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2012年來,國家站在建設生態文明的高度,了《綠色建筑行動方案》、《關于加快發展節能環保產業的意見》等一系列文件,在嚴格要求執行建筑節能標準的基礎上,對包括重慶在內全國所有省市提出了“到2015年,城鎮新建建筑中二星級及以上綠色建筑比例超過20%”的目標。而重慶目前正在組織實施的綠色建筑占每年新建建筑總量的比例不到10%,且僅局限于經濟發展水平較好的都市功能核心區和都市功能拓展區,因地制宜地發展綠色建筑的任務十分艱巨。從提高綠色建筑的實施效果看。我國綠色建筑評價標識分為“設計標識”和“運營標識”;重慶地方綠色建筑評價標識在國家“設計標識”和“運營標識”的基礎上,增加了“竣工標識”。但從綠色建筑發展的現狀看,大部分綠色建筑還停留在設計標識階段(見圖1、圖2),在施工和運行環節執行綠色建筑標準出現了較為嚴重的衰減,導致部分項目“節能、節地、節水、節材和環境保護”的技術要求僅僅落實在圖紙上,而未真正體現到建筑建造和使用的全過程中,綠色建筑實施質量有待提高。分析重慶推動綠色建筑發展中面臨的任務和挑戰,究其原因是由于執行綠色建筑標準有一定增量成本。2014年以前,國家和重慶推動綠色建筑均以鼓勵性的自愿評價標識為主,缺少對建設單位的制度約束,而建設單位從自身利益出發,往往缺少發展綠色建筑的積極性,自愿實施綠色建筑的項目數量較少。同時,在目前我國社會誠信相對缺失的情況下,部分項目僅僅把綠色建筑作為提高項目銷售競爭力的噱頭,雖然申報獲得了綠色建筑設計標識,但在進入施工階段后,建設單位隨意變更綠色建筑設計,擅自降低綠色建筑實施標準。因此,自愿申報評價標識的綠色建筑管理模式已不再適應當前國家全面發展綠色建筑,推動城鄉建設綠色、循環、低碳發展的要求,亟待通過對現行綠色建筑管理體系的改革和創新,逐步實施綠色建筑強制政策,加強對綠色建筑實施全過程的監管,確保綠色建筑相關技術要求落到實處。一是改變現行評價標準體系。目前國家和重慶推動綠色建筑建設和發展的主要技術依據是推薦性工程建設標準———《綠色建筑評價標準》。但《評價標準》明確的是綠色建筑施工圖設計完成并通過施工圖審查后、竣工驗收后和竣工驗收并投入使用一年后3個環節的達標判定要求,難以有效指導綠色建筑在設計、施工和驗收過程的強制實施。二是改革現行評價標識管理制度。根據國家和重慶現行綠色建筑評價標識管理程序和要求,綠色建筑評價涉及專家評審、公示、頒發標識和備案等環節,評價過程所需時間較長。在當前評審機構尚未市場化,評審專家相對缺乏的情況下,若采用評價方式,難以適應強制推行綠色建筑的需要。
2加大改革創新,探索重慶綠色建筑發展之路
按照國家《綠色建筑行動方案》的部署,結合重慶綠色建筑發展實際,我們提出了按照激勵引導和強制推廣相結合、先主城后遠郊、先公共建筑后居住建筑的原則,采用技術標準和行政監管相結合的模式,分區域、分階段強制推行新建建筑執行一星級綠色建筑標準的工作思路,以系統工程方法全面推動綠色建筑發展。2.1標準約束一是結合重慶氣候資源條件、經濟發展水平、人民生活習慣,對照國家和重慶市《綠色建筑評價標準》,將適宜重慶地區的經濟適用的一星級綠色建筑技術內容作為強制性條文納入現行建筑節能設計標準、施工及質量驗收規程,增加了綠色建筑“節地、節水、節材和環境保護”的要求。目前重慶已修訂了重慶市《公共建筑節能(綠色建筑)設計標準》DBJ50-052-2013,正在組織推進《居住建筑節能65%(綠色建筑)設計標準》、《公共建筑節能與綠色建筑施工質量驗收規程》、《居住建筑節能與綠色建筑施工質量驗收規程》的修訂工作。二是依據相關建筑節能(綠色建筑)設計標準,組織編制了《重慶市建設工程設計文件編制技術規定建筑節能與綠色建筑專篇》、《重慶市建筑節能與綠色建筑初步設計審查要點》和《重慶市建筑節能與綠色建筑施工圖設計復核要點》,分別從初步設計階段和施工圖設計階段分建筑、結構、給排水、電氣和暖通5個專業對建筑節能與綠色建筑工程設計文件編制的范圍和深度提出了相應要求,明確了建筑節能(綠色建筑)初步設計和施工圖設計所需的技術文件要求,并為城鄉建設主管部門和施工圖審查機構開展建筑節能(綠色建筑)設計審查提供了依據。三是組織研發了《重慶市建筑節能(綠色建筑)設計分析軟件》作為配套工具供全市免費使用。通過標準強制,使執行相關標準的項目在達到建筑節能強制性標準要求的同時,滿足國家一星級綠色建筑設計標識及重慶市綠色建筑設計標識銀級要求。2.2制度規范把一星級綠色建筑的評價管理納入現行建筑節能監管體系,將綠色建筑相關強制性標準的技術要求作為初步設計建筑節能專項審查、建筑能效測評的重要內容,通過閉合監管措施,保證一星級綠色建筑標準在設計和施工環節的有效落實。在設計階段。重慶實施了建筑節能與綠色建筑初步設計專項審查制度和設計質量自審責任制度。城鄉建設主管部門將對執行一星級綠色建筑標準的新建建筑項目開展初步設計建筑節能與綠色建筑專項審查,對達不到一星級綠色建筑標準的項目不得通過初步設計審批,不得發放施工許可證;對達到一星級綠色建筑標準的項目在通過施工審查備案后發放綠色建筑設計標識。同時,要求設計單位在報相應設計審查前,需經單位內部的建筑節能與綠色建筑設計質量自審機構自審合格;對經自審合格后的項目,仍存在設計質量差等問題的設計單位實施定期通報。保證建筑節能與綠色建筑強制性標準在設計環節的嚴格執行。在施工階段。重慶強化了建筑節能與綠色建筑重大設計變更管理,切實落實建筑節能材料使用質量的動態監管制度,建立了建筑節能材料和產品使用誠信行為檔案,進一步規范建筑節能材料和產品的使用行為,保障建筑節能工程質量。在竣工驗收階段。重慶在全國唯一創新建立了強制性的建筑能效(綠色建筑)測評與標識制度。在執行一星級綠色建筑標準的新建建筑項目竣工驗收前,將由城鄉建設主管部門實施強制性的建筑能效與綠色建筑測評,對新建建筑在初步設計、施工圖審查、施工等環節貫徹落實建筑節能與綠色建筑標準的質量進行最后的評價和檢驗。對建筑能效與綠色建筑測評不合格的項目,不得組織竣工驗收,不得交付使用;對經測評達到一星級綠色建筑標準的項目,在頒發建筑能效標識的同時,按有關程序和規定頒發重慶市銀級綠色建筑竣工標識(對應國家一星級綠色建筑)。這不僅加強了對建設各方主體的制度約束,為保障新建建筑嚴格執行建筑節能與綠色建筑標準起到了積極作用,而且為消費者正確識別和選擇節能與綠色建筑提供了權威公正的信息,有利于引導形成綠色建筑的消費需求。2.3工程實踐重慶已自2013年12月1日起重慶主城中心區2737km2和兩江新區范圍內報初步設計審批的公共建筑及若因設計變更等原因在2013年12月1日之后重新報初步設計審批的項目執行《公共建筑節能(綠色建筑)設計標準》的全部規定,除達到節能50%標準要求外,應至少達到國家一星級綠色建筑設計標識及重慶市綠色建筑設計標識銀級要求。截至2014年3月,重慶已通過強制綠色建筑發展政策,組織實施了130余萬m2的綠色建筑,為逐步提高新建城鎮建筑強制執行綠色建筑標準的比率,完成國家明確的綠色建筑發展工作目標奠定了基礎。
3展望未來,實現從節能建筑到綠色建筑的跨越發展
1、倡導綠色建筑,節能減排,創造可持續發展的環境。
2、狠抓節能工作的宣傳、貫徹、實施,將建筑節能減排的要求落實到建筑設計、施工圖審查、工程監理、工程竣工驗收的每一個環節。
3、保持建筑節能設計、施工圖節能專項審查覆蓋面100%,節能專項審查合格率100%,施工圖無節能設計專項,施工圖審查無節能審查專項的工程項目,建設行政主管部門不予審查備案,不予辦理施工許可證。
4、加強現場實施情況監督管理,確保施工中執行建筑節能相關規定,嚴格按圖施工,確保我縣城區內所有公共建筑及住宅小區,節能覆蓋率100%。農村建筑及城內個別小型私宅逐步推進。
5、重點推廣外墻內保溫措施,嚴格要求所有外窗特別高層建筑外窗必須安裝中空玻璃窗。
6、所有工地住宅小區售樓部做好建筑節能公示牌。
7、針對工程現場出現的各種問題,特別是外墻外保溫掉瓷片、保溫材料防水、保溫層防裂、窗熱橋問題等,認真研究,查找原因。我局將組織相關人員及專家,不定時對建筑節能工程現場檢查及指導,必要請上一級專家協助解決技術難題,真正將節能做好做實。
8、支持一個工程作建筑節能示范工程,給予政策、技術、資金上的大力支持,并作廣泛宣傳,使其它工程以該工程為示范而逐步推廣開。
