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能源緊缺已不再是一個地區或是一個國家的事情,當前全世界各國都面臨著嚴竣的能源緊缺問題。特別是近年來,我國加快了城鄉建筑化的進程,這就使建筑行業的發展速度不斷加快,這也導致建筑行業的能源消耗量越來越大,而且占全國總能源的一半左右。由于建筑的高耗能,從而使我們能源緊缺的現象更為嚴竣。在這種情況下,則需要加快建筑設計理念的轉變,加快建筑設計方法的改良,在建筑設計過程中有效地融入節能環保的理念,采取切實可行的措施和方法有效地降低建筑的能耗,實現對能源和環境的有效保護,確保建筑、人與自然環境的協調發展。
2綠色節能建筑的設計原則
2.1環保節能
建筑行業屬于高能耗行業,需要大量的資源,但對資源利用率卻較低,而且在施工過程中會對人類生存的環境帶來較大的破壞,所以在綠色節能建筑設計過程中,應充分的遵循環保節能的原則,從而實現建筑的綠色化和環保化。
2.2與自然生態環境以及人文環境相結合
在綠色節能建筑設計過程中,需要充分地利用當地的文化特色,因地制宜,就地取材,與當地的建筑資源及氣候條件有效結合,使建筑不僅具有較好的地域特色,而且能夠與自然生態環境和人文環境有效地融合在一起,實現動態性的平衡,從而實現建筑、自然環境和人的和諧統一,使其成為一個整體共同發展。
2.3健康宜居
建筑物具有較高的價值,但其價值更多的是體現在使用功能上,能夠有效地滿足居住、辦公及其他功能性需求。
3綠色節能建筑的設計技術
3.1電氣節能技術
在現代建筑的實施過程中,電氣化節能技術的應用已經成為綠色節能設計的重要方法,其在節約能源方面起到重要的作用。電氣化節能技術通常包含以下幾個方面:(1)配置供配電系統時,盡可能簡單安全,通常不要讓同一個電壓變配電的級數高于兩級,另外變配電所應盡可能貼近負荷中心,這樣線路電壓能夠持續穩定,減少能源的損失;應該選擇節能型的變壓器,降低變壓器的空載損耗;選擇適用的配電干線電纜,這能起到減少電壓損失、保持熱穩定性等作用。(2)照明。照明設計是綠色節能技術的重要組成部分,因為照明是現代建筑的必須設計環節,良好的照明設計可以營造舒適、高效、節能的建筑空間。照明設計不是隨便配置照明燈具就可以了,必須遵循合理的照度標準。設計合理的照度值可以減少電氣系統的能源損失,實現節約能源的目的。(3)電機。電機是一種感性負載設備,其會產生無功電流,從而引發滯后作用。如果無功電流經由高低壓線路傳到用電設備的末端,就會加大變壓器與線路的功率消耗。
3.2隔熱技術
利用隔熱技術能夠起到有效地降低能耗的作用。建筑能耗會受到圍護結構熱傳導性能的影響,一旦圍護結構隔熱性能較差時,當定外溫度較高時,則會導致熱量傳導到室內,給制冷系統增加負荷,而在冬季,圍護結構則會將室內的熱量散發到室外,從而導致室內溫度降低。因此采用先進的隔熱技術,對圍護結構的傳導性進行有效控制,可以降低能耗。(1)選用合適的外墻材料,可以對外墻傳熱指數進行有效控制,這樣通過降低墻體的傳熱性能,同時在設計可以選擇適宜的外墻結構,并設計保溫的墻體結構。通過外墻保溫的設計,可以有效避免冷熱橋現象的發生,而且還能夠實現對主體結構的有效保護,有利于樓房使用期限的延長,對節約資源和提高能源的利用率具有極其重要的意義。(2)在綠色節能設計過程中,需要加強對門窗的隔熱改造。近年來,我國建筑在設計過程中多使用落地窗、玻璃門和外飄窗等,這樣對于采光和通風起到非常好的效果,但隔熱性能較差,所以在具體設計時,需要選擇與當地氣候特點及室內需求相適應的玻璃,有效提高門窗的密封性能,避免產生不必要的能耗。
3.3可持續資源利用技術
如今,清潔能源利用技術的應用可以緩解一部分能源壓力,并且清潔能源幾乎不會產生污染,十分符合“健康宜居”的要求。主要的清潔能源有:(1)自然光源。自然光免費而且適宜人類的視覺承受力,因此在建筑設計時,應該考慮如何最大程度利用自然光源,相關的技術有光線的折射、反射以及衍射原理,還可以利用導光管、棱鏡以及采光窗等進行光源利用。(2)太陽能。當前在建筑設計中太陽能技術應用較多。近年來,利用太陽能來進行供電也得以應用,但由于其技術設備較為復雜,而且設備較為昂貴,所以太陽能發電技術廣泛推廣具有一定的難度。(3)風能。目前風能的利用率相對較高。風能的利用形式很多,可轉化為電能、熱能、機械能等,隨著技術的不斷進步,風能將更多地應用到建筑行業中去。
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1)和諧原則。綠色建筑的生態節能設計不單單要符合人們的生存需要,同時也應該與自然、社會相協調。綠色建筑拋棄了過去那種高污染高能耗的發展模式,它根據現代城市發展建設的實際,逐漸朝著環保節能的方向發展。綠色建筑節能設計基于舒適與健康出發,充分體現出人文關懷,帶給人們高品質的生活,所以綠色建筑的生態節能設計必須遵循人類、社會以及自然三者的和諧原則。
2)適地原則。綠色建筑生態節能設計必須堅持因地制宜的原則,其設計建設必須與當地的自然條件、社會經濟條件等相符合。其設計不單單要考慮到場地的特殊性,同時還必須和附近的環境相協調,所以一般綠色建筑設計都有其側重點。比如說北方偏向于采暖節能,南方則是墻體隔熱與遮陽設計。只有堅持適地原則才能夠將綠色建筑的生態節能功能最大限度的發揮出來。
3)經濟原則。綠色建筑生態節能設計指的是最大程度的降低資源、能源消耗,增強能源的利用率,降低環境污染。我國已經提出了“四節一環保”(節約土地、節約能源、節約用水、節約材料以及環境保護)的口號,對于傳統建筑能耗高的實際情況,綠色建筑的生態節能設計必須要解決好這些問題,盡可能的實現資源的循環利用,從而降低建筑費用支出,用最少的投入來獲得最大的效益。
4)高效原則。綠色建筑和傳統建筑不同,它不會以犧牲使用者的安全健康為代價,而是讓使用者的安全、健康與綠色建筑中的各項生態節能功能相協調,滿足節能環保的要求和使用者的需求。綠色建筑應適合消費者,抵制過度的浪費,所以建筑設計人員應該把更多的科學技術手段融入到現代綠色建筑系統之中,不斷提升資源的利用效率,實現高效的原則。
3綠色建筑生態節能設計策略
1)建筑體形與空間組織設計。科學合理的對建筑外觀體型設計可以最大限度的減少建筑與外部環境進行的熱量交換。如果外部環境相同,建筑物體型系數(建筑外表面積與外表面積所包體積比)會直接影響其能耗,且這一數值越大,單位面積散熱量就越大,其能耗越高。從節能降耗的角度來看,我們要把建筑的體型系數保持在一個相對較低的水平線上,而建筑物的體型系數和建筑造型、平面布局設計以及采光通風等因素直接相關。當我們保證建筑物各項功能都可以正常使用之后,才能夠對其空間組織進行設計,對建筑物平面作橫豎兩向分離,進而有效改善建筑物室內環境,最終達到綠色節能的目標。
2)建筑門窗節能設計。在建筑物所有的結構中,隔熱保溫性能最差的便是門窗結構,而門窗結構的縫隙常常是冷熱空氣進出的通道,因此我們必須要科學的設計建筑物的門窗,這也是綠色建筑生態節能設計過程中的關鍵內容。通常來說應該綜合以下幾方面條件來進行門窗設計:采暖耗熱值會隨著建筑物窗墻面積比的提升而不斷增加,因此可以在室內采光通風條件允許時,設計合理的窗墻面積比;另外還必須認真考慮門窗位置,設計科學的開啟方式,從而阻止穿堂風通過;設計能夠自動調節的活動遮陽棚、窗簾等,避免夏季陽光直射;進一步提升門窗制作質量,如果是金屬窗框則應做好斷熱處理,加裝密封條來保證門窗氣密性,使用高質量的門窗材料以及幕墻技術,合理選擇窗戶玻璃品種,吸收和降低熱輻射。
