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2012年来,国家站在建设生态文明的高度,了《绿色建筑行动方案》、《关于加快发展节能环保产业的意见》等一系列文件,在严格要求执行建筑节能标准的基础上,对包括重庆在内全国所有省市提出了“到2015年,城镇新建建筑中二星级及以上绿色建筑比例超过20%”的目标。而重庆目前正在组织实施的绿色建筑占每年新建建筑总量的比例不到10%,且仅局限于经济发展水平较好的都市功能核心区和都市功能拓展区,因地制宜地发展绿色建筑的任务十分艰巨。从提高绿色建筑的实施效果看。我国绿色建筑评价标识分为“设计标识”和“运营标识”;重庆地方绿色建筑评价标识在国家“设计标识”和“运营标识”的基础上,增加了“竣工标识”。但从绿色建筑发展的现状看,大部分绿色建筑还停留在设计标识阶段(见图1、图2),在施工和运行环节执行绿色建筑标准出现了较为严重的衰减,导致部分项目“节能、节地、节水、节材和环境保护”的技术要求仅仅落实在图纸上,而未真正体现到建筑建造和使用的全过程中,绿色建筑实施质量有待提高。分析重庆推动绿色建筑发展中面临的任务和挑战,究其原因是由于执行绿色建筑标准有一定增量成本。2014年以前,国家和重庆推动绿色建筑均以鼓励性的自愿评价标识为主,缺少对建设单位的制度约束,而建设单位从自身利益出发,往往缺少发展绿色建筑的积极性,自愿实施绿色建筑的项目数量较少。同时,在目前我国社会诚信相对缺失的情况下,部分项目仅仅把绿色建筑作为提高项目销售竞争力的噱头,虽然申报获得了绿色建筑设计标识,但在进入施工阶段后,建设单位随意变更绿色建筑设计,擅自降低绿色建筑实施标准。因此,自愿申报评价标识的绿色建筑管理模式已不再适应当前国家全面发展绿色建筑,推动城乡建设绿色、循环、低碳发展的要求,亟待通过对现行绿色建筑管理体系的改革和创新,逐步实施绿色建筑强制政策,加强对绿色建筑实施全过程的监管,确保绿色建筑相关技术要求落到实处。一是改变现行评价标准体系。目前国家和重庆推动绿色建筑建设和发展的主要技术依据是推荐性工程建设标准———《绿色建筑评价标准》。但《评价标准》明确的是绿色建筑施工图设计完成并通过施工图审查后、竣工验收后和竣工验收并投入使用一年后3个环节的达标判定要求,难以有效指导绿色建筑在设计、施工和验收过程的强制实施。二是改革现行评价标识管理制度。根据国家和重庆现行绿色建筑评价标识管理程序和要求,绿色建筑评价涉及专家评审、公示、颁发标识和备案等环节,评价过程所需时间较长。在当前评审机构尚未市场化,评审专家相对缺乏的情况下,若采用评价方式,难以适应强制推行绿色建筑的需要。
2加大改革创新,探索重庆绿色建筑发展之路
按照国家《绿色建筑行动方案》的部署,结合重庆绿色建筑发展实际,我们提出了按照激励引导和强制推广相结合、先主城后远郊、先公共建筑后居住建筑的原则,采用技术标准和行政监管相结合的模式,分区域、分阶段强制推行新建建筑执行一星级绿色建筑标准的工作思路,以系统工程方法全面推动绿色建筑发展。2.1标准约束一是结合重庆气候资源条件、经济发展水平、人民生活习惯,对照国家和重庆市《绿色建筑评价标准》,将适宜重庆地区的经济适用的一星级绿色建筑技术内容作为强制性条文纳入现行建筑节能设计标准、施工及质量验收规程,增加了绿色建筑“节地、节水、节材和环境保护”的要求。目前重庆已修订了重庆市《公共建筑节能(绿色建筑)设计标准》DBJ50-052-2013,正在组织推进《居住建筑节能65%(绿色建筑)设计标准》、《公共建筑节能与绿色建筑施工质量验收规程》、《居住建筑节能与绿色建筑施工质量验收规程》的修订工作。二是依据相关建筑节能(绿色建筑)设计标准,组织编制了《重庆市建设工程设计文件编制技术规定建筑节能与绿色建筑专篇》、《重庆市建筑节能与绿色建筑初步设计审查要点》和《重庆市建筑节能与绿色建筑施工图设计复核要点》,分别从初步设计阶段和施工图设计阶段分建筑、结构、给排水、电气和暖通5个专业对建筑节能与绿色建筑工程设计文件编制的范围和深度提出了相应要求,明确了建筑节能(绿色建筑)初步设计和施工图设计所需的技术文件要求,并为城乡建设主管部门和施工图审查机构开展建筑节能(绿色建筑)设计审查提供了依据。三是组织研发了《重庆市建筑节能(绿色建筑)设计分析软件》作为配套工具供全市免费使用。通过标准强制,使执行相关标准的项目在达到建筑节能强制性标准要求的同时,满足国家一星级绿色建筑设计标识及重庆市绿色建筑设计标识银级要求。2.2制度规范把一星级绿色建筑的评价管理纳入现行建筑节能监管体系,将绿色建筑相关强制性标准的技术要求作为初步设计建筑节能专项审查、建筑能效测评的重要内容,通过闭合监管措施,保证一星级绿色建筑标准在设计和施工环节的有效落实。在设计阶段。重庆实施了建筑节能与绿色建筑初步设计专项审查制度和设计质量自审责任制度。城乡建设主管部门将对执行一星级绿色建筑标准的新建建筑项目开展初步设计建筑节能与绿色建筑专项审查,对达不到一星级绿色建筑标准的项目不得通过初步设计审批,不得发放施工许可证;对达到一星级绿色建筑标准的项目在通过施工审查备案后发放绿色建筑设计标识。同时,要求设计单位在报相应设计审查前,需经单位内部的建筑节能与绿色建筑设计质量自审机构自审合格;对经自审合格后的项目,仍存在设计质量差等问题的设计单位实施定期通报。保证建筑节能与绿色建筑强制性标准在设计环节的严格执行。在施工阶段。重庆强化了建筑节能与绿色建筑重大设计变更管理,切实落实建筑节能材料使用质量的动态监管制度,建立了建筑节能材料和产品使用诚信行为档案,进一步规范建筑节能材料和产品的使用行为,保障建筑节能工程质量。在竣工验收阶段。重庆在全国唯一创新建立了强制性的建筑能效(绿色建筑)测评与标识制度。在执行一星级绿色建筑标准的新建建筑项目竣工验收前,将由城乡建设主管部门实施强制性的建筑能效与绿色建筑测评,对新建建筑在初步设计、施工图审查、施工等环节贯彻落实建筑节能与绿色建筑标准的质量进行最后的评价和检验。对建筑能效与绿色建筑测评不合格的项目,不得组织竣工验收,不得交付使用;对经测评达到一星级绿色建筑标准的项目,在颁发建筑能效标识的同时,按有关程序和规定颁发重庆市银级绿色建筑竣工标识(对应国家一星级绿色建筑)。这不仅加强了对建设各方主体的制度约束,为保障新建建筑严格执行建筑节能与绿色建筑标准起到了积极作用,而且为消费者正确识别和选择节能与绿色建筑提供了权威公正的信息,有利于引导形成绿色建筑的消费需求。2.3工程实践重庆已自2013年12月1日起重庆主城中心区2737km2和两江新区范围内报初步设计审批的公共建筑及若因设计变更等原因在2013年12月1日之后重新报初步设计审批的项目执行《公共建筑节能(绿色建筑)设计标准》的全部规定,除达到节能50%标准要求外,应至少达到国家一星级绿色建筑设计标识及重庆市绿色建筑设计标识银级要求。截至2014年3月,重庆已通过强制绿色建筑发展政策,组织实施了130余万m2的绿色建筑,为逐步提高新建城镇建筑强制执行绿色建筑标准的比率,完成国家明确的绿色建筑发展工作目标奠定了基础。
3展望未来,实现从节能建筑到绿色建筑的跨越发展
1、倡导绿色建筑,节能减排,创造可持续发展的环境。
2、狠抓节能工作的宣传、贯彻、实施,将建筑节能减排的要求落实到建筑设计、施工图审查、工程监理、工程竣工验收的每一个环节。
3、保持建筑节能设计、施工图节能专项审查覆盖面100%,节能专项审查合格率100%,施工图无节能设计专项,施工图审查无节能审查专项的工程项目,建设行政主管部门不予审查备案,不予办理施工许可证。
