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[国际沥青网新闻频道] 2010年9月24-26日在清华大学建筑学院召开“第13次全国建筑技术学科学术研讨会”。本次大会的目的在于反映中国建筑技术科学的现状,探究建筑技术科学与建筑学一级学科中的建筑设计及其理论等其他二级学科互相促进、互相支持的关系,并深入研究中国建筑技术科学的未来发展趋势。
主持人周正楠:我们先请第一个演讲嘉宾华东科技大学的陈宏教授,给我们讲建筑环境模拟技术与绿色建筑。
陈宏:谢谢大家,大家下午好,我是华东科技大学的陈宏,今天很高兴在这里给大家介绍一下我们的研究工作,我今天介绍的题目是建筑环境模拟技术与绿色建筑。主要的内容包括这样一些内容,第一是研究背景,第二环境模拟和建筑设计的配合,为了节省时间,这两个内容简单过一下。着重介绍一下后面的研究实例,我一直希望把我们的设计策略方面的内容,包括被动式设计策略这样的内容跟我们模拟技术相结合,模拟技术为设计策略提供技术支持,所以我们着重这里介绍四个实例。
首先研究背景,不用多说了,因为城市化发展带来城市环境的恶化大家都非常清楚。针对这样的情况,我们在城市规划和建设设计、城市设计方面提出了很多策略,包括绿化、建筑的自然通风等。但实际上设计过程中的这些设计策略,实际效果如何如果没有数量性的把握的话,一旦东西建成了,效果不理想,会带来很多的问题。所以我们需要做一些模拟工作提高设计策略的使用效率和设计策略。另外绿色建筑设计评价也需要一些指标。绿色建筑设计提出了很多要求,包括室内的环境、室外环境等等具体的技术要求也非常多,也需要进行定量化研究。
这个题目主要是我们提到绿色建筑设计的时候,经常大家的印象是暖风空调工程师做的事情,要节能,一般建筑师和设计院的人观念里,地到绿色建筑就是节能。我们说首先建筑设计是绿色建筑的源头,它是很多的技术的集成体,这里建筑师必须作为重要的参与者参与到这个集成过程中。另外建筑设计为绿色建筑提供一个良好的平台,我们不能设计的时候不考虑被动式的要求,设计一些完全有悖于节能要求的,或者绿色要求的建筑出来,然后通过其他的所谓的空调等东西补充,这会造成能源浪费。所以首先要求,这个设计从建筑本身来说就应该是良好的平台和载体。所以我们在这里应该鼓励通过城市规划、建筑设计等方法实现被动式的技术实现建筑性能的优化。
这里是绿色建筑评价的具体指标,大家都清楚不多说了。这里我们主要是介绍一下定量化评价方法和设计的配合,现在模拟软件非常多,比如热环境模拟、CFD模拟软件、日照模拟等等,通过这样一些软件我们可以进行建筑热环境、自然通风、自然采光、建筑能耗等模拟,这跟建筑群的布局、体型设计、围护结构设计、物理环境进行配合,把评价结果进行反馈,再进行模拟,提出一个性能上的优化。
下面我简单的介绍一下我们第一个研究实例,这是我们做建筑表皮的性质变化对室外热环境的改善方面的一些研究。因为这个研究是我在东京大学做博士后期间做的,这个案例是一个日本的案例。这是在东京的一个地方,这是东京火车站,这是东京非常地价非常高的地方,全部是日本银行总部,这是高层的集中区域,虽然比较密集,但总体来说道路还是比较宽敞的。跟它相对应的是我们选了一个非常密集的区域,还是火车站,整体来说是三、四层建筑,非常密集,除了这两条干道,其他整个道路非常密集。我们对这两个小区进行了室外热环境模拟,这是整个计算的网格模型,这是我们研究的,这是高层非常密集的地区,这就是东京火车站。我们研究的时候主要讨论的十种情况,第一种是基本情况,相对于这个我们讨论了第二个空调对室外的影响,一个是没有空调,一个是空调显热情况。三和四我们包括的是屋顶改善,一个是屋顶绿色一个是屋顶高反热材料。下面讨论的是地表面附近的设计策略,包括道路采用透水性材料,做了一些绿化等等一些设计策略。最后我们讨论了交通排热对热环境的影响。这是我们计算的外表面建筑和环境的温度情况,这是基本,这是我们做的屋顶策略,做了绿化和高反射性材料。大家可以看到相比这是温度很高50多度,相对来说我们这个地方温度只有40多度,差10度左右,通过屋顶绿化表面温度可以降低10度。这是道路做的透水性材料,这叫沥青路面,温度非常高,大概60度以上,如果做成了透水性材料,大概降了15度左右。这只是对建筑用地周边做了一些绿化,相对于这个案例我们也降了10度左右。这样的对于表面温度的降低,我们可以直接反映到气温的结构里,这是我们CFD模拟,整个区域通风状况还可以,但局部有一些地方是因为建筑比较密集,而且这些地方是在涡里。这是气温的模拟结构,有些涡的地方气温比较高。这几个图是跟它相比,气温升高和减少的情况,这个颜色的区域是气温没有变化,蓝色是降低的区域,红色是气温升高的区域。大家可以看到,基本上从屋顶来说,一个是空调排热的时候,仅仅是在这个地方气温有所降低,因为是这个高层建筑后面有个涡,把上面热空气排下来了。没有空调排热的时候气温降低了,其他地方基本没有影响。屋顶做绿化的情况,表面温度降了10度,但对地面1.5米高度来说没有任何影响。但看地表面附近采取的策略,道路采用蓄水材料之后,我们地面附近的气温得到了明显降低,控制地表面附近的表面温度对于地表面附近的人活动领域的气温改善是很有帮助的。还有一个交通排热,对于环境的影响非常大,这个地方车流量非常大,所以交通排热对环境影响非常大,所以交通组织上如果注意的话,对于环境影响也是比较大的。
这个是跟它相对的区域,非常密集,这个区域有一个特点,因为是多层建筑比较多,有一部分空调机挂在侧墙上的,前面那个是放在屋顶的,所以侧墙直接排出的热气对这个区域里的温度影响非常大。我们在这里用了一个叫室外热环境影响度的指标,用来评价热源对于室外温度形成产生的影响,这里如果作为外墙来说,影响差不多,但作为空调来说对地面1.5米处影响非常不一样,挂在外墙的空调对热环境影响非常大,另外交通影响也很大。我们可以看到这两组不同的街区热环境的状况是不一样的,主要影响因素也是不太一样的,这里空调无疑是很重要的影响因素。所以这里我们得出一个结论就是说不同的空间形态具有不同的热环境特征以及不同的主要影响因素,所以我们要采取设计策略的时候要根据空间形态采取适当的设计策略提高有效性。
