绿色建筑设计方案范文
时间:2023-11-20 17:53:33
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关键词:绿色建筑;设计方案;综合评价;指标设置;模型构建;方案优化
随着我国城市建设进程的推进,以及环保生活理念的普及,绿色理念成为了当前建筑设计中的重要因素。但是在实际的建筑设计研究中研究者发现,当前一部分绿色建筑设计方案存在缺陷,影响了建筑设计质量。为此建筑设计研究者以绿色建筑设计要求为切入点,制定评价标准,开展了设计方案综合评价工作。这一工作开展的目的在于利用设计方案的评价过程,优化已有的设计方案,确保绿色建筑工程设计与建设质量提升。
1 设计方案主要要求分析
在绿色建筑设计过程中,其设计方案除了应具备普通建筑设计基本要求外,对于建筑绿色环保特点指导下,绿色建筑环保化要求包括了以下三点。
1.1 建筑设计中绿化作用的提升
将建筑绿化体系融入建筑整体设计中,是绿色建筑设计的重要特点。为了达到这一要求,其应具备以下特点。(1)保证绿化比例。绿色建筑设计方案中,对于绿化面积的比例有着较为严格的要求。如屋顶绿化面积应达到30%,就是设计方案中必须达到硬性标准。(2)绿化的契合性。绿色建筑绿化设计除了需要达到设计要求外,还应实现与建筑设计的整体契合,是其融入建筑整体架构中,避免为达到绿化要求生硬绿化,影响建筑整体质量。
1.2 对于建筑节能性要求的加强
节能性要求的加强也是方案较为显著的特点。这一特点在设计中主要体现在节能技术的应用中。在方案中,设计者应大量采用节能技术提高建筑的环保性能。如在采光设计中,设计者应结合建筑地区的气候特点合理采用节能采光技术,进而提高建筑整体的节能性。需要注意的是,节能要求应建立在建筑整体质量保障基础上,方案中应避免过分使用节能技术,影响工程整体质量。
1.3 对建筑施工区环境的保护
建筑设计方案中,除了对建筑自身的环保要求外,设计者还应重视建筑施工区域周边整体环境的保护工作。特别是对于疗养、旅游等建筑设计过程中,设计者必须在地基、围墙、整体绿化、排水等结构的设计中,充分考虑建筑对施工区域整体环境的影响,做好环境保护工作。
2 方案评价工作主要内容与过程
在绿色建筑设计整体要求下,对于绿色建筑设计方案评价工作过程包括了以下三个主要环节。
2.1 评价指标的设置与确定
在设计方案评价过程中,评价指标的设置与确定,是整体工作开展的基础。为此评价技术人员需要结合我国管理部门制定绿色建筑相关指导数据,结合建筑自身设计方案内容,合理的设置评价指标,同时确定其相关的技术数据。在这一过程中,其主要的评价指标可以分为环保指标与建筑技术指标两个主要组成部分。环保技术指标主要指绿色建筑设计理念中涵盖的环保设计技术指标,其中较为重要的包括了环保技术型指标、能源节约型指标以及环境保护型指标三个主要指标。在设计方案中,这三项指标是否合格决定了绿色建筑设计方案中的绿色环保属性,同时也是绿色环保设计方案的基础。建筑技术指标,则是指建筑设计中需要达到的普通技术指标,其中较为重要的是建筑设计经济型指标与安全型指标两项内容。在指标设置与确定过程中,评价需要注意三方面问题。首先设计方案中首先要确保的是方案的安全性,这是建筑生产与使用安全化要求决定的。其次评价标准应兼具绿色环保与经济性兼顾的原则,避免因过度追求建筑的环保性造成建筑投入过大,造成经济浪费问题的出现。最后评价标准应建立在实用标准基础上,保证建筑绿色性与建筑功能有机融合,确保建筑实用。
2.2 构建具有实效性的评价模型