9、上半年及下半年各一次針對縣城區內公共建筑和居住建筑在建項目的建筑節能施工質量情況,節能設計文件落實情況,建筑節能信息公示情況等,深入工地現場作全面檢查。
10、大力推廣可再生能源和綠色照明,大力支持我縣天塘山風電場的工程建設,大力推廣節能燈,太陽能路燈、庭院燈照明。支持引導太陽能熱水器及空氣源熱水器使用。
【摘要】為了加強建筑節能工程的設計和施工管理,節能減耗,國家提倡在建設工程中采用節能環保綠色材料,并在節能施工過程中采用節能工藝,使建筑物達到節能設計要求,建筑節能設計可以節約能源,充分利用自然資源,揚長避短,減少碳排放,使人們居住更舒適,為此,國家頒布了《建筑節能工程施工質量驗收規范》 - 中華人民共和國國家標準 GB50411-2007 ,江蘇省頒布了《江蘇省公共建筑節能標準》報批稿,在建筑設計和施工環節都制定了相應標準,各種節能產品的研制和使用促進了節能設計和技術的進步,節能設計取得了良好的經濟效益和社會效益,現我結合江蘇泰州地區的實際談談建筑節能設計施工情況以及存在的問題和我的建議。
【關鍵詞】建筑節能;標準;材料;遮陽
住房和城鄉建設部提出,將按照“分類指導,創新機制,加大力度,扎實推進”的要求,確保建筑節能工作實現又好又快發展。建筑節能要從規劃節能設計、建筑節能設計和節能施工幾個方面入手,按照相關設計和施工以及驗收規范和國家強制性條文從事工程建設。為此,我省編制了《公共建筑節能設計標準》,相比國家標準,分類細化,標準更嚴,并融入了國內外適合我省自然氣候條件的最新節能技術,設置了11條強制性條文。
1 建筑節能設計的現狀及存在問題
1.1 建筑節能設計的現狀
江蘇省屬能源緊缺地區,煤碳和石油主要從外省調入,而氣候條件上屬于“冬熱夏冷地區”,建筑能耗已占全省總能耗的20%,未來20年這一比例有可能達到35%。建筑能耗有一半出自大型公共建筑,多數是不科學的設計帶來的。目前國家和我省都制定了建筑節能設計和施工規范,施工圖審查制度,建筑節能規劃設計是其中首要環節,是建筑設計的重要內容之一,它是從分析本地區的條件出發,將建筑設計、建筑微氣候、建筑技術和能源的有效利用相結合的一種設計方法,也就是說冬季最大限度地利用自然能來取暖,多獲得熱量和減少熱損失,夏季最大限度地減少得熱和利用自然能來降溫冷卻。在設計和施工各個環節,層層把關,取得了不少成果,如在建筑設計中,屋面和外墻普遍使用保溫材料,外墻門窗全部采用了中空玻璃,在多層低層房屋建筑中統一安裝太陽能熱水器,使用節能環保綠色材料等,經濟效益、環境效益明顯。
1.2 建筑節能設計的存在問題
1.2.1 建筑節能規劃設計不合理
建筑節能規劃設計不合理,影響居住區氣候環境及建筑舒適性的最主要兩個因素是太陽輻射和空氣流通,因此通過降低太陽輻射,增強建筑物的自然通風效果是建筑節能的主要方向,這往往需要規劃師在節約土地和合理的建筑間距之間找到平衡點。
1.2.2 建筑單體的節能與通風設計存在問題
專家認為建筑能耗的幾方面問題:一是片面追求建筑外形奇特怪異。二是大幕墻盛行,空調能耗居高不下。三是新能源應用率低,技術普及不到位。四是追求裝飾裝修奢華,忽視聲光熱等綜合使用功能。
在建筑市場中,為了追求土地利用率最大化,往往要求設計師按最大容積率設計,導致建筑物朝向不合理,日照比孌小(建筑物間距變小),造成一梯多戶,戶型設計不合理,通風效果差,夏季室內悶熱,不得不使用人工通風和降溫措施.
1.2.3 建筑外墻的遮陽運用被疏忽
設計師在建筑立面設計時,往往注重的是立面造型構造效果,而不考慮遮陽,所以形式作用大于實際功能,建筑遮陽有水平遮陽、垂直遮陽、綜合遮陽(柵格)等,此外還有檔板式遮陽、簾式遮陽、百頁遮陽等。所以我認為建筑立面設計應與建筑遮陽設計相結合并注意三方面問題,一是明確各種外遮陽的適用性,二是從構件的設計上要處理好遮陽與隔熱的問題,三是合理布置遮陽板,避免影響室內空氣流動的速度。
2 建筑節能設計的對策及發展前景
2.1 建筑節能中人的素質培養
建筑能耗不僅取決于建筑形式、耗能設備、運行控制,更大程度上與使用者的行為和對室內環境的舒適性程度要求有關,居住者應養成良好的行為習慣,崇尚節約,不要盲目追求高舒適性和過度依靠電器設備,自覺降低建筑能耗,節約能源
2.2 采用節能技術和措施
把建筑節能工作的重點放在圍護結構保溫,推廣水源熱泵、地源熱泵等新技術,應用太陽能等可再生能源等方面,如現在江蘇地區低層和多層房屋都統一安裝了太陽能,而高層建筑則少有人嘗試,如果在高層建筑上為每戶安裝壁掛式外墻太陽能,則可以解決居民夏季洗澡及使用熱水問題,相比使用電熱水器和燃氣熱水器,節約的能源是很可觀的。
此外,為了解決我們能源和環境的瓶頸,我們必須以實際的能耗數據為導向,以真正降低能源消耗為目標,開展建筑節能工作,從行為、管理、技術全方位落實,才能真正完成建筑節能重大任務。
2.3 在建筑工程中使用節能環保材料并不斷研制新材料新技術
節能材料和節能技術在建筑節能設計施工中起著關鍵作用,材料科學的發展日新月異.
長期以來,建材行業產品繁多,參差不齊,技術不過關,魚目混珠,生產方式粗放,只知道對自然資源的開發,而不重視保護,對生態環境利用而輕視改善,產品質量差,耐久性短,在生產過程中,使用了大量化學制劑,造成室內環境污染,如苯、甲醛、氡、氨等,給人民身體健康帶來危害。只有開發多功能新型材料才能滿足人們的需求。
參考文獻
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[2]建筑節能雜志 主辦單位中國建筑東北設計研究院
[3]《建筑節能工程施工質量驗收規范》 - 中華人民共和國國家標準 GB50411-2007
[4]江蘇省《公共建筑節能設計標準》DGJ32/J 96-2010
關鍵詞:中原地區;小高層;住宅節能;設計
我國雖地大物博,能源資源豐富,但人口眾多,人均資源偏少。在各類資源消耗中,建筑能耗占所有資源消耗總和的25%~33%,占據能耗總量比重較大,對遠離其所在地的其他區域的河流水體、空氣質量影響較大。當前我國的既有建筑95%以上是高能耗建筑,新建建筑80%以上是高能耗建筑,我國單位建筑面積能耗是發達國家的2~3倍。所以,中國要走可持續發展道路,推進節能建筑、綠色建筑已刻不容緩。
1中原地區建筑節能設計的現狀分析
1.1既有建筑節能設計現狀
改革開放以來,各行各業迅猛發展,建筑業也不例外,以多層住宅和小高層住宅為主的集體式住宅建筑驟然增多,但由于當時經濟條件的限制,為了節省造價,集體式住宅建筑存在建筑設計標準偏低、圍護結構構造簡單、居住舒適度較差、環境效應差等缺點,這類建筑已不能滿足人們日益增長的物質文化和節能理念的要求。并且此類建筑能耗過大,與周圍城市環境不協調,更與當前所倡導的建筑綠色化的理念相違背。
1.2新建建筑節能設計現狀
中原地區氣候特殊,夏季濕熱、冬季陰冷,所以該地區建筑節能設計既要滿足冬季保暖又要滿足夏季隔熱的要求。做好新建建筑的節能設計工作,不僅需要建筑師從實踐中總結經驗,開拓創新,更需要政府的政策支持和監管保障。河南省人口總量大,人均占有資源少,經濟發展與能源資源供應的矛盾日益加劇。“十二五”期間,河南省省政府重點抓好新建建筑節能,深化供熱體制改革,推進墻體材料革新,加強公共建筑用電管理,指導開展農村住房節能,抓好低能耗、綠色建筑示范帶動等工作,并強化新建建筑執行建筑節能標準,都取得了顯著成效。(1)制定了建筑節能設計標準。按照《河南省人民政府辦公廳關于進一步推進墻體材料革新和推廣節能建筑的通知》(豫政辦〔2005〕86號)要求,全省縣級以上城市全面執行居住建筑65%、公共建筑50%的節能設計標準。凡屬財政補貼或撥款建筑,在嚴格執行節能設計標準基礎上,鼓勵執行低能耗和綠色建筑標準。并在2012年編制了《河南省居住建筑節能設計標準(夏熱冬冷地區)》、《河南省居住建筑節能設計標準(寒冷地區)》,這兩部地方標準吸收了外省居住建筑節能設計標準的先進經驗,為該省新建住宅建筑節能設計提供了新的標準依據。(2)加強了建筑節能監督管理。河南省各級工程質量監督機構要按照《建筑節能工程施工質量驗收規范》(GB50411-2007)要求,嚴格進行建筑節能分部工程或專項驗收,對驗收不合格的項目不得進行竣工驗收備案。達不到節能標準的建筑不準銷售使用。房地產開發企業在銷售房屋時,應當向購買人明示所售房屋的節能措施、保溫工程保修期等信息,在房屋買賣合同、質量保證書和使用說明書中予以載明,并對其真實性、準確性負責。(3)加大了建筑節能執法監督力度。河南省各級政府及住房城鄉建設部門著力加強對建筑節能工作的監督檢查,依據《中華人民共和國節約能源法》和《民用建筑節能條例》(國務院令第530號)等法律、法規監督不執行或擅自降低建筑節能設計標準的現象。進一步加大建筑節能執法監督力度,保證綠色建筑的順利建成和節能減排工作的順利開展。盡管政府在建筑節能方面做了很多努力,但在建筑節能起步發展時期仍然存在一些不足:建設各參與方的建筑節能意識及法制意識較為薄弱、區縣單位的建筑節能設計和施工等能力不足、建筑節能產業支撐體系不夠完善、建筑節能經濟激勵機制尚未建立等,種種弊端都會阻礙新建建筑節能的發展。