3)建筑墻體節能設計。如果墻體的保暖效果較好,則可以有效降低建筑的損耗來節能。墻體保溫主要分為內保溫和外保溫兩類,而一般來說外保溫是在建筑工程項目成本條件允許的前提下的最佳選擇。墻體外保溫的節能設計通常來說首選節能材料,把保溫隔熱能力較好的材料填充到墻體之中,提高墻體的熱阻,從而降低室外氣候環境變化對室內溫度的影響,還能夠有效延長墻體的使用壽命,有助于減少冷熱橋對建筑墻體結構造成的影響。另外,墻體節能設計還應該充分考慮到實際的氣候環境,做好保溫、防潮措施,改善微氣候環境條件的特殊構造也是綠色建筑墻體節能設計的重點。
4)建筑屋頂節能設計。屋頂是建筑直接和室外環境相接觸的部分,因為陽光的照射以及大氣長波輻射的影響,普通的建筑在冬季時,其屋頂的保溫能力都不是很強,在夏季時又會因為熱輻射吸收過多而造成室內溫度的升高。對于屋頂的生態節能設計來說,首先應該讓其具備冬保溫、夏隔熱的良好性能,其設計要點主要是:a.可以設計架空屋頂、淺色屋頂、種植屋頂以及蓄水屋頂等,有效隔離太陽輻射熱,避免陽光直射;b.可以選擇保溫隔熱材料覆蓋于屋頂上,同時通過其他輔隔熱保溫措施來降低能量傳遞;c.可以選擇在建筑物屋頂涂抹一層反射率較高的特殊涂料,從而減少夏季屋頂對陽光熱量的吸收,以滿足減少空調冷負荷的節能目的。
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問題綠色建筑在我國的發展還處于相對比較初級的階段,因此在技術的適應以及實際的工程建設中都還存在著一些問題,需要在今后的發展中不斷改進。
2.1綠色建筑的發展現狀自從可持續發展的理念在我國提出之后,人們也開始關注起建筑的綠色發展。例如,從1996年開始,我國的自然科學基金會就已經正式的把“綠色建筑體系研究”列為“九五”計劃的重點資助課題。從這時其人們就已經知道了綠色建筑的概念。到了1999年,國際建筑師協會在北京舉行,于此同時《北京》的,使得可持續發展理念成為建筑師和工程師在新世紀中的工作準則。在此之后的一段時間,我國很多地區的政府部門以及科研院所等開始了對綠色建筑技術的一些研究,并通過在一些辦公建筑、高等院校圖書館、城市住宅小區、農村住宅等建筑上的實施,得出了一些綠色建筑發展的有益條件,為綠色建筑接下來的發展開啟了一段新的開始。而在2002年的年底,針對我國建筑行業的具體發展情況,相關部門開始提出綠色建筑所涉及的內容和重點,并建立了科學的綠色建筑評估體系,使得對綠色建筑的評價有了基本的依據。之后,我國的相關部門又開始著重對綠色建筑的關鍵技術進行研究,并且研究的重點內容就是開發符合綠色建筑標準的具有自主知識產權的關鍵技術和成套設備,通過努力形成我國綠色建筑核心技術的研究開發基地和自主創新體系。目前我國的綠色建筑已經進入了實施的階段。但是由于綠色建筑的發展時間還不長,我國多綠色建筑的研究還不太徹底,導致在綠色建筑的實際施工建設中還存在著許多的問題,主要體現在以下幾點:
2.2對綠色建筑的認識不夠目前,盡管一些地區已經開始實施綠色建筑工程,但是還有不少的地方尚未把建筑的節能與發展綠色建筑等工作貫徹到地方科學發展觀、全面建設小康社會、保證國家能源安全、實施可持續發展、推進城鎮化的戰略中來。此外,由于建筑的設計建造是一個復雜的過程,其中設計到的范圍是很廣的,政府部門、開發商、投資商和大多數設計、施工、監理、物業管理人員以至廣大人民群眾都會與這些建筑息息相關,但是這些人中不乏缺乏綠色建筑的基本知識和意識的人,所以就很難保證綠色建筑在建設過程中各個環節的滲透力和質量。因此,在綠色建筑的推廣中一定要注意加強人們的綠色建筑意識,提高他們在綠色建筑建設中的配合度。
2.3以綠色為要求,隨意的抬高房價近年來,人們的環保意識逐漸加強,也逐漸的體會到環境惡化給人類帶來的危害,因此,在生活中人們也逐漸開始追求居住環境的綠色化。因此,在建筑行業中,一些房地產開發商就抓住人們的這種心理,在綠色建筑的買賣中對以綠色為要求,肆意的把房價提高,來謀取暴利。這種行徑的存在,大大的擾亂了綠色建筑的健康發展,也給整個建筑行業的發展注入一股不良之風,需要采取措施加以制止。
2.4隨意亂建綠色建筑盡管目前綠色建筑的發展已經取得了一些進步,但是還是有一些不良之風存在隨意的亂建綠色建筑也是綠色建筑發展中存在的一個現象。如果是亂建的即使建筑符合節能、環保的要求也不可能取得長久的復雜化呢,因為這種亂建建筑的存在會對其周圍其他建筑產生不良的一個箱子,在實際的建筑發展中,也要杜絕這種現象的發生。
2.5缺乏科學合理的體系和機制一直以來,我們國家對能源的管理偏重工業和交通節能,建筑節能和綠色建筑的發展缺乏有效的激勵政策引導和扶植。致使建筑節能和綠色建筑推廣工作長期落后,成為我國全面建設資源節約型社會的一個薄弱的階段。并且,有不少的地方對建筑節能和綠色建筑工作相關的行政管理職能尚未予以高度的重視,因此,在實際的綠色建筑建設中缺乏合理的科學管理體系和機制,尚未將其列入政府承擔公共管理職能的組成部分,同時還有個別地方的政府就對綠色建筑的管理體系放任自流,導致政府管理部門缺位,該管的沒管住,使得建筑市場出現嚴重的混亂。
3綠色建筑的優點分析
盡管綠色建筑的發展中面臨著以上的問題,但作為科技越來越發達的大國,我國的綠色建筑技術竟會在今后的發展中得到進一步的提高。目前我國正在及時、系統、廣泛地引進發達國家的成功經驗和技術,這對引導我國剛起步的綠色建筑的發展尤為重要。目前關鍵的一點就是要建立關于建筑節能、節地、節水、節材和環境保護的綜合性的標準體系,盡可能的為綠色建筑的發展提供一系列的規范和標準。
3.1綠色建筑的節能綠色建筑實現節能的技術支撐是低能耗大型建筑技術、高效集中供熱熱源和輸配系統技術以及高效熱泵采暖制冷技術等。例如,在綠色建筑的建設中,設計師充分利用陽光,利用太陽能來為用戶提供最基本的用水需求,同時為了滿足用戶冬季的取暖需求,設計師充分利用了可再生的地熱能,大大節約了傳統取暖供應中的能耗。
3.2綠色建筑的節材綠色建筑的節材不僅體現在對建材成本的節約使用上,同時還十分注重綠色建材的使用,特別是在建筑裝修的過程中,傳統室內裝修材料多含有對人體有害的甲醛等物質,而在綠色設計標準的要求下,綠色建筑的裝修中大大減少了該類物質的使用,給人們提供了更加舒適健康的生存環境。
3.3綠色建筑的環境保護而綠色建筑的環境保護功能主要就是通過節能、節材以及節地、節水等體現出來的。
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1.2綠色建筑生態節能設計的定義
將一些可利用資源的使用效率提高是生態節能設計的目標,在建筑物的使用過程中,對水、煤、電、占地、材料等方面的能源進行節約,并且提高它們的利用率,從而減少對生態環境的破壞和污染,這就是生態節能設計的理念。隨著節能環保話題的逐漸被重視,各項新能源的開發利用以及節能技術的研發,綠色建筑將會慢慢成為人類和自然環境共同相處的一個標志。
2低碳節能建筑設計和綠色建筑生態節能設計的必要性和作用
2.1必要性
我國正處于發展快速的階段,正確的發展戰略和對環境能源的保護是保持長遠發展的一個根本。所以在當今社會以及我們處于的這個環境下,低碳節能和綠色生態的建筑設計是必然會發生的一個事件。據調查數據顯示,我國的總建筑面積已經達到430億平方米,而在這些建筑當中采用低碳節能設計的只占4%,從這些具體的數據中就可以看出建筑方面所消耗的能源是十分巨大地。因此,加快低碳節能和綠色建筑生態節能設計理念的推廣和應用是非常有必要的。