第二个案例我想介绍一下室外空间的自然通风的设计策略,这是一个越这是一个谷滨水新城,它的设计师提出一个想法,这能够夏季把湖面上的凉风引到小区,改善整个小区的室外热环境,同时通过改善室外热环境,促进室内自然通风,降低整个小区的建筑能耗和提高室内舒适性,我们跟踪了大概有大半年时间,做了七、八个案例,不停的调整,整个规划定了以后我们做模拟,做一些小的调整,再做建筑设计,所以大概跟踪了大半年时间,这之后得了一个日本的十八届地球环境大奖。这是我们当时做的模拟,首先看这条河道对小区内部环境有没有影响,这是没有河道,沥青路面的情况,小区内部温度是这样的分布。有河道之后,一般我们测过表面温度28度左右,大家可以非常明显的看到河道吹的风是凉风,大概低了一大两度,整个小区红色的区域明显减少,而且通风好的地方红色区域越少,因为有河道而使我们小区里的室外环境得到了明显的改善。
我们分析了一下这里存在一些问题,一个是边缘地方包括这栋建筑,包括这排建筑的排列方式,会造成整个住宅区内部风速比较弱,主要问题是外围排列方式,另外这栋建筑的影响。所以造成了我们这个小区里的内部风环境不是很理想。根据这样的情况,我们做了一些调整,因为这个地已经卖了,我们现在能做的只是微调,因为日本土地是私有的,卖了就不能改。所以我们做了一些小的调整,比如相对集中,把这边空出一个通道,跟整个通道产生一定的关系,另外这栋建筑影响很大,这边通不了风,我们把这栋建筑转过来,这个地方收一下,把这条通道打开,这边也是调整了一下,这个地方会形成很大的涡,把这边打开通道,让风可以进来。经过这些改变,我们可以看到,这是修改以前的原始的,作为比照的案例,这是我们修改后的案例,可以看到从风速明显的流进来,感觉非常强烈,有几条通道明显的可以把风引进来,相对来说这几个地方的气温跟它相比都得到了明显的改善,这个小区里室内环境总体得到了改善。所以说我们觉得,建筑空间组合关系对风环境影响很大,我们通过改善建筑空间的组合关系,改善整个室外的风环境。即使简单的微调也是优化,影响很大。
第三个我们讲一下室内的自然通风,这是一个湖北省新建的图书馆,这个建筑10万平方米,武汉市建筑设计院的作品,这10万平方米通过这大个空间串在一起,解决自然通风和自然采光的问题。这是我们给做的自然通风的模拟,在夏季主导风向是这边过来,这个提醒后面形成了一个风压区,中庭部分没有形成过高气温的区域,总体来说比较凉快。另外这是三个中庭造成的室内气流情况,非常复杂,所以要通过模拟给建筑师提建议。这是平面的计算结果。当时我们做了三轮模拟,首先调整了一下平面,比如这边是封闭的,最后要打开,内部通风已经改善了很多。针对于天窗,我们做了一个天窗的通风分析,首先是天窗的位置,因为同样的面积放在什么位置通风效果是不一样的,我们做了一些分析,一个是均匀分布,一个是左右分的,一个全部集中在上侧,一个集中在下部,经过分析发现全部集中在上部通风量最大,但带来一个问题,下部这一侧会造成局部的气温升高,之后我们建议他采取这种方式,比较均匀,整体通风量还不错。另外对于开创方式进行了分析,这是冬季主导风向,这是夏季主导风向,哪种开窗方式合适,我们发现这种方式换气量非常好,因为天窗选择的厂家原因不能这样开,是平推的,所以没有实现,我们发现平推比斜开的通风差很多,但已经定了没法改。我们发现自然通风时间里,自然通风可以满足大概48%的供冷复合需求。从总体冷负荷角度来讲,可以节约15%的能耗。自然通风对于我们建筑设计是非常大的课题。
之后一个案例介绍一个高层办公建筑的自然采光,这个案例是一个设计院的办公楼,白天使用时间非常多,白天希望尽量的用自然采光减少人工照明,这样可以节约很多能源。所以办公建筑里我们提出了自然采光设计策略,这里我们有一些限制条件,只能对平面做一些简单的调整。这是原始的情况,大家可以看到中间这个区域采光不够,针对这样的情况做了一些分析、改变,一个是把这块移过来,这个地方靠在外墙移到这边,原理这个地方封死,现在可能打开了。这是原始方案,这是改造方案,核心这些区域改变非常明显,整体来说采光效果比原来要好。这是12点的时候,也是得到了比较好的改善。这是计算结果,基本相对于原始方案的比较。人工照明多节约了5到9,整体能耗大概节约了1到2,这是我的介绍,谢谢大家!
主持人:谢谢陈宏教授的学术报告,接下来请彭璨云女士!
彭璨云:非常荣幸跟大家有一个交流机会,来之前我没有接到大会让我发言的通知,准备参加这个会议交了一篇论文,是抱着学习的态度听会的。我想作为一个设计院,今天早上听了大家都是学校,研究单位比较多。我们是设计单位,我今天演讲的题目是生态学原理指导下的“棕榈泉国际公寓”规划与中庭设计,背景不多说了,这个设计规划起步于2001年,先是投标,后来我们开始得到这个任务,开始做规划,进入新世纪以后,北京市居住规划发展的非常快,这个理念上也有很大的变化,一种可持续发展的设计理念,以及规划方面和住区方面我们也试图进行探讨,这个中庭设计不是我们做的,是甲方请美国的一个公司做的,设计过程中我们跟他们有一个比较长时间的配合。我的比较大的体会是中庭设计和建筑设计是互动的,这个过程中我们经过了差不多近三年的配合,在规划阶段拿出我们的规划以后,他们提出了一些设想,他们的设想对我们的设计也是造成了一些难度。由于中庭师和建筑师的配合,最初我们做了一个比较人性化、跟自然结合比较好的一个住区。
应该说它就是一种理念指引,通过我们的项目所在的区域、环境因素、自然条件和城市中庭资源,综合我们可以涉及到的生态因子,利用最好的条件尝试建设一个居住舒适健康,中庭赏心悦目,人和自然更多结合、和谐共生的住区。
这是我们的广场,这些是我们建成以后的实际情况,其实这些水面不是很大,水都很浅,最深也就40多公分,有些地方20几公分,整个中庭情况就是我们既根据中庭设计要求改进规划和建筑,同时建筑业考虑中庭,合作过程一直大概到项目建成。从规划层面上,我们是以土地集约高效利用,因为这块地在北京长安公园对面,占地6.74公顷,在2000年开发商花了近8个亿买的地,所以土地的价值可见,必须要非常高效益的利用土地。我们通过合理的规划、功能组织,另外是高效利用土地。我们当时的想法是要空出一个非常大的庭院,因为这个住区非常接近CBD,只有一两公里,定位也是比较高档的社区,我们通过规划,在周边布置满足了所有车行外环,人车分流,这边也有一个主题公园,成为这么多建筑的共享中庭,对面是朝阳公园,通过北面的建筑,创造很好的空间渗透环境,背面一共是6个短板,难免规划了3个,这边还有一个高层,这是一个塔,这边是物业,这是一个商业中心,是对外开放的。这是总平面,我们的考虑是怎么开发利用,因为当时规划设计条件定的是容积率不能超过3.5,我们把地面所有容积率给住宅开发,把很多东西放在地下。我们通过设计规划,总共33万平米,地下建筑9.2万平米,包括有一个1.2万平米的会所,还有地下商业、各种设备占房,1500辆地下存车库,另外还有特设的保安、保姆生活用房,另外还有物业管理。总的来说,9.2万平米的地下建筑占总面积的27%,地下建筑占地面积大概是基地面的75%,但地面面积只有20%。最低的是23层,一般都是30层。中间庭院有接近3公顷,占全部用地面积的42%,从规划看的出是比较好的地面环境,大家看绿地的情况,这是一个透视,这是北面,这边是朝阳公园,跟朝阳公园融合在一起,比较有效的利用了城市的资源。这是公寓上看到的朝阳公园的景色,这是我们从公寓上面照自己庭院里的生态谷情况。这是大堂里看庭院的情况,开发商要求首层是公共活动空间,我们把层高做的比较高,中庭设计注意庭院互相融合。这是一些水面,大家看自然的感觉还是比较强烈的。
