文/劉程 長沙市城市建設(shè)科學(xué)研究院 湖南長沙 410013
社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí),帶來了許多環(huán)境污染問題,若不及時(shí)處理污染問題,也將直接限制經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展?;诖耍谏鷳B(tài)文明理念下,需要做好綠色生態(tài)建筑設(shè)計(jì)工作,以此來促進(jìn)人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展,為人們營造更加健康、舒適、安全的居住環(huán)境。
綠色生態(tài)建筑是綠色建筑與生態(tài)建筑的糅合,綠色建筑和生態(tài)建筑都是以實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共處為目的地可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)理念,強(qiáng)調(diào)建筑的節(jié)能型設(shè)計(jì),以及在建筑建設(shè)和使用全過程中,降低對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的破壞,實(shí)現(xiàn)人、建筑和環(huán)境的和諧共生。從概念提出的時(shí)間
來看,生態(tài)建筑的概念最先提出來,后續(xù)提出的綠色建筑理念在一定程度上是對(duì)生態(tài)建筑的補(bǔ)充。生態(tài)建筑的概念較為抽象,綠色環(huán)保則能被人普遍接受,有學(xué)者嘗試用綠色代替生態(tài),但后來意識(shí)到綠色遠(yuǎn)不能代替生態(tài)的廣闊含義,因此,只能將綠色建筑和生態(tài)建筑放在一起進(jìn)行討論。綠色生態(tài)建筑是綠色建筑和生態(tài)建筑理念的統(tǒng)一與融合,既強(qiáng)調(diào)建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)性、實(shí)用性,又強(qiáng)調(diào)建筑設(shè)計(jì)的美觀性和自然性。在綠色生態(tài)建筑設(shè)計(jì)中,需要充分考慮建筑的綜合性能,從全壽命周期著手進(jìn)行設(shè)計(jì),確保建筑在這個(gè)生命周期內(nèi),符合綠色生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的要求。
在對(duì)綠色生態(tài)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)遵循協(xié)調(diào)性原則,具體表現(xiàn)在以下幾方面:(1)和周圍環(huán)境相協(xié)調(diào),在對(duì)綠色生態(tài)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),其目的是打造可調(diào)節(jié)可循環(huán)的應(yīng)用系統(tǒng),將建筑與周圍環(huán)境關(guān)聯(lián)在一起,建立相互協(xié)調(diào)的發(fā)展系統(tǒng),滿足不同情況下的發(fā)展要求。例如,在綠色生態(tài)建筑場地設(shè)計(jì)時(shí),可以借助架空底層、打開場地內(nèi)部等途徑,建立建筑內(nèi)部與外部環(huán)境的聯(lián)通,從而實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。(2)與氣候條件相協(xié)調(diào),在對(duì)綠色生態(tài)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),需要考慮氣候條件帶來的影響性,充分利用當(dāng)?shù)貧夂騼?yōu)勢(shì),建立相契合的氣候循環(huán)環(huán)境,以此來起到減少資源損耗、提升資源利用效率的作用。
在應(yīng)用設(shè)計(jì)中也需要遵循節(jié)能降耗原則,具體體現(xiàn)在以下幾方面:(1)在建設(shè)材料的選擇上,需要在確保質(zhì)量、安全的基礎(chǔ)上,選擇節(jié)能性強(qiáng)、能耗較少的建筑材料,以此來降低建筑工程施工時(shí)的資源損耗,減少環(huán)境污染問題。另外,在材料選擇時(shí)也需要做好可回收材料的應(yīng)用,從而減少建筑施工時(shí)的垃圾產(chǎn)生量,達(dá)到預(yù)期的節(jié)能降耗目的。(2)在施工技術(shù)的選擇中,需要做好節(jié)能性選擇,如目前常用的外墻保溫層節(jié)能技術(shù)、節(jié)水技術(shù)等,結(jié)合實(shí)際情況篩選最為合適的節(jié)能施工技術(shù),以達(dá)到預(yù)期的節(jié)能降耗目標(biāo)。