2.2作用
對于信息傳播速度非常之快的今天來說,每一個人都會或多或少的了解到節能,也知道它的意義所在。節約能源不僅僅只是國家發展的一個基本國策,更關乎到我們身邊的每一個人,它可以有效的緩解溫室氣體的排放,減小溫室效應對我們生活的影響。除此之外,節能設計可以讓人們更好的享受生活,還能節約相關的生活成本。因此,節能低碳設計的意義對于國家和我們來說是非常重要的。
3低碳節能建筑設計和綠色建筑生態節能設計的原則
3.1和諧原則
無論是低碳節能設計還是綠色建筑生態設計,都需要遵守和諧原則。我們不可以為了節能而再去傷害大自然,要在不破壞環境的基礎上對自然環境進行有效充分利用,這樣才能實現和諧發展的目標。在對建筑物進行設計之前,要做好對住戶的意向調查,這也是遵守和諧原則的一個方面。只有這兩方面都做到了,才能表達出綠色建筑真正的含義。
3.2適地原則
在合適的地點來建造綠色建筑就是適地原則。如果選址不經過慎重的思考,就有可能對當地的自然環境造成傷害,這樣就失去了綠色建筑的意義。相關房地產的開發商要對當地的自然環境、經濟狀況等因素進行充分的考慮和評估,如果疏忽了這些因素,就會給環境和人民造成巨大的損失。
3.3高效原則
在開始施工之前,施工公司需要對整個建筑設計有宏觀的把握,這樣才能建立起非常高效的體系,從而確保建筑的整個生命周期都與住戶的生命周期相適應。為了能夠更好的實現目標,施工公司可以使用較為先進的集成技術對建筑功能的效率進行有效的提高,這樣就可以達到優化管理調控體系的效果。
4實現低碳節能建筑設計和綠色建筑生態節能設計策略
4.1實現低碳節能建筑設計的策略
綠色建筑要達到低碳節能的目的就要對供水、供暖以及電燈使用方面入手,接下來就對這些方面的設計策略進行簡單的分析。第一點就是對供水的設計進行改變。施工方可以采取具有節水效果的設備,設立雨水收集器、污水收集處理器等。這些先進系統的建立就可以將生活污水、雨水進行收集和處理,然后投入到居民家中繼續使用,這樣就可以節省大量的水資源。第二點就是對供暖的設計進行改變。施工方要對墻體的細節工作做好,例如銜接處的密封,減少冷橋、熱橋等,這樣就可以有效的提高室內溫度。除此之外,可以利用生活用熱水等聯合供應的熱環境技術能夠對室內溫度進行很好的控制,這樣也大大減少了化石能源的消耗。第三點就是室內照明設計的改變。施工方可以安裝反射光板同時建議住戶使用淺色油漆進行裝修,這樣可以增強光線的反射增加室內亮度從而減少白天開燈照明的情況,同時也降低了對電能的消耗。
4.2綠色建筑生態節能設計的基本策略
在世界各國都在飛速發展的今天,我們對能源的需求是巨大的,然而這更需要形成可持續發展、節約能源、運用清潔能源的理念,這更是保證人們能夠更好生活的前提。建筑周圍的綠化是非常有必要的,綠化的覆蓋范圍要廣,在屋頂、墻體、室內都要有一些綠化。綠化和綠色建筑的結合會非常融洽,植物具有進化空氣的的作用,能更加突出與大自然相結合的設計理念,這也是現代建筑設計理念發展的趨勢。如果增種綠色植物,就需要在建筑物設計中考慮植物的養護問題,要讓它們能夠保證有充足的陽光照射來維持生長。因此,施工公司需要對當地的地理環境進行仔細的考察,對多種因素進行分析,從而建造出滿足住戶需求的居住環境。低碳節能和綠色建筑的設計需要更多的新鮮元素才能保證它們良好的發展。例如在對窗戶進行設計時使用幕墻系統,它可以有效地保持室內溫度并能防輻射。除了依靠高科技材料和先進技術,還可以加強對自然資源的利用。例如對清潔能源的利用(包括風能、太陽能等)。新技術、新材料、新理念與大自然的融合可以說是天作之合,這才是低碳節能和綠色建筑設計的真諦,它們完美結合的意義不僅僅是對環境能源的保護,更是能夠為人類創造出最好的居住環境。
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1.2分類
從綠色建筑材料的實用功效方面來看,一般可分為以下幾類:
1.2.1空氣凈化建材
使用這類建筑材料,可以實現對環境的長期凈化。具體來說,通過使用將玻璃、陶瓷等載體,在其中加入Ti02光催化劑,然后通過紫外線光照,就可以使空氣中水分和氧氣轉化為活性氧自由基,而這些游離的自由基能使VOC、S02、NO等污染氣體轉為無害氣體,從而就實現了對空氣的凈化。
1.2.2保健抗菌建材
這類建筑材料大致可以分為如下幾類:第一,金屬氧化物。這種材料有較強的抗菌能力,其抗菌效果依次為:Ago、CuO、ZnO、CaO、MgO。第二,含金屬離子的、以硅酸鹽為載體的抗菌劑(第一代)。第三,光催化抗菌凈化材料(第二代)光催化抗菌凈化都是利用光照射下產生的活性氧。因此,這類產品在環保方面有著非常廣泛的應用前景。第四,稀土激活保健抗菌材料。這種新型抗菌材料,其抗菌效果要比上述幾類強。
1.2.3多功能的綠色建材
多功能的綠色建材指的是,建筑材料在發揮其建筑物構成載體的同時,還能兼具其他對居住環境有益的功能。舉例來說,第一,日本東陶公司研發出的一種新型瓷磚,可以抑制雜菌的產生和防止霉變。第二,綠色建筑材料可以調節室內溫度,有的壁磚可以發揮調節室內溫度的效果。
2環保節能綠色建筑材料的應用
2.1綠色建材在國內的應用
從總體上看,我國對綠色建筑材料的研究和應用尚處于起步階段。同一些發展國家相比,我國目前還是以傳統建筑材料為主。不過近幾年,綠色建筑材料已經收到了社會各界的關注,人們對綠色節能低碳建筑有了比較深的認識。國家也在大力支持研制新型節能環保材料,鼓勵建筑行業發展綠色節能建筑。
2.2應用價值體現
綠色建筑有著非常好的使用價值,例如,在建筑物中按照一定的比例加入綠色建筑材料,可以提高房屋居住的舒適度,使得其冬天室內溫暖,而夏季則涼爽。根據相關的數據統計顯示,綠色節能建筑物,同傳統材料的建筑物相比,可以減少三成的電力消耗。并且這些綠色建筑材料,對人體有益,不危害環境,使用的資源大多來源于自然物,對資源造成的壓力很小。
2.3綠色建材的應用現狀
2.3.1用于墻體及圍護結構的環保節能型建材
在綠色建筑材料的使用方面,目前比較常見的就是墻體材料和一些維護機構板材。通過在主體建筑物加裝這種建筑材料,可以降低建筑物的整體質量,并且起到良好的隔熱保溫作用,有利于降低建筑物的能源消耗。
2.3.2用于屋頂、地板及門窗的環保節能型建材
在建筑物的屋頂、地板以及門窗安裝方面,可以使用合適的綠色節能建筑材料,對于提高建筑物的整體環保性能,有著十分重要的影響。一些新型的綠色節能建筑材料,安裝在屋頂或者門窗上,可以有效提升建筑物的居住品質。
3綠色建筑材料發展瓶頸與趨勢
3.1發展的瓶頸
建材市場綠色建筑材料發展的三大瓶頸:政策、成本、認知度。一是國家沒有多少政策出臺,僅僅是倡導。就像世博會所使用的綠色建筑,用完就拆了。這也涉及到第二點,也就是成本。造價會讓開發商難以承受。大規模生產或許能使成本降低,但在技術上尚未實現。第三是消費者的認知度。建材市場綠色建材都將會是一個很大的趨勢。建材市場綠色建材廠商的不規范生產也是影響其普及的一大原因。
3.2發展趨勢
綠色建筑材料是一種新型的建筑材料,對于改善傳統建筑材料帶來的環境污染和資源壓力,有著十分重要的人作用。可以說,未來綠色節能環保性建筑材料,其發展趨勢會逐漸清晰,應用范圍也會不斷擴大。
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2適地原則
因地制宜是綠色建筑生態節能設計中必須保持的理念。綠色建筑設計建設必須與當地的自然條件、社會經濟條件等相符合。其設計不單單要考慮到場地的特殊性,同時還必須和附近的環境相協調,所以一般綠色建筑設計都有其側重點。比如說北方偏向于采暖節能,南方則是墻體隔熱與遮陽設計。為了使綠色生態節能功能能夠發揮出最大功效,因地制宜原則必須堅持。