这个花园里,我们确实通过下沉庭院和周围警官的构思,形成了比较丰富的中庭,有水系、池岸、小桥、林地,非常丰富。第三点讲一下生态设计的策略和生态中庭,除了刚才说的,我们怎么考虑声、光、电、水的因素,还有热环境、能源系统等等,作为居住区不可能大量的运用高科技手段,主要是利用我们规划、整合和建筑技术的整合来达到,这是我们会所的入口,建在地面,这是花园内部看,前面修了一个水池,这个水池很浅,水面只有25公分。另外庭院通风非常良好,开阔空间最大满足了夏季自然通风。所有朝向都是南北朝向,建筑物是北高南低,有利于小区空气流通,也不会产生风速过大的廊道或者漩涡死角。北面比较高也阻挡了北风的比例影响,考虑北京地区冬天比较寒冷,夏天炎热的特点,我们设计了送新风的设计。庭院设计了两处水系,一个是南北中庭轴,从会所入口一直到中庭水池,一直到南面下沉广场,水系是在西北角做了一个最高的水池,通过这个水洗,通过标高设计不同、使水自然流动,流到最低的地方,一直到下沉庭院。另外是蜿蜒的小溪,这是一些中庭的照片。这是水系最后留下来的地方,形成一个水池。这是游泳馆,虽然在地下,由于下沉广场设计,使得地下建筑成为非常开放,不觉得是一个地下的。会所也很大,差不多有1.28万平方米。另外不同的地形差异对声音的也是有一些阻挡的,对声环境改善也是有好处的。整个设计的中庭标高低于外环道路上,中间形成一个制高点,坡向周围的建筑,形成一个自然绿色坡地。
我们利用建筑的手段,比如这是地下车库,也开了一些窗子对着庭院,使得地下车库环境得到了改善。这是中央庭院的中庭,这是庭院里看整个建筑,在四个区都做了人文中庭,做到人文和自然中庭相结合。这是庭院的剖面,这是会所的情况,这是一个地下广场,连着地下车库,这是中庭的制高点,是这么一个轴线。这是一个泵房,我们结合中庭做的。另外除了规划和中庭手段,我们觉得要实现一个绿色的社区,还要采取一系列行之有效的技术措施。一个是外保温,03年北京还没有做外保温的时候我们已经开始做了。另外是断桥铝合金的玻璃,在地下建筑不同部位,我们用了一些比较先进的材料,我们有很多绿化,如果地下防水做不好,车库和会所都会漏水,所以我们非常注意,使用到现在都非常好,没有出现什么问题。这么大的中央庭院,四周围全部被建筑包围,而且都有地下室,我们就采用了虹吸式排水口和排水系统来解决水的问题。另外我们采用了一些比较成熟但必须用的,比如下沉广场,地下区8米到10米,这个广场大概有八千多平方米,如果周围水进来,那就没有办法保持下沉广场的使用和游泳馆会所的使用,我们采用漩喷桩灌注水泥浆的方式。另外公寓设计了中水,那是要求的,用的是生物接触氧化法加物化法的处理。另外我们有两座酒店式公寓,由万豪管理的,他们要求比较高,要用集中空调,我们也设计了一次泵电,流量运行的空调水系统。另外我们智能化家具和场景照明智能方面都做了工作,电梯指纹识别,提高安放级别。另外高度几乎到一百米了,有两个公寓层高是9米,其他的是6米,因为还有转换层下来,所以我们是超高超限的,我们的用钢量只有80.5公斤。会所里用的3小时铯钾玻璃设计的地下会所的放火隔断。地下会所很大,11个放火分区,做的很好确实很难,我们设计图改了很长时间,做完效果还是比较好。另外垃圾也采用了先进的苏州出的垃圾压缩储存设备,技术是国外的,垃圾手机以后密闭、除臭、压缩储存,最后分类拉走。通过这样设计,我们觉得绿色、生态的住区肯定是将来我们设计住区的必然趋势和方向,对于住宅又不可能完全用高科技手段才能达到,就是要根据项目的具体情况,正确的选择绿色建筑技术,推广地域性的适宜的手段,避免所谓的高科技,要立足整体层面,利用规划和设计的科学手法,采取既适度而且具有实效性和经济性的生态技术手段,是建设生态居住区的比较正确的途径。
这是我向大家汇报的情况,谢谢大家
主持人:按照安排表,接下来是我给大家汇报一下关于被动式节能措施对建筑采暖能耗的影响。被动式节能的建筑概念大家非常熟悉了,主要是指不依赖与建筑设备,完全通过建筑自身的场地、空间、形式以及构件的设计来实现建筑节能的方式。它的核心我理解主要是在于降低建筑自身对于能源的需求,建筑节能一方面是降低建筑的需求,另一方面是优化能源供给形式,包括提高设备效率和利用可再生能源这块,讲被动式节能核心是关注建筑本身,降低对能源需求。
我讲这个有一个背景,现在有一个提法是被动房建筑,只要是最后能源,采暖能源每年不超过15千瓦时每平方米,基本能耗不超过120千瓦时每平方米,相当于是一个目标导向的,只要达到这个能耗水平就可以被评为被动房。它采取了四个方面的技术措施,可以看出来第一个是把建筑的围护结构性能大幅度提高,第二是要保证建筑的良好的气密性功能,第三是采用带热量回收功能的新风系统,第四是采用低热负荷的采暖方式,把建筑的采暖能耗需求降到很低的程度再考虑怎么采暖。这个案例是在荷兰的旧建筑改建,旁边是原来的房子,中间是改建以后的房子,改建以后的图片可以看出来建筑的外表包括屋顶、墙面膨胀出来了,外围护结构做了加强。具体改建是墙体采用了比较厚的保温材料,包括屋顶采用比较厚的保温材料,大概有20公分以上的保温层厚度。外窗是采用高性能的外窗,传热系数可以到0.7的情况,玻璃采用三层的中空玻璃,窗框也是有保温夹层的木窗框,传热性能得到了很大的提高。