4、加强现场实施情况监督管理,确保施工中执行建筑节能相关规定,严格按图施工,确保我县城区内所有公共建筑及住宅小区,节能覆盖率100%。农村建筑及城内个别小型私宅逐步推进。
5、重点推广外墙内保温措施,严格要求所有外窗特别高层建筑外窗必须安装中空玻璃窗。
6、所有工地住宅小区售楼部做好建筑节能公示牌。
7、针对工程现场出现的各种问题,特别是外墙外保温掉瓷片、保温材料防水、保温层防裂、窗热桥问题等,认真研究,查找原因。我局将组织相关人员及专家,不定时对建筑节能工程现场检查及指导,必要请上一级专家协助解决技术难题,真正将节能做好做实。
8、支持一个工程作建筑节能示范工程,给予政策、技术、资金上的大力支持,并作广泛宣传,使其它工程以该工程为示范而逐步推广开。
9、上半年及下半年各一次针对县城区内公共建筑和居住建筑在建项目的建筑节能施工质量情况,节能设计文件落实情况,建筑节能信息公示情况等,深入工地现场作全面检查。
10、大力推广可再生能源和绿色照明,大力支持我县天塘山风电场的工程建设,大力推广节能灯,太阳能路灯、庭院灯照明。支持引导太阳能热水器及空气源热水器使用。
【摘要】为了加强建筑节能工程的设计和施工管理,节能减耗,国家提倡在建设工程中采用节能环保绿色材料,并在节能施工过程中采用节能工艺,使建筑物达到节能设计要求,建筑节能设计可以节约能源,充分利用自然资源,扬长避短,减少碳排放,使人们居住更舒适,为此,国家颁布了《建筑节能工程施工质量验收规范》 - 中华人民共和国国家标准 GB50411-2007 ,江苏省颁布了《江苏省公共建筑节能标准》报批稿,在建筑设计和施工环节都制定了相应标准,各种节能产品的研制和使用促进了节能设计和技术的进步,节能设计取得了良好的经济效益和社会效益,现我结合江苏泰州地区的实际谈谈建筑节能设计施工情况以及存在的问题和我的建议。
【关键词】建筑节能;标准;材料;遮阳
住房和城乡建设部提出,将按照“分类指导,创新机制,加大力度,扎实推进”的要求,确保建筑节能工作实现又好又快发展。建筑节能要从规划节能设计、建筑节能设计和节能施工几个方面入手,按照相关设计和施工以及验收规范和国家强制性条文从事工程建设。为此,我省编制了《公共建筑节能设计标准》,相比国家标准,分类细化,标准更严,并融入了国内外适合我省自然气候条件的最新节能技术,设置了11条强制性条文。
1 建筑节能设计的现状及存在问题
1.1 建筑节能设计的现状
江苏省属能源紧缺地区,煤碳和石油主要从外省调入,而气候条件上属于“冬热夏冷地区”,建筑能耗已占全省总能耗的20%,未来20年这一比例有可能达到35%。建筑能耗有一半出自大型公共建筑,多数是不科学的设计带来的。目前国家和我省都制定了建筑节能设计和施工规范,施工图审查制度,建筑节能规划设计是其中首要环节,是建筑设计的重要内容之一,它是从分析本地区的条件出发,将建筑设计、建筑微气候、建筑技术和能源的有效利用相结合的一种设计方法,也就是说冬季最大限度地利用自然能来取暖,多获得热量和减少热损失,夏季最大限度地减少得热和利用自然能来降温冷却。在设计和施工各个环节,层层把关,取得了不少成果,如在建筑设计中,屋面和外墙普遍使用保温材料,外墙门窗全部采用了中空玻璃,在多层低层房屋建筑中统一安装太阳能热水器,使用节能环保绿色材料等,经济效益、环境效益明显。
1.2 建筑节能设计的存在问题
1.2.1 建筑节能规划设计不合理
建筑节能规划设计不合理,影响居住区气候环境及建筑舒适性的最主要两个因素是太阳辐射和空气流通,因此通过降低太阳辐射,增强建筑物的自然通风效果是建筑节能的主要方向,这往往需要规划师在节约土地和合理的建筑间距之间找到平衡点。
1.2.2 建筑单体的节能与通风设计存在问题
专家认为建筑能耗的几方面问题:一是片面追求建筑外形奇特怪异。二是大幕墙盛行,空调能耗居高不下。三是新能源应用率低,技术普及不到位。四是追求装饰装修奢华,忽视声光热等综合使用功能。
在建筑市场中,为了追求土地利用率最大化,往往要求设计师按最大容积率设计,导致建筑物朝向不合理,日照比娈小(建筑物间距变小),造成一梯多户,户型设计不合理,通风效果差,夏季室内闷热,不得不使用人工通风和降温措施.
1.2.3 建筑外墙的遮阳运用被疏忽
设计师在建筑立面设计时,往往注重的是立面造型构造效果,而不考虑遮阳,所以形式作用大于实际功能,建筑遮阳有水平遮阳、垂直遮阳、综合遮阳(栅格)等,此外还有档板式遮阳、帘式遮阳、百页遮阳等。所以我认为建筑立面设计应与建筑遮阳设计相结合并注意三方面问题,一是明确各种外遮阳的适用性,二是从构件的设计上要处理好遮阳与隔热的问题,三是合理布置遮阳板,避免影响室内空气流动的速度。
2 建筑节能设计的对策及发展前景
2.1 建筑节能中人的素质培养
建筑能耗不仅取决于建筑形式、耗能设备、运行控制,更大程度上与使用者的行为和对室内环境的舒适性程度要求有关,居住者应养成良好的行为习惯,崇尚节约,不要盲目追求高舒适性和过度依靠电器设备,自觉降低建筑能耗,节约能源
2.2 采用节能技术和措施
把建筑节能工作的重点放在围护结构保温,推广水源热泵、地源热泵等新技术,应用太阳能等可再生能源等方面,如现在江苏地区低层和多层房屋都统一安装了太阳能,而高层建筑则少有人尝试,如果在高层建筑上为每户安装壁挂式外墙太阳能,则可以解决居民夏季洗澡及使用热水问题,相比使用电热水器和燃气热水器,节约的能源是很可观的。
此外,为了解决我们能源和环境的瓶颈,我们必须以实际的能耗数据为导向,以真正降低能源消耗为目标,开展建筑节能工作,从行为、管理、技术全方位落实,才能真正完成建筑节能重大任务。
2.3 在建筑工程中使用节能环保材料并不断研制新材料新技术
节能材料和节能技术在建筑节能设计施工中起着关键作用,材料科学的发展日新月异.
长期以来,建材行业产品繁多,参差不齐,技术不过关,鱼目混珠,生产方式粗放,只知道对自然资源的开发,而不重视保护,对生态环境利用而轻视改善,产品质量差,耐久性短,在生产过程中,使用了大量化学制剂,造成室内环境污染,如苯、甲醛、氡、氨等,给人民身体健康带来危害。只有开发多功能新型材料才能满足人们的需求。
参考文献
[1]建筑节能技术著 译 者中国建筑业协会建筑节能专业委员会 中国计划出版社
[2]建筑节能杂志 主办单位中国建筑东北设计研究院
[3]《建筑节能工程施工质量验收规范》 - 中华人民共和国国家标准 GB50411-2007
[4]江苏省《公共建筑节能设计标准》DGJ32/J 96-2010
关键词:中原地区;小高层;住宅节能;设计
我国虽地大物博,能源资源丰富,但人口众多,人均资源偏少。在各类资源消耗中,建筑能耗占所有资源消耗总和的25%~33%,占据能耗总量比重较大,对远离其所在地的其他区域的河流水体、空气质量影响较大。当前我国的既有建筑95%以上是高能耗建筑,新建建筑80%以上是高能耗建筑,我国单位建筑面积能耗是发达国家的2~3倍。所以,中国要走可持续发展道路,推进节能建筑、绿色建筑已刻不容缓。
1中原地区建筑节能设计的现状分析
1.1既有建筑节能设计现状
改革开放以来,各行各业迅猛发展,建筑业也不例外,以多层住宅和小高层住宅为主的集体式住宅建筑骤然增多,但由于当时经济条件的限制,为了节省造价,集体式住宅建筑存在建筑设计标准偏低、围护结构构造简单、居住舒适度较差、环境效应差等缺点,这类建筑已不能满足人们日益增长的物质文化和节能理念的要求。并且此类建筑能耗过大,与周围城市环境不协调,更与当前所倡导的建筑绿色化的理念相违背。