3經濟原則
現如今所說的綠色建筑生態節能設計,是盡可能地使資源能源消耗降到最低的同時,提升能源利用率,從而使環境污染降到最低。同時,綠色建筑生態節能設計更要解決好現今傳統建筑高耗能的問題,最大程度上使各資源能夠進行循環利用,確保建筑費用得到降低的同時,其建筑質量與效益成比增加。就此,我國也提出了節約土地、節約能源、節約用水、節約材料,環境保護這“四節一環保”的口號與之配合。
4高效原則
綠色建筑的主旨是保障用戶的安全與健康,同時使使用者在綠色建筑中與其各項生態節能相互適應,和諧共處,不僅滿足環保的要求,更滿足了用戶的生活要求。這與傳統建筑中犧牲用戶的安全、健康的方式是極為不同的。在現如今的綠色建筑系統中,綠色建筑應更加努力地滿足消費者需求,反對浪費行為,運用更加先進的科學技術手段,使得資源利用率顯著提高,從而使得高效原則發揮得淋漓盡致。
二綠色建筑生態節能設計策略
1空間組織設計及建筑體形設計
在建筑設計過程中,科學的外觀體型設計能夠使建筑本體與外部環境的熱量交換大大減少。在外部環境相同的條件下,建筑外表面積與外表面積所包體積比形成的建筑物體型系數是影響建筑物能源消耗的直接因素,系數的增長直接會使單位面積散熱量的增長,所耗能源也就越高。因此,為了降低能耗,建筑體形系數就必須確定在一個較低的水平上,這就對建筑造型、建筑平面布局設計、采光通風等方面提出了新的要求。而空間組織設計即是在確保建筑物各項功能能夠正常運行下才能進行。空間組織設計是通過分離建筑物橫豎平面,來改善優化建筑物室內環境的工作,從而確保該建筑更加綠色節能。
2建筑門窗節能設計
內窗結構是建筑物結構之中隔熱保溫效果最不理想的,但冷熱空氣的進出往往要通過門窗結構的縫隙,同時,門窗設計也是綠色建筑生態節能設計過程中舉足輕重的一環。鑒于此,建筑物門窗設計的科學性至關重要。一般情況下,門窗設計由以下這些條件制約:第一,采暖耗熱值會隨著建筑物窗墻面積比的提升而不斷增加,因此可以在室內采光通風條件允許時,設計合理的窗墻面積比;第二,必須認真考慮門窗位置,設計科學的開啟方式,從而阻止穿堂風通過;第三,設計能夠自動調節的活動遮陽棚、窗簾等,避免夏季陽光直射;第四,確保門窗制作質量優良。若是金屬窗框,就必須保證斷熱處理到位,同時為了確保門窗的氣密性,一定要加裝密封條。除此,所選用的窗戶玻璃品種也要科學合理,保障有效地吸收及降低熱輻射。并且所用的門窗材料和幕墻技術都要保證有較高的質量。
3建筑墻體節能設計
建筑墻體的保暖效果不錯時,能夠采取降低建筑損耗的方式進行節能工作。內保溫及外保溫是墻體保溫的主要兩方面內容。通常情況下,受到建筑工程項目成本的制約,選擇外保溫更為普遍。同時,節能材料是墻體外保溫節能設計中的最優選擇,通過往墻體內填充保溫隔熱能力優質的材料,來提升墻體的熱阻,以便使室內溫度不受外界氣候環境變化的制約,不僅如此,這樣還能使墻體的使用時間大大增加,使得建筑物墻體結構可以最大程度地避免冷熱交替帶來的損傷。除此以外,在進行墻體節能設計過程中,要切實結合氣候環境的實際狀況,根據外界狀況,進行好保溫、防潮等工作。在綠色建筑墻體節能設計中,改善微氣候環境條件的特殊構造也是至關重要的一環。
4建筑屋頂節能設計
在建筑設計中,直接同外界環境相接觸的地方便是屋頂。一般情況下,大部分建筑在冬季,由于大氣長波輻射以及陽光照射較少,其屋頂的保溫性能都不甚理想。但在夏季,又會因熱輻射吸收過多而造成室內溫度的升高。因此,有效改善屋頂的生態節能設計至關重要。應該讓屋頂具備冬保溫、夏隔熱的良好性能,其設計要點主要是:(1)可以設計架空屋頂、淺色屋頂、種植屋頂以及蓄水屋頂等,有效隔離太陽輻射熱,避免陽光直射;(2)可以選擇保溫隔熱材料覆蓋于屋頂上,同時通過其他輔隔熱保溫措施來降低能量傳遞;(3)可以選擇在建筑物屋頂涂抹一層反射率較高的特殊涂料,從而減少夏季屋頂對陽光熱量的吸收,以滿足減少空調冷負荷的節能目的。
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1.2綠色照明技術
綠色照明技術是建筑電氣節能當中的一項重要環節,集中體現于對節能光源的使用方面上。比如,LED、無極燈和直管熒光燈等照明燈具。同傳統的建筑照明燈具相比,這些燈具最大的優點便是能耗小,同普通的白熾燈相比,能耗可降低十分之九,甚至更多,但是它們的使用壽命卻是白熾燈好幾十倍。因此,在綠色建筑物中使用LED等節能燈具,是綠色建筑電氣節能的重要措施之一。但是只是用節能燈具并不能夠滿足綠色建筑的節能標準,還應當配合使用照明控制系統,這樣子才能夠達到較好的照明節能效果。
1.3建筑能耗監控技術
建筑能耗監控技術指的是綠色建筑物當中的總控制系統,它統一控制了建筑的光伏建筑一體化和綠色照明等技術。在建筑能耗監控技術的整體優化下,不但能夠統一管理綠色建筑當中的所有電氣設備能耗,還能夠做到自動控制以及對信息的處理,充分滿足了綠色建筑中所有設備的狀態調整、運行參數、意外事故的監控等。
2工程實例分析
2.1工程概況
某體育館的建筑面積大概有18000平方米,高度達23.7米,屬于二類高層建筑。體育館中設置了座位約4500個,采用2臺1600KVA的變壓器,備用電源是1臺功率為400KW的發電機。該地區常年溫度較高,平均氣溫約為21.6℃。最低為1月份,月平均氣溫大概為13.3℃,最高為7月份,月平均氣溫大概為28.5℃。太陽輻射總量和日照時數都比較充足,各地的正午太陽高度都在42°37'以上,年總輻射量大概在4400~5000MJ/m2•年,這為運用太陽能提供了有力的條件。除此之外,該地區雨量充足,雨季非常明顯,主要集中在4-9月份,年降水量在1612~1909mm之間,有利于水資源的利用。
2.2建筑節能目標
由于其公共設施建設比例增加許多。而大型公共建筑能耗大概在150kWh/m2,相比較發達國家的建筑能耗高達2倍以上。因此,政府規定公共建筑節能50%作為目標。但是改地區想要實現50%的公共建筑節能,存在一定的困難。所以,對該體育館的改造工程,應當實現其功能作為首要目標,并盡可能地滿足公共建筑節能50%的要求。
2.3節能措施
根據當地自然條件情況,非土建方面的節能技術可從非晶硅太陽能薄膜電池、照明系統改造以及建筑設備節能監控集成系統設計三個方面,進行綠色建筑節能。
2.3.1非晶硅太陽能薄膜電池
可在該體育館的西立面和南立面的外墻上,采用非晶硅太陽能薄膜電池,從而實現該體育館的建筑一體化。這除了可以充分利用太陽能進行發電,還能夠提高體育館外墻的遮陽功效,能夠有效地降低體育館內的太陽輻射得熱,從而減少體育館內的冷負荷。善于利用太陽能,所產生的電能能夠受益面積達到8500平方米左右。年節約用電費可達19萬元左右,工程的改造款項預計可在15年左右全部回收。
2.3.2照明系統改造
該體育館的照明系統設計應當滿足國際賽事的照明要求,也應當滿足我國現行的公共建筑照明系統的相關規范和標準。因此,為了滿足各方的相關要求和最大限度地節約用電目標,在對體育館照明系統的改造方面,應當重點對光源的選擇、不知以及只能照明控制系統等方面進行改造。該體育館原先是把大部分的燈具鋪設于外圈的馬道上,但是外圈馬道離球場中秋較遠,導致燈具的投射方向、水平線角度較小,無法發揮出最大功效。因此,將燈具移到內圈馬道上,而且燈具的投射方向與水平線所成的角度應當大于45度。并可通過C-Bus軟件,根據現場工作的具體情況進行及時調節照明設備狀態,并能夠預置多種的運行模式。這便有利于照明系統節能、燈具壽命延長、管理效率提高等優點。和常規的照明控制方式對比,該體育館通過改造后,節能能夠達到30%以上,預計投資回收預期可在5年內收回。
