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虽然很多国家和地区已有不少低碳建筑的相关实践和研究,但对于建筑低碳技术体系及其整体效能的研究不足,更缺少针对建筑低碳技术效能的量化评价,面对未来国际上建筑碳排放计量及评价的发展形势,有必要在技术和方法的研究上做出相应的探索。基于低碳建筑与低能耗节能建筑、绿色建筑在技术措施上有很多重叠的地方,并且后者己经形成了较成熟的规范依据。因此,本研究计划通过系统的调查梳理中国建筑实践中的低碳技术问题以及最新的发展状况,在分析国内外关于建筑碳计量研究的基础上,参考国际认可的CDM方法、IPCC的方法及ISO国际标准,针对中国建筑业的实际情况及现行的建筑规范标准,提出一套适合中国国情的低碳建筑评价方法,作为现有绿色建筑标准与碳排放计量对接的深化和补充。
研究目标及内容
1研究目标
本课题的研究目标首先是对建筑低碳技术进行分类,提出适合我国现阶段发展的建筑低碳技术体系的内容,列出各项低碳技术的要点和应用条件。在此基础上,对建筑低碳技术体系内各项技术的节能减排效果调研测试、理论分析和模拟计算,归纳整理形成各项技术节能减排指标基础数据信息库,为实际建设推广应用提供条件。最后针对民用建筑,结合现行的建筑相关规范及评价标准,提出一套建筑低碳技术效果量化评价的指标体系,为今后建筑减排认定及量化评价奠定基础。
2研究内容
(1)建筑低碳技术体系和减排效果评价理论研究。针对我国低碳建筑现阶段发展需求,从建筑能源供给低碳技术、建筑围护结构低碳技术、建筑设备低碳技术、建筑排放系统低碳技术、建筑运营管理低碳技术等5个方面,梳理总结较为成熟和适于推广应用的各项建筑低碳技术,形成低碳建筑技术体系,与传统技术方法进行比较分析,评价其节能减排效果。(2)建筑低碳技术集成应用与跟踪数据统计研究。选择示范性集成应用低碳建筑技术的典型公共建筑和居住建筑,“模拟跟踪”其建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用、维护及拆除的全过程,测定、收集和计算全生命周期内所有物质或活动数据,进行碳排放核算和“碳足迹”核查,评判该建筑的减排水平和建筑低碳技术的最终集成应用效果。(3)建筑低碳技术减排效果评价体系及方法研究通过对低碳建筑技术体系的理论分析和集成应用的跟踪评价,以全生命周期考察和系统整体优化评价为原则,分析并建立建筑低碳技术评价指标体系,研究其减排效果评价方法,提出适合我国推广的建筑低碳技术评价体系和评价办法。
研究思路及方法
1技术集成的研究思路及技术路线
课题对于低碳技术进行分类研究,将建筑低碳技术的集成分为以下五个方面的技术体系:(1)建筑能源供给低碳技术体系:主要是指可再生能源利用技术,包括太阳能、地热能、风能、沼气能等,以及各种与能源供给及使用的节能技术措施。(2)建筑围护结构低碳技术体系:主要包括外墙低碳节能技术、门窗低碳节能技术、遮阳技术、屋面低碳节能技术等。(3)建筑设备低碳技术体系:主要包括楼宇式热电冷联供技术、空调冷热源节能技术、输配系统节能技术、溶液除湿新风系统技术、高效照明技术等。(4)建筑给排水系统低碳技术体系:主要包括中水回收技术和卫生器具节水节能,以及雨水利用技术等。(5)建筑运营管理低碳技术体系:主要包括先进楼宇控制系统技术、建筑运营能耗管理技术等。通过课题支撑单位提供以上五个方面的各类低碳技术,研究针对典型案例进行跟踪测试分析。梳理总结较为成熟和适于推广应用的各项建筑低碳化技术,对使用该项技术的典型工程案例进行技术集成分析研究,建构相应的建筑低碳技术体系,同时与传统技术进行数据分析比较,评价其综合的减排效果。
2技术应用的研究思路及技术路线
(1)低碳建筑技术应用典型案例跟踪分析选择典型民用建筑成功应用低碳建筑技术集成的案例,从建筑全生命周期角度出发,分别在规划、设计、施工、运营、资源化等方面进行分析,从建筑低碳技术5个不同的体系,分析其建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用、维护及拆除的全过程,实施全生命周期的模拟计量监测,动态模拟跟踪“碳足迹”。(2)低碳技术减排应用效果的测算通过对典型民用建筑所有静态及动态数据的测定、收集与计算,针对各单项建筑低碳技术与措施,进行体系化和综合性分析,核算碳排放及核查减碳效果,评判该建筑低碳技术的最终集成应用效果。(3)建筑减排效果核算方法及与评估对接通过对低碳技术集成减排效果的测算,分别对公共建筑和居住建筑进行减排效果数据整理,研究其与现行绿色建筑评价对接的核算表达方法,解决具有实际操作意义的低碳技术系统性、全周期和实效性的定量评价问题。
3评价指标的研究思路及技术路线
(1)低碳建筑技术评价体系指标构架研究参考国际碳排放计量的CDM方法及IPCC的方法,参考DNGB评估方法,结合中国绿色建筑评价办法及现行的建筑规范标准,提出评价低碳建筑的指标预选集,并进行信息处理、等级划分及权重确定,最终确定指标构架及评价信息模型,为构建低碳建筑技术评估体系及开发节能减排效果评价软件提供重要依据。(2)低碳建筑技术评价体系通过对低碳建筑技术体系的理论分析和集成应用的跟踪评价,以全生命周期考察和系统整体优化评价为原则,分析并建立建筑低碳技术评价指标体系,研究其减排效果评价方法,提出与我国绿色建筑评价对接的可量化的建筑低碳技术评价体系。(3)节能减排效果评价软件在前两项工作的基础上开发节能减排效果评价软件,可以通过软件测算单项技术对于整个建筑过程的减排作用,在整个建筑低碳技术体系中的作用,并且可以对单项技术减排效果的经济性进行评判。
关键词:低碳概念;建筑设计;应对策略