在提到了整体的建筑物的围护性能之后,采暖方式是通过预热新风给建筑提供采暖的热源形式,主要的设备放在了建筑的阁楼上,1是新风进口,2是热回收机,第3是新风过滤器,第4是空气预热器,提升的热源是通过太阳能的集热器储存到蓄水罐,再来经过预热新风进行提升,让新风给房间提供采暖热源,保持房间温度。经过实地的观测,在没有采暖设备的情况下,冬天的室内温度基本可以到达18度,室外的冬季气温应该是零下5度得到的这个情况。当然这套设备还可以跟厨房的余热回收结合起来。这是我们世博会德国汉堡馆,采用的是被动房的理念。在建设过程中,也是采用了比较厚的保温层做法,也是20公分以上的保温材料。外窗传热系数更高,到了0.6,这是模拟室外-10度,室内基本上可以接近20度左右,窗户的内表面。经过比较不同的建筑外围护体系和采暖能耗的关系,使传统没有保温的建筑能耗是这个数量,现行节能技术规范要求保温层厚度俭省能耗基本可以达到原来的1/3。就在这个前提下,有可能大幅度提高外围护结构,我们再来探讨一些被动式节能措施对建筑节能具体起到什么作用,这是我们熟悉的建筑的朝向和建筑的窗墙比,我们研究它是建立在我们目前的节能设计规范要求基础上,如果设计要求提高了,会有一些什么影响,所以我们先选择了一个研究的简化的模型,取一个宿舍其中一个房间,四周是其他的房间,选取一系列参考取值,不同地区对传热系数是不一样的,我们参考其中一些选择,我们给出了它的传热系数的组合。我们采用模拟计算的程序包是PHPP的程序包,选择的是北京气候参数,输入建筑提醒、外围护结构特征等,然后计算它的能耗情况,从能耗情况对这些数据进行分析。这个软件是计算表格的形式进行计算,计算结果包括采暖能耗、总的基本能耗,计算出的是相关数值。
我们做的第一个模拟实验是先运用刚才的五组外围护结构取值,改变所选的建筑单位的朝向,做了八个朝向的计算,南北、东西、东南、东北、西南、西北,分别得出每个朝向房间冬季采暖能耗。再把数据进行分析,我们看到这个图表,最上面是传统无保温的做法,如果北向房间是1,南向房间是0.8,也就是说没有保温的建筑设计里,南北向能效差异大概是0.8,随着建筑围护结构的性能提高,可以发现差值越来越大,到现在目前现行的居住建筑节能设计标准,基本上南北向之间采暖能耗差异可以接近0.6左右的程度。被向房间保持20度,采暖能耗供给各个朝向房间供暖的话,可以看出各个房间到达的温度也是不一样的,最多可以相差六度,到26到25.5度,我们用的是德国被动房围护结构的参考取值,可以看到不同朝向温度差别比较大,远远大于目前传统的不带保温的建筑。
第二个实验是想研究窗墙比的采暖能耗,分别是0.2、0.4、0.6三个不同的窗墙比的采暖能耗值,计算出也可以发现出一些情况。一般墙比越大采暖能耗越高。可以看出,无保温做法,0.2到0.6的变化,各个朝向房间的采暖能耗都是上升的,当然北方向更明显一些。现行的居住建筑节能标准上,大部分的情况下它的采暖能耗也是随着窗墙比的扩大采暖能耗也是加大的,在局部的南向房间会出现向下的趋势。如果我们实现德国被动房的案例,情况就有了比较大的改变,北向房间仍然随着窗墙比采暖能耗增加,而南向有所下降,而且是比较明显的。
综合上面所做的两个模拟的实验,我们得出一些结论,北京地区进行节能建筑设计的时候参考以下结论。第一随着建筑外围护结构性能的不断提高,不同朝向房间的采暖能耗相对差值不断增大,改变房间朝向对采暖能耗影响变得更显著。第二随着建筑外围护结构的不断提高,窗墙比的增大对南向房间的采暖能耗影响由不利逐渐转变为有利,并且有利程度越来越高。
我的汇报就到这里,谢谢大家!
我们有请北京交通大学的韩林飞教授,给我们讲解“中西建筑生命周期概念的比较与重新思考”。
韩林飞:各位老师、同学下午好,非常高兴回到母校有这个机会跟大家交流一下我对可持续发展建筑的理解,今天来到学校特别高兴,碰到了很多老师。作为这些老师还有很多原来工作人员,现在大家谈到的第一句话就是变老了、变样了,今天很有意思谈生命周期,人是可以变老的,建筑业可以变老,建筑的生命周期从个体产生到延续,这个生命周期如何思考,在这个人类社会发展过程中东方和西方的差异和理念我觉得非常有意思,所以做了一个论文投过来了。
我想从五个部分谈这个问题,一个是建筑生命周期的概念和内涵,第二中国对建筑生命周期的理解,第三西方对生命周期的理解,第四谈中西方对建筑生命周期的理解,最后是个人的思考。
大家知道工业革命以来,科技迅速发展,导致了大规模的工业生产和城市的疾速扩张,为生态、自然带来了无法估量的破坏,环境日益恶化的背景之下,建筑生命周期被重新提出,中国和西方国家对这个问题都有一些理解。作为建筑师,如何反思工业革命以来西方国家对建筑生命周期的理解,如何确认我们中国哲学思想对建筑生命周期的比较,如何考虑以人为本的观念置身于生命周期的过程当中,建立一个生命周期的概念,反思人类和自然的关系。对于建筑生命周期的概念和内涵,都很容易理解,哲学家认为生命是有周期的,是内在、固定、客观的。建筑生命周期如何理解?这个基本概念可以理解为建筑的生命周期从坟墓到坟墓,新的可持续建筑、绿色建筑这些方面尽量可能的延长建筑的生命,就像人一样,今天如何认识人的生命,人从最早的二、三十年的生命周期到现在的七、八十年寿命,人的生命周期在逐渐增常。人的生命周期有价值的是多少,可持续的支撑力是多少,人今后是不是都能活到200岁?那时候违背自然规律有没有价值,对世界、环境、生态造成什么影响?这些促使我们反思建筑的生命周期,这个生命周期大家非常容易理解,从摇篮到坟墓,如何理解成从摇篮到摇篮,从一个生命周期到另外一个生命周期的再生、轮回,这样的话对建筑品质、建筑可持续过程就会有一个新的概念。
因为建筑物作为一个产品具有投入大、系统复杂、使用年限长的特点,决定了建筑物对周围乃至整个生态环境的影响大、时间长、因素多。对单个建筑的生命周期,从自然中来到自然中去的全过程,包括了建筑的原材料采掘、加工、建设有不同的时间段。我们是不是把建筑过程无线的延长?很多建筑师在创造展示人类最新的技术或者最伟大成就的建筑物,号称要做成新的建筑遗产,希望延续到200年、300年甚至1000年,但真正的建筑物是不是有可持续的力量,能延续到什么时间段,我认为建筑的生命周期应该是结合建筑自身的创造和人类对建筑的理解。我们希望用建筑展示人类技术最伟大的成就,为后代人带来无数的形象的展示,我们需要它持续多长时间,是永远持续下去吗?是不是在这代人建造的所有建筑都持续下去?那建筑的生命周期对整个社会、地球的影响将会是以人为核心的,将会是人占据了很大的地位。所以从建筑生命周期的理解当中,一个是它的延续过程,它存在的时间段。另外是建筑自身的生态过程,即建筑自然生态的过程,包括对周围的环境作用。第二是对科技、环境材料在使用当中的规范标准界定。第三就是绿色生态生活的概念,更高地要求建筑未使用者提供和谐,舒适的绿色生态生活。我们认为建筑生命周期从建设产生到消亡的过程,不仅仅是这样的过程,更重要的是代谢的过程,这个代谢过程中,每个自然资源的利用、能源生态环境建筑生命周期对环境的影响,包括对土地的占有,破坏地表植被等方面,从整个的代谢过程中和使用过程中应该也是具有一个周期的,这样使建筑生命周期具有全面的概念。