2高層建筑節能設計的必要性
2.1既有建筑能耗高,改造價值總量大
新建建筑大多都是高層和超高層,此類建筑的建筑節能設計在政策的嚴格要求下,建筑能耗嚴格按照低碳建筑進行設計,能耗不高。既有建筑多層和小高層居多,而且大多既有建筑的布局不合理,外墻材料保溫隔熱效果差,門窗未考慮保溫隔熱。此類建筑存量多,改造價值總量大,如果加以改造,對建筑能耗的降低貢獻巨大。
2.2既有建筑不能滿足當前居民的生活舒適性
傳統小高層建筑建造時由于條件限制,房屋夏季沒有制冷設施,冬季沒有取暖設施,室內環境極為不適。現在由于人們生活條件提高,大多居民會自行選擇采取措施降溫或取暖。在夏季,空調通過將室內熱空氣排出室外的方式給室內降溫,然后再將空調冷凝水排到室外,但這都是以犧牲室外環境為代價。而且,空調調溫時間過長,室內舒適性也會降低。與人們生活水平提高相適應的環境改善較為迫切,包含室內環境和室外環境,所以既有建筑節能改造和新建建筑節能設計尤為關鍵。
2.3新建建筑應與國家倡導的綠色建筑發展相適應
國務院印發的《“十三五”節能減排綜合工作方案》明確了“十三五”節能減排工作的主要目標和重點任務即強化建筑節能。編制綠色建筑建設標準,開展綠色生態城區建設示范,到2020年,城鎮綠色建筑面積占新建建筑面積比重提高到50%。實施綠色建筑全產業鏈發展計劃,推行綠色施工方式,推廣節能綠色建材、裝配式和鋼結構建筑。強化既有居住建筑節能改造,實施改造面積5億平方米以上,2020年前基本完成北方采暖地區有改造價值城鎮居住建筑的節能改造。推動建筑節能宜居綜合改造試點城市建設,鼓勵老舊住宅節能改造與抗震加固改造、加裝電梯等適老化改造同步實施,完成公共建筑節能改造面積1億平方米以上。推進利用太陽能、淺層地熱能、空氣熱能、工業余熱等解決建筑用能需求。既有建筑進行節能改造,新建建筑能耗控制,這與我國的環境保護發展戰略相一致,同時也與國家倡導的綠色建筑發展相適應。
3建筑節能設計的重要意義
從我國國情出發,建筑節能設計師建筑師運用科學合理的建筑節能措施完成作品,不僅僅能夠實現對資源的節儉,同時也能保護環境,消耗相同的資源完成更多的建筑,節約我國有限的能源資源,降低建筑能耗在總能耗中的比重,提高利用率。從居民的生活質量上來講,隨著居民生活物質水平和精神水平的提高,人民更希望生活在自然、干凈、衛生的環境中,建筑節能設計能夠有效減少建筑垃圾、減少建筑污染,保護環境衛生,從而實現自然環境和能源資源的可持續發展。
4建筑節能設計的主要方法
4.1整體設計方案
當前對于環境保護的呼聲越來越高,許多專家學者對綠色建筑節能設計的研究也越來越深入。天津大學對基于大數據的節能設計進行研究分析,準確瞬時確定建筑物內部若干設備的運行狀態和故障原因,并能夠依據業主的個人喜好做出改變,再計算運行,并能夠動態自我修復,形成內部系統之間相互配合的智能建筑。此外,在全面提倡環境保護的大背景下,廣州某設計公司提出基于低碳節能理念的建筑節能設計方法,選取低碳建筑材料并增加其使用率,設計出低碳建筑節能系統,并且在建筑設計過程中要堅持綠色意識、樹立綠色觀念,節約資源,實現建筑美學、環境保護和低碳節能理念的統一。清華大學開展了基于整體能量需求的方案階段建筑節能設計方法,建立了一套建筑方案階段節能設計方法體系和方案階段節能設計導則的形式,力求為建筑設計者指明方向。天津大學綜合考慮城市和建筑多層面設計因子的系統化整合,進行了基于能耗模擬的建筑節能設計方法研究,轉變原有的設計思維模式,最大限度地提高節能效率。
4.2細化節能設計
建筑設計人員往往從建筑本身進行細化設計,降低建筑能耗。對于建筑規劃與布局,建筑群之間有利于自然通風,平面形狀為長矩形的建筑應該跟主導風向保持在30°~60°之間,并保證一定的間距便于日照和通風;進行小區規劃時,盡量避免周邊式和混合式,要留出通風通道,利于建筑群中的空氣流動。對于建筑圍護結構,最基本的設計方向是在材料和構造上盡量減小熱阻,即主要致力于降低屋頂結構、門窗和墻體結構的傳熱系數,減少熱傳導,進而降低能耗。
5結語
中原地區氣候特殊,設計人員在兼顧冬季保暖和夏季隔熱的同時,又在平衡建筑能耗降低、環境保護、建筑造價等三個方面做出了很多努力,也有許多較為成熟的設計方法。相信在國家大力推行綠色建筑發展的大背景下,我們能夠在節能設計的實踐工作中探索出更高效的方案,為我國的綠色建筑發展做出貢獻。
參考文獻:
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關鍵詞:建筑;節能;設計;綠色
中圖分類號:TU20 文獻標識碼:A
一、節能設計中的主要問題
1節能初步設計總平面要求
圖中應準確表達建筑物的主要朝向和平面外輪廓線,標明設計建筑物所在地的風向圖。總圖中應說明建筑密度指標,應清楚表達(建筑)場地中的綠地、硬質鋪地、道路及水域布置關系。建筑單(群)體的布置利用天然采光和自然通風的描述(通過計算模擬分析)。
2節能初步設計需要控制的問題
建筑朝向——主要朝向宜為南北向或接近南北向, 東西向宜采取遮陽、導風措施。建筑間距——確定最小間距,經日照分析,符合日照標準要求。自然通風——充分利用主立面,開口迎向夏季主導風向, 避開冬季主導風向,利于自然通風的順暢。立體綠化系統—采用地面綠化、空中綠化、屋頂花園立體等綠化系統, 提高綠地率和綠化率,可起到遮陽、降溫、導風的作用,對節能有利。建筑總平面布局和建筑物內部的平面設計,應合理確定冷熱源和風機機房的位置,盡可能縮短冷、熱水系統和風系統的輸送距離。
3節能施工圖設計注意環節
(1)居住建筑
進行建筑的體形系數計算,檢查其結果是否符合節能設計標準規定;進行建筑物每個朝向的窗墻比計算,檢查其結果是否符合節能設計標準規定;設計建筑外墻的遮陽措施及裝置;控制建筑外窗及陽臺門的氣密性等級;進行圍護結構東、西墻和屋面的隔熱計算,使其滿足《民用建筑熱工設計規范》的相關要求; 設計圍護結構各部位(屋頂、外墻、外門窗、分戶墻和樓板、底部自然通風的架空樓板、戶門)選用的材料及厚度、構造層次。說明所選用材料的修正系數取值,并計算其傳熱系數K 值和熱惰性指標D,檢查結果是否符合節能設計標準規定;綜合各項指標,判斷其結果是否符合建筑節能設計標準;當各部分傳熱系數和熱惰性指標不能完全滿足規定限值時, 需進行綜合計算判斷(權衡計算),直到達標為止;制作和填寫居住建筑節能設計審查備案登記表和節能計算書。
(2)公共建筑
進行建筑每個朝向的窗(包括透明幕墻)墻面積比計算,檢查其結果是否符合節能設計標準的規定。當窗(包括透明幕墻)墻面積比小于0.4 時,檢查其所選用的玻璃(或其他透明材料)的可見光透射比是否符合建筑節能標準規定;設計建筑的遮陽措施部位和形式,計算建筑外窗的遮陽系數;計算建筑外窗的可開啟面積,檢查其結果是否符合節能設計標準規定;計算屋頂透明部分的面積,檢查其結果是否符合節能設計標準規定;控制建筑外窗、透明幕墻的氣密性等級,并應符合節能設計標準規定;進行圍護結構東、西墻和屋面的隔熱計算,使其滿足《民用建筑熱工設計規范》的相關要求;設計建筑圍護結構各部位:屋面(包括透明部分)外墻、底面接觸室外空氣的架空或外挑板、外窗(包括透明幕墻) 等所選用的材料及其厚度、構造層次,說明所選材料的修正系數取值,并計算其傳熱系數,檢查其結果是否符合節能設計標準規定;當規定性指標不能滿足《<公共建筑節能設計標準>廣東省實施細則》要求時,應進行圍護結構熱工性能的權衡判斷,或采用性能化指標判斷;制作和填寫公共建筑節能設計審查備案登記表和節能計算書。
(3)暖通空調
