绿色建筑理念

浅谈绿色建筑技术理念对设计创作的客观量化【摘要】：面对当前严峻的环境与能源危机，既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的可持续发展已经成为当今时代发展的一个重要主题，绿色建筑被认为是一种切实可行而持久的解决方法，而针对绿色建筑设计的实践也不断地展开。本文在阐述绿色建筑概念和内涵的基础上，提出了在绿色建筑理念下的建筑设计手法，本文佛罗里达大学建筑设计学院Rinker会馆为例，将绿色建筑技术理念融入设计创作中，并将其客观量化，希望对国内绿色建筑发展起到一定借鉴作用。【关键词】：绿色建筑能源系统客观量化一、绿色建筑理念产生的历史背景（一）理念来源于关注生态建筑的绿色运动20世纪60年代以来，工业化国家不断发生污染与破坏环境的事件，人们越来越感到生活在一个遭污染的环境中，因此提出了“人类只有一个地球”保护地球环境的口号。一场关注人类生态环境的绿色运动便逐渐形成与发展起来。（二）人类面临的能源危机促使绿色建筑全面发展不断上涨的油价、建筑材料的过度使用，生活中采暖、空调等方面的大量耗能，都对环境造成了严重的影响，迫使人们越来越关注如何利用自然资源以及寻找替代性能源成为全球关注的问题。（三）可持续发展理念的深入使得绿色建筑为全人类关注人们逐渐认识到环境问题和能源问题是关系到人类自身生存和可持续发展的两大核心问题，因此绿色建筑势在必行。二、推行绿色建筑的重要措施是整体设计建筑设计应强调整体设计理念，结合本地实际气候、文化、经济等各方面的因素进行综合全面评价分析，整体设计，而不能着眼于一个局部而不顾整体。如，在经济不太宽裕的情况下，将有限的材料用在关键部位，而不是均匀分布，会起到事半功倍的效果。整体设计将直接影响到绿色建筑的性能和成本。（一）绿色化。即节约能源、资源，无害化，无污染，可循环。（二）以人为本，和谐宜居。追求高效节约，但不能以降低生活质量，牺牲人的健康和舒适性为代价。（三）因地制宜。应充分根据当地的气候、地域条件等特点，最大限度地利用自然采光、自然通风、集热和制冷，减少能源消耗和污染。使绿色建筑节能满足国家标准，充分利用绿色能源。三、绿色建筑应用策略（一）可持续性绿色场地设计绿色场地设计的目的是通过现状环境和建筑来使城乡设计和施工一致，从而获得更好的舒适性和更大的使用效率。在设计中可以遵循：尽量利用现状地形地貌，高差比较明显的坡地，宜采用适合坡地建设的建筑，根据地势高低不平的特点设计的建筑方案，建筑效果也是具有一定的层次感觉，错落有致，其优势是利用地理现状，节约了建筑材料，外形气势宏伟，利用的坡度建筑应考虑户与户之间的日照，朝南布置，间距合理长效控制。由于具有坡度选址时应调查场地的土壤构造及其承载力，在地下水源水质比较好的地方，绿色建筑还可以地下打井以解决部分生活用水。（二）建筑材料的选择仔细选择建筑材料可以减少能耗和浪费，增加居住的舒适性而又不用付出高昂的环境代价。有效的场地选择可以减少材料的需求量，并在可能的地方使用旧材料。选用新材料建设时要考虑最少消耗，避免浪费，并考虑可再生性（材料是否可以“生长”或自然地添满）、可持续生产（资源是否会过快的用光）以及材料的可回收性。例如，木材是可再生和可回收的，但有些木材的生产按当前的消耗速度是不可持续的；自身资源比较丰富的地区，可以就地取材。有的城乡地区青石资源丰富，可以用来做建筑物基础，修桥补路砌砍等，不仅节约了能源，而且特色鲜明，美观具有地方特色。（三）太阳能源的利用在建筑设计中增加对太阳能的利用，使能源得到有效地利用并且增加居住的舒适感。权衡绿色建筑中用能的各个方面，基本思想是使光照、热、空气的进入建筑。正确的建筑设计可以在夏天利用阴影和空气流动来纳凉，在冬天利用它来取暖和防寒。当前，在城乡利用太阳能最多的是太阳能热水器的应用，它具有安全、经济等特点，应该将它加入到建筑设计中，达到统一规划、统一布置，这样不仅可以提高对太阳能的利用，而且可以使建筑在立体面看上去更加美观。