现代社会使技术、人类凌驾于自然之上,大规模的工业生产和城市急速扩张不断的将人类与自然隔离,人类的建造活动也在这样的趋势中变得子自然愈发疏离。是否重新贩私建筑的生命周期,什么建筑可以延续下去,作为80%甚至90%普通民用建筑生产建筑是不是需要延续下去,它们的生命周期、材料的使用和整个新陈代谢的过程,促发我们建筑师重新考虑对建筑生命周期的概念和内涵的理解。西方国家人类认为建筑是人类文化的承载体,每一代人都早就了属于一个时代的建筑,并成为了那个时代的成就。少数的建筑作为一个时代、一次重大历史事件的标志,成为了历史遗产建筑。
中国人在传统的文化当中,展示了和自然融为一体,互相平衡的自然状态,儒家思想中的“道”谈到的中国古代哲学思想之一天人合一,就是材料,我们这代人种植的木材建设建筑,我们使用完建筑会回到自然。生命存活当中再来做种植,等大长大,我们的后代可以再来做房子,这样一代代延续,这可能建筑观念来说阐释了中国对建筑生命周期的理解和我们谈的天人合一。在中国的词语当中或者我们中国的学术当中,从解放以后才开始真正意义的建筑学,甚至从民国时期。这个建筑这个词大家知道,是从日文当中移植而来的,我们对建筑理解只是屋舍殿堂这样的词,没有一个词能形成把建筑作为人类最伟大的构筑物或者人类技术的作品展示自己的力量。我们的词是“舍”,中国人伟大的哲学思想就是舍可以容纳人的空间,也可以舍弃掉,重新回归自然。这样的话,我们传统的思想对人生的反思也反映到中国人和土地、建筑的关系,这些关系当中在周易、易经当中有很多的展示。这些对自然界的揣摩和探索非常有意义,生命周期中材料的应用很重要。建筑的原材料采集会导致资源的空姐,而建筑材料的制造要消耗能量,建筑的拆除又产生大量的建筑垃圾,这对环境造成了很大的影响。在中国传统的一般兼硃重,大多数用无机性的材料,其实质就是对资源的能源消耗少、对生态环境影响小,可以再生利用。这是我们中国人的智慧,具有独特的一些方面的研究。
因此建筑材料层面上讲,生态材料的研究和使用是生态建筑的重要组成部分,也是构成良好的建筑生命周期的重要部分。这样的话我们就可以从材料上选择,从材料的再利用、自然回归等方面重新思考建筑,我们为什么把建筑作为永久的构筑物,把它作为建筑的遗产,留下去。我们的后代如果过一百年能否接受我们这样的建筑,我想这些都是我们需要思考的问题,我们这代人为什么要用我们生活的品位或者生活的观念来做成建筑,强加给后代,把它变成建筑遗产,让他们无所适从。我们中国的传统建筑,比如木建筑,就有很强的生命周期,可以延续,非常好的是为后代人提供了无限的可能性,这一点还是要从中国人的哲学观念角度重新理解现代社会当中建筑生命周期和对建筑的理解。中国传统对建筑的理解,我们的材料是生态的材料,比如竹、木、土,使这些建筑有同样的生命周期,他们具有一定的运转周期。我们看到很多建筑,甚至唐代的更久远一点的建筑,但真正留下的基本还是明清的东西比较多。在中国传统建筑的整个生命周期过程中可持续性、生态化的建筑材料起到了很重要的作用,这种再一个建筑单体当中,不同的结构体系所用的材料不同,消耗的量也不同,不同结构的建筑环境影响也不同。这样的话我们中国的智慧和对建筑的理解,我认为在今天具有很强的现实意义和可以依靠的意义。中国传统木质结构的建筑,物质能量消耗最小,对环境影响较小。但有放火缺陷、森林资源枯竭等等,我们可以通过人工种植重新获得材料。相对于西方,我们这方面是智慧的,混凝土不可回收,对自然破坏力也非常强,生产过程中要消耗大量的能源,把石灰石烧成粉末,这个过程是非常不科学的和不生态的。
西方国家对建筑生命周期的理解主要是原材料的获取、运输、建造、使用、维护和最终处理,这个过程中考虑每个环节都能使能源材料投入每个过程的固体废弃物和废弃排放,建筑物对环境的影响都能做到最大,这样是一些最新的成果。但从西方人的哲学思想当中,我个人认为他们需要把建筑作为永久的延续下去,需要混凝土,强调建筑的坚固性、耐久性。建筑实际上有一代人的技术特点,我们不需要把我们建筑的所有东西强加给后代,因此虽然技术角度考虑了很多处理方式,但这样的处理方式带来的影响对我们的环境、生命周期还是有很大的弊端的。因为它的哲学思想和中国不一样,西方宗教社会的影响,西方人追求的是向上的永恒,建筑是人与天的对话,他需要做一个永恒的建筑,这是哲学观念和宗教思想上理解。建筑生命材料的运用,西方国家追求永恒的思想,导致在以欧洲委代表的西方国家,石头被普遍作为建筑材料,作为建筑承载了永恒、不灭的哲学精神。其中由于材料的特点,这些建筑建造时间比较长,因此西方世界更倾向于将它作为永久存在的一次性精神寄托。这对我们新的技术、新的生命理解和对人和自然的关系的理解这些方面我觉得只是非常片面的。
因此我们的建筑生命周期的概念从产生、生长到灭亡,西方人的观念是非常偏颇的。下面比较一下中国和西方的对生命周期理解的比较,中国人的观念刚才谈到的,我们病程天人合一,强调人与自然的客观价值的关系追求,与自然环境和谐共存是人类的本能,是顺应建筑生命周期概念的。因此中国人的哲学思想更加智慧。西方对自然态度是侵略性的,强调人类的永恒,这种永恒与生态周期是相互矛盾的,因此西方用很多的技术层面解决这些问题,当然我不反对有一些建筑遗产留给后代,但如果让所有东西都作为遗产、可持续的东西延续下去,这样的概念我们觉得还是可以商榷的。
因此我个人认为,我们的建筑更强调顺应自然,更强调和自然的和谐和哲学思想上的哲学观念上的回归与自然。西方思想上大量的谈的研究只是把人的成就作为一个构筑物的形式展示给后代,强调的是物的概念,这个概念实际上脱离了人的概念。比如今天我们到欧洲国家看这些教堂,看到很多现代人在这里活动,古代人或者同时期使用这些教堂的人,他们的生活场景和生活活动是什么,我们不得而知。这样的空间,包括荷兰,现在很多教堂很有意思,把一个大教堂改成了公共书店,很多人,教堂已经失去了教堂的意义。还有改造成了非常高档的餐厅,但人去的很少。这些观念我认为是西方对建筑生命周期理解的偏颇,因此我认为,我们东方的智慧和西方的技术是可以结合的,我们可以从建筑材料、生产过程、生命过程当中重新认识我们的中国人的智慧和西方人的技术。这里是我们对材料的理解,我们对建筑本身的理解和对建筑意义的理解,将会导致我们重新认识我们中国的传统的木结构的建筑,重新认识中国建筑材料的生命力,重新认识人和自然的关系。因此我个人认为,建筑运行能耗、建筑材料吴化能耗和使用生命周期上,我们的观念是最切题的。
所以我个人认为,西方技术东方智慧需要融合起来,要重新考虑和重新诠释、定义建筑的概念和建筑的意义,什么是建筑,我想希望通过我们个人的感受当中给大家提供一些反方向的思考。谢谢大家!