在社会经济转型的过程中,科学技术水平不断优化提升,这就使得人们对建筑物的品质提出了高标准要求,特别是节能环保理念的落实及推行,使得人们将关注点都集中在了绿色建筑物上,因此绿色设计也就是这个时展的先进产物。在绿色建筑设计群体中,低碳设计是对绿色建筑要求最科学、形象的诠释,同时低碳设计也是缓解能源危机问题的保障性措施,但是怎样能够更好的将低碳理念应用到建筑设计中也就成为建筑工程的重点研究方向。
1低碳建筑设计中存在的问题
在进行现代建筑设计时,应当结合使用者的实际需求,进行合理化及舒适化设计,以期最大化的满足当代消费者的住房需求,而目前最为倡导的就是可持续发展的绿色环保理念,因此建筑设计也应当更多的融入低碳概念,提高能源及应用材料的利用率,确保建筑设计水平能够与预期目标高度相符。但是在目前部分建筑设计师并不能从思想上认定低碳环保的重要性,这部分设计师通常会将设计重点放在完善建筑性能及美观性方面,这就导致建筑设计的主体是以建筑物主观性为基础,而建筑物本身的节能特点也就被逐渐忽视。除此之外,部分建筑设计单位为了实现最大化的经济收益,压缩施工成本,并不会对低碳设计做出过多考虑,实际应用频率较低,这就使得低碳概念无法在建筑设计工作中发挥作用,而落实难度的增加,也会进一步弱化建筑设计中节能环保性能的提升及优化。当代生活压力大,城市生活节奏加快,如果完成设计的建筑物并不能起到导向性低碳环保作用,那么低碳环保的设计深化工作也就会呈现出形式化特点,这对建筑事业的长远发展来说会造成极其不利的影响,而缺少低碳环保优势的建筑物可以说并没有达到绿色建筑的设计标准。
2低碳概念下的建筑设计应对策略
2.1节能环保材料的选择
在低碳设计概念中的建筑材料的选取工作应当尽可能的应用节能环保材料,并在此基础上提高建筑材料的利用率。在以往推进建筑施工项目时,并不会对所应用的建筑材料进行科学性选择,这就使得建筑材料的功能发挥受到一定限制,虽然这部分材料的成本低廉,能够在一定程度上减少施工费用的支出,但是这部分材料不仅会对人们的身体健康造成不利影响,更会严重破坏生态环境。例如在目前的建筑中使用频率较高的材料中大多含有甲醛等有害物质,它能够长期存在于建筑物中,以各种形式与人们发生接触,一旦人们长期呼入此种有害物质,身体机能就会遭到破坏,更为严重的还会导致致癌物质潜伏在人体内。除此之外,部分建筑材料可能本身并不存在有害物质,但是经过材料之间的相互结合,材料本质就会发生改变,这时材料本身就会散发出能危害性气体,形成高危污染源,因此在对建筑材料进行选择时,应当对材料本身性质及结构组成进行可靠性研究,而后做出材料之间可融合的科学性对比,在确认材料相互作用的基础上,选择低能耗、利用率高的环保型材料,这样不仅能够合理减少建筑成本,更能从根本上缓解污染问题,促进节能环保的可持续发展。
2.2科学提高空间利用率
虽然建筑空间是建筑结构中必不可少的组成部分,但是如果能够在优化结构主体的基础上,合理利用建筑空间,就能有效减少建筑的总体面积,特别是在目前低碳环保要求下的现代建筑施工中,由于施工流程涉及层面较广,并且施工环节所受到的影响因素较为繁杂,关联性建筑群数量较多,这就对建筑空间的合理化利用提出了更高的要求,如果能够达到这一优化标准,就能在一定程度上节省建筑用地,实现节能环保目标的不断深化。另外,在对建筑空间进行重复利用时,不仅能够减少材料的大量损耗,更能有效降低垃圾产生总量,在缩短施工周期的同时,确保建筑施工项目的顺利推进。
2.3建筑环境角度
在进行低碳建筑设计过程中:要对建筑周边环境进行有效的调研和分析,使建筑设计与环境能够有机的结合,形成相对统一的整体。例如:建筑设计时,考察到周边有较为清洁的水源,则可将建筑与水源做连接设计,使水源在建筑附近形成人工河流,不仅净化了建筑及周边的环境,还使水源与建筑形成完美的融合;对于低碳环保的建筑设计,离不开充足的绿化,绿化面积在低碳建筑设计中也占有很大比重,有效的保证建筑设计中的绿化覆盖率,是建筑设计对于城市规划的积极迎合,也是生态环境保护的有效手段;对于建筑设计中的建筑周边交通情况的设计,也要做到具有合理性,在保证人们出行方便的同时,应当涉及出适合散步及休闲的空间,这样不仅会确保城市规划的布局合理,更利于低碳环保在建筑设计中的应用。
2.4建筑形体与功能角度
对于低碳理念下的建筑设计,要充分考虑到建筑形体的节能环保性。可以对建筑墙体构造形式结合。如对墙体采用节能材料、优化墙体构造、设定墙体颜色等方式,以此来提升墙体的保温性能,并减少建筑的能耗。同时,可以将屋面与墙体的绿化进行结合,构建出立体式的节能绿化网络,如对屋面的保温隔热设计中,可进行架空、覆土以及蓄水性的设计,这样不仅可以使建筑环境得到美化,更能从低碳的角度对自然界中的雨水和日照进行合理利用,在净化空气的同时,有效的对室内外的温度进行调节。此外,在低碳建筑设计中,还应当对可再生能源进行充分利用,如已知的太阳能、风能、生物能和地热能等。
2.5综合利用可再生能源
在设计低碳建筑的过程中,设计师需要采用合理的方式利用可再生能源,通过增强对建筑物的低碳设计,提升建筑设计的节能性,从而对可再生能源和开发出的新能源进行综合利用。对此,设计师需要做到以下几项工作:节能系统选择的合理性。由于不同地区建筑物对能源消耗量的程度不同,所以,在进行低碳建筑设计的过程中,设计人员需要结合不同地区的特点,选择合理的能源使用形式;加强对可再生能源综合利用效率。在进行建筑设计的过程中,设计人员首先要对可再生能源进行细致的分析,找出其存在的特点,从而制定出有效的综合利用方式,进而从根本上实现建筑物的低碳设计。综上所述,对于现阶段的建筑工设计而言,低碳建筑设计应当贯穿于绿色建筑设计的始终,唯有清晰的认识到低碳建筑设计所具有的优势,在建筑设计中以低碳理念为基础设计理念,并不断的对低碳技术进行改良和创新,才能对建筑设计做出科学、合理的低碳环保策略,以达到既经济适用又符合人们健康需求的优质建筑。
参考文献
[1]张学伟.低碳概念下的建筑设计应对方法论述[J].建筑与规划设计,2016(21).