对太阳能的利用还表现在对窗户的设计，合适的窗户设计可以在内部空间与室外环境进行热、光和空气的传递。例如，采用适当数量和类别的朝南玻璃窗和设计合理的遮阳装置，冬季允许热量进入建筑物。四、佛罗里达大学建筑设计学院Rinker会馆该会馆是佛罗里达大学建筑设计学院的主要建筑,包括教室、全体教员和行政人员的办公室等,可以容纳1500名学生和100名大学教师。建筑为3层,建筑用地面积6880m2,占地面积2060m2,建筑面积4390m2。2003年3月建成,2004年获得美国绿色建筑协会颁发的LEED黄金级认证。该会馆方案在设计之初就采用了交互开放式的设计过程,学校建筑系的学生、设计公司的人员、建筑的建造者与经营者都参与设计了工程。在项目开始时,就建筑的选址、节能目标、经费、后期维护、机械设备尤其是环境问题进行了很多讨论,并且通过使用DOE2·1e和DOE2·2模拟软件模拟了建筑能耗情况,通过Superlite2·0软件模拟了教室和实验室的日光照射情况,最后确定了方案。本文结合LEED评估体系，简单介绍其绿色建筑技术理念在创作设计的客官量化。（一）土地利用与公共交通基地原规划是一个停车场,要求在设计时尽量保留绿地。设计人员经过讨论后确定几点原则：1)基地的西侧边界是通往学校中心的主要车行和步行道,为会馆的主要立面；2)基地东北侧的公共空间是学生的主要聚集场所,所以这个角部得到加强；3)南侧两栋原有建筑的出口院落跟学校的世纪塔有一个生动的视觉走廊,保留这个走廊；4)建筑南侧有一条从基地的对角线穿过通往新餐厅的学生便捷通道,这条对角线要被加强,把将来建成的服务建筑同旁边的建筑庭院区分出来；5)保留基地内原有的古橡树(图1、2)。图1Rinker会馆总平面图公共空间与交通联系方面,每当周末,基地的东北角就成为学生和游人的夜餐地点，特别是在橄榄球比赛期间，这里就会成为集会点。因此会馆把公共区域的边缘更扩大了一些。北侧丛生的橡树形成了一个凉爽的微气候区,将自行车停放处和隐蔽的北侧入口设在这里，使橡树区域更界线突出明确，临西侧道路的橡树成为建筑西侧的装饰点。步行道形成的半圆通向建筑西入口并突出了入口，校园的公共汽车线路经过这里。建筑在设计时被定位成“溪流中的石头”，溪流指的是对角线穿过基地的道路。除了残疾游人和服务车辆外，基地没有设置单独的停车位，因为学校严格要求西侧道路只能通过公共汽车。在交通方面的绿色策略有：维持适当的交通运输；给自行车和步行者提供方便；设有自行车停车位；可以使用公共交通工具。图2（二）基地处理、节水及水资源利用基地西侧和北侧两个主要入口都采用压实的沙砾作铺地。这样既能满足学生聚集时的强度要求,也能收集落在基地不透水面层的雨水,将其导向学校的雨水系统,用来灌溉。建筑周围种植的是佛罗里达州的州树—棕榈,这些树不需要很多的水来浇灌,每年的降雨量就足够满足其要求。其余草坪和杜鹃花每周用处理过的污水浇灌一次。会馆通过减少浇灌用水、雨水回收再利用、减少浇灌需求以及使用处理过的污水进行浇灌等方式来节约水资源。屋顶装有30280L的蓄水池收集雨水供卫生间抽水马桶使用,建筑的废水排放到附近学校的污水处理站,那里收集处理学校所有建筑污水,处理后供草木浇灌使用。建筑使用节水的卫生器具。建筑每年室内消耗的适合饮用的水2650×103L,室外没有消耗适合饮用的水。总结其基地处理及水资源利用方面的绿色策略有：尽量减少建筑的占地面积；使用节水器具；景观绿化,使用当地的植物；选择耐旱植物；废水回收再利用；无饮用要求的水都使用处理过的水。（三）能源利用此建筑在ASHRAE90·1-1999标准(2000年12月成为ANSI美国国家标准学会认可的国家标准)中要求的能耗最小值的基础上再节约能耗57%。矩形建筑的长轴是南北走向,不同于常见的东西走向建筑,这是因为建筑的所在位置纬度为北纬29°41′,传统的东西走向建筑南面所能获得的太阳高度角75°以下的阳光很少,计算机模拟以及建成后的实际情况都表明,这种南北走向建筑可获得更多的太阳辐射尤其是低角度的太阳辐射(图3)。