1.2新建建筑节能设计现状
中原地区气候特殊,夏季湿热、冬季阴冷,所以该地区建筑节能设计既要满足冬季保暖又要满足夏季隔热的要求。做好新建建筑的节能设计工作,不仅需要建筑师从实践中总结经验,开拓创新,更需要政府的政策支持和监管保障。河南省人口总量大,人均占有资源少,经济发展与能源资源供应的矛盾日益加剧。“十二五”期间,河南省省政府重点抓好新建建筑节能,深化供热体制改革,推进墙体材料革新,加强公共建筑用电管理,指导开展农村住房节能,抓好低能耗、绿色建筑示范带动等工作,并强化新建建筑执行建筑节能标准,都取得了显著成效。(1)制定了建筑节能设计标准。按照《河南省人民政府办公厅关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知》(豫政办〔2005〕86号)要求,全省县级以上城市全面执行居住建筑65%、公共建筑50%的节能设计标准。凡属财政补贴或拨款建筑,在严格执行节能设计标准基础上,鼓励执行低能耗和绿色建筑标准。并在2012年编制了《河南省居住建筑节能设计标准(夏热冬冷地区)》、《河南省居住建筑节能设计标准(寒冷地区)》,这两部地方标准吸收了外省居住建筑节能设计标准的先进经验,为该省新建住宅建筑节能设计提供了新的标准依据。(2)加强了建筑节能监督管理。河南省各级工程质量监督机构要按照《建筑节能工程施工质量验收规范》(GB50411-2007)要求,严格进行建筑节能分部工程或专项验收,对验收不合格的项目不得进行竣工验收备案。达不到节能标准的建筑不准销售使用。房地产开发企业在销售房屋时,应当向购买人明示所售房屋的节能措施、保温工程保修期等信息,在房屋买卖合同、质量保证书和使用说明书中予以载明,并对其真实性、准确性负责。(3)加大了建筑节能执法监督力度。河南省各级政府及住房城乡建设部门着力加强对建筑节能工作的监督检查,依据《中华人民共和国节约能源法》和《民用建筑节能条例》(国务院令第530号)等法律、法规监督不执行或擅自降低建筑节能设计标准的现象。进一步加大建筑节能执法监督力度,保证绿色建筑的顺利建成和节能减排工作的顺利开展。尽管政府在建筑节能方面做了很多努力,但在建筑节能起步发展时期仍然存在一些不足:建设各参与方的建筑节能意识及法制意识较为薄弱、区县单位的建筑节能设计和施工等能力不足、建筑节能产业支撑体系不够完善、建筑节能经济激励机制尚未建立等,种种弊端都会阻碍新建建筑节能的发展。
2高层建筑节能设计的必要性
2.1既有建筑能耗高,改造价值总量大
新建建筑大多都是高层和超高层,此类建筑的建筑节能设计在政策的严格要求下,建筑能耗严格按照低碳建筑进行设计,能耗不高。既有建筑多层和小高层居多,而且大多既有建筑的布局不合理,外墙材料保温隔热效果差,门窗未考虑保温隔热。此类建筑存量多,改造价值总量大,如果加以改造,对建筑能耗的降低贡献巨大。
2.2既有建筑不能满足当前居民的生活舒适性
传统小高层建筑建造时由于条件限制,房屋夏季没有制冷设施,冬季没有取暖设施,室内环境极为不适。现在由于人们生活条件提高,大多居民会自行选择采取措施降温或取暖。在夏季,空调通过将室内热空气排出室外的方式给室内降温,然后再将空调冷凝水排到室外,但这都是以牺牲室外环境为代价。而且,空调调温时间过长,室内舒适性也会降低。与人们生活水平提高相适应的环境改善较为迫切,包含室内环境和室外环境,所以既有建筑节能改造和新建建筑节能设计尤为关键。
2.3新建建筑应与国家倡导的绿色建筑发展相适应
国务院印发的《“十三五”节能减排综合工作方案》明确了“十三五”节能减排工作的主要目标和重点任务即强化建筑节能。编制绿色建筑建设标准,开展绿色生态城区建设示范,到2020年,城镇绿色建筑面积占新建建筑面积比重提高到50%。实施绿色建筑全产业链发展计划,推行绿色施工方式,推广节能绿色建材、装配式和钢结构建筑。强化既有居住建筑节能改造,实施改造面积5亿平方米以上,2020年前基本完成北方采暖地区有改造价值城镇居住建筑的节能改造。推动建筑节能宜居综合改造试点城市建设,鼓励老旧住宅节能改造与抗震加固改造、加装电梯等适老化改造同步实施,完成公共建筑节能改造面积1亿平方米以上。推进利用太阳能、浅层地热能、空气热能、工业余热等解决建筑用能需求。既有建筑进行节能改造,新建建筑能耗控制,这与我国的环境保护发展战略相一致,同时也与国家倡导的绿色建筑发展相适应。
3建筑节能设计的重要意义
从我国国情出发,建筑节能设计师建筑师运用科学合理的建筑节能措施完成作品,不仅仅能够实现对资源的节俭,同时也能保护环境,消耗相同的资源完成更多的建筑,节约我国有限的能源资源,降低建筑能耗在总能耗中的比重,提高利用率。从居民的生活质量上来讲,随着居民生活物质水平和精神水平的提高,人民更希望生活在自然、干净、卫生的环境中,建筑节能设计能够有效减少建筑垃圾、减少建筑污染,保护环境卫生,从而实现自然环境和能源资源的可持续发展。
4建筑节能设计的主要方法
4.1整体设计方案
当前对于环境保护的呼声越来越高,许多专家学者对绿色建筑节能设计的研究也越来越深入。天津大学对基于大数据的节能设计进行研究分析,准确瞬时确定建筑物内部若干设备的运行状态和故障原因,并能够依据业主的个人喜好做出改变,再计算运行,并能够动态自我修复,形成内部系统之间相互配合的智能建筑。此外,在全面提倡环境保护的大背景下,广州某设计公司提出基于低碳节能理念的建筑节能设计方法,选取低碳建筑材料并增加其使用率,设计出低碳建筑节能系统,并且在建筑设计过程中要坚持绿色意识、树立绿色观念,节约资源,实现建筑美学、环境保护和低碳节能理念的统一。清华大学开展了基于整体能量需求的方案阶段建筑节能设计方法,建立了一套建筑方案阶段节能设计方法体系和方案阶段节能设计导则的形式,力求为建筑设计者指明方向。天津大学综合考虑城市和建筑多层面设计因子的系统化整合,进行了基于能耗模拟的建筑节能设计方法研究,转变原有的设计思维模式,最大限度地提高节能效率。
4.2细化节能设计
建筑设计人员往往从建筑本身进行细化设计,降低建筑能耗。对于建筑规划与布局,建筑群之间有利于自然通风,平面形状为长矩形的建筑应该跟主导风向保持在30°~60°之间,并保证一定的间距便于日照和通风;进行小区规划时,尽量避免周边式和混合式,要留出通风通道,利于建筑群中的空气流动。对于建筑围护结构,最基本的设计方向是在材料和构造上尽量减小热阻,即主要致力于降低屋顶结构、门窗和墙体结构的传热系数,减少热传导,进而降低能耗。
5结语
中原地区气候特殊,设计人员在兼顾冬季保暖和夏季隔热的同时,又在平衡建筑能耗降低、环境保护、建筑造价等三个方面做出了很多努力,也有许多较为成熟的设计方法。相信在国家大力推行绿色建筑发展的大背景下,我们能够在节能设计的实践工作中探索出更高效的方案,为我国的绿色建筑发展做出贡献。
参考文献:
[1]付祥钊.建筑节能技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[2]王立雄.建筑节能[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.
[3]DBJ41/071-2012.河南省居住建筑节能设计标准(夏热冬冷地区)[S].
[4]DBJ41/062-2012.河南省居住建筑节能设计标准(寒冷地区)[S].
[5]詹治国.建筑项目中节能技术的运用研究[J].住宅与房地产,2016(3):218.
[6]宋莎.基于建筑节能理念的住宅设计研究[J].河南科技,2015(16):72-74.