【关键词】低碳理念;建筑设计;环境资源
引言
2010年1月19日,中国房地产研究会、住宅产业发展和技术委员会了“低碳住宅技术体系”,将整个体系分为低碳设计、低碳用能、低碳构造、低碳运营、低碳排放、低碳营造、低碳用材、增加碳汇8个部分,将低碳建筑从一个简单的概念变成实实在在的技术体系的结合,在产业和标准方面形成了规范。
政府、房地产商和公众都开始了行动。政府方面从关注建设施工阶段节能向两端延伸,即涵盖土地获取、规划布局阶段的节能到建筑报废阶段的节能。目前,住房城乡建设部正在从新建筑节能监管、北方采暖地区改造、国家机关建筑和大中型建筑改造、可再生能源应用、推动新型材料应用五个方面展开建筑减排工作。房地产商方面,很多房地产企业和企业家在绿色建筑、节能环保等方面取得了相当的成就,他们赢得了市场和尊敬。这些企业和企业家们设立企业气候变化战略,在减少生产和商务活动中的碳足迹方面努力进行和尝试,尽力支持并参与气候变化减缓和适应活动,积极履行企业的社会责任。
1 项目概况
某住宅项目总占地面积116228m2,东西长约443.87m,南北长约253.7m,规划用地范围内地势平坦,场地条件较好。住宅地块由东西两部分构成,为19栋14~34层高层住宅和一个幼儿园组成,总建筑面积约38万平方米。
依据城市规划定位、低碳产业政策导向、以及项目地块优越的资源特色,通过低碳节能技术的应用,按照可持续发展的理念,建设成环境友好、低能源消耗和低碳排放的住宅区,其良好的绿色低碳理念正符合国家二氧化碳减排的承诺计划,具有重大的战略意义。
2 项目规划设计
项目以现代化的表达方式,通过“起、承、转、合”的规划布局,营造蕴藏传统东方美学的居住意境。同时,在总体布局中结合最新的环境模拟技术,对微环境进行研究,从规划层面上实践低碳设计理念。规划以步行系统为主,充分考虑步行的景观感受,最大限度实现人车分离。运用现代的建筑设计语言诠释传统中式建筑的意境,具体表现在比例、材料和符号等方面。户型设计强调自然通风,套型种类丰富,满足多样人群的需求。项目秉承“中式情怀、健康低碳”的设计理念,将开发建设成一个独具特色的高端低碳人才社区。
3 低碳设计理念
本项目尽可能采用被动的节能技术,关注建筑生命周期的能耗,兼顾住宅节能性能和健康舒适性要求。强调人与自然的和谐对话,反对通过过度的技术扭曲自然的生活方式,有效利用自然环境,选择适度的低碳技术措施,以期打造健康、舒适的低碳住宅。项目低碳建筑设计定位为国家绿色三星级建筑,在节地、节能、节水、节材、室内环境、运营管理等方面均满足标准条文要求,并达到3项优选项。
4 低碳技术措施分析
4.1 环境友好型技术
①场址安全。通过研究周边建筑群的形体和布局、研究周边水文、水质、地质情况、氡含量等的影响因素,找出对策确保场址的安全。
②污染物控制。使用不含有害物质的建筑材料。优先考虑使用天然冷媒和新冷媒。
③室外透水地面。透水地面拥有15%-25%的孔隙,能够使透水速度达到31-52升/米/小时,远远高于最有效的降雨在最优秀的排水配置下的排出速率。采用雨水收集系统,可以回补地下水,改善水环境,修复生态环境,节约水资源。
④垃圾处理技术。垃圾分类收集应在源头将垃圾分类投放,并通过分类的清运和回收使之分类处理,重新变成资源。引进垃圾减容、减量设施。
4.2 资源节约型技术
①围护结构。围护结构采用高效保温隔热外墙体系、高效保温隔热屋面技术与构造设施、高效门窗系统与构造技术。良好的围护体系,对建筑能耗的下降起到举足轻重的作用。
②雨水收集利用。采用雨水入渗等技术措施,形成雨水调蓄排放系统,通过景观贮留渗透水池、屋顶绿化等方法调蓄雨水,增加雨水渗透量,消减洪峰,进而减轻市政雨水管网排水压力。
③节水器具。选择用感应水龙头、节水马桶等节水器具,节约水源。
④节能光源及智能照明控制系统。住宅的公共区域的照明采用高效光源、高效灯具和低损耗镇流器等附件,合理采用自动控制照明方式,如采用人体感应或动静感应等方式自动开关灯,门厅、电梯大堂和走廊等场所,采用夜间定时降低照度的自动调光装置。
⑤日光照明系统(太阳能光导管)。采用光导管系统,改善自然采光。
4.3 舒适品质型技术
①可调节外遮阳系统。建筑遮阳采用电脑自动控制,可根据季节、时间和建筑能量需求随时进行开启和闭合。
②卫生间同层排水。同层排水是指卫生间内卫生器具排水管(排污横管和水支管)均不穿越楼板进入他户。在同楼层内平面施工敷设使得污水及废弃物的排放达到或超过同类和其他排水方式,顺利进入排水总管(主排污立管),一旦发生需要疏通清理的情况,在本层套内就能解决问题的排水方式。
③楼板隔声降噪技术。建筑楼板隔音是影响项目声环境和居住舒适度的关键指标,理想的楼板隔声降噪系统,其隔音效果达到国家绿色建筑标准,成为项目的核心卖点之一。
④户式新风系统。置换新风使室内得到较高的空气品质、较高的热舒适性并具有较高的通风效率,置换送风速度极小且送风紊流度低,即不产生吹风感;其次,新鲜清洁空气直接送入工作区,先经过人体,这样就可以保证人体处于一个相对清洁的空气环境中,从而有效地提高了工作区的空气品质。
⑤地板辐射采暖等。地板辐射散热是最舒适的采暖方式,室内地表温度均匀,室温由下而上随着高度的增加温度逐步下降,这种温度曲线正好符合人的生理需求,给人以脚暖头凉的舒适感受(图1)。
1 前 言
随着全球气候变暖、不可再生资源过度浪费等问题严重性的日益凸显,人类的生存问题受到了前所未有的重大威胁,尤其是建筑行业,其二氧化碳的排放总量在所在领域所占的比重达到50%以上。若将“低碳生活”的理念科学合理的引入到建筑行业,将会为人类提供更加安全舒适的生活环境。建筑设计的基本条件是满足居住功能和空间需求,在此前提下注重资源节约和综合利用,才是未来建筑行业的发展方向。
2 低碳建筑的分析
所谓低碳建筑,所谓低碳建筑,并不仅仅指的是建筑材料的低碳化或者说简单的二氧化碳排放量的降低,而是指建筑在规划、设计和建造过程,尤其是在使用过程中,在满足室内热工环境等使用要求的前提下,通过使用节能技术和产品,直接或间接减少能源的使用,提高能源使用效率,或者通过使用清洁能源,降低二氧化碳排放[1]。低碳城市与目前流行的其他城市发展理念之间的关联性见图1。
这种措施在降低二氧化碳排放方面既经济又有效。研究表明,建筑物在建筑和使用过程中消耗的能源占社会能源消耗总量的50%以上,同时还会产生34%左右的污染物。采用低碳节能建筑设计就能够明显的降低能源的消耗[3],与一般建筑相比,坚定能耗超过70%。
3 低碳建筑设计技术及防范研究
3.1 低碳建筑内部环境设计
在对低碳式建筑的内部环境进行设计时,主要考虑声环境、光环境、水环境和热环境等方面的设计,这样就可以在最大限度满足人们的生活需求和舒适度的基础上,尽可能的降低能耗,以达到低碳的设计要求。
在设计低碳建筑时,卧室的方位最好背向噪声源,这样降低噪声的能量可达到30dB。降低噪声的手段有很多种,如使用吸声材料隔音窗、种植绿色植物隔离带等,都可以有效的降低噪声的不良影响,使居住环境温馨舒适。同时,为了能够更好的方便天然采光和增加整栋楼的日照时间,可以将建筑的形状设计成弧形或者波浪形。另外,为了减少白天人工照明的时间,节省照明能耗,可以在建筑内部装修时使用浅色调,并安装一些可以导入天然光如光导管、反射光板等设备,来增加光线二次反射的强度,增加室内的光线和亮度。