在建筑东西立面配有日光控制系统,包括大型窗户、几何形状的天花板、光控的照明。窗户位置安装当闭合时可以遮挡97%直射光的挡光板。中庭上方是天窗,可以给公共区域和楼梯提供动态日光照射(图3)。图3建筑的能源系统和采光系统都经过DOE2·0和Superlite2·0软件的模拟和优化。包括建筑西面与南面墙体的遮阳墙体、高性能的围护结构、照明控制系统、高反射率的屋顶、热量可回收利用的通风系统。高性能的围护结构包括有金属防水层、空气渗透阻挡层、绝热性能良好的铝材以及高性能的玻璃。如此设计建筑外墙系统是为了能在防潮、热负荷、接受日光等方面找到一个平衡点。项目位于ASHRAE定义的潮湿气候带里,运用焓轮技术将进出空气中的热量进行转换,使建筑能够灵活地呼吸进入空气处理系统的空气,减少系统的负荷。建筑西面和南面的金属和玻璃墙体外加盖独立的砖石墙体,起到遮阳和空气流通作用,并与周围砖石结构的校区和谐一致。总结能源方面的绿色策略有：使用浅色的外墙和屋顶；合理的布置建筑朝向；在东西向使用低SHGC的玻璃；东西向的窗户用树和灌木来遮挡；利用日光节约采光能耗；中庭使用自然采光；使用大面积外窗和高天花板来提高日光照射；利用建筑手段来控制日光的方向避免眩光；使用热回收通风系统；照明控制等。（四）室内环境建筑最成功之处在于其朝向处理,这使位于室内的人可以感觉到“每一天都身处在大自然之中”。室内不会出现眩光,可以看到太阳的升与落。分析表明建筑得到的可用光增加了30%(通过玻璃的15°或者更高高度角的入射光),得到日照的时间也增加了,为4153h(原来是3171h),另外建筑获得的低高度角光照也增加了很多,为1324h(原来是686h)（如图4）。图4总结室内的绿色策略有：使用天窗等来获得日光；选择使阳光透过率达到最大的玻璃；室内使用低VOC的材料来降低室内污染等。（五）项目经济性评价项目总费用(不含地价)为650万美元,采用绿色策略的花费是18·2万美元。使用软件DOE2·2和美国国家技术委员会(NIST)全生命周期的费用计算方法进行计算，每年这些绿色措施可节省2·19万美元，大约8·3年即可将额外的成本收回。这仅仅计算了在能耗方面的节省数字，而建筑给工作人员生产力、身心健康等方面带来的益处尚未考虑。表1为美国绿色建筑协会用LEEDv2·0新建建筑版,为该建筑评估打分的情况。表1Rinker会馆LEED评分情况（六）结论综上所述,目前使用和生产的塑料外窗的主要问题是抗风压性能、气密性、保温性能及中空玻璃性能问题,要提高外窗的系统性能,必须做好以下几个方面。1)加大外窗性能的监管力度,全面进行塑料外窗相关性能的检测。检测项目包括:①建筑外窗的抗风压性能;②建筑外窗的热工性能(型材的Uf值、玻璃的Ug值、外窗系统的Uw值)；③建筑外窗的气密性能；④建筑外窗的水密性能；⑤建筑外窗中空玻璃的密封试验；⑥建筑外窗中空玻璃作气候循环耐久性能测试后,进行中空玻璃的露点测试；⑦建筑外窗中空玻璃作高温高湿耐久性能测试后,进行中空玻璃的露点测试。2)窗型设计应合理受塑料型材强度与刚度的制约,建筑塑料外窗的跨度应有所限制,窗型设计应充分考虑施工安装工艺的要求,使主要受力杆件的钢衬能够通长、连续地和外框连接,保证外窗系统的刚度(包括平面内和平面外)和强度。3)把通风器的设计作为严寒地区用建筑外窗系统设计的一部分,考虑房间整体的通风换气。4)冬季日照时间长的北方城市,应充分利用太阳辐射,阴面及阳面外窗设计可有所区别。结束语实现可持续发展所采取的重大举措，只有在运用于实践才能真正的发挥作用。但是现在，中国的绿色建筑与国际标准还有很大差距。主要原因不仅是技术问题更在于中国还未普及绿色建筑的理念。最重要的不是技术，而是理念问题。随着中国经济的蓬勃发展，中国的房地产行业面临整合升级建筑设计及家居设计也越来越呈现专业化、高科技化的趋势。城市现代建筑对制冷制热及通风等的需求也越来越高对其总运行成本、节能环保、用户体验、与建筑外观的结合等