关键词:建筑;节能;设计;绿色
中图分类号:TU20 文献标识码:A
一、节能设计中的主要问题
1节能初步设计总平面要求
图中应准确表达建筑物的主要朝向和平面外轮廓线,标明设计建筑物所在地的风向图。总图中应说明建筑密度指标,应清楚表达(建筑)场地中的绿地、硬质铺地、道路及水域布置关系。建筑单(群)体的布置利用天然采光和自然通风的描述(通过计算模拟分析)。
2节能初步设计需要控制的问题
建筑朝向——主要朝向宜为南北向或接近南北向, 东西向宜采取遮阳、导风措施。建筑间距——确定最小间距,经日照分析,符合日照标准要求。自然通风——充分利用主立面,开口迎向夏季主导风向, 避开冬季主导风向,利于自然通风的顺畅。立体绿化系统—采用地面绿化、空中绿化、屋顶花园立体等绿化系统, 提高绿地率和绿化率,可起到遮阳、降温、导风的作用,对节能有利。建筑总平面布局和建筑物内部的平面设计,应合理确定冷热源和风机机房的位置,尽可能缩短冷、热水系统和风系统的输送距离。
3节能施工图设计注意环节
(1)居住建筑
进行建筑的体形系数计算,检查其结果是否符合节能设计标准规定;进行建筑物每个朝向的窗墙比计算,检查其结果是否符合节能设计标准规定;设计建筑外墙的遮阳措施及装置;控制建筑外窗及阳台门的气密性等级;进行围护结构东、西墙和屋面的隔热计算,使其满足《民用建筑热工设计规范》的相关要求; 设计围护结构各部位(屋顶、外墙、外门窗、分户墙和楼板、底部自然通风的架空楼板、户门)选用的材料及厚度、构造层次。说明所选用材料的修正系数取值,并计算其传热系数K 值和热惰性指标D,检查结果是否符合节能设计标准规定;综合各项指标,判断其结果是否符合建筑节能设计标准;当各部分传热系数和热惰性指标不能完全满足规定限值时, 需进行综合计算判断(权衡计算),直到达标为止;制作和填写居住建筑节能设计审查备案登记表和节能计算书。
(2)公共建筑
进行建筑每个朝向的窗(包括透明幕墙)墙面积比计算,检查其结果是否符合节能设计标准的规定。当窗(包括透明幕墙)墙面积比小于0.4 时,检查其所选用的玻璃(或其他透明材料)的可见光透射比是否符合建筑节能标准规定;设计建筑的遮阳措施部位和形式,计算建筑外窗的遮阳系数;计算建筑外窗的可开启面积,检查其结果是否符合节能设计标准规定;计算屋顶透明部分的面积,检查其结果是否符合节能设计标准规定;控制建筑外窗、透明幕墙的气密性等级,并应符合节能设计标准规定;进行围护结构东、西墙和屋面的隔热计算,使其满足《民用建筑热工设计规范》的相关要求;设计建筑围护结构各部位:屋面(包括透明部分)外墙、底面接触室外空气的架空或外挑板、外窗(包括透明幕墙) 等所选用的材料及其厚度、构造层次,说明所选材料的修正系数取值,并计算其传热系数,检查其结果是否符合节能设计标准规定;当规定性指标不能满足《<公共建筑节能设计标准>广东省实施细则》要求时,应进行围护结构热工性能的权衡判断,或采用性能化指标判断;制作和填写公共建筑节能设计审查备案登记表和节能计算书。
(3)暖通空调
元式空气调节机组作为冷热源设备时,应控制其能效比。(在设备表中明确);采用多联式空调(热泵)机组时,应控制其制冷和制热性能系数。(在设备表中明确); 采用空气源热泵机组和风冷空调器时,应配合建筑等专业,合理设置室外机位置,满足节能设计标准要求;设置集中采暖,集中空气调节系统或户式集中空气调节系统时,按公共建筑节能设计标准执行; 采用集中采暖,空调系统时,应设计分户热(冷)量计量装置;控制锅炉的额定热效率,蒸汽压缩循环冷水(热泵)机组在额定工况下的性能系数,单元式空气调节机组在名义制冷工况下的能效比,溴化锂吸收式冷水和直燃式冷(温)水机组在名义工况下的性能参数。(在设备表中明确);宜采用热回收措施;宜采用全新风运行措施。
(4)电气
配变电所设置:变电所的设置位置宜处在负荷中心;变压器选择:合理确定变压器的能耗、接线方式、台数选择、变压器负荷率、季节性负荷或专用负荷的调节措施等;供电电缆选择:优化电缆截面的选择、敷设路径走向等;功率因数补偿:确定功率因数补偿中补偿方式(就地或变电所集中补偿、就地和变电所集中相结合补偿、三相电容器补偿或单相电容器补偿、补偿控制方式等),补偿后的功率因数值;控制主要场所的照度标准; 控制主要场所的功率密度值;优化公共场所和主要功能房间的照明控制方式(定时开关、调光开关、光电自动控制器、节电控制器、限电器、电子控制门锁节电器以及照明自控管理系统等);充分利用天然光(随室外天然光的变化自动调节人工照明照度、利用各种导光和反光装置将天然光引入室内进行照明、利用太阳能作为照明能源等)。
二、建筑节能设计中问题的处理措施
(1)导热系数“λ”和蓄热系数“s”的修正系数。近年来,随着建筑节能工作的不断推进,强调必须要考虑导热系数λ 和蓄热系数s 的修正系数, 需进行修正主要是考虑在建筑节能构造中保温材料的工作状态与实验室测得的数据时的工作状态是不同的。如在屋面构造中保温材料因施工荷载等因素会使其受力,产生压缩变形,密度增加,厚度减少,自然保温效果要打折扣,所以一定要乘以“修正系数”才能较正确的反映其实际的保温效果。
(2)屋面、墙面反射系数的取值。屋面、墙面节能构造的面层其粗糙度、色彩的深浅,对太阳光直射或漫射时的吸收和反射能力都会直接影响屋面节能构造的效果,所以要采用屋面反射系数“ρ”的取值来对其进行调整。
(3)隔热屋面。这种屋面在夏热冬暖地区是经常采用的一种屋面节能技术, 在这类地区一味加厚保温层的厚度,在投入与产出方面不是成比例增长的,绘出的线形不是一根直线而是一根抛物线,是不经济的节能方案。而采用架空板与保温屋面组合的屋面节能技术,能达到事半功倍的效果。通过架空板形成通风的架空层,把屋面的辐射热量大部分带走了,大大降低了屋面的表面温度,这样就减少了保温层的厚度。
(4)正置或倒置保温屋面。这是工程中使用最多的一种屋面节能技术,究竟采用正置还是倒置按选用的保温材料来决定。只有当保温材料吸水率很小(≤4%),基本不吸水时,并且应具有一定的压缩强度,才可以采用倒置保温屋面。目前一般大部分采用挤塑板(XPS)做保温层,该保温材料就适宜采用倒置保温屋面, 把保温层设在防水层的上方,既保护了防水层,又保温了整个屋面,能取得较好的效果。
屋面面层的处理从建筑节能来考虑应采用浅色屋面,其“ρ”值较小,使得屋面总热阻值也会要求小些,可减少保温层的厚度。结合工程实践,采用正置法保温屋面,上人屋面的面层宜采用浅色的地砖或钢筋砼刚性防水面层,不上人屋面宜选用贴有铝箔保护层的各类防水卷材。
结语
目前,我国正在积极倡导节约能源和可持续发展,建筑节能型建筑已成为城市建设的发展方向。但建筑节能从理念到实际是一个漫长的过程,不仅需要从设计上整体把控,通过一系列节能设计手段, 提高项目的能源利用效率,同时也需要在设计审查环节控制节能方向和指标,并在施工过程中落实节能理念,保证质量,才能真正做到保护自然生态环境,最终实现可持续发展。
参考文献
[1]房志勇.建筑节能技术教程[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.
1.1.绿色建筑设计标准的专业分类
江苏省住房和城乡建设厅2014年9月了《江苏省绿色建筑设计标准》DGJ32/J173—2014(以下简称设计标准),要求全省2015年1月1日起所有新建民用建筑设计必须满足绿色建筑设计标准。设计标准在执行国家新修订《绿色建筑评价标准》GB/T50378—2014(以下简称评价标准)的基础上,遵循因地制宜的原则,结合了江苏省气候、资源、自然环境、经济、文化特点及适宜性技术,按满足一星级以上绿色建筑设计评价目标编制。设计标准主要有八章,分别是建筑策划、场地规划、建筑设计、结构设计、暖通空调设计、给排水设计、电气设计及景观环境设计等专业。各专业的设计指标要求对应了评价标准的各项分类控制项和评分项的指标要求。对应评价标准分类指标中的控制项条款,设计标准采用了强制性类似条文,评分项则以一星级的获取分数值为底限。
1.2.绿色建筑设计文件编制的时段性
设计标准在项目立项和绿色目标定位的前期阶段,首先提出了“绿色建筑策划及设计文件要求”,将绿色建筑设计文件的编制分为以下时段。
1.2.1.绿色建筑策划。绿色建筑策划包括绿色建筑的总体目标和分项指标、编制绿色建筑策划书。策划书主要内容有前期调研,项目定位分析,绿色设计概念方案与实施策略分析以及技术经济可行性分析等。项目立项时的可行性研究报告应设绿色设计专篇,通过绿色建筑策划论证项目选址、功能定位、绿色目标的合理性,并对当地区域的控规和详规提出反馈意见。
1.2.2.项目的方案设计。项目的方案设计报批应根据招标文件编写绿色设计专篇,对绿色建筑策划中提出的绿色建筑目标进行方案技术论证。方案论证一般以规划建筑专业为主体,结构、园林景观、室内装修、暖、智能化设计和经济都应有分析论证。项目负责人和各专业技术负责人应在方案比选中优化绿色设计指标。
1.2.3.初步设计阶段。初步设计阶段应根据规划主管行政部门对方案报批的审查意见进行设计,各专业在深化论证的基础上落实绿色指标中的各项技术措施,落实区域规划和城市设计中的土地空间利用,绿色交通规划,绿色能源规划,水资源利用规划,固体废弃物利用规划等各项规划目标。
1.2.4.施工图设计阶段。施工图设计阶段是绿色建筑工程设计蓝图的全面表达,也是完成绿色建筑设计文件的系统编制。各专业通过执行绿色建筑设计标准而实现绿色建筑评价目标。对绿色建筑评价中的控制项和评分项条款,设计专业按各专业属性有分工和协作完成文件的编制。除各专业蓝图外,在设计说明中应有绿色设计专篇,该专篇应由建筑专业综合协调,分各专业(建筑、结构、给排水、暖通、景观园林、电气智能化等)进行说明。在专篇中还需说明各专业对绿色施工与项目运营管理的技术要求。
1.3.绿色建筑评价标准中设计评价指标体系
《绿色建筑评价标准》GB/T50378—2014中有关设计评价有5类指标。分别是节地与外环境,节能与能源利用,节水与水资源利用,节材与材料资源利用和室内环境质量。在每类指标中设有控制项和评分项。如“节地与室外环境”中有4方面共15条。结合前面设计标准的章节编排可以看出,评价标准的指标是以“节地、节能、节水、节材、保护环境”四节一环保分类的,对每一类指标的设计达标都需要多专业的技术组合才能实现,如节材与材料资源利用是要求建筑、结构、水、电、暖、景观园林、室内装修都必须执行的技术指标。节材也无法作为一个独立的设计专业在设计标准中列出。从时段性来讲,绿色设计评价虽然要求在施工图设计文件审查通过后开始,但分类指标的技术要求却从项目的绿色策划就开始了,这一时段性在“节地与室外环境”的评价中表现突出,且具有不可逆反性,或者说如果从项目策划时没有确立绿色目标违反了绿色评价标准中的控制项条款,则该项目将不满足绿色评价标准,不会评价为绿色建筑设计。