2.3.3建筑設備節能監控集成系統設計
建筑設備節能監控繼承系統技術是把各種功能的智能化設備和系統的相關信息,依據通信的相關標準匯集到統一的網絡平臺上,從而實現監控信息的共享和集中優化管理的技術,其中包括了網絡信息平臺的建設以及不同應用軟件功能的實施。由于該體育館的機電設備較多,而且分布的地點過于廣泛,因此要求科技含量高,監控復雜化。所以應當運用分層分散監控、中央集中管理的計算機控制網絡的方式進行設計。除了能夠為廣大觀眾提供高效、舒適、節能綠色的賽事外,還能夠有效地降低建筑物的消耗水平和物業管理費用。
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1.2變配電系統
本工程的變配電房位于主體建筑的東南方向的副樓內,變配電房內設置兩臺容量為630KVA的戶內型干式變壓器。在其選型上,遵循總費用最低原則,即用變壓器初始投資和其使用期間的損耗費用之和,通過比較不同效率和不同價格的變壓器的總費用,用其中的最低值來選擇變壓器的方法。與此同時結合綠色節能的要求,確定選用非晶合金變壓器。相對于目前國家廣泛使用的低損耗卷鐵心變壓器S9型和S11型,非晶態合金變壓器具有更加大的節能空間和性能上的提升。首先,其最大的特點是,空載損耗值超低、用電效率高。非晶合金變壓器還具有運轉溫度低、使用壽命長、高超載能力以及具有較好的耐諧波能力,很大程度上滿足綠色建筑的功能要求。從運行成本以及能源利用率來看,投資回收效益也相對較快。除選用高效節能變壓器外,改善負荷功率因數也是很有必要的。為了能夠降低供電變壓器以及配電線路的損耗,在供電系統中合理增加無功功率補償裝置,改善供電質量,增大了設備利用率,使得供電效率明顯提高。
1.3照明系統
1.3.1智能照明控制
本建筑主要功能為展示某新區規范建設的成果,建筑中心部位為一個面積將近900m2的展覽區域,首層其他區域還有展示體驗區、會議室及監控室等功能房間,二層主要為辦公區域。基于建筑內大空間區域較多,采用智能照明控制系統更為合理以及管理更為方便。比較傳統照明控制方式,智能照明控制系統具有以下特點:(1)系統回路簡便,方便維修及管理,減少線材消耗,降低投資成本及維修管理費用。(2)運用先進的電力電子技術,不但可以實現多點控制,自動或手動控制,而且還可以根據不同需求設置不同的場景模式來自動調節。(3)系統采用軟啟動、軟關閉技術,可使每個照明回路在一定時間內緩慢啟動、關閉或者延時啟動、關閉,有效避免沖擊電壓對燈具的損害,有效延長燈具的使用壽命。(4)系統具有開放性與兼容性,能夠與物業管理系統(BMS),樓宇自控系統(BA)結合起來,以提高建筑的智能化管理水平。智能照明控制系統由輸入單元、輸出單元、系統單元組成。系統遵循國際通訊協議標準,且所有的單元模塊均內置微處理器和儲存單元,只需要一根信號線將系統各個輸入、輸出和系統支持單元連接成網絡。外界通過輸入單元輸入指令,信號經過系統總線送達至指定的輸出單元,再通過系統判斷后控制相應照明回路。在首層主展覽廳內以投光燈及局部裝飾性射燈為主,系統可以根據設置不同的照明模式。如根據展覽順序,控制不同區域燈光的第次明滅或者亮度的強弱;根據展覽時段及人流多少,控制整個展覽區域的燈具開啟數量。在會議室及多功能廳以筒燈及LED燈帶為主,系統可以設定不同的場景,如入場、報告、研討、退場等。根據不同場景的需求,調節燈管開啟的數量和燈光的亮度。二層辦公區域考慮到人數較多,分成若干個獨立的照明區域,實現多點控制,在每個區域的出入口都能控制開啟、關閉或調節整個辦公區域的所有照明燈具。亦同時設置照明的自動開啟、關閉時間,如早上上班時間自動開啟,下班時自動關閉,若有加班時可手動控制。走廊、樓梯間采用紅外移動控制方式,人來燈明,人走后延時關閉。
1.3.2節能光源
在滿足照明設計規范要求的前提下,有效地控制單位面積燈具安裝功率,優先選用光效高、顯色性好的光源及配光合理、安全高效的燈具。縱觀目前照明燈具的發展趨勢,LED燈具無疑是現有較為高效節能的光源。LED比節能燈更加節能,且光線質量較高,基本上無輻射,使用壽命更長,屬于新型的綠色照明光源。在首層主展覽廳內的沙盤局部展示照明,主要以LED射燈為主。會議室及多功能廳以LED筒燈及LED燈帶為主。二層辦公區域以LED線形燈為主要照明燈具,相較于傳統鎮流器的日光燈,LED照明減緩這種100HZ的頻閃對工作人員做成的眼睛疲勞,克服了啟輝時造成的亮度不穩定,創造了一個健康、舒適的工作環境,從而提升了工作效率。走廊、樓梯間等公共區域也選用了LED筒燈、埋地燈及LED燈帶等裝飾性照明。
1.4能耗分項計量系統
建立全面的能耗分項計量系統,依據各項用能數據分析,是建筑明確節能方向的重要手段。分項計量系統是指通過對建筑內各項能耗系統安裝分類和分項能耗計量裝置,通過遠程傳輸手段等及時采集能耗數據,實現對能耗的實時監測和動態分析的系統。系統能夠與樓宇自控系統(BA)兼容,采用總線制分布式架構,通過在現場裝設的電子式電能表數據通過總線上傳至終端處理服務器。在以下地方裝設計量裝置:(1)變配電房各出線回路。(2)制冷機房,生活水泵房等用能密度高、耗能大的設備。(3)室內照明分層計量。(4)空調末端設備分層計量。綜合數據能夠通過軟件處理,用圖表的方式向操作人員直觀地展示出來。
1.5樓宇自控系統(BA)
系統本身主要對展覽館內各種動力設備進行全面的監控和集中管理。系統主要由各類傳感器、執行期、現場控制器(DDC)及監控中心組成。由傳感器現場監測得到各種的數據,如溫度、壓力、濕度及流量等,上傳至每個現場控制器后通過系統總線遠程傳輸至首層監控中心,經過系統分析判斷后反饋控制指令。例如采集新風的溫濕度、回風溫濕度、CO2濃度監測等;還能通過與智能照明系統的兼容,結合窗磁感應和空調末端聯動,實現辦公室空間的燈光、窗簾、空調等綜合智能場景控制。
1.6光伏發電系統
在展覽館天面安裝容量為50千瓦的太陽能光伏發電系統,年發電量約為6萬千瓦時,所發電力完全自行消耗,不并網售電。發電系統能與樓宇監控系統兼容,能夠實施監控其發電量和歷史發電量。
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1.2墻體和保溫施工
相對于傳統施工技術而言,在建設工程中應用綠色節能施工技術所具有的最大改變,就是實現了墻體施工和屋面保溫施工的節能。墻體是建設工程的施工主體,所以,綠色節能施工在建設工程中的應用,也在很大程度上都體現在墻體施工和屋面保溫施工上。當前,為了能夠達到節能的效果,在建設工程墻體施工上,大多使用空心磚作為承重墻的主體。而為了確保承重墻施工質量能夠滿足工程施工質量規范要求,就必須對空心磚的質量和性能進行嚴格檢查,同時,在對墻體進行施工的過程中,也應該嚴格按照預先設計好的施工圖紙對空心磚進行堆砌,對空心磚的排列順序和整體堆砌結構進行嚴格控制。除了墻體施工,屋面保溫施工也是一個建設工程施工中的重點環節,畢竟,對于建設工程而言,保溫效果是建設工程施工質量檢測中比較重要的檢測項。目前,在建設工程綠色節能施工中,多采用密度小、傳熱低的充氣混凝土板、水泥以及瀝青混合高分子聚合物進行屋面保溫施工,也有將一些由天然巖石加工而成的防水材料敷設在屋面板和防水帶之間,以達到提高建設工程保溫效果的目的。另外,在綠色節能施工中,除了在屋面保溫施工使用節能環保的保溫材料外,也可采用架空保溫屋面,或者是倒置屋面,通過改變形狀降低建筑物耗熱系數的方法,提高建筑物的保溫效果。