在评价指标设置完成后,技术人员下一步还需要将评价指标进行归纳,再利用数据化与结构化处理,将其搭建成立体化的评价模型。搭建评价模型的目的在于将零散的评价数据指标具体化,是其更便于评价工作。在评价模型构建中,模型的优劣直接影响着评价工作的质量与效率。在模型构建中,其工作要点在于以下两方面。一方面评价模型应具有较强的可操作性,保证评价过程中评价工作人员可以利用模型提高设计方案的评价效率与质量。如模型中应具有较强的直接性特点,避免因计算公式或数据处理过多,影响评价工作的整体效率。另一方面,评价模型应具有一定的权重性。这里所指的权重性主要指模型中重点的评价内容与指标。在绿色建筑设计评价模型中,其权重内容除了一般建筑设计中重点的安全指标外,还应包括方案中的绿色环保指标。
2.3 设计方案评价过程
在评价模型构建完成后,评价工作者即可根据模型对设计方案进行评价。在设计方案评价过程中,工作人员需要做好两方面工作。一方面,技术人员在评价模型基础上,对设计方案的各项指标进行评价与分析,综合考量设计方案各项技术指标,完成对设计方案评价工作。另一方面,技术人员在评价完成后需要对设计方案提出完善意见,并形成书面内容,为设计方案的优化提供支持。
3 结束语
绿色建筑设计方案综合评价的开展,是设计方案优化的重要过程。为此建筑设计与管理工作者,根据绿色建筑设计的主要要求,利用评价指标的设置与确定、评价模型的构建以及综合评价工作,完成对设计方案的优化过程。这一工作的开展,对于绿色建筑设计与工程质量的提升起着重要的作用。
参考文献
[1]唐中义,何浩.绿色建筑设计方案评价[J].价值工程,2014(11).
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关键词:绿色建筑;特征;节能设计;节地设计
近年来,我国大力提倡低碳生活,减少二氧化碳的排放,倡导低能量、低消耗、低开支的生活方式。而建筑领域作为能源消耗的大户,在建造,使用过程中便消耗大量能源,产生二氧化碳,因此建筑业也理应在满足舒适健康的居住,工作,生活前提下,实现高效率地利用能源,最低限度地减少对环境的负面影响。
1 绿色建筑的概念与特征
绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑,通常被称为绿色建筑。绿色建筑主要具有以下几方面的特征:
1.1 生态性
绿色建筑的生态性是指建筑从最初的设计到施工再到最终的使用过程中尊重生态规律,注重对生态环境的保护;因地制宜,能结合当地的地形、地貌、气候特征等地域条件,最大限度地利用自然通风、自然采光,既提高住户的舒适度又能减少能耗;建材选取时将环保材料和循环利用材料作为首选,以提高自然资源的利用率,并减少加工过程的污染物排放。
1.2 安全舒适性
绿色建筑在选址上应注意避免周边洪涝灾害、滑坡泥石流等地质灾害的威胁,建筑场地应远离电磁辐射污染源和易燃、易爆、有毒物质等危险源。选择的建筑材料和装修材料应符合环保标准,不危害人体健康。同时绿色建筑在设计与施工的过程中不应只关注建筑本身,还应重视建筑周围人文环境、视觉环境及景观环境的建设,将建筑与环境融为一体,拉近人与自然的距离,增进人与自然之间的亲和力,实现人与建筑、自然的和谐共处。
1.3 先进性
绿色建筑的先进性是指采用电子通讯和自动化技术,建造智能化大楼,将建筑的“智能” 和“绿色”融为一体。绿色智能化不是某一种技术,而是多种技术的有机组合,一个完整的绿色智能化建筑由安防系统、信息管理系统及网络系统构成。目前我国部分发达城市的公共建筑已经在一定程度上实现了“绿色智能化”通过计算机网络远程监测建筑能耗,根据室内温度、热湿环境、风力大小、空气质量等情况,由环境智能优化系统自动调节“智能壳体”的开闭和空调系统的运行参数,保证建筑中的生产、生活状态处于最优,从而提高劳动生产率和生活舒适度,并减轻建筑能耗、降低环境污染、促进绿色建筑的可持续发展。