除上述提到的應(yīng)用原則外,在實(shí)際設(shè)計(jì)中也需要遵循以人為本的原則。建筑工程的主要使用者為地方居民,在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮居民的生活環(huán)境與行為習(xí)慣,以此減少建筑運(yùn)行時(shí)的生活負(fù)荷,達(dá)到節(jié)能降耗的目的?;诖耍诰G色生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)中,也需要對(duì)個(gè)人行為習(xí)慣進(jìn)行梳理,同時(shí)基于個(gè)人利益、健康等因素,優(yōu)化建筑內(nèi)熱環(huán)境、空氣循環(huán)、電磁場設(shè)計(jì)等內(nèi)容,從而更好地滿足居民生活安全、生活健康等需求,營造舒適的居民生活環(huán)境。
3.1.1 建筑選址合理設(shè)計(jì)
在建筑總平面設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中,選址的合理設(shè)計(jì)屬于非?;A(chǔ)與重要的工作內(nèi)容。在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下內(nèi)容:(1)盡量選擇洪水位以上或避開山區(qū)的區(qū)域作為建筑地址,若受條件限制只能在洪水位以下、山區(qū)建設(shè)建筑時(shí),在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮相應(yīng)的防洪措施和防自然災(zāi)害措施,以確保建筑選址的安全性。(2)建筑選址宜選擇遠(yuǎn)離煤氣站、油庫、垃圾填埋場、污水處理廠、有毒物質(zhì)車間及無防隔聲措施高等級(jí)公路的位置,若無法避開這些位置,則須提前做好相應(yīng)防護(hù)措施,以達(dá)到既定的應(yīng)用要求。(3)建筑選址時(shí)也需要做好土壤污染物濃度檢測(cè),對(duì)于存在的污染問題也需要采取對(duì)應(yīng)措施進(jìn)行處理,待滿足要求后再進(jìn)行后續(xù)的建設(shè)活動(dòng)。(4)在場地選址時(shí)也需要做好當(dāng)?shù)卦袟l件的全面考量,涉及環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等方面,基于此再進(jìn)行內(nèi)容優(yōu)化,以達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。
3.1.2 場地合理規(guī)劃布局
在總平面設(shè)計(jì)中也需做好場地合理規(guī)劃布局,從實(shí)際應(yīng)用情況來看,應(yīng)注意以下內(nèi)容:(1)在總體設(shè)計(jì)中需要做好人形流線、車型流線、交通網(wǎng)的合理梳理,以此建立相應(yīng)的功能分區(qū),同時(shí)在設(shè)計(jì)中也需注意以下內(nèi)容:對(duì)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行梳理,以此使用層級(jí)式方法完成流線設(shè)計(jì);臨近交通的設(shè)計(jì)中,需要做好人行道與非機(jī)動(dòng)車道的適當(dāng)并線,繞線距離在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)<100m,為建筑居民出行提供便利條件。(2)在建筑功能設(shè)計(jì)上需做好戶外視野設(shè)計(jì),例如,在居住建筑的設(shè)計(jì)中,場地內(nèi)相鄰建筑縱向間距不應(yīng)少于18m,以此來避免視線遮擋問題,同時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)做好開放、半開放空間的合理布局,以達(dá)到親近自然的目的。(3)做好垃圾站點(diǎn)的合理布局,基于總平面圖來合理規(guī)劃垃圾站,基于綠色生態(tài)理念,垃圾站應(yīng)使用封閉式回收系統(tǒng),搭配沖洗排水措施來定期清洗、消毒垃圾站,以營造良好的生活環(huán)境。
3.1.3 地下空間合理設(shè)計(jì)
在總平面設(shè)計(jì)中也需要做好地下空間合理設(shè)計(jì),具體設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下內(nèi)容:(1)控制好地下空間面積,在應(yīng)用設(shè)計(jì)中需要將地下一層面積控制在用地面積的70%以內(nèi),并以此為基礎(chǔ)對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化,包括功能分區(qū)、地下管線、交通流線等,基于整體性、綜合性原則來完成地下空間優(yōu)化,提升設(shè)計(jì)結(jié)果的合理性。(2)在地下空間設(shè)計(jì)時(shí),也需要搭建綜合互聯(lián)網(wǎng)體系,同時(shí)關(guān)注生態(tài)平衡內(nèi)容,在提高社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),提高空間的生態(tài)化效益。