1.3外墻節能施工技術
玻璃幕墻,是當前建設工程綠色節能施工外墻節能施工中最常采用的一種施工方法,其不僅能夠實現環保節能,還能夠有效提升裝修裝飾效果。在對玻璃幕墻進行施工過程中,一定要對玻璃幕墻的性能和質量進行嚴格控制,務必確保使用性能強,安全系數高,不容易出現開裂和破碎問題,并且具有環保作用的玻璃,比如中空夾膠玻璃、鋼化玻璃、Low-E玻璃以及最為常用的半鋼化玻璃等。除此之外,在對玻璃的選擇中,還要對玻璃的色澤和內部是否含有雜質進行檢查,務必確保所選玻璃不存在色澤不均、析堿、發霉、以及鍍膜脫落等問題,以免影響美觀。除了對玻璃的質量進行嚴格控制之外,對支撐構架和密封膠兩種材料的選擇也要進行嚴格控制。通常情況下,為了滿足綠色節能施工要求,在對支撐構架材料進行選擇的過程中,多選擇鋁合金材料,而在對密封膠進行選擇的過程中,則應該選擇硅酮結構密封膠,這種密封膠具有比較強的抗拉度、抗剝離度、抗撕裂度以及比較大的彈性模量,并且應用硅酮結構密封膠還能夠增強玻璃幕墻的避震性能。除此之外,跟其他的密封膠相比,硅酮結構密封膠具有比較強的抗老化性、耐紫外線性以及耐水耐濕性,對金屬支撐構架也沒有腐蝕性,安全性能和環保性能都比較高,并且不會對環境造成污染。
1.4綠色照明的應用
當前,在建設工程的綠色節能施工的照明施工中,應用光纖照明技術來構建建設工程的照明系統。與傳統的照明系統相比,作為柔性導光體的光纖,其不僅不會對環境造成污染,不會對人體健康造成威脅,而且能夠大幅度降低電能的消耗。除此之外,光纖的使用壽命要比普通照明燈具長很多,相比之下,光纖照明系統所具有的綠色、節能優勢無疑要好很多。除了應用光纖照明技術對建設工程的照明系統進行構建之外,還應該對照明系統的使用情況進行詳細設計。比如,在樓道內采用聲控感應燈進行照明,如果無人經過則照明系統自行關閉,有人經過時再次開啟;在一些室外照明區或者是光線比較好的區域,則應該采用光感應控制系統進行控制,當光線滿足不了照明系統之后再開啟照明系統;對于一些幾乎無人使用的地下室或者是樓梯間等,則應該利用開關進行控制;通過以上幾種方法,以達到控制電能消耗的目的。
2.進一步推廣綠色節能施工技術發展的有效對策
2.1提高政府的重視程度
推廣綠色節能施工技術的主要目的,是為了能夠有效緩解資源短缺和環境污染問題,其在一定程度上關系著民生大事,因此,政府應該對綠色節能施工技術的發展引起足夠重視。政府應該制定扶持和推動綠色節能施工技術發展的相關政策法規,并將其與市場主動進行有效結合,落實綠色節能施工發展策略,進而為綠色節能施工技術的發展打下良好基礎。
2.2實現技術創新
作為建筑施工企業,為了能夠及時抓住發展機會,使自身能夠在行業競爭中占據有利競爭地位,應該加強對綠色節能施工技術的研發和創新。為此,建筑施工企業應該不斷加大資金支持力度,不斷加強對新技術的研究,并通過實踐應用來對其進行進一步完善,進而實現對企業綠色節能施工技術的創新,全面提升企業的綠色節能施工技術水平。
2.3建立綠色節能技術信息服務平臺
集眾家之所長,匯聚眾人的智慧才能夠實現綠色節能施工技術水平的不斷提升,更好的推動綠色施工技術的發展。因此,在發展綠色節能施工技術的過程中,應該由政府出面,斥資建立完善的綠色節能施工技術的信息服務平臺和信息反饋網絡平臺。以此為基礎對綠色節能施工技術的最新成果、最新技術以及最新設備信息進行及時推廣和普及并不斷加強各企業相關技術人員和和工作人員之間的溝通和交流,共同推動綠色節能施工技術的發展。
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2)結構優勢。
工業廠房結構堅固、空間高敞、設計使用年限一般在50年以上,并且具有較強的抗震性能以及結構承載力。
3)空間功能優勢。
舊工業建筑大多是大空間、大跨度結構,這使得改造時的空間劃分比較靈活,可以適應不同使用者對空間功能的轉換要求。
4)基礎設施優勢。
舊工業建筑的電力設施、給排水設施等基礎設施都有較強的負荷能力,保留其可以節省添置這些設施的費用。
2綠色節能技術的內涵
20世紀60年代,美籍意大利建筑師保羅•索勒瑞首次將生態與建筑合稱為“生態建筑”,即“綠色建筑”。綠色建筑就是在建筑的全壽命周期內,最大限度地節約資源(節能、節地、節水、節材)、保護環境和減少污染,為人們提供健康、適用和高效的使用空間,與自然和諧共生的建筑。為了減少對環境的污染,綠色建筑已經成為建筑業發展的必然趨勢,舊工業改造也應采取綠色改造的方式。與推倒重建相比,舊工業建筑改造再利用可減少建筑垃圾的產生和不可降解的建筑材料對環境的污染。針對建筑運行能耗的來源和組成,把建筑綠色節能技術分為兩類:建筑本體綠色節能技術和建筑設備綠色節能技術。其中建筑本體綠色節能技術包括圍護結構的綠色節能技術和建筑空間設計的綠色節能技術;建筑設備綠色節能技術包括建筑能源設備系統綠色節能技術、建筑環境控制系統綠色節能技術和可再生能源利用技術。
1)節地與室外環境。
舊工業建筑區位優勢明顯,處于城市中心地帶,對舊工業建筑的土地進行合理的利用,是節約土地最直接的方法。合理采用屋頂綠化、垂直綠化等方式,既能節約土地,又可以起到綠化環境的功效。屋頂植被可以有效吸附空氣中大量的浮塵以及CO2,可以有效的起到隔熱保溫的效果,也可延長屋面防水層的使用壽命。使用綠色植被覆蓋建筑物表面,從外觀上看既遮擋了建筑物原有與周邊環境不協調的風格又賦予建筑物一種古樸的氣息。
2)節能與能源利用。
節約能源是實現綠色節能的核心理念,根據舊工業廠房所處的地理位置,充分利用太陽能、地熱能、沼氣、風能等等可以再生的資源,在改造中采用溫濕度獨立控制空調系統、太陽能光熱與光電系統等節能技術等。由于經濟技術和建筑功能的因素,舊工業建筑圍護結構的熱工性能較差。許多舊工業建筑改造后這個問題依然存在,這樣不僅影響了建筑的使用性能,而且會造成巨大的能源浪費。但是,舊工業的大跨度、大空間結構也正是改造者所看重的,他們在改造之后往往愿意保留此類大空間,引入自然光,這樣白天可以不需采用其他照明措施,節約資源。
3)節水與水資源利用。
通過采用節能型設備,如無水小便斗,節約用水;將地面雨水、屋面雨水、生活用水利用膜生物反應器進行分別收集后合并,通過凈化用作沖廁或綠化用水;在停車場鋪裝易滲水的材料,使得雨水快速的滲入地下來補充土壤中的水分。
4)節材與材料資源利用。
若對舊工業建筑不進行改造再利用,而是采取推倒重來的方式,無疑造成了資源和建筑材料的極大浪費,推倒破壞產生的建筑垃圾更是增加了環境的負擔。而如果對舊工業建筑改造再利用,使它真正達到實際的使用壽命,也是節約建筑材料的一種表現方式。舊工業拆除下來的一些物件,可以作為裝飾物品擺放在工業園區,既不浪費材料造成環境污染,又美化環境,使得這些物品更具有歷史價值。
3綠色節能技術在舊工業建筑改造中的應用實例
3.1天津綠領慧谷創意產業園
綠領慧谷創意產業園原為天津紡織機械廠,始建于1946年,占地面積138畝,廠房面積6.1萬m2。改擴建后園區所占地面積近9.3萬m2,總建筑面積10萬m2。在改造過程中,大量的采用了綠色節能技術:新建材料保溫外墻、新技術窗體遮陽、可控開窗面積、隔熱鋁合金型材、中空Low-E玻璃等,使得這些建筑既是節能房又是展示廳。應用太陽能集中供熱系統、熱交換新風系統、屋面雨水收集、風光互補路燈、室外自滲透型停車位地面等環保節能手段。經過測算,一期的改造成本僅為拆除的36.4%。