低碳式建筑在设计水环境时,不仅要考虑水量和水质问题,还要考虑节水的问题,这就要求设计时选择的供水设施要有良好的节水性能,比如安装收集利用雨水的转置、安装处理污水的系统等。另外,设计热环境时,最为重要的是使人对环境的温度感到舒适,这就要求不仅要供热,还要制冷。冬季,建筑供热必须使居住者感到舒适的同时还要做到环保和节能,夏季,使用空调时应该控制室内温度在22~27℃之间。另外,也可以利用生活中产生的废热水,以实现能量的有效利用,打造舒适的居住环境。
3.2 低碳建筑外部环境设计
在对低碳式建筑的内部环境进行设计时,主要考虑绿化设计和智能系统设计。绿化设计是为了缩小建筑空间和城市绿化之间的差别,使二者达到统一。同时进行复合式设计,即建筑区域和绿化区域互相覆盖,这样的设计不但可以将双方的效益扩大,而且既解决了建筑的生态问题,又缓解了城市在生态方面的问题,使自然环境和城市绿化形成了有机的结合,相互依存又相互依赖,成为一个有机的整体,给居住者带来了心情上的愉悦和视觉上的享受。
所谓智能系统设计,就是在在满足需求的前提下,优化设备运行,减少设备开启台数和运行时间,节约电能,减少电厂大气污染物的排放,保护环境,通过建设方便、快捷的信息设施系统和信息化应用系统,使用户足不出户即可进行信息交流和应用,减少人们出行的交通压力及二氧化碳排放量,以保护环境。积极开发智能化技术在环保生态设施和系统中的应用,如对太阳能等可再生能源利用系统、雨水及污水综合利用系统的监控与管理等,与环保生态系统共同营造高效、低耗、无废、无污、生态平衡的建筑环境,为建筑的可持续发展提供服务。
4 低碳建筑中可再生能源的利用
对于建筑行业而言,它本身处于能源供应链的末端。目前建筑层面采用的可再生能源主要有太阳能、风能、生物能和地热能等,利用这些能源研制出的技术主要有太阳能利用装置、风能利用装置、能量循环利用装置和地热利用装置等,它们可以用来进行供热和供电。
由于我国太阳能的储量大,存在的范围也较广较普遍,因此被建筑广泛采用,太阳能的利用主要有:太阳能热水器、光电外墙板、光电屋面板、光电遮阳板、阳光房、太阳能低温辐射地板、太阳能集热器、太阳能沼气池、太阳能灶,太阳能烟囱等,如图2所示。其他能源的利用包括:地(水)源热泵系统、地面辐射采暖等。
5 结合当代科学方法与技术手段进行低碳建筑的设计
随着科学技术的发展,结合先进的科学方法和技术手段进行低碳式建筑设计是必然的趋势。目前,主要是结合数字化技术、物联网技术、仿生学等科学方法和技术手段进行设计,并成为以后低碳建筑设计的方向和趋势。比如,结合数字化技术设计时,主要是借助数字化技术的相关软件并利用当前前言的生物技术、防污染技术、再循环和资源替代技术等来减少碳排放量,并结合数字技术在使用和管理上的优势,串联起数字管理系统、给排水系统照明系统、供配电系统等子系统,形成以中央计算机系统为中心的综合系统,以建立建筑与自然环境共生的节能技术体系,达到控制建筑碳排放量的目的。
6 总 结
总之,低碳式节能建筑是适应社会发展需要的,是建筑设计发展的必然趋势。低碳式建筑设计若要有开拓式的创新,必须要破除传统的建筑学观念,并结合前言科学技术和方法的最新手段,深入研究与低碳建筑相关的技术与方法,同时还要系统的建立科学与建筑设计紧密结合的框架体系,探索高效的低碳建筑设计方法,推动我国低碳建筑的健康、快速发展。
参考文献
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[2]尹宏宇.低碳式建筑设计技术及方法[J].黑龙江科技信息,2013(4):239.
关键词:低碳建筑;功能分析系统技术;功能成本分析;功能性能分析
中图分类号:F407.9文献标识码:A文章编号:16749944(2014)02026504
1引言
低碳建筑也就是综合利用能源资源、能源消耗小、排放少的建筑,一般也称为绿色低碳建筑[1]。所谓低碳建筑是以减少温室气体排放为目标,以低能耗、低污染为基础的经济模式,其实质是能源高效利用、清洁能源开发、追求绿色GDP,核心是能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新以及人类生存发展观念的根本性转变[2]。
早在2007年我国推行的《能源发展“十一五”规划》中,明确提出到2010年,将使单位GDP能耗比2006年降低20%的目标[3]。就目前国情而言,中国建筑生态节能水平的落后不单单是技术的落后[4],而且缺乏整个价值导向的中枢指导,再加上低碳建筑不仅仅只是时代召唤的结果,也日渐成为人们追求健康、绿色生活的理念代表。在低碳建筑项目的建设中,方案的优选往往决定了低污染、低能耗实现的程度。目前,对于低碳建筑方案优选环节,大多采用的是基于原理V=FC[5]的价值工程研究,在运用价值工程方法进行方案选取时,虽然也将项目的功能作为考虑的基本要素,但是研究者往往是在功能与成本的比值上作权衡,要么是牺牲功能减少成本要么仅仅是降低成本。有专家认为,低碳建筑不同于一般建筑,其功能和费用的关系更加复杂,不仅应关注功能与费用的关系,还应做到建筑物的节能减排,而且我们还应寻找一个可以量化的指标来反映低碳建筑的碳排放水平[6]。在低碳建筑项目中,如果仅仅只是为了达到建筑低碳性的目标而对于使用低碳节能技术和设备具有极大的盲目性,则会增加建筑成本,得不偿失,而且还会导致建筑功能性缺失的遗憾。因此,从考虑绿色环保和使用功能的角度,本文将注重分析低碳建筑项目的功能,通过绘制FAST图,来研究怎样实现建筑的低碳功能,然后基于功能、成本与性能三者的关系,通过相应的数值分析进行方案优化。
2低碳建筑FAST图
FAST是功能分析系统技术的简称,它是在描述项目的功能的基础上建立的,是由Charles Wbytheway 创建的。该功能是由动词-名词[7]的形式进行定义,将这些简单随机的功能用来描述复杂的系统;它解决了具有不同学术背景的专家对于专业性问题沟通的障碍,促进了问题挖掘的效率性及准确性。
基于对低碳建筑概念的回归,将改善人居环境作为研究的最终目标,以减低建筑能耗及解决能源问题作为初步实现目标的途径,构建了以下的FAST图(图1)。在FAST模型中,功能依存关系是通过明确一项功能如何实现这个功能来确定的。如果对应哪个问题无法给出确切且令人可以接受的答案,那就说明存在着无价值的功能,也存在着功效不大的行动[7](从左到右以怎么办来阅读,从右到左以为什么来进行阅读,如左到右,要改善人居环境,怎么办?要通过减低建筑能耗和解决能源问题来解决;从右往左读,为什么要准备设计?是因为要利用常规能源等),如何-为何这类问题的重要性在于它们所引出的答案。当问“为何”的时候,答案就是实现那个功能的方法。当问“为何”的时候,答案就是那个功能的目标[7,8]
3低碳建筑功能、成本、性能分析
3.1低碳建筑功能成本分析
低碳建筑主要强调在建筑物的整个生命周期内减少化石能源的使用,提高能效,降低二氧化碳等温室气体的排放[9],根据上述FAST图,可以将低碳建筑的功能分解为:提高通风率、降低用水量、提高可再生资源利用率、降低能耗率、提高吸收率、监控二氧化碳量、管理雨污水、创造舒适性、控制污染源九大指标。
3.4构建性能敏感性矩阵
上一节通过分析功能成本矩阵以及功能性能矩阵,那么根据矩阵所得的数值建立性能敏感度矩阵,首先建立二维度指标,横向表示的是低碳建筑的功能,竖向表示的是低碳建筑的性能属性。功能对于性能的贡献度大,表4用环状图形表示主要贡献(由y的数值分布来判断数值的大小,y的值越大就表示功能对性能占主要贡献,用F表示功能,P表示性能)。
4结语