主持人:感谢韩林飞教授,下面我们有请西安交通大学的陈洋教授给我们介绍,“西北地区农村中小学校绿色之途”。
陈洋:我首先要感谢咱们委员会和清华大学建筑学院城市规划学院在这个繁忙时刻,给大家准备这样一个会议,使我们有机会在这里交流。我们课题就是说基于两个前提,一个是一个国家自然科学基金参加的国家自然科学基金的课题,叫做建设西北农村特色的社会主义农村学校。再有西北的生态学校设计方法研究。做这两个课题过程中,对西北农村学校进行了调查,我们发现一些问题,从生态可持续发展的角度,结合地域环境特征,提出了西北地区农村学校的一个可持续发展的策略,这只是一个框架性的东西,这个策略基本上是这么三句话,一个是平急结合保证安全,另外是高效用能、低碳运行地第三集成传统弘扬文脉。
我们农村任某接近9亿,占到全国总人口的60%,大力发展农村基础教育是我们国家教育发展的长期任务,也是全面落实城乡一体化建设社会主义新农村,提高全民素质的关键所在。然而实际上实施起来整体的农村基础教育作为实施基础教育的载体,农村学校实际上现在水平很低,差距特别大,特别是欠发达的西北地区的农村学校,从设计理念、方法、布局等方面离承担任务还差距甚远。我们调查下来认为有五方面的问题,第一校舍安全还有很大的隐患,第二主要是光热环境差,耗能巨大,第三污染能耗不但没有减少,而且在增加,第四地域特色的缺失,第五是校舍资源闲置的问题。
从校舍安全上,大家都知道,西北地区的地貌、地质很复杂,地震多。目前调查下来,这些农村学校仍然采用钢筋混凝土的楼板非常多,边缘落后地区,危房仍然量比较大。光热环境方面,农村学校声环境没有什么问题,但光、热环境存在比较大的问题。首先受经济条件的限制,现在做的校舍外墙都不考虑保温的问题,外墙都是二四转墙,单层的玻璃窗。还有很多校舍存在缝隙、构建接缝处他别大。另外农村学校喜欢在玻璃窗下部刷漆,采用不透光的门,这样室内天然的采光和照度非常差。另外污染能耗在增多,学校的热能消耗主要是来自炊事和采暖,但农村学校由于受经济条件的限制,绝大部分教室冬季都是不采暖,有一些采暖没有供暖设施,用燃煤,自己生炉子,有个别条件比较好的还是用燃煤的锅炉供暖。布局调整之后,每所学校的规模都在增大,学校实际上总体的就餐人数、校舍规模都在增大,供暖能耗和炊事能耗污染在大量增加。我们在这把具体的数据给大家。地域特色缺失也是很明显的问题,前面有一个老师也谈到,学校的民居趋同化,学校也存在这样的问题。从村里到县镇都存在着模仿、搬用。比如外贴白瓷砖成为非常流行的样板。还有校舍资源闲置的问题,随着农村学龄人口的不断减少,城镇化水平不断提高,校舍普遍存在生源不足,一个是生源不足,再加上学校布局分散、规模小、质量降低,这些问题非常突出了。另外由于以县为主的体制的切力,使得中西部地区以农业为主的县财政能力比较薄弱的问题比较突出,实施了大规模的布局调整,希望通过扩大学校规模,整合优质的教育资源,以提高农村学校的教育质量和教育资源利用率和办学效率,目的和初衷是非常良好的。因此由原来农村的一村一校布局转化为一乡一校或者一乡一中心的教育发展规划,由此出现大量的农村教育资源闲置的现象。
我们从地域环境特征看一下,西北地区由于地质地貌非常复杂,地震比较多,黄土层面广,近年来自然灾害频繁加剧,因此保证农村中小学校的建筑安全提高抗灾能力是西北地区主要应该考虑的方面。因为西北地区气候严酷,生态脆弱,因此确保室内光热环境和舒适度,并杜绝对生态环境的负效行为也是主要的考虑方向。第三西北农村学校理当承担对当地村民的科技文化教育的普及和示范功能,这是第三方面要考虑的。综合上面的现状问题以及地域环境特征对学校的要求,我们认为,保证安全、提高抗灾能力、保证光热环境以及室内舒适度,提高节能减排应该是必由之路。
我们提出下面几方面可持续发展的策略。第一条要平急结合,保证安全。结构安全是第一位的,由于地质环境特征,我们抗震、抗滑坡确实是非常关键的。因此建筑我们提出这么三条,一个是地面建筑要发展年轻好的轻型钢结构体系以轻型复合水平承重构件取代传统钢筋混凝土楼板。对地面以下,我们认为仍然可以采用钢筋混凝土结构。山地建筑应该是由于西北地区山多平地少,所以山地建筑应该上轻下重结构体系,运用地下刚性和建筑空间抵抗滑坡等灾害。第二方面是考虑对建筑的具体要求,除了考虑平常教学使用外,还考虑一旦发生突发事件应该成为当地群众第一避难所,保证生存和施救。因为农村学校是村镇的主要的公共建筑,也没有什么医院之类的,因此应该兼顾这样的功能。事实上从我们现在已经发生的紧急救灾的时候,学校都是作为这样的功能来使用的。这方面我们提出应该考虑五个方面,一个是从设计上考虑交通要通畅和便捷,室外场地要便于平急使用,而且还要地上地下相结合,地下建筑比地上建筑更安全,因此应该设有地下空间,紧急情况下作为避难、施救的场所。第四安全疏散标识要清晰,农村学校除了考虑白天使用,还要考虑夜晚有清晰可边的标识。第五考虑对社会开放,挖掘资源利用潜力。实际上我们看到有些小学改成了幼儿园,实际上也是一种对社会的开放,一个是承担当地科学文化的普及,所以农村学校的功能不单单是小学就为小学生服务,要考虑兼顾,为社会普及当地农民的文化科技知识的需求,它所设置的位置、社会的共享性就要得到考虑了。
第二方面我们提出高效用能、低碳运行,我们认为合理平面和总体布局是首要的,这里我们提出最短周长的准则,因为大家知道,在面积相同的情况下,形式不同,节能减排效率是大不相同的。我们经过对比,单廊和中廊,热交换面积小,有利于冬夏低碳节能。这里提出这个,可能很多搞学校建筑的会有异议,我们长期以来认为学校就应该是双侧采光。我举个例子,这是我在挪威参观的一所小学校,采用中廊式布局,但没有影响双侧采光,仍然是单侧采光,教室放在北侧,南侧是从上面高天窗采光,利用了太阳能,还有一个地下隧道,可以作为地下的自然通风系统,既解决了教室采光,又把公共空间放到了南侧,教室放到北侧,北侧没有眩光,南侧仍然有比较好的光,保证双向采光,保证照度和自然采光。
除了合理的布局形式,第二我们提出要优化自然空调的系统,由热工规律,低温层温度是相对稳定的,冬天冷的时候比较暖,夏天的时候比地上冷。这样的话我们做一个自然空调系统,从底下把空气经过地下调温,使得室内温度进行调节,这是非常好的办法。这是刚才举的例子,在挪威的学校,这种自然空调系统成了那里的特色。基本采用这样的系统调节教师的温湿度,取得了非常好的节能效果。我们西北地区黄土层地下6米深处温湿度也是比较好的恒温层,因此应该是最佳的自然空调的深度。举这个例子,刚才提到地上地下结合,也提到这一点,我们从这里是进气的地方,地道截面很大,宽有两米二,四个人可以并行,高也达到了两米二以上,这里可以作为紧急的避免场所。这是一个太阳能集热廊,从这里可以把光通过这个照到室内调节,这里还有一些百叶帘控制眩光。废气从这里排出,现在在做把废气二此利用再回收。第四条就是我们提高外墙窗户的光热效率,教室光热环境好坏不仅影响学生身心健康,也影响能源消耗。调查中,学校很多采光都是天然采光很有问题,有的是因为采用铝合金的窗户材料问题。因此我们建议学校以后采用高气密性的双玻中的窗户小温室。第五方面我们提出加强外围护结构的绝热性能,近期农村学校因为如果采用地方材料有比较好的经济性的话,用土胚墙可以取得比较好的节能效果。长期我们建议用轻型复合保温墙体。第六、我们建议建筑环境绿化,也就是说在建筑的可绿化的部分,比如窗台、阳台、屋面一切可以种植的地方都要加强绿化,改善生态环保。第七条,我们认为要发展清洁能源,首要的是太阳能,其次还有沼气、风能、地热能等等。西北地区除了太阳能最值得推广的还有沼气,特别是农村学校,人多、粪便多,沼气燃料非常多。
可持续发展策略三应该是集成传统、弘扬文脉,环境育人,学校是少年儿童成长的摇篮,对少年儿童及当地全民有立竿见影的潜移默化的素质培养作用,故学校应是当地建筑技术与艺术的完美结合,融入传统建筑文脉的地域特色建筑。
所提的策略只是一个框架,因为我们针对这些具体的东西都在研究当中,以后会逐渐把成果给大家展示的,这些为西北农村学校提供了发展方向,具有重要的现实引导意义,将它付诸实施任重道远,需要全社会的关注和支持,同时积极开展西北农村学校的研究和示范建设工作,采用典型引路,才能带动西北农村学校的健康持续发展,非常感谢大家!