元式空氣調節機組作為冷熱源設備時,應控制其能效比。(在設備表中明確);采用多聯式空調(熱泵)機組時,應控制其制冷和制熱性能系數。(在設備表中明確); 采用空氣源熱泵機組和風冷空調器時,應配合建筑等專業,合理設置室外機位置,滿足節能設計標準要求;設置集中采暖,集中空氣調節系統或戶式集中空氣調節系統時,按公共建筑節能設計標準執行; 采用集中采暖,空調系統時,應設計分戶熱(冷)量計量裝置;控制鍋爐的額定熱效率,蒸汽壓縮循環冷水(熱泵)機組在額定工況下的性能系數,單元式空氣調節機組在名義制冷工況下的能效比,溴化鋰吸收式冷水和直燃式冷(溫)水機組在名義工況下的性能參數。(在設備表中明確);宜采用熱回收措施;宜采用全新風運行措施。
(4)電氣
配變電所設置:變電所的設置位置宜處在負荷中心;變壓器選擇:合理確定變壓器的能耗、接線方式、臺數選擇、變壓器負荷率、季節性負荷或專用負荷的調節措施等;供電電纜選擇:優化電纜截面的選擇、敷設路徑走向等;功率因數補償:確定功率因數補償中補償方式(就地或變電所集中補償、就地和變電所集中相結合補償、三相電容器補償或單相電容器補償、補償控制方式等),補償后的功率因數值;控制主要場所的照度標準; 控制主要場所的功率密度值;優化公共場所和主要功能房間的照明控制方式(定時開關、調光開關、光電自動控制器、節電控制器、限電器、電子控制門鎖節電器以及照明自控管理系統等);充分利用天然光(隨室外天然光的變化自動調節人工照明照度、利用各種導光和反光裝置將天然光引入室內進行照明、利用太陽能作為照明能源等)。
二、建筑節能設計中問題的處理措施
(1)導熱系數“λ”和蓄熱系數“s”的修正系數。近年來,隨著建筑節能工作的不斷推進,強調必須要考慮導熱系數λ 和蓄熱系數s 的修正系數, 需進行修正主要是考慮在建筑節能構造中保溫材料的工作狀態與實驗室測得的數據時的工作狀態是不同的。如在屋面構造中保溫材料因施工荷載等因素會使其受力,產生壓縮變形,密度增加,厚度減少,自然保溫效果要打折扣,所以一定要乘以“修正系數”才能較正確的反映其實際的保溫效果。
(2)屋面、墻面反射系數的取值。屋面、墻面節能構造的面層其粗糙度、色彩的深淺,對太陽光直射或漫射時的吸收和反射能力都會直接影響屋面節能構造的效果,所以要采用屋面反射系數“ρ”的取值來對其進行調整。
(3)隔熱屋面。這種屋面在夏熱冬暖地區是經常采用的一種屋面節能技術, 在這類地區一味加厚保溫層的厚度,在投入與產出方面不是成比例增長的,繪出的線形不是一根直線而是一根拋物線,是不經濟的節能方案。而采用架空板與保溫屋面組合的屋面節能技術,能達到事半功倍的效果。通過架空板形成通風的架空層,把屋面的輻射熱量大部分帶走了,大大降低了屋面的表面溫度,這樣就減少了保溫層的厚度。
(4)正置或倒置保溫屋面。這是工程中使用最多的一種屋面節能技術,究竟采用正置還是倒置按選用的保溫材料來決定。只有當保溫材料吸水率很小(≤4%),基本不吸水時,并且應具有一定的壓縮強度,才可以采用倒置保溫屋面。目前一般大部分采用擠塑板(XPS)做保溫層,該保溫材料就適宜采用倒置保溫屋面, 把保溫層設在防水層的上方,既保護了防水層,又保溫了整個屋面,能取得較好的效果。
屋面面層的處理從建筑節能來考慮應采用淺色屋面,其“ρ”值較小,使得屋面總熱阻值也會要求小些,可減少保溫層的厚度。結合工程實踐,采用正置法保溫屋面,上人屋面的面層宜采用淺色的地磚或鋼筋砼剛性防水面層,不上人屋面宜選用貼有鋁箔保護層的各類防水卷材。
結語
目前,我國正在積極倡導節約能源和可持續發展,建筑節能型建筑已成為城市建設的發展方向。但建筑節能從理念到實際是一個漫長的過程,不僅需要從設計上整體把控,通過一系列節能設計手段, 提高項目的能源利用效率,同時也需要在設計審查環節控制節能方向和指標,并在施工過程中落實節能理念,保證質量,才能真正做到保護自然生態環境,最終實現可持續發展。
參考文獻
[1]房志勇.建筑節能技術教程[M].北京:中國建筑工業出版社,1997.
1.1.綠色建筑設計標準的專業分類
江蘇省住房和城鄉建設廳2014年9月了《江蘇省綠色建筑設計標準》DGJ32/J173—2014(以下簡稱設計標準),要求全省2015年1月1日起所有新建民用建筑設計必須滿足綠色建筑設計標準。設計標準在執行國家新修訂《綠色建筑評價標準》GB/T50378—2014(以下簡稱評價標準)的基礎上,遵循因地制宜的原則,結合了江蘇省氣候、資源、自然環境、經濟、文化特點及適宜性技術,按滿足一星級以上綠色建筑設計評價目標編制。設計標準主要有八章,分別是建筑策劃、場地規劃、建筑設計、結構設計、暖通空調設計、給排水設計、電氣設計及景觀環境設計等專業。各專業的設計指標要求對應了評價標準的各項分類控制項和評分項的指標要求。對應評價標準分類指標中的控制項條款,設計標準采用了強制性類似條文,評分項則以一星級的獲取分數值為底限。
1.2.綠色建筑設計文件編制的時段性
設計標準在項目立項和綠色目標定位的前期階段,首先提出了“綠色建筑策劃及設計文件要求”,將綠色建筑設計文件的編制分為以下時段。
1.2.1.綠色建筑策劃。綠色建筑策劃包括綠色建筑的總體目標和分項指標、編制綠色建筑策劃書。策劃書主要內容有前期調研,項目定位分析,綠色設計概念方案與實施策略分析以及技術經濟可行性分析等。項目立項時的可行性研究報告應設綠色設計專篇,通過綠色建筑策劃論證項目選址、功能定位、綠色目標的合理性,并對當地區域的控規和詳規提出反饋意見。
1.2.2.項目的方案設計。項目的方案設計報批應根據招標文件編寫綠色設計專篇,對綠色建筑策劃中提出的綠色建筑目標進行方案技術論證。方案論證一般以規劃建筑專業為主體,結構、園林景觀、室內裝修、暖、智能化設計和經濟都應有分析論證。項目負責人和各專業技術負責人應在方案比選中優化綠色設計指標。
1.2.3.初步設計階段。初步設計階段應根據規劃主管行政部門對方案報批的審查意見進行設計,各專業在深化論證的基礎上落實綠色指標中的各項技術措施,落實區域規劃和城市設計中的土地空間利用,綠色交通規劃,綠色能源規劃,水資源利用規劃,固體廢棄物利用規劃等各項規劃目標。
1.2.4.施工圖設計階段。施工圖設計階段是綠色建筑工程設計藍圖的全面表達,也是完成綠色建筑設計文件的系統編制。各專業通過執行綠色建筑設計標準而實現綠色建筑評價目標。對綠色建筑評價中的控制項和評分項條款,設計專業按各專業屬性有分工和協作完成文件的編制。除各專業藍圖外,在設計說明中應有綠色設計專篇,該專篇應由建筑專業綜合協調,分各專業(建筑、結構、給排水、暖通、景觀園林、電氣智能化等)進行說明。在專篇中還需說明各專業對綠色施工與項目運營管理的技術要求。
1.3.綠色建筑評價標準中設計評價指標體系
《綠色建筑評價標準》GB/T50378—2014中有關設計評價有5類指標。分別是節地與外環境,節能與能源利用,節水與水資源利用,節材與材料資源利用和室內環境質量。在每類指標中設有控制項和評分項。如“節地與室外環境”中有4方面共15條。結合前面設計標準的章節編排可以看出,評價標準的指標是以“節地、節能、節水、節材、保護環境”四節一環保分類的,對每一類指標的設計達標都需要多專業的技術組合才能實現,如節材與材料資源利用是要求建筑、結構、水、電、暖、景觀園林、室內裝修都必須執行的技術指標。節材也無法作為一個獨立的設計專業在設計標準中列出。從時段性來講,綠色設計評價雖然要求在施工圖設計文件審查通過后開始,但分類指標的技術要求卻從項目的綠色策劃就開始了,這一時段性在“節地與室外環境”的評價中表現突出,且具有不可逆反性,或者說如果從項目策劃時沒有確立綠色目標違反了綠色評價標準中的控制項條款,則該項目將不滿足綠色評價標準,不會評價為綠色建筑設計。
2.“節地與室外環境”設計評價的時段性和專業內容
2.1.控制項設計評價的時段性和專業內容
2.1.1評價標準4.1.1條“項目選址應符合所在地城鄉規劃,且應符合各類保護區、文物古建保護的建設控制要求”。依照《城鄉規劃法》綠色建筑策劃階段應根據城市、鄉鎮的控制性詳規核實項目選址的合法合理性。《江蘇省綠色建筑發展條例》(草案)的修改送審稿,從立法的高度保證綠色建筑的全面推行和發展。其中第十條明確“縣級以上地方人民政府有關部門應當組織編制本行政區域綠色建筑、能源綜合利用、水資源綜合利用、固體廢棄物綜合利用、綠色交通等專項規劃……。應當將專項規劃的相關要求納入控制性詳細規劃。”很顯然“條例”的頒布實施將保證項目在綠色策劃階段落實設計評價的控制性指標。在項目綠色策劃調研中應有基本農田保護,風景名勝自然保護區,歷史文化名城名鎮名村,文化
