景森设计对绿色可持续建筑设计理念探讨_书籍资料_室内设计联盟

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摘　要: 本文简述了可持续建筑的发展历程，详细阐述了作为可持续建筑的核心——可持续建筑设计的方方面面，并以相应的工程实例验证了绿色可持续建筑设计的可操作性。
关键词:可持续建筑；建筑设计；设计内容；工程实例

1 绿色可持续建筑的发展历程

可持续发展作为人类面临的巨大挑战，其影响深入到社会生活的各个方面。作为资源与能源消耗的建筑业，其在社会可持续发展中具有重要意义。可持续观念与建筑的结合实际上始于20世纪70年代的能源危机。然而，其主要内容也就是能源，并没有涉及到可持续的其他方面。虽然在20世纪70、80年代产生了大规模的“太阳能运动”，并且在世界各地建造了一批太阳能建筑。然而，由于对太阳能的利用技术并不成熟和稳定，而且由于没有和建筑设计有效地结合，这一运动并没有产生理想的效果，最后也就沉寂下来。
绿色可持续建筑获得真正发展还是从20世纪90年代开始，与可持续发展在各个领域的应用相适应。在建筑领域，世界一些发达国家相继推出了可持续建筑(绿色建筑) 的评价系统，如英国的BREEAM系统，美国的L EED系统和加拿大的C-2000系统。
美国绿色建筑委员会在1995年制定了能源与环境设计先导计划并于2000年发布2.0 版本。该系统通过可持续场地设计、水资源利用、能源与大气、环境质量、材料与资源、革新设计六个方面对可持续建筑进行评估，在每一方面设定若干评分标准。相对于其他两个评价系统，L EED系统最为突出的一点是设定了认证等级:通过、银奖、金奖、白金奖。由得分多少决定认证等级，从而也就可以了解在设计方面所达到的标准。
加拿大自然资源部制定并资助的C-2000计划，由于制定标准过高，内容复杂，导致难以通过，因而影响不是很大。相对来说，同样由加拿大自然资源部制定并资助的商业建筑激励计划，由于只针对能源方面，要求标准与C-2000相比有所降低，获得了建筑业主、建筑师与工程师的普遍欢迎，因而得到了较快的发展。
但这些系统的设立只是规定了设计的原则与评价模式，对具体的设计方式并没有涉及。因而，在很大程度上只具有指导意义，对于设计过程的操作性比较模糊。一方面可持续发展的主题被广泛的使用，另一方面，其操作性概念却依然模糊。同时，由于可持续建筑的范围非常广泛，涵盖了能源、环境、材料、资源、文化等各个方面，实施起来分项内容多，初始投资大，回报期长，因而较为困难。在设计中，往往可以把某一方面作为突破口，带动可持续建筑的发展。

2 绿色可持续建筑设计内容

能源效率是可持续建筑的重要组成部分，也是建筑设计的主旨所在。所谓能源效率，有两重意义:首先，对能源的有效利用与节能；其次，尽可能利用可更新能源，如风能、太阳能、地热能等。能源作为可持续建筑的核心，具有重要意义：一方面，节能意味着对建筑运行费用的节约，产生经济效益；另一方面，煤、石油消耗的减少，可更新能源的利用可以减少CO2 、NO2 等排放，提高环境质量；第三方面，对能量效率的要求可以促进对建筑材料的更新与发展。
从对建筑能源性能的角度看，可持续建筑设计包括:

2.1 　建筑环境
建筑所处环境对建筑能源性能有很大的影响作用。在设计中，建筑师也自觉不自觉地会利用有利因素。其中，气候、主导风向、建筑朝向、周边建筑的遮挡、绿化和植被等都是重要的影响因素，因而可以通过精心地设计来达到提高建筑性能。在环境方面，许多因素无法被量化，只能通过经验来设计。但是某些因素如建筑的朝向与平面规划，通过计算机模拟，可以得到比较满意的解答。对于图1 所示的5 种平面和朝向，一般建筑师会认为N217.1 平面能耗最低，E217.1 平面能耗最高。然而通过DOE22 能量模拟软件计算，在亚热带气候条件下，N217.1 平面消耗能量最少，SQ 平面消耗能量最多，而不是E217.1。在寒冷条件下，SQ 平面能耗最低，N217. 1 与E217.1平面能耗最高，而且非常接近。这就说明在寒冷条件下建筑朝向对建筑能耗影响不大。