主持人:下面我们请环境保护部环境保护对外合作中心的路斌女士。
路斌(代表):大家好,由于路斌女士没有来,我提他介绍一下环境国际公约履约大楼。这个大楼做的效果图,下面照片是现场拍的外景照片和室内的照片。建筑地点是在后英房胡同,简单说一下大楼建设的目的,就是因为随着咱们国家环境保护工作的推进,有很多职能部门为了便于集中办公管理,更好的履行环境保护公约,并且搭建一个环境保护的国际合作平台,由中国环境保护部发起,在意大利环保局以及蒙特利尔议定书多边基金的支持下建设了这个大楼,这个大楼05年做概念方案,06年7月份举行奠基仪式,06年9月份正式启动。项目建设过程中获得了国际国内很多支持,也有很多中外专家组成了专家团队,对这个大楼环保设计给出了很好的意见。大楼并不是特别大,一共是29290平米,容积率3.2,建设高度36米,一共11层,地上9层,地下2层,氯化铝27%。
这是标准层平面图,因为是外方设计师,考虑了中西方融合的感觉。这是切面图,平均层高4米,一层是办公服务,层比较高,二层是展览厅,层高高于4米,其他的是用于办公使用。这是建筑不同的角度图,可以看出整体建筑风格是巧妙利用了几何图形结合在一起,考虑到摆脱思维定式,颜色是用土红色的色调,体现政府办公楼的稳重、典雅气息。细节部分,这块是东南角设计,垂直褶皱,使整体的建筑拥有现代社会中的活泼因素。建成效果颜色淡一些,走到这个区域内看到这个建筑会感觉耳目一新。
做建筑方案的时候,由于怕建筑方案完全从业主或者建筑师的角度出发,只考虑建筑的美观、造型、功能,所以05年酝酿方案的时候,能源建筑团队、分析团队加入了这个工作,主要目的是成为建筑师和业主的助手,利用一些计算机仿真技术,计算每个提议的采光能耗、通风、空调能耗和采暖能耗,最终确定最佳的建筑方案。这种做法其实避免了很多建筑设计中的先天不足。首先利用仿真技术解决了场地分析问题,这是做的一些过程,解决了两个问题,一个是避免楼周边区域风速过大的情况下,影响人员、交通的正常流动。另外对风压比较大的区域进行门窗错位设计,减少了冬天冷风渗透的问题,相当于降低了冬天供暖能耗。夏天的时候,减少自然通风的死角,避免污染物难以散发。第二个工作也做了很长时间,通过模拟仿真计算确定了中庭的位置、大小尺寸,这也是计算过程的截图,使建筑供冷时间降低了30%,也降低了照明能耗。这是原来的方案,建筑师我一直不太理解,他拜访了四个中庭,大小尺寸没有很好的说法,空间利用率、自然采光、通风上讲,这四个中庭显得很没有道理,我们采用了模拟分析方法,去掉了两个没有意义的中庭,确定了两个中庭大小。这是最后的中庭方案,两个都是高出屋面一部分,提高中庭内部的热压效果,中庭侧面开了一些通风口,当中庭夏天温度高的时候开起这些窗户进行通风,热压不够的话,就要辅助机械通风,冬天是关闭。总体来讲,中庭一年四季温度还是在比较舒服的区域,中庭作为光线疏导的设施,为九层提供自然采光。下面设计了一些意大利风格的艺术品,增强了室内的观赏性。
刚才是节能设计第一个特点,第二个特点是采用了高性能的围护结构,这个建筑背面是二环路,所以采用的是比较封闭的设置,隔绝二环路噪声和尘土,另外也可以隔绝割裂的环境。东南采用的是半通透开敞式的设计方案,通过玻璃幕墙、反光板组合成七种不同的幕墙做法,利用不同朝向的隔热的要求。热功性能上讲,外墙做到0.44,屋面做到0.41,天窗和玻璃幕墙传热系数达到1.2,整体是1.7,太阳得热系数是0.3到0.5范围内。欧洲住宅传热系数比这个要好很多,但大型公共建筑的保温有一个拐点,不一定保温越好能耗越低,所以针对这个问题,建筑师采用了清华大学节能中心建的奥运节能建筑评估体系综合评价了一个围护结构的性能,通过模拟的软件,搭建了一个模型,全年动态计算采暖能耗和空调能耗,取一个综合的最佳的窗户和外墙的保温性能。这个最终确定的方案和参考建筑壁起来,耗冷量和耗热量都是要低的。这个结果看,建筑的围护结构的性能基本上达到了65%到70%的节能的要求。
第三节能设计是采用主动式手段降低能耗,设计了一套高效的机电设计系统,采用的是温湿度独立处理和控制系统,这种系统已经在多个建筑中证明了,提高室内人员舒适度的情况下降低能耗。办公区域采用新型新风诱导式空调末端,利用热辐射和热传导的原理,利用16度冷水把室内热量带走,同时利用新风报纸室内较好的空气品质。对于会议室,采用的是变风量系统,根据室内的人的多少,或者室外气候变化控制空调使用情况,降低低负荷率下的运行能耗,设计上考虑很好的分区设计。另外一个特点是智能控制,风机和水泵变频控制,冷机互为备用,运行在高效区间,全年能耗要比一般建筑节能24%。
机电设备的照明系统,前期方案里,我们已经有中庭的设计,也设计了里面反光构件。除了这些还有主动式的,大楼里采用的是节能灯具,智能控制办公区采用的是感光传感器和移动传感器相结合的主动传感器。另外墙皮上还设置了智能调明控制面板,与同类建筑相比节能15%。另外建立了长效节能机制,这个大楼业主不希望纯粹的只是做示范,也希望运行过程中切实降低能耗,所以05年的时候,国家也没有要求监管,这个大楼就提前考虑分项计量,便于节能管理和查找能耗黑洞。
这个大楼可再生能源设计还是比较有特点的,办公楼需要的生活热水比较少,所以采用了太阳能集热系统提供生活热水,集热器112平米,采用电加热做辅助能源。光伏发电系统,是与建筑相结合,在阅览室采光顶安装的,均匀布置了太阳能的法定电池组件,调节了室内光线,太阳能电池就可以把多余的热量转化成电能提供了绿电。另外采用与建筑相结合的方式,也就是BIPV的系统光伏发电板,是当时比较超前的设计。还有一个特点,因为把太阳能吸收发电了,所以进入室内的热量比较少,这样夏天工调能耗得到了降低。这个设计手法实现了四个用处,总体面积1374平米,配电功率17.66千瓦,一天发电能力是40到50kWh。节水和水资源利用方面也做了很多努力,像做雨水收集和渗透系统,用于改善土壤生态环境,补充北京地下水源,利用市政中水系统,大楼所有卫生洁具都是节水洁具。这是大楼的总体情况,如果大家感兴趣可以连续路斌参观一下。
主持人:接下来是最后一位介绍嘉宾,清华大学陈长青博士。