2.“节地与室外环境”设计评价的时段性和专业内容
2.1.控制项设计评价的时段性和专业内容
2.1.1评价标准4.1.1条“项目选址应符合所在地城乡规划,且应符合各类保护区、文物古建保护的建设控制要求”。依照《城乡规划法》绿色建筑策划阶段应根据城市、乡镇的控制性详规核实项目选址的合法合理性。《江苏省绿色建筑发展条例》(草案)的修改送审稿,从立法的高度保证绿色建筑的全面推行和发展。其中第十条明确“县级以上地方人民政府有关部门应当组织编制本行政区域绿色建筑、能源综合利用、水资源综合利用、固体废弃物综合利用、绿色交通等专项规划……。应当将专项规划的相关要求纳入控制性详细规划。”很显然“条例”的颁布实施将保证项目在绿色策划阶段落实设计评价的控制性指标。在项目绿色策划调研中应有基本农田保护,风景名胜自然保护区,历史文化名城名镇名村,文化
2.1.2.评价标准4.1.2条场地安全要求:“场地应无洪涝、滑坡、泥石流等自然灾害的威胁,无电磁辐射,含氡土壤等危害。”该控制项要求项目策划、选址中应委托环境保护部门及有资质的检测单位进行现场勘测,完成地块的安全评价和灾害防治报告,编制项目环境评估报告,在建筑方案设计中根据确定的建筑功能编制环境影响评价报告书。
2.1.3.控制项4.1.3条“场地内不应有排放超标的污染源”该条是对绿色建筑自身污染排放的要求,建筑方案完成后确定了建筑规模和功能,环境评价报告应对排污治理提出标准限值以及防治处理技术措施,设计中的对应专业应在后阶段的文件编制中完成技术设计,以满足该条款的要求。
2.1.4.控制项4.1.4条是建筑设计日照标准要求,江苏省绿色建筑设计标准列为强制性条文。建筑设计咨询单位都有成熟的民用建筑日照标准模拟计算机计算软件。在建筑规划布局和方案设计中日照模拟演算可以优化建筑布局并满足日照标准的要求。建筑日照标准是规划许可审批的控制性条件,也是从建筑方案设计开始设计文件编制的控制性技术指标。
2.2.评分项设计评价的时段性和专业内容
2.2.1.“土地利用”方面评价标准从建筑容积率、人均居住用地指标、绿地率设计及地下空间设计三方面给出不同达标的得分值,对居住建筑和公共建筑施工图文件设计来讲,这些指标在建筑方案设计中就已经确定了。而且一般公建和居住建筑的容积率、绿地率是作为规划设计要点列入土地出让条件的,地下空间的开发也会列入规划要点,但也有建筑方案设计的技术合理性要求。土地利用方面的经济技术指标在施工图设计文件编制中应该有表达,而施工图设计文件的审查是对规划设计方案阶段的核实和再确认。
2.2.2.“室外环境”方面评价标准制定光、声、风、热四个物理环境质量指标,4.2.4条要求建筑护结构装饰采用玻璃幕墙时可见光反射比不大于0.2,室外夜景照明光污染的限制符合现行《城市夜景照明设计规范》JGJ/T163的规定。本条在建筑专业、景观环境专业、电气照明专业的方案设计中得以落实,在施工图设计文件中应明确选材的技术指标。为鼓励建筑不用玻璃幕墙和夜间照明,本条规定非幕墙建筑和不设室外照明(论证合理)可直接得分。4.2.5条“场地内环境噪声符合现行国家标准《声环境质量标准》GB3096的有关规定”。本条在项目前期策划环境评估时对项目场地周边的噪声现状进行检测,在建筑设计方案完成后对项目环境噪声进行预测,且应在项目环境评价报告中完成。文件中应对环境噪声的控制指标通过选材和技术措施来实现。4.2.6条的风环境控制是在建筑规划布局和方案设计中得以实现的,在建筑方案比选论证时,应进行风环境模拟计算,调整建筑规划布置和建筑空间设计,从而优化室内外环境和建筑自然通风条件。建筑风环境优化设计应在建筑规划和方案设计中完成,并在施工图设计文件中表达,这也是绿色建筑中建筑气候设计、建筑节能设计的被动式技术之一。评价标准4.2.7条“采取措施降低热岛强度”提出室外活动场地遮阴面积10%、20%,道路路面及建筑屋面太阳辐射反射系数不小于0.4的指标要求,本条由建筑专业和景观环境专业在方案设计中完成,并在施工图设计文件中表达。
2.2.3.“交通设施和公共服务”方面共有4条指标,其中场地公共交通设计及公共服务设施配置应该在城市区域详细规划中完成。在土地出让和规划设计要点中应有条文说明。场地人行通道无障碍设计及停车场设计由建筑专业、景观环境专业在施工图设计中给以图文表达。公共服务建筑,包括居住建筑的公共服务配套建筑在空间利用资源共享设计等方面应由建筑专业在方案设计阶段完成,在施工图设计文件中表达。
2.2.4.“场地设计与场地生态”方面,地形地貌现状利用设计,雨水基础设计及专项规划设计,绿地及透水地面设计,地表及屋面雨水径流规划,植物配置及覆层绿化,居住建筑绿地乔木配置及公共建筑垂直绿化和屋顶绿化等指标,需要建筑规划专业、建筑专业、给排水专业、景观环境专业进行协作设计,当有室外地下工程时,结构及室外综合管线应有提资文件。“场地设计和场地生态”在项目绿色策划阶段,方案设计阶段各专业应在绿色专篇中有文字说明和图纸表达。《江苏省绿色建筑设计标准》在景观环境设计一章中提出了设计指标。场地雨水专项规划和场地径流设计宜由建筑规划、园林设计专业提资,由给排水专业落实量化技术指标。
3.绿色建筑施工图设计文件审查
3.1.建筑施工图设计文件审查的专业设置
住房和城乡建设部文件(2008年版)《建筑工程设计文件编制深度的规定》(以下简称“规定”),在2003版的基础上进行修订,在各专业各阶段设计文件编制中增加了建筑节能的内容,“规定”中没有单独列出景观园林设计和室内装修设计。在“总平面”中提到了绿化和景观环境的控制性要求,室内装修的内容在“建筑”专业中描述。“规定”在设计时段中没有编入“项目策划”的内容,设计文件编制是从方案设计、初步设计、施工图设计三个阶段展开的。目前的建筑施工图设计文件审查部门的专业设置和“规定”的专业编写是一致的,即设置了建筑、结构、给排水、暖通空调和电气五个专业。经济概算作为专项审查,景观园林、室内装修一般由园林管理和消防管理审查。2001年执行建筑节能标准后,江苏省各地市施工图审查部门增加了“建筑节能设计专项审查”。
3.2.绿色建筑施工图设计文件审查的专业需求
从本文前面对设计标准和评价标准的时段性和专业属性分析可以知道,绿色建筑设计评价中“节地与室外环境”的控制性指标是在项目策划及方案设计阶段就应确定的。在评分项中“土地利用”,“交通设施与公共服务”也是在城市控制性详细规划、城市设计和方案设计中确定的技术指标,所以这些指标的审查应在施工图设计文件编制之前由规划审批部门组织审查。为此江苏省住房和城乡建设厅组织编制了《绿色建筑规划设计审查要点》弥补了绿色建筑施工图设计文件审查某些技术指标在时段上的滞后的问题。另外,在专业设置上,除建筑、结构、给排水、暖通空调、电气五个常规专业外,要逐步纳入景观园林、室内装修、智能化系统等专业设置,这样将和绿色建筑设计文件编制的时段性和专业内容相一致,也便于实现评价标准分类指标的专业分工和技术指标的系统集成。江苏省在颁布《绿色建筑设计标准》的同时,组织编制了《江苏省绿色建筑施工图设计文件技术审查要点》、《江苏省绿色建筑施工图设计文件编制深度规定》、《江苏省民用建筑施工图绿色设计专篇参考样式》三个技术文件,为建筑师和工程师在绿色建筑设计中提供了指导和方便。
4.结论和建议
4.1.绿色城市示范区专项规划是发展绿色建筑的保障措施
从上文“节地与室外环境”的设计评价分析中可以得知,虽然设计评价是在“建筑工程施工图设计文件审查通过后进行”,但有部分的技术指标在项目的策划阶段就基本确定了,还有部分指标是在建筑方案设计过程中落实的,这些指标是要在规划审查阶段把关绿色建筑工程是否满足评价标准的技术指标要求,许多指标的不合理性是很难逆转的,如场地安全、绿色交通、能源综合利用、日照标准及建筑总平面布置的合理性等。如果忽视了项目策划和方案设计阶段的绿色技术指标审查就会造成项目的合理性缺憾,而大的设计变动亦会造成人力和材料的浪费及时间耽误,这些都不是绿色建筑设计目标的初衷。江苏省住建厅组织编写了《绿色建筑规划设计审查要点》完善了施工图前期绿色建筑技术指标的审查。但前期绿色指标的专业性很强,还需要土地管理,环境保护,水资源管理等方面的参与配合。江苏省近几年开展了“绿色城市示范区”工程,在《绿色城市示范区实施方案》中设有专项规划,包括绿色建筑发展规划,绿色交通发展规划,土地空间利用发展规划,能源综合利用规划,水资源利用规划,固体废弃物综合利用规划等。当这些专项规划纳入城市控制性详细规划时绿色项目的前期策划指标就有了技术保证,把专项规划的绿色指标列入土地出让条件中,有利于规划部门审查落实项目策划和项目方案设计的绿色技术指标。所以开展绿色城市示范区专项规划是深入发展绿色建筑的保障性措施。
4.2.完善专业编制是绿色建筑设计文件编制的系统化要求
关键词:办公环境; 生态设计; 应用
Abstract:In accordance with the development requirements of today's conservation-oriented architecture,the topic of this articleisto try to use natural lighting and natural ventilation, and green design strategiesin architectural design, to make “people――Architecture - natural ”be harmonious unity in practically and to create a high-quality, pleasant office environment on creating“eco-office environment”from the early construction program stage in example of Zheng Mei Group office building Design.