2.1.2.評價標準4.1.2條場地安全要求:“場地應無洪澇、滑坡、泥石流等自然災害的威脅,無電磁輻射,含氡土壤等危害。”該控制項要求項目策劃、選址中應委托環境保護部門及有資質的檢測單位進行現場勘測,完成地塊的安全評價和災害防治報告,編制項目環境評估報告,在建筑方案設計中根據確定的建筑功能編制環境影響評價報告書。
2.1.3.控制項4.1.3條“場地內不應有排放超標的污染源”該條是對綠色建筑自身污染排放的要求,建筑方案完成后確定了建筑規模和功能,環境評價報告應對排污治理提出標準限值以及防治處理技術措施,設計中的對應專業應在后階段的文件編制中完成技術設計,以滿足該條款的要求。
2.1.4.控制項4.1.4條是建筑設計日照標準要求,江蘇省綠色建筑設計標準列為強制性條文。建筑設計咨詢單位都有成熟的民用建筑日照標準模擬計算機計算軟件。在建筑規劃布局和方案設計中日照模擬演算可以優化建筑布局并滿足日照標準的要求。建筑日照標準是規劃許可審批的控制性條件,也是從建筑方案設計開始設計文件編制的控制性技術指標。
2.2.評分項設計評價的時段性和專業內容
2.2.1.“土地利用”方面評價標準從建筑容積率、人均居住用地指標、綠地率設計及地下空間設計三方面給出不同達標的得分值,對居住建筑和公共建筑施工圖文件設計來講,這些指標在建筑方案設計中就已經確定了。而且一般公建和居住建筑的容積率、綠地率是作為規劃設計要點列入土地出讓條件的,地下空間的開發也會列入規劃要點,但也有建筑方案設計的技術合理性要求。土地利用方面的經濟技術指標在施工圖設計文件編制中應該有表達,而施工圖設計文件的審查是對規劃設計方案階段的核實和再確認。
2.2.2.“室外環境”方面評價標準制定光、聲、風、熱四個物理環境質量指標,4.2.4條要求建筑護結構裝飾采用玻璃幕墻時可見光反射比不大于0.2,室外夜景照明光污染的限制符合現行《城市夜景照明設計規范》JGJ/T163的規定。本條在建筑專業、景觀環境專業、電氣照明專業的方案設計中得以落實,在施工圖設計文件中應明確選材的技術指標。為鼓勵建筑不用玻璃幕墻和夜間照明,本條規定非幕墻建筑和不設室外照明(論證合理)可直接得分。4.2.5條“場地內環境噪聲符合現行國家標準《聲環境質量標準》GB3096的有關規定”。本條在項目前期策劃環境評估時對項目場地周邊的噪聲現狀進行檢測,在建筑設計方案完成后對項目環境噪聲進行預測,且應在項目環境評價報告中完成。文件中應對環境噪聲的控制指標通過選材和技術措施來實現。4.2.6條的風環境控制是在建筑規劃布局和方案設計中得以實現的,在建筑方案比選論證時,應進行風環境模擬計算,調整建筑規劃布置和建筑空間設計,從而優化室內外環境和建筑自然通風條件。建筑風環境優化設計應在建筑規劃和方案設計中完成,并在施工圖設計文件中表達,這也是綠色建筑中建筑氣候設計、建筑節能設計的被動式技術之一。評價標準4.2.7條“采取措施降低熱島強度”提出室外活動場地遮陰面積10%、20%,道路路面及建筑屋面太陽輻射反射系數不小于0.4的指標要求,本條由建筑專業和景觀環境專業在方案設計中完成,并在施工圖設計文件中表達。
2.2.3.“交通設施和公共服務”方面共有4條指標,其中場地公共交通設計及公共服務設施配置應該在城市區域詳細規劃中完成。在土地出讓和規劃設計要點中應有條文說明。場地人行通道無障礙設計及停車場設計由建筑專業、景觀環境專業在施工圖設計中給以圖文表達。公共服務建筑,包括居住建筑的公共服務配套建筑在空間利用資源共享設計等方面應由建筑專業在方案設計階段完成,在施工圖設計文件中表達。
2.2.4.“場地設計與場地生態”方面,地形地貌現狀利用設計,雨水基礎設計及專項規劃設計,綠地及透水地面設計,地表及屋面雨水徑流規劃,植物配置及覆層綠化,居住建筑綠地喬木配置及公共建筑垂直綠化和屋頂綠化等指標,需要建筑規劃專業、建筑專業、給排水專業、景觀環境專業進行協作設計,當有室外地下工程時,結構及室外綜合管線應有提資文件。“場地設計和場地生態”在項目綠色策劃階段,方案設計階段各專業應在綠色專篇中有文字說明和圖紙表達。《江蘇省綠色建筑設計標準》在景觀環境設計一章中提出了設計指標。場地雨水專項規劃和場地徑流設計宜由建筑規劃、園林設計專業提資,由給排水專業落實量化技術指標。
3.綠色建筑施工圖設計文件審查
3.1.建筑施工圖設計文件審查的專業設置
住房和城鄉建設部文件(2008年版)《建筑工程設計文件編制深度的規定》(以下簡稱“規定”),在2003版的基礎上進行修訂,在各專業各階段設計文件編制中增加了建筑節能的內容,“規定”中沒有單獨列出景觀園林設計和室內裝修設計。在“總平面”中提到了綠化和景觀環境的控制性要求,室內裝修的內容在“建筑”專業中描述。“規定”在設計時段中沒有編入“項目策劃”的內容,設計文件編制是從方案設計、初步設計、施工圖設計三個階段展開的。目前的建筑施工圖設計文件審查部門的專業設置和“規定”的專業編寫是一致的,即設置了建筑、結構、給排水、暖通空調和電氣五個專業。經濟概算作為專項審查,景觀園林、室內裝修一般由園林管理和消防管理審查。2001年執行建筑節能標準后,江蘇省各地市施工圖審查部門增加了“建筑節能設計專項審查”。
3.2.綠色建筑施工圖設計文件審查的專業需求
從本文前面對設計標準和評價標準的時段性和專業屬性分析可以知道,綠色建筑設計評價中“節地與室外環境”的控制性指標是在項目策劃及方案設計階段就應確定的。在評分項中“土地利用”,“交通設施與公共服務”也是在城市控制性詳細規劃、城市設計和方案設計中確定的技術指標,所以這些指標的審查應在施工圖設計文件編制之前由規劃審批部門組織審查。為此江蘇省住房和城鄉建設廳組織編制了《綠色建筑規劃設計審查要點》彌補了綠色建筑施工圖設計文件審查某些技術指標在時段上的滯后的問題。另外,在專業設置上,除建筑、結構、給排水、暖通空調、電氣五個常規專業外,要逐步納入景觀園林、室內裝修、智能化系統等專業設置,這樣將和綠色建筑設計文件編制的時段性和專業內容相一致,也便于實現評價標準分類指標的專業分工和技術指標的系統集成。江蘇省在頒布《綠色建筑設計標準》的同時,組織編制了《江蘇省綠色建筑施工圖設計文件技術審查要點》、《江蘇省綠色建筑施工圖設計文件編制深度規定》、《江蘇省民用建筑施工圖綠色設計專篇參考樣式》三個技術文件,為建筑師和工程師在綠色建筑設計中提供了指導和方便。
4.結論和建議
4.1.綠色城市示范區專項規劃是發展綠色建筑的保障措施
從上文“節地與室外環境”的設計評價分析中可以得知,雖然設計評價是在“建筑工程施工圖設計文件審查通過后進行”,但有部分的技術指標在項目的策劃階段就基本確定了,還有部分指標是在建筑方案設計過程中落實的,這些指標是要在規劃審查階段把關綠色建筑工程是否滿足評價標準的技術指標要求,許多指標的不合理性是很難逆轉的,如場地安全、綠色交通、能源綜合利用、日照標準及建筑總平面布置的合理性等。如果忽視了項目策劃和方案設計階段的綠色技術指標審查就會造成項目的合理性缺憾,而大的設計變動亦會造成人力和材料的浪費及時間耽誤,這些都不是綠色建筑設計目標的初衷。江蘇省住建廳組織編寫了《綠色建筑規劃設計審查要點》完善了施工圖前期綠色建筑技術指標的審查。但前期綠色指標的專業性很強,還需要土地管理,環境保護,水資源管理等方面的參與配合。江蘇省近幾年開展了“綠色城市示范區”工程,在《綠色城市示范區實施方案》中設有專項規劃,包括綠色建筑發展規劃,綠色交通發展規劃,土地空間利用發展規劃,能源綜合利用規劃,水資源利用規劃,固體廢棄物綜合利用規劃等。當這些專項規劃納入城市控制性詳細規劃時綠色項目的前期策劃指標就有了技術保證,把專項規劃的綠色指標列入土地出讓條件中,有利于規劃部門審查落實項目策劃和項目方案設計的綠色技術指標。所以開展綠色城市示范區專項規劃是深入發展綠色建筑的保障性措施。
4.2.完善專業編制是綠色建筑設計文件編制的系統化要求
關鍵詞:辦公環境; 生態設計; 應用
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
中圖分類號:TU243.2
文獻標識碼:B
文章編號:1008-0422(2008)02-0117-04