本文仅仅在低碳建筑项目方案选择中给出了功能分析系统技术这样一种优化方法,这种方法同样也适用于低碳建筑项目全寿命周期的任何一个阶段,只是项目在每个阶段所带来的功能、性能大体不同,因而相应的分析也会随之变动。
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关键词:低碳;环保;建筑与环境;新技术手段的出现;设计理念
Abstract: The architect's responsibility is to built applicable beautiful housing for the human, not only to meet the objective, but also to use the appearance of the building so that residents feel meet on the heart. In addition, the architect has another goal, to protect the world's environment. Therefore, the low carbon buildings are the mainstream of today's construction industry. Meet the ideal of people to live pressure for reduction of nature, which is an important responsibility of today's designers.Key words: low carbon; environmental protection; building and the environment; the emergence of new technologies means; design concept
中图分类号:TU20文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)02-
低碳建筑,存在于整个建设过程,贯穿于建筑材料、建筑设备、施工和后期的建筑使用这整个的建筑生命周期之中。而我们常说的“低碳经济”,就是指三低,既低能耗、低排放、低污染。通过三低,能够有效降低二氧化碳的排放,从而打造低二氧化碳的经济发展模式,打造建筑、电力、交通、冶金、交通、石化等国民经济的众多部门。建立强化我国的建筑节能之行标准,加大看管力度,完善我国的绿色建筑评价标准,这就是建筑师面临的挑战。
一、低碳环保型建筑的未来
目前我国的低碳建筑理念还不成熟,甚至可以说是刚刚开始,但是,低碳环保的建筑已经逐渐成为世界建筑的主流趋势。与此同时,一个严重被忽略的事实呈现在我们面前,那就是建筑的建设在二氧化碳的排放总量当中占据了几乎一半的数量,远远高于工业领域和运输业。
而二氧化碳,正是全球变暖的罪魁祸首。全球气候变暖会导致局部极端现象的产生,威胁人类的生命财产安全,与可持续战略相背离。建筑的施工和建设,本身就是一项制造大量二氧化碳的工程,其中大部分来源于建筑维持自身功能上面。而汽车交通等方面只占到30%。我国平均每建成一平方米的房屋,就会释放出0.8吨的二氧化碳。因为在建设过程中建筑采暖、通风、照明、空调等方面所有的参数都要计算在其中,所以碳排量非常之大。建设环保低碳型的建筑迫在眉睫。
低碳环保是时代的呼唤,绿色发展是当今一大课题。当今中国的低碳建筑理念越来越广泛,许多建筑师已经意识到低碳建筑的未来。各式各样的有关于建筑环保的课题已经被提上日程,越来越多的建筑注意低碳设计。相信不久的未来,我国的低碳建筑就会发展成为世界支柱性产业。
二、低碳建筑设计在中国的原因
低碳中国,我们最早是在世博的响亮唱响的。从此低碳理念充满中国人民的内心。理论指导实践,将低碳概念深刻的置于国民内心,我们就能够自觉自主的为中国低碳做出贡献。目前在我国,低碳环保势在必行。
1、资源短缺。目前在中国的建筑行业里,其相关能耗已经远远超过了工业能耗,成为第一耗能大户,约占能量资源的46.7%,尤其是在住房的使用中,同比发达国家,在相同技术条件下,是其他国家的二到三倍。这正是我国与其他发达国家相比,为何在经济上有所落后的原因。因此,建设低碳环保建筑迫在眉睫,不仅有利于中国建筑在世界地位的加深,更重要的是有利于世界资源的节约,为世界可持续发展做出最大的努力。
2、中国工业是发展中的工业。中国加入世贸已经十年,随着世界经济的的发展,中国城市经济的发展步伐也在不断加快,面对人口越来越多,住房越来越紧张,环境可容纳的人类和建筑越来越紧张,因此,生存与发展空间的紧张,迫使中国越来越多的关注环境的保护。中国在绿色建筑的发展中已经摸爬滚打近10年,低碳正是现在研究的新的方向。不仅如此,我国还出台了一系列宏观调控经济政策,调节我国对经济能源的过渡需求,这种理念也符合当前国际上的可持续政策和绿色建筑的发展。低碳建筑发展带动一系列相关产业向前发展,由此带动整个社会的产业优化升级。
3、环境的改变。我国人口越来越多,住房越来越紧张,这就是目前的国情。而建筑又是释放碳最多的产业,然而,住房紧张现象不易控制,因此加紧研究出低碳可持续住房成为一把利剑,我们在这项研究的精力不会白费,而且中国将是低碳生活的最大受益人。目前世界上的一些极端天气现象,如:北极冰川消融,印度海啸频发,海水水面升高等等,都是由于二氧化碳超标导致的全球变暖形成的。所以说,低碳建筑的发展,功在当代,利在千秋。
三、低碳技术的出现
环境的改变通常导致技术的变革和创新,科技的进步就是社会的进步,是世界发展的动力。与低碳建筑有关的技术可以降低建筑的成本,从而推动产业的进步。
1、当今社会环境。
低碳建筑设计理念在中国尚处于萌芽阶段,他何时才能发展成熟,无人能够解答,我们要做的只有考察好中国的环境,从实际出发,理论联系实际,指导实践,成就我国的低碳建筑技术。经验的缺乏当然会导致进步的种种困难,不过,我们相信开始的艰辛会结出甜美的果实。
我国目前的绿色建筑成本很高,相关的技术还不发达,许多材料和经验都要向国外借鉴。然而国内对“可持续发展”的呼声越来越高,这些压力都将成为我国建筑设计师在未来低碳建筑设计中的动力。我们有理由相信,越多的困难代表越大的成功几率。
2、技术创新是实现低碳的关键
技术领域的创新才能够带动建筑业真正意义上的环保建设。我国目前的环保手段,大致有如下几种:第一,清洁煤炭技术。煤炭发电在我国发电总量中占很大的比例,约有60%。从全球背景看来,中国的煤炭发电需要日趋严重,越来越多。第二,太阳能产业的开发。太阳能取之不尽用之不完,是最佳的能源,在这项研究上我们消耗了大量的人力物力。利用太阳能发电、发热、可以减少二氧化碳的排放。用可再生资源代替一次能资源,是目前可行的最好的途径之一。第三,风能的有效利用。巧妙的利用风能,利用建筑自身的结构以导向风的流通,让风能在建筑内部合理的发挥作用,形成自然通风来改善建筑室内环境。这样就可以减少空调的使用,减少电力损耗,减低碳排放,保护环境。第四,新型材料的研发。,例如玻璃纤维。玻璃是一种透光很好的材料,由此发明的导光技术可以将室外的自然光倒进室内,尤其是在地下建筑中使用广泛。这样可以有效减少灯的使用,从而减少建筑用电的使用,节约了发电资源。不禁降低经济损耗,更加是为环保做出贡献。自然光相比于人工照明更加对人眼有利,这是一个一举三得的技术。
四、加强建筑低碳设计
先进的理论能够知道实践,因此加深管理理念中低碳环保的理念,才能够从根本上得到我国低碳体系的支持。