Key words:Office environment; Ecological Design; Application
中图分类号:TU243.2
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2008)02-0117-04
随着城市化进程的加快,人口的剧增,能源成为当前和今后相当长一个时期内,制约经济和社会发展的“瓶颈”。抓紧发展生态建筑,是社会发展的紧迫要求。建设领域、生态与区域、城市规划、建筑设计相结合的思想和方法不断涌现。欧洲的一些建筑师诸如托马斯・赫尔佐格、伦佐・皮亚诺、诺曼・福斯特、理查德・罗杰斯、尼古拉斯・格雷姆肖等纷纷创作了一批具有探索性、代表性的生态高技术建筑,给予人们许多经验和启示。生态建筑的成功实践丰富了生态设计方法,提高了建筑师在处理生态问题上的主动性,再次增强了人类解决自身发展问题的信心和能力。在我国,绿色办公建筑的生态设计仍然是一个新的研究课题。而在新的形势下,建设高舒适、低能耗的生态节能办公建筑,是我们进一步研究和探索的大课题和新任务。
国际上,生态建筑有两种发展趋势:一是利用技术构造手段,达到低能耗,减少污染,达到可持续性发展的目标;二是在深入研究室内的热工环境(光、声、热、气流等)和人体工程学(人体对环境生理、心理的反映)的基础上,创造健康舒适而高效的办公环境。在中国,建筑的生态设计正处于起步阶段,2005年7月1日,国家颁布并执行的《公共建筑节能设计标准》,是一个历史性的进步,但关于其中公共建筑节能50%的规定也只是从规范上对公共建筑耗能问题予以强调,设计师处于被动设计状态,而真正创造生态办公环境设计应首先从观念入手,在关注建筑形象的同时,切实将生态策略应用到建筑设计中,实现人工与自然的良性循环,从关注人的健康出发,在追求舒适的同时,消除因建筑设计的不当而引起的病变。郑煤集团办公楼设计正是在经济条件允许的情况下,从建筑设计的角度对一些生态设计策略进行尝试。
1项目概况
郑州煤炭工业(集团)有限责任公司集团办公楼方案设计(以下简称郑煤集团办公楼)为郑煤集团新建办公区方案投标设计。该项目选址位于郑州西部行政文化中心核心区,基地西侧隔70m绿化带毗邻大型市政广场。南侧隔30m绿化带为城市主干道,北侧规划为住宅区。用地规模39433m2,总建筑面积近5万平方米,建筑层数为地上22层,地下2层,建筑控制高度90m。(图1)
方案设计以人、建筑、自然之间构建和谐关系为出发点,突破传统办公空间及模式,充分利用自然,从室内环境设计入手,以塑造良好的室内办公环境为目的,完成人与自然的对话,构筑高品质办公环境,从而带来办公室的“休闲革命”。
2室内环境设计
在人类消耗了大量不可再生资源的同时,太阳、风、热等自然资源正周而复始、源源不断地充盈着我们的生活。如何尽可能多地利用自然资源将是建筑发展的有益尝试,也是生态设计的关键。
2.1充分利用自然采光
郑州地处中原,四季分明,光线充足,合理利用自然光源,减少人工照明是节约能源的有效手段。外窗的设置无疑是最简单有效而自然的方式。建筑南北向布局,中央设置核心筒,将主要办公空间布置在主要朝向。中央核心筒的布局常见于规模较大的高层建筑,一方面便于管线的集中设置和有利于结构的布置,另一方面避免对采光面的侵占,使周围房间尽可能地得到直接采光与通风。同时,在需要的情况下,每层楼根据需要还可划分为开放式、组合式或独立单元的办公室,每个工作区都可得到相似的空间质量。但中央核心筒的布局通常带来的一个不利因素就是内部走廊的封闭性。针对这一点,本项目在设计中通过中庭的设置来补充部分自然光线,中庭占据三层高空间,并沿主楼呈“之”字形交错上升,使标准层每一层中部均能得到中庭提供的自然光线,从而打破传统内走廊的印象,形成开敞,舒适的交往场所。(图2)
2.2自然通风设计
在自然通风的基础上节省能源和创造舒适的室内环境是本建筑设计所遵从的基本原则。在此方面,诺曼・福斯特在法兰克福商业银行设计中的应用可谓经典。福斯特将塔楼设计成一个中空的三角形塔楼,由三个角的核心空间组成支撑体系,中庭每12层为一段,每8层为一个办公单元,同时将三角形的一边设计成四层高的花园,沿塔楼螺旋形排列。办公室可向中庭开窗,一年中的大部分时间都可以采用自然通风。(图3)
福斯特的这种高技派生态设计手法是值得称道与学习的,但在现实经济与技术条件下,为达到这一理念,本设计采用同样的设计理念,运用中庭的设计策略,通过中庭高差产生热压,以起到良好的调节气温的作用,并将之作为本次方案的重点与特色。
建筑裙房共三层,主要布置公共活动空间。裙房中部结合展示空间设置三层通高的中庭,使人们更容易直接接受阳光,营造与自然交融的气氛。在冬季,中庭是一个封闭的大暖房,在“温室作用”下,成为办公建筑环境的热缓冲空间,起到保温节能的作用;春秋过渡季节,中庭是一个开敞空间,能促使室内良好的自然通风;在夏季,由于中庭南向的内凹及屋顶飘板的遮阳有效地遮蔽直射阳光,使中庭成为一个巨大的凉棚,对办公空间起到热缓冲的作用,中庭顶部还设有天窗作为拔风口,利用“烟囱效应”使自然风在建筑内部循环起来。(图4)
建筑主楼共19层,简单的通高中庭会造成空间尺度的失调,同时缺乏空间趣味性,不利于使用者与建筑间的互动,自然通风效果不佳。设计中受到法兰克福商业银行空中花园的启发,将中庭设计成了三层通高的空间,南北向交错布置,“之”字形盘旋上升,南北中庭每隔两层联通在一起,结合中部电梯厅的开敞空间形成休息厅,布置休息茶座和绿色植物以营造良好的共享空间,使办公人员步移景移,形成通透的景观视线。通过这种方式将整个空间在竖向上贯通起来,打破传统办公建筑各层独立的消极做法,形成整体的空间体系。同时,同样利用热压原理加强建筑自然通风,玻璃幕墙设置可开启悬窗,下部设为进风口,上部为排风口,阳光照射中厅的玻璃,加热其中的空气,热空气从排风口排出,新鲜空气又被从下部吸入,从而使自然风游走于建筑之中,不断改善着室内环境。(图5)
通过这种方式,建立与自然界的沟通,依靠自然通风来满足工作环境的要求,不但可以节省大量的空调能耗,还能塑造一种更加健康的工作环境,保证人在低能耗的条件下获得高度的舒适性。
同时方案还通过外墙推拉窗的设置,以及房门顶部可开启亮子的设计使房间内空气形成对流,引入新鲜空气,改善空气质量,达到自然通风的目的。
2.3立体绿化的渗透
生态建筑的内涵,其实就是“以人为本”、“人-建筑-自然”三者之间的和谐统一,也就是“天人合一”,既是中国建筑的发展趋势,也是世界建筑的发展趋势。本次设计中将绿色植物作为重要设计元素引入,使人们时刻掩映在绿色之中,将生态性、人性化的因素融入到建筑之中。
2.3.1裙房屋顶绿化
在现代办公建筑中植被屋面已被越来越多地采用,设计中将裙房屋顶布置成空中花园,种植各种耐寒常绿的草坪花卉,办公人员可以在屋顶远眺、交流,形成优美的室外办公环境。绿色植被屋面还可以通过植物的吸收和反射作用降低燥热,同时植被本身吸收的热量通过蒸发散失,从而降低能耗。屋顶花园为人们在喧闹的城市上空提供一片净土,会客、洽谈乃至小型部门会议都能搬到空中花园里别开生面地举行。
2.3.2竖向绿化
绿化设计应贯穿于整座建筑当中,提供全方位的绿色感受。建筑主楼种植绿树随中厅交错布置,绿化交织渗透了建筑的每一层。良好的自然采光、自然通风促进了植物的生长,绿色植物又为建筑内部带来了新鲜的空气,改善了室内环境,将人与自然结合到了一起。
同时,建筑山墙面的处理也考虑到自然界的不利影响,并将之变为方案中的特色。办公层在东西侧利用中部开口设置会议室或大空间办公,为避免太阳直射对办公空间的影响,建筑引入阳台这一元素,每两层为一通高单元从而形成建筑的边厅。通高阳台种植绿色植物,既能有效阻挡夏季阳光对两侧办公空间的直射,又改善了室内小气候,创造了良好的视觉环境和开阔的视野,为室内办公环境营造一片绿意。(图6)
3小结
办公环境的生态设计不仅能提供舒适健康的办公环境,还能提高员工的工作效率,改善员工健康状况,提升企业形象,节约建筑设备投资运行成本。对于生态环境的营造,建筑师将发挥极其重要的作用,通过充分利用自然采光与自然通风,将绿化引入室内等设计策略来实现办公环境生态化是现阶段较为行之有效的基本手段。在中国这个发展中国家,许多项目的建设一味追求奢华铺张,大肆表面包装却未能从实际上改变现状,耗费了国家宝贵的资源和能源。当代建筑师应该从小处着眼,从基本着眼,推动生态建设的发展,为人们提供良好的室内环境。
参考文献:
[1] 帕高・阿森西奥著,侯正华译.生态建筑.江苏科学技术出版社,2001.