隨著城市化進程的加快,人口的劇增,能源成為當前和今后相當長一個時期內,制約經濟和社會發展的“瓶頸”。抓緊發展生態建筑,是社會發展的緊迫要求。建設領域、生態與區域、城市規劃、建筑設計相結合的思想和方法不斷涌現。歐洲的一些建筑師諸如托馬斯?赫爾佐格、倫佐?皮亞諾、諾曼?福斯特、理查德?羅杰斯、尼古拉斯?格雷姆肖等紛紛創作了一批具有探索性、代表性的生態高技術建筑,給予人們許多經驗和啟示。生態建筑的成功實踐豐富了生態設計方法,提高了建筑師在處理生態問題上的主動性,再次增強了人類解決自身發展問題的信心和能力。在我國,綠色辦公建筑的生態設計仍然是一個新的研究課題。而在新的形勢下,建設高舒適、低能耗的生態節能辦公建筑,是我們進一步研究和探索的大課題和新任務。
國際上,生態建筑有兩種發展趨勢:一是利用技術構造手段,達到低能耗,減少污染,達到可持續性發展的目標;二是在深入研究室內的熱工環境(光、聲、熱、氣流等)和人體工程學(人體對環境生理、心理的反映)的基礎上,創造健康舒適而高效的辦公環境。在中國,建筑的生態設計正處于起步階段,2005年7月1日,國家頒布并執行的《公共建筑節能設計標準》,是一個歷史性的進步,但關于其中公共建筑節能50%的規定也只是從規范上對公共建筑耗能問題予以強調,設計師處于被動設計狀態,而真正創造生態辦公環境設計應首先從觀念入手,在關注建筑形象的同時,切實將生態策略應用到建筑設計中,實現人工與自然的良性循環,從關注人的健康出發,在追求舒適的同時,消除因建筑設計的不當而引起的病變。鄭煤集團辦公樓設計正是在經濟條件允許的情況下,從建筑設計的角度對一些生態設計策略進行嘗試。
1項目概況
鄭州煤炭工業(集團)有限責任公司集團辦公樓方案設計(以下簡稱鄭煤集團辦公樓)為鄭煤集團新建辦公區方案投標設計。該項目選址位于鄭州西部行政文化中心核心區,基地西側隔70m綠化帶毗鄰大型市政廣場。南側隔30m綠化帶為城市主干道,北側規劃為住宅區。用地規模39433m2,總建筑面積近5萬平方米,建筑層數為地上22層,地下2層,建筑控制高度90m。(圖1)
方案設計以人、建筑、自然之間構建和諧關系為出發點,突破傳統辦公空間及模式,充分利用自然,從室內環境設計入手,以塑造良好的室內辦公環境為目的,完成人與自然的對話,構筑高品質辦公環境,從而帶來辦公室的“休閑革命”。
2室內環境設計
在人類消耗了大量不可再生資源的同時,太陽、風、熱等自然資源正周而復始、源源不斷地充盈著我們的生活。如何盡可能多地利用自然資源將是建筑發展的有益嘗試,也是生態設計的關鍵。
2.1充分利用自然采光
鄭州地處中原,四季分明,光線充足,合理利用自然光源,減少人工照明是節約能源的有效手段。外窗的設置無疑是最簡單有效而自然的方式。建筑南北向布局,中央設置核心筒,將主要辦公空間布置在主要朝向。中央核心筒的布局常見于規模較大的高層建筑,一方面便于管線的集中設置和有利于結構的布置,另一方面避免對采光面的侵占,使周圍房間盡可能地得到直接采光與通風。同時,在需要的情況下,每層樓根據需要還可劃分為開放式、組合式或獨立單元的辦公室,每個工作區都可得到相似的空間質量。但中央核心筒的布局通常帶來的一個不利因素就是內部走廊的封閉性。針對這一點,本項目在設計中通過中庭的設置來補充部分自然光線,中庭占據三層高空間,并沿主樓呈“之”字形交錯上升,使標準層每一層中部均能得到中庭提供的自然光線,從而打破傳統內走廊的印象,形成開敞,舒適的交往場所。(圖2)
2.2自然通風設計
在自然通風的基礎上節省能源和創造舒適的室內環境是本建筑設計所遵從的基本原則。在此方面,諾曼?福斯特在法蘭克福商業銀行設計中的應用可謂經典。福斯特將塔樓設計成一個中空的三角形塔樓,由三個角的核心空間組成支撐體系,中庭每12層為一段,每8層為一個辦公單元,同時將三角形的一邊設計成四層高的花園,沿塔樓螺旋形排列。辦公室可向中庭開窗,一年中的大部分時間都可以采用自然通風。(圖3)
福斯特的這種高技派生態設計手法是值得稱道與學習的,但在現實經濟與技術條件下,為達到這一理念,本設計采用同樣的設計理念,運用中庭的設計策略,通過中庭高差產生熱壓,以起到良好的調節氣溫的作用,并將之作為本次方案的重點與特色。
建筑裙房共三層,主要布置公共活動空間。裙房中部結合展示空間設置三層通高的中庭,使人們更容易直接接受陽光,營造與自然交融的氣氛。在冬季,中庭是一個封閉的大暖房,在“溫室作用”下,成為辦公建筑環境的熱緩沖空間,起到保溫節能的作用;春秋過渡季節,中庭是一個開敞空間,能促使室內良好的自然通風;在夏季,由于中庭南向的內凹及屋頂飄板的遮陽有效地遮蔽直射陽光,使中庭成為一個巨大的涼棚,對辦公空間起到熱緩沖的作用,中庭頂部還設有天窗作為拔風口,利用“煙囪效應”使自然風在建筑內部循環起來。(圖4)
建筑主樓共19層,簡單的通高中庭會造成空間尺度的失調,同時缺乏空間趣味性,不利于使用者與建筑間的互動,自然通風效果不佳。設計中受到法蘭克福商業銀行空中花園的啟發,將中庭設計成了三層通高的空間,南北向交錯布置,“之”字形盤旋上升,南北中庭每隔兩層聯通在一起,結合中部電梯廳的開敞空間形成休息廳,布置休息茶座和綠色植物以營造良好的共享空間,使辦公人員步移景移,形成通透的景觀視線。通過這種方式將整個空間在豎向上貫通起來,打破傳統辦公建筑各層獨立的消極做法,形成整體的空間體系。同時,同樣利用熱壓原理加強建筑自然通風,玻璃幕墻設置可開啟懸窗,下部設為進風口,上部為排風口,陽光照射中廳的玻璃,加熱其中的空氣,熱空氣從排風口排出,新鮮空氣又被從下部吸入,從而使自然風游走于建筑之中,不斷改善著室內環境。(圖5)
通過這種方式,建立與自然界的溝通,依靠自然通風來滿足工作環境的要求,不但可以節省大量的空調能耗,還能塑造一種更加健康的工作環境,保證人在低能耗的條件下獲得高度的舒適性。
同時方案還通過外墻推拉窗的設置,以及房門頂部可開啟亮子的設計使房間內空氣形成對流,引入新鮮空氣,改善空氣質量,達到自然通風的目的。
2.3立體綠化的滲透
生態建筑的內涵,其實就是“以人為本”、“人-建筑-自然”三者之間的和諧統一,也就是“天人合一”,既是中國建筑的發展趨勢,也是世界建筑的發展趨勢。本次設計中將綠色植物作為重要設計元素引入,使人們時刻掩映在綠色之中,將生態性、人性化的因素融入到建筑之中。
2.3.1裙房屋頂綠化
在現代辦公建筑中植被屋面已被越來越多地采用,設計中將裙房屋頂布置成空中花園,種植各種耐寒常綠的草坪花卉,辦公人員可以在屋頂遠眺、交流,形成優美的室外辦公環境。綠色植被屋面還可以通過植物的吸收和反射作用降低燥熱,同時植被本身吸收的熱量通過蒸發散失,從而降低能耗。屋頂花園為人們在喧鬧的城市上空提供一片凈土,會客、洽談乃至小型部門會議都能搬到空中花園里別開生面地舉行。
2.3.2豎向綠化
綠化設計應貫穿于整座建筑當中,提供全方位的綠色感受。建筑主樓種植綠樹隨中廳交錯布置,綠化交織滲透了建筑的每一層。良好的自然采光、自然通風促進了植物的生長,綠色植物又為建筑內部帶來了新鮮的空氣,改善了室內環境,將人與自然結合到了一起。
同時,建筑山墻面的處理也考慮到自然界的不利影響,并將之變為方案中的特色。辦公層在東西側利用中部開口設置會議室或大空間辦公,為避免太陽直射對辦公空間的影響,建筑引入陽臺這一元素,每兩層為一通高單元從而形成建筑的邊廳。通高陽臺種植綠色植物,既能有效阻擋夏季陽光對兩側辦公空間的直射,又改善了室內小氣候,創造了良好的視覺環境和開闊的視野,為室內辦公環境營造一片綠意。(圖6)
3小結
辦公環境的生態設計不僅能提供舒適健康的辦公環境,還能提高員工的工作效率,改善員工健康狀況,提升企業形象,節約建筑設備投資運行成本。對于生態環境的營造,建筑師將發揮極其重要的作用,通過充分利用自然采光與自然通風,將綠化引入室內等設計策略來實現辦公環境生態化是現階段較為行之有效的基本手段。在中國這個發展中國家,許多項目的建設一味追求奢華鋪張,大肆表面包裝卻未能從實際上改變現狀,耗費了國家寶貴的資源和能源。當代建筑師應該從小處著眼,從基本著眼,推動生態建設的發展,為人們提供良好的室內環境。
參考文獻:
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[2] 清華大學建筑學院、清華大學建筑設計研究院.建筑設計的生態策略.中國計劃出版社,2001.