节能减排应用到设计上,就是要充分利用自然界的资源,这些资源是我们人类最宝贵的财富。在设计上,我们可以不断线更自然界学习和靠拢。例如房屋的朝向设计,自然通风的设计,墙体、门窗、屋面以及建筑护结构中使用的具有保温隔热利用再生资源的性能设计。而人工设备我们应该尽量使用的少或者在使用中注意最低消耗,例如空调的使用和电灯的使用。
建筑设计要因地制宜,因此低碳建筑的设计同样要因地制宜。热的地区要充分利用他的热能、光能。寒冷地区充分利用风能。这都是有效和正确的设计手段。在建筑设计中不要刻意模仿和盲目追随,方案要符合实际,一个合格的建筑师要摆好心态,并能充分利用环境。
五、结语
我们要牢牢把握住开发低碳环保型建筑的机会,这次宝贵的发展将决定全人类的命运。我们有理由相信,准确洞悉建筑节能技术的未来,攻破技术难关,就能够激起中国房地产界的巨大波浪,甚至全球的低碳建筑浪潮。
当今世界是个竞争激烈的世界,也是节约型社会,在大力发展低碳经济的时代背景下,营造好的节约能源氛围,推动能源技术创新,建造低碳环保建筑是大势所趋。谁把我了低碳建筑建造技术,谁就把握住世界的直柱,也就把我住了世界的命运。成为一个时代的英雄。
参考文献:
[1]张健.打造低碳建筑的几点建议[J],价值工程,2010,29(4)
关键词: 高层建筑;低碳设计理念;必要性;应用
中图分类号:TU208文献标识码: A
前言
在当今社会发展的潮流中,低碳设计能够实现人和自然的和谐发展,保证城市和生态之间的平衡。我们要把低碳设计融入到生活生产的各个方面。我国城市高层建筑众多,在设计的过程中常常忽视低碳节能,造成资源浪费、环境破坏等问题。所以为了保证城市的可持续发展,需要对高层建筑进行低碳设计。
一、建筑中低碳设计的意义
我国煤炭、石油等资源日益枯竭,而我国建筑能耗约占社会总能耗的1/3,严重制约了资源的可持续发展。低碳理念在能源运用中采用水利、风力、太阳能、生物能等可再生资源进行生产工作,保证能源的延续性。建筑行业二氧化碳排放严重,占到工业总排放量的50%。现在全球气候变暖,已经给我国的建筑行业敲响了警钟,为了减轻环境压力,保证人类居住环境的可持续发展,需要推动建筑低碳设计理念。低碳设计就是在可持续发展理论的指导下,通过技术创新、能源开发等手段减少能源消耗,减少二氧化碳的排放,达到经济社会和生态环境保护的平衡。
二、高层建筑采用低碳设计理念的必要性
高层建筑体积庞大、容积率过高,建筑物之间的间隙小,导致城市整体的居住环境质量加重。高层建筑大多集中在城市市中心,给人们的生活、出行带来很大不便。高层建筑在设计的过程中,为了标榜大气、高档,常常忽视了节能意识,造成高耗能、低效益。为了减少用地面积,过分节省用地,相邻之间的建筑物互相遮挡,影响了建筑阳台阳光照射的范围,降低了太阳能的利用率。高层建筑为了保证经济效益,往往忽视生态环境的保护,影响城市和生态之间的平衡。很多高层建筑在设计中不仅产生了巨大的经济浪费、能源浪费,还对环境产生一定的影响,所以称为低碳节能的重点把控对象。
三、我国高层建筑低碳设计的现状
发达国家很早就开始推行建筑低碳设计理念,而我国的技能和水平远远落后于环境类似的发达国家。我国建筑采暖能耗是欧洲国家的1.5倍,外墙传热系数是其 3.5―4.5倍。主要是因为节能意识较差,房地产开发商大多追求利润,在设计中节省材料,比如在建筑中采用大面积窗户,却不能开启,导致通风条件差、空气质量差。而居住着通过开放空调来保证空气流通,又造成了新的能源浪费。类似的不合理设计都导致了建筑耗能较大,环境污染严重。同时,低碳设计技术知识匮乏,设计人员对低碳设计的认识不够。建筑低碳设计是一个综合性的学科,需要很强的技术、管理知识。虽然国家已经推出相应的节能减排观念,但是在设计上缺乏主观意识,在操作上也受到了很大的限制。我国是世界上的太阳能光伏电池生产国,但是产品应用率低。主要是因为太阳能热水器与建筑一体化设计标准至今尚未出台。
四、低碳设计理念在高层建筑设计中的应用
1.优化建筑结构
建筑结构对整栋建筑的质量安全起着决定性作用,结构形式的合理性能够在一定程度上节能减排。高层建筑主体结构采用钢筋混凝土结构,消耗大量的水泥、砂石等资源,在钢筋混凝土拆除的过程中水泥、钢筋不可回收再利用,也造成了环境的负担。所以高层建筑尽量采用钢结构体系,减少材料的浪费。建筑的结构设计中最大限度利用自然采光和通风,充分利用自然资源。尽量少使用采暖设备和空调,利用建筑空间自然通风的原理,设置空调系统。
2.优化建筑位置及朝向设计
高层建筑的位置朝向很重要,需要确保阳光照射面积。我国高层建筑容积率过高,没有充分利用阳光的辐射能量。高层建筑本身是一个巨大的太阳能接收器,建筑的方位、朝向不同,会在不同的季节得到不同的太阳辐射热能。高层建筑在方位设计的时候,需要根据日照原理,合理安排建筑位置和朝向,保证建筑接受到更多的太阳辐射热能。还要根据太阳照射角度做出日影响图,确定冬季每天的日照时间,在满足采光充足的条件下,加大南向开窗的面积,减小北向开窗面积,获得更多的太阳光线,减少热损失。
3.优化外墙技术
外墙是围护结构的主体部分,其耗能较大,占整个建筑耗能的25%左右。高层建筑的维护结构为了达到减轻符合、满足保温隔热要求,采用的是钢筋混凝土框架结构。使用的材料是质地较轻、保温隔热效果较好的材料。但是材料的性质影响了外墙的寿命,常用的保温材料包括矿渣棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩、聚苯乙烯泡沫等。但由于其结构复杂且抗震效果不好,应用范围并不大,还降低外墙使用寿命,甚至整个建筑使用寿命。所以在选择外墙材料的过程中不仅要有保温隔热的效果,还要选择抗震能力强、结构紧密、结合性好的材料,能够承受外部装置的荷载和有振动的凿刨装修。高层建筑出现的冷桥约占整个热损失的5%一13%,很大程度上影响外墙的使用性能,所以在设计过程中避免出现冷桥。
维护结构的材料布置分为外侧和内侧。在气温降低的地区材料层次布置不同也会得到不同的保温效果。为防止墙体内产生冷凝水,保温层应设在外侧。气温较低地区使用的页岩陶粒混凝土空心砌块、黏土空心砖与实心砖复合墙体黏土实心砖等虽然能够减轻荷载,保温隔热,但是缺乏相应的节能效果
影响外墙维护耗能因素还有建筑的形体变化。建筑体形系数越大耗能越多。所以在设计时,尽量采用能耗较小的建筑体型,比如圆塔形或者椭圆形美国洛杉矶的好运饭店、法国戴高乐机场候机楼都是圆型或椭圆形,这种外形能够减少建筑外露面积,降低能耗。
4.拓展传统技术,开发新型技术
传统技术中陶土夹心墙建造技术、木结构填充岩棉等都在一定程度上减少了二氧化碳的排放,增强了环境的保护。在未来设计中,还要大力开发这种低碳、环保、低耗能的技术,使其充分发挥低碳作用。再者,还要开发新型技术,如在室外铺装过程中利用水体循环、蒸发等原理,减少热岛效应。加强雨水利用,将雨水应用于景观灌溉等,降低城市耗水量。
5.利用可再生资源
能源是有限的,高层建筑设计中要大量使用可再生能源。充分利用光照、地热、风能、生物能等自然能源,减少能源浪费。再者,减少石油化工等不可再生能源的利用,保护生态环境的可持续发展。
结语
综合上文分析可知,我国高层建筑采用低碳设计理念大大节约了能源消耗,减轻了城市环境负担。我国地域广泛,建筑位置千差万别,有不同的温度、湿度、日照等差别,给低碳的标准化设计带来了难度。所以高层建筑还需要大力研究低碳设计理念,使城市都沿着可持续发展的道路行走。
参考文献:
[1]倪红.浅议空中庭园在现代高层建筑中的作用[J].山西建筑,2007(8).