2.2 　建筑维护结构
建筑维护结构能量主要包括外墙系统、窗与遮阳系统设计。外墙设计主要考虑保温和隔热设计，利用内有兼作气候缓冲功能的空气间层的双层墙和保温材料，可有效减少采暖和制冷的负荷。在窗设计中，由于建筑师不够重视，导致了很多问题出现，首先是导致窗体传热成为建筑热负荷的重要来源。利用双层玻璃，能够很大程度上降低窗户的导热与对流得热，如果采用低辐射low2e 玻璃(Low2Emit2tance) ，则可以降低建筑太阳辐射得热。同时，通过实验也表明，就经济性而言，窗户玻璃层数并非越多越好，3 层玻璃窗与双层玻璃相比，节能效果并不明显。其次是对采光与视线问题，建筑师经常忽视采光与视线要求的区别。视线要求主要在窗的下部(2m 以下) ，而对自然采光的利用主要集中在窗的上部，而且需要尽量将光线引导到建筑内侧，增加自然采光的面积。同时，还要注意多向开窗，使光线均匀分布，避免炫光和光线过强。在建筑外遮阳设计中，不少设计师“想当然”设计，认为把遮阳板一装，就可以达到遮阳效果。实际上外遮阳设计要经过计算，根据不同的纬度计算冬夏两季最利与最不利情况，才能得出最优化的遮挡效果，降低辐射得热。笔者还注意到不少建筑在玻璃幕墙上安装水平金属条，看似遮阳板，其实不仅没有起到遮阳效果，反而还阻挡视线，浪费投资。

2.3 　建筑设备与控制
建筑的舒适度，如温度、湿度、照明、空气洁净度、室内风速等实际上主要是由建筑设备的作用来达到的，建筑系统的能量消耗也主要是由建筑设备，因而，在满足居住者舒适度的前提下减少设备的能耗就成为高能效建筑的主要研究方向。一方面，在设备方面，提高设备的能量效率，如高效的供热、制冷设备、照明灯具，这主要与设备工程师相关的；另一方面，对建筑设备、系统的选用和控制就与建筑师、工程师密切相关。目前比较成熟和稳定的技术与措施主要有:1) 烟囱效应结合自然通风；2) 利用地温效应或地下水；3) 应用低温水进行辐射采暖或制冷；4) 利用热交换器进行热回收；5) 置换式通风；6) 热存储措施；7) 利用被动式太阳能板提供生活热水；8) 自然采光与人工照明自动控制措施。

还有一些其他措施如主动式太阳能光电板，但受天气状况影响太大，成本过高，而且太阳能光电板的生产过程会产生大量有毒有害物质，对环境负面影响太大。在设计中还要注意设计措施要与当地的气候条件相适应，不能照搬。一些设计措施只有在特定的气候条件下才会有比较满意的效果。在一些设计中，建筑师设计了日光室，原本是一项很好的设计策略，但这些日光室需要利用空调系统进行温度调节，结果造成了能源的浪费。

在可持续设计中，需要业主、规划师、建筑师、工程师和咨询工程师建立紧密的联系与合作，进行一体化设计。这样，能提供足够的信息来支持设计策略的有效采用，并建立起一个改善的、扩展的设计过程。如高效的人工照明系统将会降低建筑的制冷负荷然而相应的会增加建筑的供热负荷，各个因素相互影响和作用。

3 　工程实例分析

为了论述可持续建筑的可操作性，将通过实例分析来详尽阐述。某教学实验大楼，建筑共七层，包括办公室、实验室、讲堂、教室等，总面积18512㎡，针对当地的气候条件以及当地的环境因素，在建筑中采用的设计措施主要有:

1) 烟囱效应结合自然通风
建筑在顶部设计2个玻璃塔与通风系统相连，玻璃涂成黑色，日照辐射加热塔内空气，诱导气流上升，从而营造“烟囱效应”，利用对流带走室内热负荷。建筑外围空间设置电动开启窗，与玻璃塔相结合，促进建筑的自然通风。

2) 应用高温冷水进行楼板辐射制冷
采用混凝土预埋管道辐射制冷的建筑，送水温度为16～22℃，主要以辐射方式进行工作，自动调节室内温度。由于辐射的热效率比传统的对流方式要高，并且以水作为热媒，从而降低了制冷能耗。而且由于混凝土楼的热存储，可以降低热负荷的峰值效应，从而降低对设备的容量的要求，节约初始投资。更为可贵的是，这种高温冷水在一般条件下如冷却塔或者利用地下水P地温就能获得，因而可以不采用制冷机，节约初始投资，并减少CFC的排放和臭氧层的消耗。

3) 自然采光与人工照明自动控制措施
建筑采用房间顶部透明隔断，尽量将自然光引入建筑内部。同时，建筑采用自然光与人工照明自动控制，在自然光照明不足的情况下，人工照明会自然开启，以人工照明作为自然光的补充光源。同时，建筑采用玻璃幕墙和电动开启窗，良好的平面布局使内部和外围空间都具有良好建筑视野。
通过这些措施的应用，建筑的能量消耗与加拿大建筑能量标准规范相比节约25%。

4 　结　语

能源利用效率仅仅是可持续建筑的一个方面，在设计中更应该在能量效率的基础上对可持续建筑的其他方面进行更深入地探讨和研究。绿色可持续建筑设计为我们提供了一个研究的切入点。通过业主、规划师、建筑师、工程师的协调合作，不断的工程实践和经验积累，设计策略的模拟和实验，可持续建筑的发展会为建筑学的发展带来新的生机与活力，不断改善和提高人类生活环境。