【關鍵詞】TOPSIS法 建筑節能 方案比選
建筑業作為我國三大耗能產業之一,建筑業中的綠色建筑將是未來發展的新趨勢。而有關建筑節能設計,不再局限于節能標準,同時在節能建材中也給與了明確的說明。大力發展綠色節能建筑,有利于落實節約資源、保護環境的基本國策,同時對于調整產業結構、改善需求結構、轉變建筑業的發展模式等方面有著良好的效果[1]。在進行節能建筑設計方面,節能方案的選擇是建筑企業面臨的常見工作,如何在眾多方案中選擇節能效果良好、且造價合理的方案,是本研究的主要內容。
1 建筑節能評價指標的選取
有關建筑節能的評價指標來源本文主要借鑒國家和地區頒布的各種規范性文件,例如《民用建筑熱工設計規范》(GB50176-93)、《節能建筑評價標準》(GB/T 50668-2011)、《綠色建材評價標識管理辦法》、《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》(JGJ134-2010)等[2-3]。一般地,規范中對指標重要性有大致的劃分,分為控制項、一般項、優選項等,根據指標篩選過程中遵循的科學性、可操作性、適用性原則,研究中以居住建筑為例,所篩選的指標可構成居住建筑節能評價結構圖,如圖1所示:
圖1 居住建筑節能評價結構圖
2 基于TOPSIS法的方案比選模型
姜新佩等[4]在研究建筑節能標準中構造了節能評價模型,研究對象為公共建筑,該模型對指標的重要性進行了等級劃分,由于借鑒了AHP法中的判斷標準,因此在求解指標權重時需改進。本文結合TOPSIS的基本原理構造多組方案比選的評判模型:
(1)建立判斷矩陣并歸一化處理
針對m個評價方案,n個評價指標,可構成判斷矩陣
歸一化后得到的是標準矩陣B:
, i=1,2,3…m;j=1,2,3…n,0≤≤1。
(2)利用信息熵原理計算指標權重
(3)TOPSIS法原理
TOPSIS法是一種逼近理想解的排序法,在方案比選問題中有著廣泛的應用。原理是通過檢測評價對象與最優解和最劣解之間的距離判斷評價對象與最優方案的貼近程度。確定指標權重后,對于m個方案,根據指標權重和標準矩陣B,可得到加權評價值矩陣V,其中:
(4)方案排列
通過上述構成的構成理想集合和不理想集合,通過比較評價對象與正負理想解之間的距離,可評判方案與理想方案的接近程度。
其中,越大,代表方案i與最優解貼近程度越高,即選定第i方案為最優方案。
3 結束語
本文主要探究了有關建筑節能方案的評選過程,通過從國家標準中篩選建筑的節能評價標準,以居住建筑為例,構造了建筑節能設計方案的評價指標結構圖,同時,針對不同方案中的指標數值不同,為評選出最優方案,研究中基于TOPSIS法基本原理,結合信息熵理論,構造了整個方案比選的評價模型,為后續實證研究提供了參照思路。
參考文獻:
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[關鍵詞] 玻璃節能 建筑設計 應用
引言
在以往的建筑節能研究中,通常以傳統構造方式的墻體、屋面、地面等建筑圍護結構的保溫隔熱為主要內容,對于玻璃門窗、幕墻等熱損失較大的玻璃節能技術的研究相對起步較晚,尚缺乏成熟的技術支撐。與此同時,由于本身的物理、美學方面的特性和優勢,玻璃材料在當代建筑中使用得越來越多,在護結構中所占的比例越來越大,而不僅限于傳統的門窗部位,如大尺度玻璃窗、玻璃幕墻、玻璃屋頂等。鑒于此,玻璃在建筑節能設計中的應用研究顯得日益重要而迫切。
一、節能的含義及玻璃的節能評價參數
1.1 節能的含義
節能不能簡單地認為只是少用能。節能的核心是提高能源效率。節能建筑是指在保證建筑使用功能和滿足室內物理環境質量條件下,通過提高建筑圍護結構隔熱保溫性能、采暖空調系統運行效率和自然能源利用等技術措施,使建筑物的能耗降低到規定水平;同時,當不采用采暖與空調措施時,室內物理環境達到一定標準的建筑物。
1.2 玻璃節能的評價參數
玻璃節能技術在最近幾年已有一定的發展,只是人們對玻璃的認識還不十分全面,因此掌握玻璃的節能特性對于更好的掌握玻璃節能技術至關重要。自然界中熱量的傳遞通常有三種形式:對流、輻射和傳導。由于玻璃是透明材料,通過玻璃的傳熱除上述三種形式外還有太陽能量以光輻射形式的直接透過。衡量通過玻璃進行能量傳播的參數有熱傳導率及K值(在美國稱為U值)、太陽能透過率、遮蔽系數、相對熱增益等。因此玻璃節能評價的主要參數有:
1.K值
傳熱系數K值表示的是在一定條件下熱量通過玻璃在單位面積(通常是1m2)、單位溫差(通常指室內溫度與室外溫度之差一般IOC或1K)、單位時間內所傳遞焦耳數。K值的單位通常是W/m2K。K值是玻璃的傳導熱、對流熱和輻射熱的函數,它是這三種熱傳方式的綜合體現。玻璃的K值越大,它的隔熱能力就越差,通過玻璃的能量損失就越多。
2.太陽能參數
透過玻璃傳遞的太陽能其實有兩部分,一是太陽光直接透過玻璃而通過的能量;二是太陽光在通過玻璃時一部分能量被玻璃吸收轉化為熱能,該熱能中的一部分又進入室內。
3.遮陽系數
遮陽系數是相對于3mm無色透明玻璃而定義的,它是以3mm無色透明玻璃的總太陽能透過率視為1時(3mm無色透明玻璃的總太陽能透過率是0.87)其他玻璃與其形成的相對值,即玻璃的總太陽能透過率除以0.87。
4.相對熱增益
用于反映玻璃綜合節能的指標,它是指在一定條件下即室內外溫度差為150C時透過單位面積(3mm透明,lm2)玻璃在地球緯度300處海平面,直接從太陽接受的熱輻射與通過玻璃傳入室內的熱量之和。也就是室內外溫差在150C時的透過玻璃的傳熱加上地球緯度為300時太陽的輻射熱630W/m2與遮蔽系數的積。相對熱增益越大,說明在夏季外界進入室內的熱量越多,玻璃的節能效果越差。對于玻璃真實的熱增益是由建筑所處的地球緯度、季節、玻璃與太陽光所形成的夾角以及玻璃的性能共同決定的。影響熱增益的主要因素是玻璃對太陽能的控制能力即遮蔽系數和玻璃的隔熱能力。
相對熱增益特別適合于衡量低緯度且日照時間較長地區向陽面玻璃的使用情況,因為該指標是在室外溫度高于室內溫度時室外熱流流向室內且太陽能也同時進入室內的情況下而給定的。對于不存在太陽能輻射部位使用玻璃時,反映玻璃保溫能力的指標只有K值。
二、玻璃幕墻節能技術概述
2.1 玻璃幕墻節能技術原理
建筑玻璃幕墻節能技術的基礎理論是熱物理學、傳熱學。傳熱是自然界普遍存在的現象,當有溫度差時就臺有傳熱,晰熱量總是從高溫物體傳向低溫物體。熱量的傳遞過程主要有三個階段:室內空氣與建筑幕墻內表面的傳熱,其主要方式是對流:建筑玻璃幕墻內部進行的傳熱,其主要方式是熱傳導(內部材料分子熱運動);室外空氣與建筑幕墻外表面的傳熱,主要方式是對流,這一方面是由于高差、溫差而產生的熱壓運動――煙囪效應,另一方面是由于風力造成的受迫對流。另外,在溫度不同的物體之間,還存在著輻射傳熱(靠電磁波來傳導熱量)。
因此,建筑幕墻的傳熱不外乎傳導、對流、輻射三種方式進行。針對建筑玻璃幕墻產生熱傳遞的不同區域、不同方式,采取不同的對策以實現對熱能的控制、使用、回收,這是建筑玻璃幕墻節能技術的基本原理。