陈长青:各位尊敬的老师、专家、同学们下午好,非常感谢研讨会给我这个机会,就我一个论文跟大家做一个汇报交流,不足之处希望各位批评指正。我的论文核心观点就是通过增加和推广城市建筑的墙面绿化,塑造低碳建筑、低碳城市,推进低碳生态的发展。重点从建筑墙面绿化的作用和经济技术的可行性分析以及法规政策保证基础和城市警官可接触性四方面进行论述,基本方法是相关材料的综合,实例引证和相关政策分析和基础数据估算进行的。提出了垂直绿化率和综合整体绿量两个指标建议。
首先是城市建筑应该作为低碳研究的一个重点,因为它是城市碳排放的重点单位,建筑功能维护占在全社会城市碳排放的60%以上,咱们大家重视的汽车也只不过占30%,全球碳排放建筑物占到40%。因此可以认为,建筑的节能和低碳研究是对于整个社会的节能和低碳具有很大的意义的。我的题目刚才也介绍了,绿化建筑墙面贡献低碳生态,这是比较简单的,只是建筑物在建造和使用维护过程中很小很小的一个内容,但是就像今天上午提出的,不光是高新科技对绿色建筑起到作用,同时一些传统简单的方式也可以起到很好的作用。包括美国能源部长也提出把全世界屋顶染成白色,就可以减缓全球变暖的进程。所以我通过研究也认为,建筑墙面的绿化具有巨大的研究潜力,这个照片是一个国外大楼,有将近50%的能量通过对建筑外立面绿化改造节约下来了。
建筑墙面对于绿化的巨大作用我从三方面阐述一下,首先是建筑墙面可以提供大量的绿化面积,现在大家看到的是一个简图,一般的在我国现行政策下建筑设计项目用地的构成,是30%绿地面积,30%的建筑面积,其他的是道路等等设施的面积。传统的建筑项目提供30%的绿化面积,真正建筑物建造起来是能够有大量的建筑墙面,如果是10公顷的居住小区,6层到7层的普通的半式建筑,可以提供墙面绿化面积刨除各种因素,至少可以提供相当于传统的30%的建筑绿化面积这么多的可绿化的面积。第二点就是建筑墙面绿化的固碳的作用也不容忽视,如果全国城镇近200亿平方米现有建筑面积,有80%可以进行比较大规模的墙面绿化,相当于新增50亿平方米的绿地。第三建筑墙面绿化其他的节能减排效果也很明显,包括对于增加了外墙保温隔热的性能,降低了外墙附近风速,减少对阳光的反射,间热了城市噪声,还何以绿化、净化空气,甚至有利于建筑防火。
建筑墙面绿化技术和经济上都是比较可行的,首先建筑墙面绿化的植物品种非常多,通过了解发现,咱们国适宜进行绿色墙面绿化的植被不下百种,很常见的也有30多种,植物品种可选择性比较多,有很多适合不同建筑墙面绿化的要求的,比如在比较高的地方,需要抗风性比较少,阴的地方需要喜阴的植被。再有建筑墙面绿化的工程技术条件也在逐步成熟之中,咱们看到这个就是最一般的原始状态下爬藤植物,对建筑墙面外表面有一定的影响,随着技术的不断成熟,已经从简单的拉几跟铁丝适合植物攀爬,发展到比较成型、规模化的人造的植物机制,在这个机制上种植绿化,每一个植物模块都可以随意进行拼贴、剪裁。第三是其他的一些相关的设施,也是在不断完善之中,大家看到网上的资料,很多在现有的建筑外墙,通过简单设施增加墙面绿化,有的是在建筑的设计阶段就把这个考虑进去,作为外墙设计的重要因素内容加进去。再有进一步把墙面绿化和其他基本设施,比如中水回用,用于植物浇灌或者其他东西都加进去,都可以实现。
再有我介绍一下推广建筑墙面绿化政策法规保障,我是城市规划专业的,这块也是重点内容,但和建筑技术有一点远,但我觉得特别是今天上午吴院士也提到了,整个绿化建筑、绿色建筑和低碳生态需要多学科、多专业的交叉的思考和技术,所以我把这块也介绍一下。对于我国的城市规划和建筑设计中,绿化是十分强调的,但也存在一定的偏差,主要是以笼统的改善环境和明确的提供休闲活动场所和中庭环境作为绿化的努力方向和控制目标的,也就是说传统意义的绿地是基于方便居民的使用理念而设置的,就会出现有绿地而没有绿化,或者绿化多而绿量比较少的现象,因此现在全社会加强了对低碳减排、生态环境的要求之后,应该相应的增加一些相关的更加明确的可以量化的绿色方面的指标。因此通过研究和数学推算,我提出了两个绿化面积指标,一个是垂直的绿化面积,墙面的绿化率,是墙面垂直绿化面积处于建设用地面积比例,核心意义是改变现有的单纯的绿地面积指标,强调真正的可以绿化的面积,可以把屋顶绿化面积和墙面垂直绿化面积等等明确出来,这个指标就是与建筑墙面的面积相关,与建筑容积率成正比。在这个地块进行更多的开发获得更多的建筑面积也会提供更多的建筑外墙面积,也就应该在建筑外墙绿化上做出更多的贡献,取值范围可以参考容积率1/6到1/4来确定,这样的情况下在容积率比较高的时候,指标甚至达到100%,肯定比原有的30%绿地率有更多的绿化空间。再有是综合的整体绿量指标,是与所有室外植物综合碳汇能力相当于林木面积除以建设用地面积乘上100%。特点是与综合绿化面积、植物种类相关。可能在要求的30%的绿地面积里都是种草和在30%的面积里种上树和其他灌木碳汇能力是不一样的,所以这里进行了更量化、明确的要求。取值范围和当地气候条件等因素相关,可以考虑15%左右,100%建筑面积里它提供植物的综合绿量应该占到15%。
再有推广建筑墙面绿化对于城市中庭肯定会有比较大的影响,绿化植物作为覆盖建筑墙面材料是历史也完全有可能是未来的趋势,纵观建筑发展的律师,建筑墙面材料和形式随着时代和技术发展不断变化,从最开始的石头、泥土、木头,到后来混凝土、玻璃等等,以后完全有可能用建筑墙面的绿化来作为建筑外墙的重要装饰材料,这在自然环境中已经有很多实例,也都十分美观、受人喜爱的。这也是上海世博会其中一个现代场馆,有意做的建筑墙面设计。再有建筑墙面绿化也为建筑以后和园林艺术提供了广阔的展示平台,已经有了很多的实际应用例子,这是法国植物学家对一个酒店和一个博物馆进行的墙面绿化设计的实例。墙面绿化如果和建筑外墙设计有机融合,完全可以为建筑外墙设计注入更多的、更新的有活力的内容,包括植物四季色彩、光影上都是在不断变化的,为建筑设计提供更广阔的空间。下面是几个实际的建筑墙面绿化的例子,这是欧洲的一个小的庭院,可以看到建筑墙面绿化有很多作为的地方,这是著名品牌的相关建筑。因此我们认为建筑墙面绿化虽然是很小很具体很细微的事情,如果经过深入研究和政策法规各方面的推广保证,完全有可能对低碳生态发挥应有的作用。
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