[2] 清华大学建筑学院、清华大学建筑设计研究院.建筑设计的生态策略.中国计划出版社,2001.
【关键词】TOPSIS法 建筑节能 方案比选
建筑业作为我国三大耗能产业之一,建筑业中的绿色建筑将是未来发展的新趋势。而有关建筑节能设计,不再局限于节能标准,同时在节能建材中也给与了明确的说明。大力发展绿色节能建筑,有利于落实节约资源、保护环境的基本国策,同时对于调整产业结构、改善需求结构、转变建筑业的发展模式等方面有着良好的效果[1]。在进行节能建筑设计方面,节能方案的选择是建筑企业面临的常见工作,如何在众多方案中选择节能效果良好、且造价合理的方案,是本研究的主要内容。
1 建筑节能评价指标的选取
有关建筑节能的评价指标来源本文主要借鉴国家和地区颁布的各种规范性文件,例如《民用建筑热工设计规范》(GB50176-93)、《节能建筑评价标准》(GB/T 50668-2011)、《绿色建材评价标识管理办法》、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134-2010)等[2-3]。一般地,规范中对指标重要性有大致的划分,分为控制项、一般项、优选项等,根据指标筛选过程中遵循的科学性、可操作性、适用性原则,研究中以居住建筑为例,所筛选的指标可构成居住建筑节能评价结构图,如图1所示:
图1 居住建筑节能评价结构图
2 基于TOPSIS法的方案比选模型
姜新佩等[4]在研究建筑节能标准中构造了节能评价模型,研究对象为公共建筑,该模型对指标的重要性进行了等级划分,由于借鉴了AHP法中的判断标准,因此在求解指标权重时需改进。本文结合TOPSIS的基本原理构造多组方案比选的评判模型:
(1)建立判断矩阵并归一化处理
针对m个评价方案,n个评价指标,可构成判断矩阵
归一化后得到的是标准矩阵B:
, i=1,2,3…m;j=1,2,3…n,0≤≤1。
(2)利用信息熵原理计算指标权重
(3)TOPSIS法原理
TOPSIS法是一种逼近理想解的排序法,在方案比选问题中有着广泛的应用。原理是通过检测评价对象与最优解和最劣解之间的距离判断评价对象与最优方案的贴近程度。确定指标权重后,对于m个方案,根据指标权重和标准矩阵B,可得到加权评价值矩阵V,其中:
(4)方案排列
通过上述构成的构成理想集合和不理想集合,通过比较评价对象与正负理想解之间的距离,可评判方案与理想方案的接近程度。
其中,越大,代表方案i与最优解贴近程度越高,即选定第i方案为最优方案。
3 结束语
本文主要探究了有关建筑节能方案的评选过程,通过从国家标准中筛选建筑的节能评价标准,以居住建筑为例,构造了建筑节能设计方案的评价指标结构图,同时,针对不同方案中的指标数值不同,为评选出最优方案,研究中基于TOPSIS法基本原理,结合信息熵理论,构造了整个方案比选的评价模型,为后续实证研究提供了参照思路。
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[关键词] 玻璃节能 建筑设计 应用
引言
在以往的建筑节能研究中,通常以传统构造方式的墙体、屋面、地面等建筑围护结构的保温隔热为主要内容,对于玻璃门窗、幕墙等热损失较大的玻璃节能技术的研究相对起步较晚,尚缺乏成熟的技术支撑。与此同时,由于本身的物理、美学方面的特性和优势,玻璃材料在当代建筑中使用得越来越多,在护结构中所占的比例越来越大,而不仅限于传统的门窗部位,如大尺度玻璃窗、玻璃幕墙、玻璃屋顶等。鉴于此,玻璃在建筑节能设计中的应用研究显得日益重要而迫切。
一、节能的含义及玻璃的节能评价参数
1.1 节能的含义
节能不能简单地认为只是少用能。节能的核心是提高能源效率。节能建筑是指在保证建筑使用功能和满足室内物理环境质量条件下,通过提高建筑围护结构隔热保温性能、采暖空调系统运行效率和自然能源利用等技术措施,使建筑物的能耗降低到规定水平;同时,当不采用采暖与空调措施时,室内物理环境达到一定标准的建筑物。
1.2 玻璃节能的评价参数
玻璃节能技术在最近几年已有一定的发展,只是人们对玻璃的认识还不十分全面,因此掌握玻璃的节能特性对于更好的掌握玻璃节能技术至关重要。自然界中热量的传递通常有三种形式:对流、辐射和传导。由于玻璃是透明材料,通过玻璃的传热除上述三种形式外还有太阳能量以光辐射形式的直接透过。衡量通过玻璃进行能量传播的参数有热传导率及K值(在美国称为U值)、太阳能透过率、遮蔽系数、相对热增益等。因此玻璃节能评价的主要参数有:
1.K值
传热系数K值表示的是在一定条件下热量通过玻璃在单位面积(通常是1m2)、单位温差(通常指室内温度与室外温度之差一般IOC或1K)、单位时间内所传递焦耳数。K值的单位通常是W/m2K。K值是玻璃的传导热、对流热和辐射热的函数,它是这三种热传方式的综合体现。玻璃的K值越大,它的隔热能力就越差,通过玻璃的能量损失就越多。
2.太阳能参数
透过玻璃传递的太阳能其实有两部分,一是太阳光直接透过玻璃而通过的能量;二是太阳光在通过玻璃时一部分能量被玻璃吸收转化为热能,该热能中的一部分又进入室内。
3.遮阳系数
遮阳系数是相对于3mm无色透明玻璃而定义的,它是以3mm无色透明玻璃的总太阳能透过率视为1时(3mm无色透明玻璃的总太阳能透过率是0.87)其他玻璃与其形成的相对值,即玻璃的总太阳能透过率除以0.87。
4.相对热增益
用于反映玻璃综合节能的指标,它是指在一定条件下即室内外温度差为150C时透过单位面积(3mm透明,lm2)玻璃在地球纬度300处海平面,直接从太阳接受的热辐射与通过玻璃传入室内的热量之和。也就是室内外温差在150C时的透过玻璃的传热加上地球纬度为300时太阳的辐射热630W/m2与遮蔽系数的积。相对热增益越大,说明在夏季外界进入室内的热量越多,玻璃的节能效果越差。对于玻璃真实的热增益是由建筑所处的地球纬度、季节、玻璃与太阳光所形成的夹角以及玻璃的性能共同决定的。影响热增益的主要因素是玻璃对太阳能的控制能力即遮蔽系数和玻璃的隔热能力。
相对热增益特别适合于衡量低纬度且日照时间较长地区向阳面玻璃的使用情况,因为该指标是在室外温度高于室内温度时室外热流流向室内且太阳能也同时进入室内的情况下而给定的。对于不存在太阳能辐射部位使用玻璃时,反映玻璃保温能力的指标只有K值。
二、玻璃幕墙节能技术概述
2.1 玻璃幕墙节能技术原理
建筑玻璃幕墙节能技术的基础理论是热物理学、传热学。传热是自然界普遍存在的现象,当有温度差时就台有传热,晰热量总是从高温物体传向低温物体。热量的传递过程主要有三个阶段:室内空气与建筑幕墙内表面的传热,其主要方式是对流:建筑玻璃幕墙内部进行的传热,其主要方式是热传导(内部材料分子热运动);室外空气与建筑幕墙外表面的传热,主要方式是对流,这一方面是由于高差、温差而产生的热压运动――烟囱效应,另一方面是由于风力造成的受迫对流。另外,在温度不同的物体之间,还存在着辐射传热(靠电磁波来传导热量)。
因此,建筑幕墙的传热不外乎传导、对流、辐射三种方式进行。针对建筑玻璃幕墙产生热传递的不同区域、不同方式,采取不同的对策以实现对热能的控制、使用、回收,这是建筑玻璃幕墙节能技术的基本原理。