3.2上海市花園坊節能環保產業園
上海花園坊節能技術環保產業園前身為上海乾通汽車附件廠(1954年—1966年),于20世紀初搬遷,留下18棟工業廠房,總占地面積為3.23萬m2,總建筑面積為5萬m2。屬于節能研發設計、建筑節能設計、節能文化傳媒、節能咨詢策劃為一體的市級創意產業集聚區。原廠區18棟建筑主要是鋼筋混凝土結構,改造過程中保留了框架結構,原有的外墻采用小型空心混凝土砌塊,既能減輕負荷又能起到保溫作用。新砌外墻則采用復合墻體系統,能夠消除冷、熱橋,維持室內氣溫平穩,節省空調能耗。在改造過程中采用太陽能熱水系統、無水小便斗、窗體遮陽、門窗斷橋隔熱鋁合金型材、中空Low-E玻璃、兩層透氣型木窗、雨水回收系統用于衛生間沖廁及清洗車輛等綠色節能技術。
3.3蘇州市建筑設計研究院生態辦公樓
蘇州市建筑設計研究院生態辦公樓前身為法資企業美西航空機械設備廠區,始建于1895年,改建于2001年,為框架結構。在改造的設計階段,將經濟、節能、生態性融入到其中。在改造過程中,大量的使用到一些節能高效的新材料,如太陽能燈,將原先部分老廠房的屋面拆除,在屋面開天窗,增加了室內光線和通風,在屋面開小口,安裝太陽能燈,白天可享用自然光線辦公。將原來普通玻璃更換為雙層斷橋玻璃,來達到保溫節能的功效。原來老廠房的蓄水池、水塔均保留再利用,采用蓄水池的水清洗車輛,洗完車的水再次利用澆花,實現了水資源的重復利用。在樓層陽臺上種植植物,采用屋頂綠化的方式,使夏天有效的緩解太陽的直射,起到保溫隔熱的效果,降低對能源的使用,而且提高了辦公條件。
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在傳統的麥秸處理模式下,它作為農田廢棄物往往都會被農民在田間地頭做焚燒處理,給當地的大氣環境帶來了極大的污染。現在,麥秸作為一種主要原料可以被制作成綠色建材,經過切割、錘碎、分級、拌膠、鋪裝成型、加壓、砂光等一系列的加工環節,再配以少量的生態膠粘劑,就能夠被制成麥秸板。
麥秸板具有質量輕、堅固耐用、防蛀、抗水、無毒、取材便利等優質特點,能夠廣泛運用于家俱、建筑裝修、建筑物的隔墻、吊頂及復合地板等的制作過程中,是建筑用木材和輕質墻板的理想替代材料,也是我國目前廣泛使用的一種新型的綠色建材。
稻草砌塊,簡稱(俗稱)草磚,是采用稻桿經過機械整理沖壓擠擊后用麻繩或者鐵絲打包而成大捆狀的一種新型墻體材料。在國內,草磚外形尺寸多為高360mm、寬490mm、長300~1000mm的方捆,密度112kg/m3~134kg/m3,含水率小于15%。就我國目前鄉土建材的使用現狀來看,只在我國的內蒙古、黑龍江、遼寧、吉林等地冬季非常寒冷的地區農村進行少量的應用。
(二)木塑復合材料
木塑材料就是將鋸末、農作物秸稈、果樹外皮等作為主要原材料,經過一系列的生產工藝技術加工而形成的一種能夠逆性循環使用的基礎性綠色建材。木塑復合材料所具備的首要品質就在于它能夠充分發揮保護生態環境以及推進廢棄資源回收再利用的特征。這一材料的研發與使用目前也是全球范圍內關于綠色建材研發領域的重點關注對象。
(三)生態砂基透水磚
生態砂基透水磚是以沙漠地區的風積沙為基本原材料加工制成的。這一類型的建材具有以下幾個方面的綠色優勢:首先,由于該類建材的原料直接可用,不會進行深層次的資源消耗,所以在原料收集環節不會造成生態環境的破壞;其次,生態砂基透水磚的制作工藝技術十分簡單,沒有煅燒環節,能夠有效降低能源耗用,在整個產品制作過程中不會產生污染;第三,生態砂基透水磚的表面紋理細致密集,具有良好的視覺效果,而且具有優良的透水性能,能夠有效實現過濾、凈化的性能;第四,生態砂基透水磚經過檢驗,其各項指標均符合國家生態環境保護的要求,能夠實現材料的不斷循環再利用;最后,生態砂基透水磚具有良好的保濕功能,能夠有效涵養水分,實現自動調節建筑物內部空氣溫度與濕度的功用。
(四)廢棄陶瓷透水磚
利用廢棄陶瓷為原料加工制作而成的透水磚,能夠有效降低工業廢棄物對生態環境帶來的污染。廢棄陶瓷透水磚具有極強的透水性,能夠使自然降水快速下滲,有效的實現了地下水資源的及時補充。除此之外,廢棄陶瓷透水磚還具備極強的透氣透水性,能夠起到自動調節地表溫度與適度的作用,有效降低“熱島效應”的產生,有助于城市生態環境的進一步平衡發展。
二、我國建筑節能綠色建材使用的未來趨勢
筆者結合我國建筑節能目前所使用的綠色建材現狀以及國外相關領域的研究發展情況,認為我國建筑節能綠色建材的未來使用趨勢應當注重發展以下幾個方面,以期能夠對我國當前建筑節能綠色建材的使用和發展提供一點可借鑒之處:
(一)資源節約型綠色建材
建筑用材料的生產往往導致礦產資源的開發與耗用,有的地區由于礦產資源的過度開發與使用,已經使當地的生態環境以及生物多樣性收到了極為惡劣的負面影響。資源節約型綠色建材的使用就能夠有效解決這一問題,它不僅能夠通過實施節省資源,盡量減少對現有能源、資源的使用來實現,而且還可以通過用原材料替代的途徑來實現。原材料替代指的是綠色建材的原材料可以使用多種工業廢棄物、工業廢渣以及城市生活固體垃圾等來替代,經過一定的生產工藝流程使其具備達到標準的使用性能。
(二)能源節約型綠色建材
節能型綠色建材指的是不僅可以使材料制作技術工藝本身得到優化,使材料制作過程中的資源消耗得到有效降低,而且還能夠保證該類能源節約型綠色建材在日后的使用過程中能夠有效的降低建筑項目的能耗。降低建筑項目的使用能耗包括降低運輸能耗,也就是要盡可能的使用當地的綠色建材,除此之外,還應當要采用有助于建筑物使用過程中的能耗降低手段與途徑,比如,可以采用保溫隔熱型墻材或節能玻璃等。
(三)環境友好型綠色建材
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Keywords: green architecture; Environmental protection and energy saving
中圖分類號: TU201.5 文獻標識碼:A文章編號:
1.引言:建筑行業是一個資源和能源消耗高,環境污染重的行業,隨著人類環保節能意識地不斷提高,綠色建筑逐漸成為熱門。
2. 綠色建筑
2.1綠色建筑的概念
綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內,最大限度地節約資源(節能,節地,節水,節材) ,保護環境和減少污染,為人們提供健康,適用和高效的使用空間,與自然和諧共生的建筑。所謂“綠色建筑”的“綠色”,并不是指一般意義的立體綠化、屋頂 ,花園,而是代表一種概念或象征,指建筑對環境無害,能充分利用環境自然資源,并且在不破壞環境基本生態平衡條件下建造的一種建筑,又可稱為可持續發展建筑、生態建筑、回歸大自然建筑、節能環保建筑等
2.2綠色建筑的特征
綠色建筑主要有以下幾點特征:建筑本身較傳統建筑,其耗能大大降低。綠色建筑尊重當地自然,人文,氣候,因地制宜,就地取材,因此沒有明確的建筑模式和規則。綠色建筑充分利用自然,如綠地,陽光,空氣,注重內外部的有效聯通,其開放的布局較封閉的傳統建筑的布局有很多區別。綠色建筑過程中,對整個過程都注重環保因素。
2.3綠色建筑的內涵
2.3.1節約環保
節約環保就是要求人們在構建和使用建筑物的全過程中,最大限度地節約資源、保護環境、呵護生態和減少污染,將因人類對建筑物的構建和使用活動所造成的對地球資源與環境的負荷和影響降到最低限度和生態的再造能力范圍之內。
