現有的基礎上低碳50%~80%。
3)綠色建筑主張太陽能等可再生能源的利用。
例如:利用空調冷凝熱作為生活熱水的輔助熱源,利用太陽能和地熱能產生的熱水作為日常生活用熱水。利用太陽能光電系統來支持日常生活用電。在混凝土中埋設光導纖維,可以經常地監視構件在荷載作用下的受力狀況,自我修復混凝土可得到實際應用。建筑物表面材料,通過多功能的組織進行呼吸,可凈化建筑物內部的空氣,并降低溫度。形狀記憶合金材料可用于百頁窗的調整或空調系統風口的開關,自動調節太陽光亮。建筑物表面的太陽能電池可提供采暖和照明所需要的能源。
(5)室外環境綠化設計
在建筑設計中應充分利用綠化這一生態因子,為居民創造出高質量生活環境。
1)建筑四周綠化。
在夏季,地面受到的輻射熱反射到外墻和窗戶的熱量約占總熱量的一半,為了降低這部分從地面來的反射熱,適宜在建筑物室外種植灌木和草坪,盡量減少反射到房間的熱量。對于冬季寒冷的地方,適宜種植落葉性植物。
2)建筑立面綠化。
通過種植攀緣性植物使墻面綠化,如常春藤和野葡萄屬于自攀緣性植物,不需要其他輔助支持物,常春藤可以生長30m高的墻面,野葡萄可以長到15m左右,可減少熱輻射,對建筑物裝飾性也很好,可以使高大的建筑物更具有特色。
3)陽臺與屋頂綠化。
陽臺是室內與室外自然接觸的媒介,陽臺綠化不僅能使室內獲得良好的景觀,而且也豐富了建筑立面造型并美化城市景觀。陽臺有凹、凸及半凹半凸三種形式,形成不同的日照及通風情況,產生不同的小氣候。要根據具體情況選擇喜陽還是喜陰,喜潮濕還是抗干旱的不同品種的植物。陽臺綠化注意植物的高度,不要影響通風和采光。屋頂綠化給居民的升華環境以綠色的享受,它對人們心理的作用比其他物質享受更為深遠。此外屋頂綠化具有蓄水,減少廢水排放,還可以保溫隔熱、隔聲等作用。
(6)室內環境設計
1)光環境。
設計采光性能建筑朝向,發揮天井、庭院、中庭的采光作用,使天然光線能照亮人員經常停留的室內空間;采用自然光調控設施,如采用反光板、反光鏡、集光裝置等,改善室內的自然光分布;采用一般照明和局部照明相結合;采用低碳的光源、燈具和電器附件。
2)熱環境。
優化建筑外圍護結構的熱工性能,防止因外圍護結構內表面溫度過高或過低、透過玻璃進入室內的太陽輻射熱等引起的不舒適感;設置室內溫度和濕度調控系統,使室內的熱舒適度能得到調控;根據使用要求合理設計溫度可調區域的大小,滿足不同個體對熱舒適性的要求。
3)聲環境。
采取動靜分區的原則進行建筑的平面布置和空間劃分,減少對有安靜要求房間的噪聲干擾;合理選用建筑圍護結構構件,采取隔聲、減噪措施,室內噪聲級和隔聲性能符合《民用建筑隔聲設計規范》的要求。
4)室內空氣品質。
結合建筑設計提高自然通風效率;合理設置風口位置,組織氣流,采取措施防止串氣、泛味;采取措施防止結露和滋生霉菌。
(7)地域人文環境設計
使建筑融入歷史與地域的人文環境包括以下幾個方面:對古建筑的妥善保存,對傳統街區景觀的繼承和發展;繼承地方傳統的施工技術和生產技術;繼承保護城市與地域的景觀特色,并創造積極的城市新景觀;保持居民原有的生活方式并使居民參與建筑設計與街區更新。