現階段提高玻璃幕墻節能保溫性能的主要措施是采用節能玻璃及隔熱斷橋鋁型材隔熱來降低結構傳熱系數,消除結構體系“熱橋”,降低空氣滲透熱損失,減少開啟窗扇面積,提高密封性等。
此外,在一些大型公共建筑上采用了雙層玻璃幕墻技術,雙層玻璃幕墻技術與建筑物內的空調、通風、燈光、樓宇控制系統緊密相聯就成為了智能幕墻系統。雖然雙層玻璃幕墻本身一次性建設投資較大,但它一方面可以降低建筑能耗,保護生態環境;另一方面,由于建筑物所需能耗降低,可以減少建筑設備的一次性投入,特別是大量節約建筑運營成本。
2.2普通建筑玻璃幕墻存在的問題
傳統的觀點認為,建筑物的能量消耗是隨著開口部位面積變化而變化的。但是,玻璃幕墻有大面積的玻璃窗且多為全封閉的構造,這個特點決定了它不能按照傳統的墻或窗來看待。建筑玻璃幕墻的能量消耗主要是隨著玻璃的熱工性能的變化而變化的,即隨著玻璃的品種及其構造方式的不同而變化的,如果沒有采用熱工性能好的玻璃或由于構造連接的問題,往往容易造成較大的熱損失。此外,普通單層玻璃幕墻由于沒有良好的通風、遮陽系統,不能有效調節室內空氣溫度,需要設備的主動調控。這些都會引起過多的能源消耗和造成環境污染。有研究表明,未采取節能措施的普通單層玻璃幕墻的能耗很大,約占整個建筑能耗的40%左右。因此,玻璃幕墻(玻璃項)的節能設計是公共建筑節能設計中極為重要的部分。
三、玻璃節能技術在公共建筑設計中的應用
3.1應用現狀
近年來,隨著國內經濟的發展,越來越多的公共建筑中采用了玻璃幕墻(玻璃頂)。我國建筑玻璃幕墻從20世紀80年代開始起步,經過近30年發展,特別是20世紀90年代的高速發展,到21世紀初,我國已發展成世界第一幕墻生產大國和使用大國。
2005年7月1日起強制實施的《公共建筑節能設計標準》適用于新建、擴建和改建的公共建筑的節能設計。該《標準》是我國第一部有關公用建筑節能設計的綜合性國家標準,其中對建筑玻璃幕墻的節能作了較為詳細的規定,并提出了一些方法,這對我國公共建筑的節能具有十分重要的指導作用。其中明確規定公共建筑的幕墻不能使用普通玻璃,必須使用節能玻璃。
隨著經濟和技術的發展,尤其是隨著國家節能政策的出臺以及節能標準的,目前在國內出現了一批使用了玻璃幕墻節能技術的公共建筑,其中也不乏優秀的實例。
例如,位于北京東直門十字路口東南角的天恒大廈,是全球首座整棟采用真空玻璃幕墻的寫字樓。天恒大廈總建筑面積57238 m2,地下四層,地上二十二層。該樓西、北立面采用半隱框真空玻璃幕墻7000 m2。東、南立面采用真空玻璃鋁合金斷熱窗總面積2500 m2。天恒大廈自2005年開盤以來,以其“高舒適度低能耗”的建筑玻璃節能技術與建筑藝術的完美結合,贏得了用戶的贊譽。
天恒大廈所采用的真空玻璃是標準真空組合雙中空的結構,經國家建筑工程質量監督檢驗中心檢測,其傳熱系數K=1.0w/m2K,達到和超過國標GB/T8484―2002保溫窗最高級lO級的標準。保溫達到并超過北京市地方性標準(DBJ01―79―2004)“住宅建筑門窗應用技術規范”的熱、聲性能的要求。由于其優異的保溫、隔熱性能,給這里的業主創造了一個溫馨舒適的室內環境,也從根本上解決了長期困惑人們的玻璃幕墻隔熱保溫、隔聲差的難題(圖3.1)。
圖3.1 北京天恒大廈
3.2存在問題及應用策略
我國目前節能玻璃的生產技術水平已經比較成熟,尤其是隨著國家節能政策的出臺以及節能標準的,一批應用玻璃幕墻節能技術的優秀建筑也應用而生。但總體看來還是以技術含量較低的靜態節能技術為主,動態節能及能源轉換技術的應用還比較少,此外,已經建成的公共建筑還有不少玻璃幕墻建筑并沒有采用玻璃幕墻節能技術,從而造成了大量的能源浪費并引起了一系列的環境問題,因此對既有玻璃幕墻建筑的改造也是一個工作重點。與國外建筑玻璃幕墻節能技術相比仍有許多不足之處,下面就我國目前的實際情況提出幾點玻璃在公共建筑節能設計過程中的應用策略。
(1)建筑玻璃幕墻只是建筑圍護結構的一部分,只是建筑節能的一個方面,節能需全盤考慮建筑設計的各個因素,只有達到節能與經濟的統一才能體現節能的作用與價值。
(2)建筑玻璃幕墻節能技術是一項比較復雜的技術手段,需要建筑師對節能技術的理解以及各專業的共同配合。然而目前我國的實際情況是,大多數的項目中,建筑師只負責簡單的初步設計,實際的技術問題交給幕墻公司,這種設計與施工的脫節必定會影響建筑實際的節能效果。因此,建筑設計時應該進行綜合衡量,對各個部分圍護結構的各項指標提出明確的要求,而不能將整個圍護結構的節能設計交給幕墻公司。建筑設計單位或幕墻公司均不應單獨承擔幕墻的設計,須協同完成。
(3)對于玻璃幕墻比較突出的“光污染”問題在設計時應盡量避免。為減少玻璃幕墻的光污染,在建筑設計時,設計師應該選用可見光反光率低的材料。同時要注意幕墻的朝向和方位,進行合理的光反射和地形地貌計算,注意當太陽位于不同方位時反射光可能照到的位置,該位置是否有人群活動,通過精心規劃和設計,調整建筑立面或街景及綠化設計以減輕反射光影響,盡量減少反射光射入街道和居民家中。
(4).我們既要學習發達國家的先進理念,又要結合國情因地制宜,不能機械地完全照抄。在設計過程中,我們必須結合各地的實際情況進行具體的設計,否則不但達不到預期的節能效果,反而會造成經濟投資的浪費。具體包括以下幾個方面:
a.進行幕墻熱工設計時,必須對其復雜的傳熱過程和傳熱方式進行分析和研究。
b.我國幅員廣大,各地的氣候條件有很大差異,在進行幕墻的節能設計時,要充分考慮當地的氣候特征。嚴寒地區、寒冷地區和溫和地區的幕墻,要進行冬季的保溫設計,夏熱冬冷地區和夏熱冬暖地區的幕墻,要進行夏季的隔熱設計。
C.玻璃幕墻的朝向應該考慮日照、采光、通風、遮陽等要求,并且朝向的選擇是因地域氣候,因周圍環境,建筑需求而改變的,不可一概而論。
d.玻璃幕墻的傳熱系數由建筑物的外形和所處地區的氣候條件、型材的傳熱系數和玻璃的傳熱系數等綜合確定。因此,需綜合、全面權衡各因素,充分考慮其功能、性能等諸多方面,合理選型(幕墻的型式和窗墻面積比)、選材和構造。
結束語
隨著建筑逐步向智能化、綠色化、生態化方向發展,從建筑物的門窗、幕墻到屋頂結構等,太陽能利用從光一熱轉換、光一電轉換到建筑物整體的隔熱保溫、居室采光調溫和建筑環境舒適美化等,都離不開玻璃。我們未來的核心任務是節約能源和生產能源,隨著玻璃節能技術的進步,玻璃在今后的建筑生態節能設計中將會發揮越來越大的作用。目前的玻璃節能技術主要以對太陽能的被動式利用為主,今后建筑玻璃節能技術的發展將更依賴于對太陽能的利用,從對太陽能的被動式利用逐漸向主動式發展。未來建筑將是由建筑師、結構工程師、設備工程師、建筑物理學家、能源專家等各專業共同發展的產品。高效的節能設施將是未來建筑的核心,只有這樣才能實現建筑節約能源、保護生態的可持續發展之路。
參考文獻
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