基于以往應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量,將直接影響到建筑室內(nèi)的微氣候與能耗。因此在設(shè)計(jì)中也需注意以下內(nèi)容:(1)基于國家建設(shè)規(guī)范,對(duì)于建筑體型系數(shù)、外窗氣密性、熱工性能等參數(shù)進(jìn)行合理化設(shè)計(jì),以提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果的合理性。(2)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要做好材料耐火等級(jí)、保溫性能等參數(shù)進(jìn)行綜合考量,以此來篩選最為合適的施工材料,減少施工資源浪費(fèi)問題。(3)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中,需進(jìn)行種植屋面、坡屋面的合理化設(shè)計(jì),對(duì)于高度低于100m的建筑工程,會(huì)設(shè)計(jì)種植屋面,而坡面屋則會(huì)布置閣樓層,以滿足綠色生態(tài)建筑的通風(fēng)要求。
3.3.1 自然采光設(shè)計(jì)
在綠色生態(tài)建筑采光設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),需注意以下內(nèi)容:(1)為了更加充分地利用自然光源,需要對(duì)建筑內(nèi)窗地面積比進(jìn)行合理化設(shè)計(jì),常規(guī)情況下需要將該數(shù)值控制在1/6以上,以滿足相應(yīng)的使用要求。(2)在建筑采光設(shè)計(jì)時(shí),需要做好房間進(jìn)深的合理化設(shè)計(jì),通常情況下,在建筑進(jìn)深超出采光面2.5倍后,需要在建筑內(nèi)合適位置補(bǔ)充人工照明或者反光板,以此補(bǔ)充光照不足的問題,提高自然采光設(shè)計(jì)內(nèi)容的合理性。(3)在綠色生態(tài)建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中,如果設(shè)計(jì)了半地下室,那么也會(huì)使用到邊庭開啟高側(cè)窗,以此來起到改善地下室采光的作用。在具體設(shè)計(jì)時(shí)需要做好間距控制工作,從而減少資源浪費(fèi)問題,提高該建筑采光效果,滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。
3.3.2 自然通風(fēng)設(shè)計(jì)
基于綠色生態(tài)理念進(jìn)行自然通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)注意以下內(nèi)容:(1)在建筑設(shè)計(jì)中需要做好室內(nèi)布局工作,在具體的布局設(shè)計(jì)中需要對(duì)當(dāng)?shù)刂黠L(fēng)向資料進(jìn)行整理,根據(jù)得到的整理數(shù)據(jù),確定最為適合的空間布局。同時(shí)在設(shè)計(jì)中也需要做好冬季防風(fēng)處理,如建筑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要在背風(fēng)方向布置建筑出入口,同時(shí)也需提前設(shè)計(jì)好相應(yīng)的擋風(fēng)措施,營造良好的通風(fēng)環(huán)境。(2)在建筑內(nèi)部功能區(qū)的設(shè)計(jì)中,會(huì)參考當(dāng)?shù)叵募局鲗?dǎo)風(fēng)區(qū)進(jìn)行布設(shè),這樣也可以最大化利用自然風(fēng),改善室內(nèi)的通風(fēng)環(huán)境。同時(shí)也需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件,在建筑內(nèi)部合適位置布置開窗結(jié)構(gòu),搭配可靠的開窗方式,達(dá)到既定的通風(fēng)效果,滿足相應(yīng)的使用要求。另外,在自然通風(fēng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中,也需要做好中庭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),多采用熱壓、風(fēng)壓等原理調(diào)整中庭結(jié)構(gòu)布局,提高建筑室內(nèi)的通風(fēng)環(huán)境。