现阶段提高玻璃幕墙节能保温性能的主要措施是采用节能玻璃及隔热断桥铝型材隔热来降低结构传热系数,消除结构体系“热桥”,降低空气渗透热损失,减少开启窗扇面积,提高密封性等。
此外,在一些大型公共建筑上采用了双层玻璃幕墙技术,双层玻璃幕墙技术与建筑物内的空调、通风、灯光、楼宇控制系统紧密相联就成为了智能幕墙系统。虽然双层玻璃幕墙本身一次性建设投资较大,但它一方面可以降低建筑能耗,保护生态环境;另一方面,由于建筑物所需能耗降低,可以减少建筑设备的一次性投入,特别是大量节约建筑运营成本。
2.2普通建筑玻璃幕墙存在的问题
传统的观点认为,建筑物的能量消耗是随着开口部位面积变化而变化的。但是,玻璃幕墙有大面积的玻璃窗且多为全封闭的构造,这个特点决定了它不能按照传统的墙或窗来看待。建筑玻璃幕墙的能量消耗主要是随着玻璃的热工性能的变化而变化的,即随着玻璃的品种及其构造方式的不同而变化的,如果没有采用热工性能好的玻璃或由于构造连接的问题,往往容易造成较大的热损失。此外,普通单层玻璃幕墙由于没有良好的通风、遮阳系统,不能有效调节室内空气温度,需要设备的主动调控。这些都会引起过多的能源消耗和造成环境污染。有研究表明,未采取节能措施的普通单层玻璃幕墙的能耗很大,约占整个建筑能耗的40%左右。因此,玻璃幕墙(玻璃项)的节能设计是公共建筑节能设计中极为重要的部分。
三、玻璃节能技术在公共建筑设计中的应用
3.1应用现状
近年来,随着国内经济的发展,越来越多的公共建筑中采用了玻璃幕墙(玻璃顶)。我国建筑玻璃幕墙从20世纪80年代开始起步,经过近30年发展,特别是20世纪90年代的高速发展,到21世纪初,我国已发展成世界第一幕墙生产大国和使用大国。
2005年7月1日起强制实施的《公共建筑节能设计标准》适用于新建、扩建和改建的公共建筑的节能设计。该《标准》是我国第一部有关公用建筑节能设计的综合性国家标准,其中对建筑玻璃幕墙的节能作了较为详细的规定,并提出了一些方法,这对我国公共建筑的节能具有十分重要的指导作用。其中明确规定公共建筑的幕墙不能使用普通玻璃,必须使用节能玻璃。
随着经济和技术的发展,尤其是随着国家节能政策的出台以及节能标准的,目前在国内出现了一批使用了玻璃幕墙节能技术的公共建筑,其中也不乏优秀的实例。
例如,位于北京东直门十字路口东南角的天恒大厦,是全球首座整栋采用真空玻璃幕墙的写字楼。天恒大厦总建筑面积57238 m2,地下四层,地上二十二层。该楼西、北立面采用半隐框真空玻璃幕墙7000 m2。东、南立面采用真空玻璃铝合金断热窗总面积2500 m2。天恒大厦自2005年开盘以来,以其“高舒适度低能耗”的建筑玻璃节能技术与建筑艺术的完美结合,赢得了用户的赞誉。
天恒大厦所采用的真空玻璃是标准真空组合双中空的结构,经国家建筑工程质量监督检验中心检测,其传热系数K=1.0w/m2K,达到和超过国标GB/T8484―2002保温窗最高级lO级的标准。保温达到并超过北京市地方性标准(DBJ01―79―2004)“住宅建筑门窗应用技术规范”的热、声性能的要求。由于其优异的保温、隔热性能,给这里的业主创造了一个温馨舒适的室内环境,也从根本上解决了长期困惑人们的玻璃幕墙隔热保温、隔声差的难题(图3.1)。
图3.1 北京天恒大厦
3.2存在问题及应用策略
我国目前节能玻璃的生产技术水平已经比较成熟,尤其是随着国家节能政策的出台以及节能标准的,一批应用玻璃幕墙节能技术的优秀建筑也应用而生。但总体看来还是以技术含量较低的静态节能技术为主,动态节能及能源转换技术的应用还比较少,此外,已经建成的公共建筑还有不少玻璃幕墙建筑并没有采用玻璃幕墙节能技术,从而造成了大量的能源浪费并引起了一系列的环境问题,因此对既有玻璃幕墙建筑的改造也是一个工作重点。与国外建筑玻璃幕墙节能技术相比仍有许多不足之处,下面就我国目前的实际情况提出几点玻璃在公共建筑节能设计过程中的应用策略。
(1)建筑玻璃幕墙只是建筑围护结构的一部分,只是建筑节能的一个方面,节能需全盘考虑建筑设计的各个因素,只有达到节能与经济的统一才能体现节能的作用与价值。
(2)建筑玻璃幕墙节能技术是一项比较复杂的技术手段,需要建筑师对节能技术的理解以及各专业的共同配合。然而目前我国的实际情况是,大多数的项目中,建筑师只负责简单的初步设计,实际的技术问题交给幕墙公司,这种设计与施工的脱节必定会影响建筑实际的节能效果。因此,建筑设计时应该进行综合衡量,对各个部分围护结构的各项指标提出明确的要求,而不能将整个围护结构的节能设计交给幕墙公司。建筑设计单位或幕墙公司均不应单独承担幕墙的设计,须协同完成。
(3)对于玻璃幕墙比较突出的“光污染”问题在设计时应尽量避免。为减少玻璃幕墙的光污染,在建筑设计时,设计师应该选用可见光反光率低的材料。同时要注意幕墙的朝向和方位,进行合理的光反射和地形地貌计算,注意当太阳位于不同方位时反射光可能照到的位置,该位置是否有人群活动,通过精心规划和设计,调整建筑立面或街景及绿化设计以减轻反射光影响,尽量减少反射光射入街道和居民家中。
(4).我们既要学习发达国家的先进理念,又要结合国情因地制宜,不能机械地完全照抄。在设计过程中,我们必须结合各地的实际情况进行具体的设计,否则不但达不到预期的节能效果,反而会造成经济投资的浪费。具体包括以下几个方面:
a.进行幕墙热工设计时,必须对其复杂的传热过程和传热方式进行分析和研究。
b.我国幅员广大,各地的气候条件有很大差异,在进行幕墙的节能设计时,要充分考虑当地的气候特征。严寒地区、寒冷地区和温和地区的幕墙,要进行冬季的保温设计,夏热冬冷地区和夏热冬暖地区的幕墙,要进行夏季的隔热设计。
C.玻璃幕墙的朝向应该考虑日照、采光、通风、遮阳等要求,并且朝向的选择是因地域气候,因周围环境,建筑需求而改变的,不可一概而论。
d.玻璃幕墙的传热系数由建筑物的外形和所处地区的气候条件、型材的传热系数和玻璃的传热系数等综合确定。因此,需综合、全面权衡各因素,充分考虑其功能、性能等诸多方面,合理选型(幕墙的型式和窗墙面积比)、选材和构造。
结束语
随着建筑逐步向智能化、绿色化、生态化方向发展,从建筑物的门窗、幕墙到屋顶结构等,太阳能利用从光一热转换、光一电转换到建筑物整体的隔热保温、居室采光调温和建筑环境舒适美化等,都离不开玻璃。我们未来的核心任务是节约能源和生产能源,随着玻璃节能技术的进步,玻璃在今后的建筑生态节能设计中将会发挥越来越大的作用。目前的玻璃节能技术主要以对太阳能的被动式利用为主,今后建筑玻璃节能技术的发展将更依赖于对太阳能的利用,从对太阳能的被动式利用逐渐向主动式发展。未来建筑将是由建筑师、结构工程师、设备工程师、建筑物理学家、能源专家等各专业共同发展的产品。高效的节能设施将是未来建筑的核心,只有这样才能实现建筑节约能源、保护生态的可持续发展之路。
参考文献
[1] 马眷荣.建筑玻璃的节能发展方向.中国建材科技,2000,(04)
[2] 徐永模、孙芹先.建筑节能玻璃与绿色生态建筑.中国建材,2004,(02)