2.3.2健康舒適
創造健康和舒適的生活與工作環境是人們構建和使用建筑物的基本要求之一。就是要為人們提供一個健康、適用和高效的活動空間。對于經受過非典SARS肆虐和甲型H1N1流感全球蔓延困擾的人們來說,對擁有一個健康舒適的生存環境的渴望是不言而喻的。
2.3.3自然和諧
自然和諧就是要求人們在構建和使用建筑物的全過程中,親近、關愛與呵護人與建筑物所處的自然生態環境,將認識世界、適應世界、關愛世界和改造世界自然和諧與相安無事地統一起來,做到人、建筑與自然和諧共生。只有這樣,才能兼顧與協調經濟效益、社會效益和環境效益;才能實現國民經濟、人類社會和生態環境又好又快地可持續發展。
2.4綠色建筑的意義
節約能源和資源,減少CO2污染 建筑本身就是能源消耗大戶,同時對環境也有重大影響。據統計,全球有50%的能源用于建筑,同時人類從自然界所獲得的50%以上的物質原料也是用來建造各類建筑及其附屬設施。盡管諸如道路,橋梁,隧道等不能以綠色建筑去衡量,但是居住區,辦公大廈,公寓等對資源的利用是周而復始的。另外,建筑引起的空氣污染,光污染,電磁污染占據了環境總污染的1/3還多,人類活動產生的垃圾,其中40%為建筑垃圾。對于發展中國家而言,由于大量人口涌入城市,對住宅,道路,地下工程,公共設施的需求越來越高,所耗費的能源也越來越多,這與日益匱乏的石油資源,煤資源產生了不可調和的矛盾。
3 綠色建筑設計的要點
建筑作為人類經濟生活的重要活動,更被時代賦予了強烈的使命。把綠色生命的概念賦予建筑是為了讓建筑有健康和再生的機理,使建筑與生態系統聯系起來,從而為人們提供舒適并可持續的生活工作環境。
3.1重視整體設計
整體設計的優劣將直接影響綠色建筑的性能及成本。建筑設計必須結合氣候、文化、經濟等諸多因素進行綜合分析、整體設計,切勿盲目照搬所謂的先進綠色技術,也不能僅僅著眼于一個局部而不顧整體。如熱帶地區使用保溫材料和蓄熱墻體就毫無意義,而對于寒冷地區,如果窗戶的熱工性能很差,使用再昂貴的墻體保溫材料也不會達到節能的效果,因為熱量會通過窗戶迅速散失。在經濟拮據的情況下,將有限的保溫材料安置在關鍵部位,而不是均勻分布,會起到事半功倍的效果。而對于有些類型的建筑如內部發熱量大的商場或實驗室,沒有保溫材料利于降低空調能耗,也會更利于節能。
3.2 因地制宜
綠色建筑非常強調的一點是因地制宜,絕不能照搬盲從。氣候的差異也使得不同地區的綠色設計策略大相徑庭。建筑設計應充分結合當地的氣候特點及其它地域條件,最大限度地利用自然采光、自然通風、被動式集熱和制冷,從而減少因采光、通風、供暖、空調所導致的能耗和污染。在日照充足的西北地區,太陽能的利用就顯得高效、重要。而對于終日陰云密布或陰雨綿綿的地區則效果不明顯,甚至可有可無。北方寒冷地區的建筑應該在建筑保溫材料上多花錢、多投入,而南方炎熱地區則更多的是要考慮遮陽板的方位和角度,即防止太陽輻射和避免產生眩光。
3. 3尊重基地環境
在保證建筑安全性、便利性、舒適性、經濟性基礎上,在建筑規劃、設計的各個環節引入環境概念,是一個涉及多學科的復雜的系統工程。規劃、設計時須結合當地生態、地理、人文環境特性,收集有關氣候、水資源、土地使用、交通、基礎設施、能源系統、人文環境等資料,力求做到建筑與周圍的生態、人文環境的有機結合,增加人類的舒適和健康,最大限度提高能源和材料的使用效率。
3.4 創造健康舒適的室內環境
健康、舒適的生活環境,包括:使用對人體健康無害的材料,抑制危害人體健康的有害輻射、電波、氣體等,符合人體工程學的設計;室內具有優良的空氣質量,優良的溫、濕度環境,優良的光、視線環境,優良的聲環境。
3.5 應用減輕環境負荷的建筑節能新技術
能源使用的高效節約化,包括:根據日照強度自動調節室內照明系統、局域空調、局域換氣系統、節水系統;注意能源的循環使用,包括對二次能源的利用、蓄熱系統、排回收等;使用耐久性強的建筑材料。采用便于對建筑保養、修繕、更新的設計;設備豎井、機房、面積、層高、荷載等設計留有發展余地。
3.6 使建筑融入歷史與地域的人文環境
這一點包括以下幾個方面:①對古建筑的妥善保存,對傳統街區景觀的繼承和發展;②繼承地方傳統的施工技術和生產技術;③ 繼承保護城市與地域的景觀特色,并創造積極的城市新景觀;④保持居民原有的生活方式并使居民參與建筑設計與街區更新。要大力推廣綠色建筑,建筑師就必須進行綠色建筑設計。
綠色建筑設計是按照業主需求,綜合考慮建筑對內外環境的影響,采用各種節能措施的對建筑的全面優化設計方法。綠色建筑設計不僅要考慮到建筑的初投資,更要考慮建筑在全壽命周期內的運行狀況
4.結論
綠色建筑作為一個新興產物,對環保、節能的要求,值得探索、研究和嘗試,這一道路是漫長而又艱辛的。隨著工業時代向信息時代的邁進,隨著工業文明向綠色文明的轉變,可持續發展將成為當今社會的主旋律。綠色建筑理論的發展將導致建筑學技術內容的極大豐富與建筑藝術創造的相應發展,綠色建筑必將以自身的獨特風格、千姿百態的建筑形態與生態環境融為一體。
篇13
在化學反應中使用選擇性高的試劑也是綠色工藝應用的一個途徑。以石油化工為例,生產過程中烴類選擇性氧化反應較為普遍,作為一種強方熱性反應,具有生成物不穩定、易進一步氧化等特征,所以,催化反應中此反應并非最佳選擇,生成物的不穩定也不利于提取最終產物,所以,為改善這種情況,使用選擇性高的試劑是最佳途徑。如此一來,不僅可以降低成本,節約資源,還能夠降低分離產品的難度提升純度,無疑實現了提升效益和減少污染的雙贏,所以,綠色化學工程在這方面的研究實踐也非常熱門。隨著越來越多的化學反應被應用到工業生產中,催化劑對提升反應速率效果顯著,所以目前化學工藝領域積極研究無毒無害的高效催化劑成為主流發展方向不一,不僅有利于工業的發展,對于推動化學分子深入研究也有助益,分子篩催化劑和烷基化固相催化劑就是其中較為典型的代表。
2。綠色化學工程工藝應用
分析綠色化學工藝是實現節能減排的重要途徑,對綠色工藝的重視與開發也彰顯了當前世界范圍內節能減排的重要性。長達兩百余年的工業化路程,使得人類活動對自然資源環境的危害越來越大,尤其中國作為當前世界最大的工業國,“三廢”問題十分突出,PM2。5問題也成為了懸在人們頭上的一把利劍,將資源枯竭、環境污染、生態失衡、人口問題等推到了臺前更加顯著的位置。大型化工企業作為與人們生存發展息息相關的企業,石油化工與煤炭除去提供能源之外,還提供多種衍生化工產品為人們衣食住行服務,生產過程中產生的廢水廢渣廢氣、消耗的大量原材料都警示著當前必須積極發展綠色化工工藝,以達到節能減排、實現可持續發展的目的。就目前而言,節能減排的實現途徑主要以下幾種:研發新科技、新工藝全過程控制污染;利用先進清潔工藝從源頭控制污染;利用技術和工藝創新打造可循環綠色生態產業鏈;發展循環經濟等。綠色化學工程與工藝作為節能減排目標得以實現的重要保障,廣泛應用于多個領域,就目前來說,主要以三種表現為主,分別是清潔生產技術、生物技術的應用及生產環境友好型產品。
綠色化學工程與工藝使用生物技術服務可再生能源的合成,像有機化合物原料的應用經歷了從動植物到石油煤炭的發展過程,現如今已經開始廣泛應用各類再合成的有機化合物。在綠色化工中,所使用的催化劑多以工業酶和自然界中存在的酶,酶與其他化學催化劑相比,具有反應條件溫和、生成物優良、污染少等優勢,對于當前化工領域而言,生物酶的利用和研發就成為了綠色化工的重要發展方向。像丙烯酰胺的制備,最早使用丙烯晴,在環城生物酶催化后,不僅能耗與成本大幅度減低,且反應完全無副產物,對工業生產而言有多重積極意義。