綠色生態(tài)建筑工程在設(shè)計(jì)中,也需要做好遮陽優(yōu)化設(shè)計(jì),以達(dá)到既定的遮陽效果,提升建筑整體結(jié)構(gòu)的舒適性。在具體設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下內(nèi)容:(1)基于當(dāng)?shù)厝照諚l件發(fā)展規(guī)律,參考相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行遮陽設(shè)計(jì)??紤]到日照熱輻射影響,進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)外窗面積進(jìn)行合理化設(shè)計(jì),搭配合理的功能布局,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。(2)在設(shè)計(jì)中對(duì)于高度不超過18層的建筑工程,對(duì)于南向外窗,一般會(huì)使用水平外遮陽系統(tǒng),對(duì)于東向外窗,會(huì)使用可調(diào)節(jié)自遮陽系統(tǒng)。對(duì)于高度超過18層的建筑工程,一般會(huì)使用內(nèi)置中空百葉玻璃,在確保結(jié)構(gòu)安全性的同時(shí),達(dá)到良好的遮陽效果。(3)充分利用植物綠化提供的便利條件,沿著垂直方向布置綠色植物,植物選擇落葉品種,在夏季可利用植物葉片進(jìn)行遮陽,秋冬季葉片掉落保持正常的室內(nèi)采光。
上文中已經(jīng)提到,建筑的服務(wù)對(duì)象是人,建筑工程每日都會(huì)產(chǎn)生眾多污水,其中部分污水具有良好的可回收價(jià)值,若直接匯入到排水系統(tǒng)中,不僅會(huì)增加污水處理廠的工作負(fù)擔(dān),而且也會(huì)造成水資源浪費(fèi)問題。在節(jié)水和水資源利用環(huán)節(jié),需注意以下內(nèi)容:(1)在屋面設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)在合適位置布設(shè)外排水系統(tǒng),外排水系統(tǒng)也會(huì)和地下室內(nèi)的調(diào)節(jié)池關(guān)聯(lián)在一起,降雨也會(huì)順著外排水系統(tǒng)匯集在于此,作為日常綠化、清洗路面用水,提升水資源利用率。(2)建立污水處理、中水回收系統(tǒng),系統(tǒng)運(yùn)行過程如圖1所示,相較于工業(yè)用水,居民每日產(chǎn)生的生活污水處理難度相對(duì)較低,因此可以在地下室補(bǔ)充循環(huán)系統(tǒng),處理后水資源可作為綠化用水、景觀用水、沖廁用水等,達(dá)到既定的節(jié)水目的。
圖1 污水處理、中水回收系統(tǒng)示意圖
現(xiàn)階段所建設(shè)的建筑工程,其主體結(jié)構(gòu)以鋼框架、鋼筋混凝土為主,并且在裝配式施工技術(shù)應(yīng)用背景下,可以在確保建筑工程施工速度和施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上,減少施工現(xiàn)場的廢棄物總量,從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。例如,某地區(qū)季風(fēng)頻發(fā)、風(fēng)力相對(duì)充足,那么在建筑工程屋頂設(shè)計(jì)中,可以將屋頂設(shè)計(jì)為不可上人的屋頂,在屋頂?shù)暮线m位置布置拔風(fēng)井煙囪,其作用是對(duì)周圍自然風(fēng)進(jìn)行過渡,內(nèi)部搭配垂直式小型風(fēng)力發(fā)電機(jī),外部使用裝飾構(gòu)件進(jìn)行處理,以保持結(jié)構(gòu)本身的美觀。小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能可供給建筑內(nèi)部走廊燈具、應(yīng)急燈具、樓下路燈作為輔助電源,以此提高該地區(qū)資源的利用效率。另外,在節(jié)能材料的選用中,也需要做好廢棄物的回收工作,如施工時(shí)產(chǎn)生的金屬廢料可通過折價(jià)的方式委托機(jī)構(gòu)進(jìn)行回收,而一些使用后剩余的固體廢棄物,如木材、鋼材、鋁合金門窗等,需要按要求做好分類回收,在減少材料危害的同時(shí),提高材料的綜合效益。
對(duì)綠色生態(tài)建筑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí),需注意以下內(nèi)容:(1)對(duì)當(dāng)?shù)貧夂驐l件、自然條件進(jìn)行綜合考量,過程中使用信息技術(shù)對(duì)資料進(jìn)行整合,以此篩選出最適合建筑本身的結(jié)構(gòu)體系,滿足相應(yīng)的使用要求。一般情況下,會(huì)盡量選擇較為規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu),這樣可以減少不規(guī)則結(jié)構(gòu)附加帶來的資源浪費(fèi)問題,提高建筑結(jié)構(gòu)本身的經(jīng)濟(jì)效益。(2)參考現(xiàn)階段流行的裝配式體系,將設(shè)計(jì)思想融入其中,從而形成獨(dú)特的裝配式體系,增加澆筑結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性。同時(shí)在設(shè)計(jì)中也需要根據(jù)實(shí)際需求,對(duì)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)進(jìn)行整理,如開間柱網(wǎng)、梁結(jié)構(gòu)、管槽等,做好節(jié)點(diǎn)應(yīng)力分析,適當(dāng)增加或減少支撐結(jié)構(gòu),以提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果的穩(wěn)定性。(3)參考相應(yīng)規(guī)范,對(duì)屋頂樓蓋結(jié)構(gòu)性能、功能進(jìn)行客觀評(píng)價(jià),針對(duì)其中存在的不足進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)充,以此來提高屋蓋體系設(shè)計(jì)結(jié)果的合理性,為后續(xù)施工活動(dòng)的有序展開奠定良好基礎(chǔ)。