关键词:绿色建筑设计;室内设计;降低能耗;绿色环保
1绿色建筑设计的基本概念
绿色建筑设计是:在建筑的建造和使用过程中,最大可能的减少对环境的污染及不可再生能源的使用,创造一个低耗能、长效、舒适、无害的室内环境。基本要求归纳起来有以下几点:1.遵循健康、简约、高效的设计理念,减少建筑行为对环境的影响,实现与自然和谐共生。2.在建造中,最大限度地节约资源(节能、节水、节材),减少污染,因地制宜选用无害或危害极小的建筑材料,多采用可再生资源。3.在设计中体现可持续发展的理念,在满足建筑功能的基础上,实现建筑全寿命周期内的资源节约和环境保护,为人们提供健康、适用和高效的使用空。
2绿色建筑设计理念下的室内设计
室内设计是集技术、艺术与科学为一体的综合性学科,把绿色建筑设计的理念引入室内设计,需要室内设计师具有社会负责心,本着“以人为本”的原则,树立科学的设计理念,从传统室内设计向“绿色室内设计”转变。主要从以下几个方面入手。
2.1以室内空间环境的安全性为前提做设计
室内设计首先要保证室内空间环境的安全性,要避免危及使用者的人身安全及正常的生态秩序。在保证室内构件安全的前提下,要重点关注室内空气质量的安全性。
控制室内空气质量主要从以下两点着手:(1)选择安全、环保的建筑材料,确保建筑材料中有害物质含量符合国家强制性标准的要求;(2)避免过度装修导致的空气污染物浓度超标。环保的建筑材料也含有少量有害物质,所以在室内设计时,要进行室内环境质量预评价,根据设计方案和空间承载量、材料的使用量、内新风量等因素,对室内空气质量进行估算,确保甲醛、苯、氨、氡和TVOC五类空气污染物,符合现行国家标准的规定。
2.2室内空间设计要以降低能耗为基础,提高室内空间环境的保温、减噪、自然通风及采光功能室内设计除了要满足功能性及美观的需求外,还要充分考虑室内空间建造及使用过程中的节能性。随着人们对室内环境的舒适度要求提高,建筑的使用能耗随之增大,为达到舒适度和节能的双赢,以降低能耗为基础,提高室内空间环境的保温、通风、减噪等功能是非常必要。
(1)做好建筑的保温隔热,既确保室内环境的热舒适度,又可节能减排。保温有外墙保温和内墙保温两种方式。通常在设计功能性满足的情况下,宜采用保温、装饰一体化的外墙装饰材料做外墙保温处理,可简化施工程序、减少材料损耗,保温隔热效果好。对于室内温差要求差异较大的房间宜采用内墙保温隔离,另外不要忽视在顶棚和楼地面也要设置保温层。
(2)降低噪音污染,提高室内居住环境的质量。随着城市越来越拥挤,噪声污染问题日益严重,严重干扰人们的正常生活,控制室内噪声水平,提高室内环境的质量,也是“绿色建筑”的要求之一。首先做好噪音污染的预控,做好室内的“动、静”分区,减少相邻空间的噪声干扰以及外界噪声对室内的影响。对于一些会产生噪音的设备用房或人流密集的场所,为减少噪声干扰,在进行室内的顶棚、楼面、墙面和门窗的装饰设计时,要兼顾吸声与隔音效果,宜采用吸声或隔音效果好的造型及建筑材料。对噪声敏感的功能空间宜集中布置在远离噪声源的地方,不能避开噪声源时应采用有效的隔声减振措施。
(3)保持室内良好的通风环境,提高入室新风的品质。注重入室新风“量”和“质”的统一[3]。室内通风,一是开启门窗通风;二是通过暖通空调系统设计进行气流组织设计,但目前情况下,要完全消除空调设备的污染是很困难的,新风质量是不能保证的[3]。为了确保室内新风的“质”,只能充分利用自然通风。在室内空间布局时,注意避免隔墙及固定家具的布置切断室内通风路径,固定装修及家具等宜与风向平行布置,减少其对风的阻力;在不影响使用功能前提下,可采用镂空隔断减少对风的阻隔。当室内分区不利于空气流通时,宜采用直排式排风扇等机械通风方式加强室内空气流通,以减少对空调的依赖。
(4)充分利用自然采光,创造优质光环境。为了充分利用自然采光照明,进深较大的公共建筑布局尽量不要遮挡采光面,可设置开敞办公空间区域;对于有特殊私密性要求或封闭空间要求的功能区域,建议采用透光材料加百叶窗帘来营造私密空间,避免大范围出现暗房间;难解决自然采光和通风的零星空间可做辅助用房。对于室内自然采光条件不好的大空间,可以采用反光板、散光板、采光搁板等设备将自然光反射到室内,再结合人工照明系统协同采光。实验证明,采光搁板配合侧窗能在一年中大多数时间提供充足(大于100lx)均匀的光照[4]。另外,为提高室内自然光的散射,增强照度,室内的顶棚和墙壁的装修材料反射比要高些,顶棚材料宜为0.70~0.80;墙面材料宜为0.50~0.60。
除了加大自然光的利用,最好在电气系统设计时能考虑安装照度探测器及人体感应探测器等。实现“人来灯亮,人走灯灭”的节能效果,配合节能型光源及灯具的应用,照明耗能比同规模建筑可减少
30%左右[5]。
2.3建筑材料及构件的选用要兼顾“绿色、环保、节能”建筑材料的选用应遵循绿色、环保、新型、节能、经济、适用、耐久的原则。除了注重建筑材料的质量、外观及有害物质含量之外,还要注意以下几个各方面的选用要求:
(1)为了提高室内空间环境的安全及舒适性,在选用功能性建筑材料时,建议采用对人体健康有利的新型材料,如:具有抗菌、防霉、除臭、隔热、防射线等多功能新型建筑材料,达到改善室内环境目的。
(2)优先选用本地建筑材料及构件。既可节约运输成本,减少运输对环境的污染,易于融入当地的自然、人文景观中。专家建议60%的建筑材料要来自于距离工地500km以内地方。
(3)优先选用工业化、集成化高的建筑材料及构件。减少施工现场材料及构件加工的比例,工厂批量化加工可以提高材料的利用率,减少现场加工造成的粉尘、噪音等对环境的污染。如厨房的设计和安装,基本都是橱柜柜厂里按尺寸加工好,到现场直接安装,工时短,工业化的机械生产,橱柜的质量也更有保证,值得在其他空间设计中借鉴推广。
(4)优先选用再生性建筑材料。再生天然材料及其制品的应用一定程度上可节约不可再生资源,对环境保护起着积极的作用。
(5)多选用自然环境下易降解的材料、可循环再利用的材料及以废弃物为原料生产的建筑材料在“绿色建筑”的评价标准里规定了:“以废弃物为原料生产的建筑材料质量占同类建筑材料总质量的比例不小于30%,且其中废弃物的掺量不低于30%。”
3结论
基于绿色建筑设计的室内设计遵循健康、简约、高效的设计理念,注重空间环境的健康、舒适,但不以提高能耗为代价,从做好室内环境的保温、减噪、自然通风及采光功能来创造自然、舒适的空间环境入手,减少全寿命周期内的能源消耗;保留必须的功能性构件,去除一切不必要的装饰,功能与美相结合;控制建筑材料的选用,减少对破坏自然环境的破坏和索取。
参考文献
[1]来自于360百科.
[2]《江苏省绿色建筑设计标准》.
[3]章毅,彭关中.改善室内空气品质,创造绿色室内空气环境[J].洁净与空调技术,2009(2).
关键词:地铁;主体结构;变形监测;
中图分类号:U231+.3文献标识码: A 文章编号:
1 地铁主体结构监测的必要性 1.1地铁结构随地层的隆沉引起变化 地铁建设过程中主体结构的变化主要随地层隆沉而变化。如某地铁工程地处沿海地区,局部有软土层和地震液化层,整体沉降量较大。工程地下段采用明挖或盾构法施工,存在围护结构施工、因降水引起地下水位变化及基坑开挖过程会产生基底土卸载,造成坑底隆沉;主体构筑、覆土回填会重新给基底土施加荷载,造成地基的隆沉;而主体结构竣工后地下水位的变化会对结构产生浮力,减少结构沉降的趋势,浮力过大时会造成结构上浮。地铁工程结构本身由于地基的变形及内部应力、外部荷载的变化而产生结构变形和沉降。如结构变形和沉降超过允许值,将会对地铁的运营造成影响,甚至会造成运营中断。对结构进行监测,了解变形情况,分析变形原因并采取有效措施,对于预防事故、保证地铁的正常运营是非常重要的。 施工期间除在基坑开挖、主体结构构筑过程中需对地面进行监测外,还要对周边建筑物、地下水位变化进行监测,实践证明这些监测项目都在发生不均匀的沉降变化。
1.2 不同的线路敷设形式存在结构变形差异 地铁工程呈线状分布,分布范围较长,整个工程范围内由于线路敷设形式不同有可能存在着不均匀沉降的问题。一条地铁线一般包含地下线、高架线和地面线等不同的线路敷没形式,如图1所示。地下结构有采用盾构施工的圆形隧道、明挖施工的矩形结构及暗挖施工的马蹄形结构,高架部分有连续梁、简支梁、钢混结合梁等不同的结构形式,地面线路基部分有填土、挖方等情况,不同结构形式变形复杂,各分体结构存在差异变形,需要及时了解全线各部位特别是衔接处的变形情况。
图1 地下隧道线路形式示意图
1.3 既有线与新建工程存在结构变形差异 个别地铁项目存在既有线改造的情况,随着城市规模和经济水平的快速发展,早期建设的地铁已经不能满足现代生活的需要,需要从规模和标准上进行改造。改建工程要充分利用了既有段区间结构,只对车站进行拆除、改建,每个改建站两端均与新结构体衔接,衔接处均存在着新旧结构间的差异沉降问题。差异沉降量势必影响到结构的稳定,甚至会影响到地铁线路的正常运营。因此,需在运营期间对地铁结构、轨道结构等进行变形监测,及时准确地了解结构变化 趋势,针对变形情况采取必要的补救措施,以保证地铁正常运营。在建的新规划地铁利用一段既有人防工程,在建设中也应再视变形监测。 1.4 地铁运营会诱发结构变形 地铁运营时反复的振动和曲线上未平衡的离心力等的作用都可能诱发区间隧道洞体的形变和隧道周围土体性质的变化,因此也是地铁运营监测的重要原因。 1.5地铁周边环境的改变也会造成结构变形 地铁所经过的沿线多是城市繁华地带,一些高层商务楼宇正在或即将施工建设,这些距地铁较近的建筑物在施工期间极易引起地铁结构的变形。为此,在周围工程开工前,对地铁制定适宜的监测方案,伴随周边工程的建设,对地铁进行变形全程监测也是十分必要的。 2 地铁主体结构监测工作重点 2.1通过监测随时掌握地铁结构变形全貌通过监测可动态收集地铁结构变形信息,掌握结构变形情况,保障运营安全,确保工程的可靠度。地下结构和高架桥结构形式不同引起的变形也不尽相同,通过监测可验证沉降变形理论的正确性和可靠性,了解结构实际受力状态,判断结构的安全承载能力和使用条件。通过监测系统收集各种技术数据,建立数据库,以便更好地随时掌握结构变形全貌,及时发现变形现状及发展趋势,并采取处理措施预案。
2.2重视积累监测资料,提供病害治理可靠依据随着城市的不断发展,地铁等轨道交通建设规模必然不断扩大,并将成为城市公共交通的重要支柱。城轨交通的安全运营已成为城市窗口形象,通过对地铁主体结构监测,收集监测数据、记录整治方案,系统地整理、积累资料,及时掌握现有建成地铁工程运营变形情况。通过对主体结构进行监测,及时准确掌握现有建成地铁工程的运营变形情况,不断总结相关经验教训,为病害治理提供可靠依据,也可供今后相关工程设计、施工、运营维护时借鉴。 2.3 重点监测位置根据理论分析和以往的经验,一般对地铁的以下主体部分进行重点监测,掌握重点位置的结构变形情况:(1)车站与区间衔接处的差异沉降;(2)地铁穿越河流、不良地质地段的隧道区段的特殊沉降;(3)既有隧道与新建隧道衔接处的差异沉降;(4)区间联络通道附近衔接处的差异沉降;(5)地铁沿线有高大建筑或工程正在施工的地段对隧道的影响;(6)本线与后建设的地铁线路交叉点附近地段对本线隧道的影响;(7)高架桥地段的墩台沉降、梁体的挠曲变形;(8)隧道、高架桥与路基的过渡段的差异沉降;(9)地铁穿越国家既有铁路对隧道的影响。 2.4地层沉降理论的支持和分析 对于地铁建设时和运营后主体结构的地层沉降,一般采用现在通用的理论,如派克法、有限元法和派克修正公式对地表沉降量进行估算。派克(Peck)法是假定地层损失在隧道长度上均匀分布,地面沉降在垂直隧道方向上正态分布。对隧道上方地表沉降槽横向分布的地面沉降量提出估算公式。计算结果应根据工程的具体地质情况和土质特征,一般要对估算公式进行修正,并通过监测得到验证。 2.5对重要建筑物的地基变形计算依托的理论依据对于地铁附属的重要建筑物和周围紧邻的高大建筑物的建设对地铁主体结构的影响,首先要掌握建筑物荷载在地基土层中引起的应力变化,其次必须掌握地基土层的分布情况及其应力一应变关系特征,由此可预先计算出将发生的变形值。
对建筑物而言,在一般情况下最主要的是地基的竖向压缩变形,表现为建筑物基础的沉降。因此,地基变形计算通常即指基础沉降计算。
自地铁开始施工之日起,对地铁保护区范围内的新建建筑物,就要进行监测,直至评定其已经稳定,或变形值和变形速率在正常值范围内。一方面要对建筑物基坑围护结构的变形进行监测,同时对临近建筑物地段的地铁结构重点加强监测。根据工程情况和变形情况,采取适当的监测方案,必要时采取现场设置探头和传感器,用光缆传输数据,远程适时监测。
结束语综上所述,为了及时掌握地铁主体结构的变形情况,及时消除安全隐患,在运营期间,对主体结构采取适宜的变形监测是非常必要的,根据变形监测情况,及时提出整治方案,以保障城轨的运营安全。
参考文献:
[1]夏才初,潘国荣,等.土木工程监测技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2001
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