太陽能作為可再生資源,針對(duì)太陽光照豐富的區(qū)域,可以在設(shè)計(jì)時(shí)充分利用太陽光,起到節(jié)能降耗的作用。例如,某地區(qū)全年光照充足、輻射熱較高,那么在建筑工程屋頂設(shè)計(jì)中,可以將屋頂設(shè)計(jì)為貼合當(dāng)?shù)靥枈A角的坡度,在屋頂上均勻布置太陽能光伏電池板,其作用是將太陽光轉(zhuǎn)換為電能,作為輔助電源供給建筑內(nèi)部走廊燈具、應(yīng)急燈具、樓下路燈充能,從而提高太陽光資源的利用效率。同時(shí)太陽能也可以作為加熱工具,例如在屋頂安裝太陽能熱水器對(duì)水體資源進(jìn)行加熱,加熱的水資源可以作為生活用水進(jìn)行使用,從而減少了傳統(tǒng)電能的損耗,具備了良好的應(yīng)用價(jià)值。還可以利用太陽能進(jìn)行輔助供暖,如北方地區(qū)在冬季可以借助太陽光照對(duì)水體資源進(jìn)行加熱,溫度超過50℃的水資源會(huì)進(jìn)入到供暖循環(huán)系統(tǒng)中,以此起到減少傳統(tǒng)鍋爐加熱時(shí)的能源損耗量,具備良好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。
3.9.1 景觀種植設(shè)計(jì)
在建筑景觀設(shè)計(jì)時(shí),秉持本地優(yōu)先原則優(yōu)選當(dāng)?shù)仄贩N植物,類型包括喬木、灌木、草本植物等,也可以適當(dāng)引入已經(jīng)馴化的外來植物品種,起到提升景觀豐富度的作用。在具體的設(shè)計(jì)活動(dòng)中需注意以下內(nèi)容:(1)在植物品種的選擇中,需要對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)氣候環(huán)境、地域特征進(jìn)行整理,根據(jù)整合結(jié)果來篩選適應(yīng)生長的植物品種,確保種植后植物的成活率。例如,部分區(qū)域存在水資源匱乏的情況,在植物品種選擇時(shí),則傾向于耐干旱能力強(qiáng)、養(yǎng)護(hù)難度低的植物,確保種植后植物的成活率。(2)綠色生態(tài)建筑所在區(qū)域內(nèi),需要規(guī)劃出滿足當(dāng)?shù)鼐G地規(guī)范要求的綠化用地,以住宅小區(qū)為例,區(qū)域內(nèi)的綠化率不低于30%,從而在小區(qū)范圍內(nèi)形成微氣候環(huán)境,營造舒適的生活環(huán)境。(3)在技術(shù)較為成熟的背景下,結(jié)合建筑的功能性質(zhì),選擇垂直綠化、屋頂綠化的方式增加建筑綠化面積,例如,針對(duì)建筑高度低于18層的屋面,可以在屋面上建立花園,在增加綠化面積的同時(shí),可以防止夏季陽光直曬屋頂,延長屋面結(jié)構(gòu)的使用面積。
3.9.2 景觀鋪裝設(shè)計(jì)
綠色生態(tài)建筑工程的設(shè)計(jì),還需要考慮到景觀鋪裝的合理化設(shè)計(jì),以此降低區(qū)域內(nèi)的熱島效應(yīng),形成良好的微氣候環(huán)境。在具體設(shè)計(jì)活動(dòng)中,也需要注意以下內(nèi)容:(1)充分利用闊葉喬木的遮陰優(yōu)勢(shì),在活動(dòng)區(qū)域合適位置種植喬木,搭配構(gòu)筑物自遮擋作用來提供陰涼的活動(dòng)環(huán)境,滿足人們炎熱夏季的納涼需求。(2)在小區(qū)內(nèi)鋪裝材料的選擇中,可以使用透水磚進(jìn)行鋪設(shè),下方放置管道與集雨池連接在一起,在減少鋪裝路面積水的同時(shí)也可以提高水資源利用效率。(3)對(duì)于夏季太陽輻射較強(qiáng)的區(qū)域,可以使用反射率較高的材料進(jìn)行鋪裝,作用是可以對(duì)大部分太陽輻射進(jìn)行發(fā)射,避免熱量過度集中的情況,營造更加舒適的生活環(huán)境。
綜上所述,在綠色生態(tài)理念不斷推廣的背景下,如何優(yōu)化綠色生態(tài)建筑設(shè)計(jì)內(nèi)容也成為建筑單位重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。從目前的發(fā)展情況來看,已經(jīng)初步形成了較為完善的綠色生態(tài)建筑設(shè)計(jì)體系,可以滿足許多地區(qū)的設(shè)計(jì)要求。但是其中依舊存在不完善的內(nèi)容,在后續(xù)發(fā)展過程中也需持續(xù)積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),加強(qiáng)新技術(shù)融入,從而不斷完善理論體系,提高綠色生態(tài)建筑的生態(tài)效益。