2 我国绿色建筑的现状及评价标准
随着全社会对建筑舒适度要求的不断提高和环保意识的不断增强,绿色建筑也越来越多地吸引着开发商和设计师的目光,但是绿色建筑前期投入较大,需要较长的时间才能回收成本等不足,降低了很多投资者的积极性,同时由于绿色建筑识别技术尚不完善,致使很多人对绿色建筑的概念存在误解以为绿色建筑就是先进的、智能的、高成本的建筑,从而蒙受不必要的经济损失。鉴于这种情况,十分有必要制定一套科学合理、操作性强的绿色建筑评价标准体系。
我国的绿色建筑起步较晚。在绿色建筑评估体系方面,2006年6月1日,《绿色建筑评价标准》(GBT50378—2006)正式颁布实施。2007年11月,由建设部组织的绿色建筑评价标识工作正式启动,用于全国绿色生态住宅的指导和评估。
国内绿色建筑的类别分为住宅建筑和公共建筑。评价体系由六类指标组成,分别是:节地与室外环境,节能与能源利用,节水与水资源利用,节材与材料资源利用,室内环境质量,运营管理。
评价的等级分为:一星,二星,三星。每类指标包括控制项,一般项,优选项。所有的绿色建筑都必须满足控制项的要求,不同星级的绿色建筑所需达到的一般项和优选项的数目则各不相同(见表1—表2)
3 绿色建筑方案设计
3.1 绿色建筑的节地设计
建筑选址和布局要满足与环境“融为一体 统一协调”的原则,应该因地制宜,紧密结合建设地段的地形地貌、气候特征等条件合理布置建筑物,以利于获得充足的日照,并避开风口,既提高住户的舒适度又能减少能耗;在此基础上还应再仔细搜集、整理和分析建筑所在地的民居资料,结合城市总体规划和服务对象,提出最优化的居住模式。
3.2 绿色建筑的节能节材设计
建筑行业是耗能重要产业,建筑能耗占社会总能耗的比重大,并呈逐渐上升趋势。若不解决建筑耗能高的缺点,绿色建筑的发展就无从谈起。因此做好建筑的节能节材设计。具体可参考以下方面进行考虑:
3.2.1 体型设计
建筑形体与建筑节能紧密相关。如果将建筑的体型系数定义为建筑物表面积与体积的比值,则小的建筑体型系数意味着建筑比较规整,可以减少制冷制热时消耗在外表面上的能量;反之,若建筑体型系数大,则其外表面积相对较大。会增加空调制冷制热时的能耗。因此,对建筑体形系数设计的合理与否将决定着建筑节能设计的优劣,显而易见,当建筑具有相同的体积时,集中布局模式要比分散布局模式消耗更少的热量故从节能的角度,经过比选后宜优先选择高层和中高层建筑,使建筑布局更加集中。
3.2.2 围护结构的设计
围护结构的节能设计可以通过提高和改善围护结构的热工性能来实现,例如通过真空玻璃等导热系数小的高效隔热材料或外墙外保温、外墙内保温、夹心保温和外墙自保温等形式提高建筑外墙的热工性能;根据不同屋面形式选用不同传热系数的保温材料;外遮阳作为最有效的遮阳设施,可显著降低空调负载,减少能源消耗,提高室内居住舒适性,应根据太阳辐射强度随地点、日期、时间变化的特点选择最优的遮阳方案设计。外遮阳的形式通常可分为水平式、垂直式、综合式和挡板式4种,一个好的外遮阳设计必定既能满足建筑夏季的遮阳要求,又不影响采光及冬季的日照要求。除此之外,还应从建筑楼地面的热工性能考虑,设计良好的楼地面构造。可以说,如何通过设计来有效地做好建筑采暖和隔热工作,并利用建筑构件调节采光方式,建立可持续发展的建筑环境是值得设计人员探讨的问题。
3.2.3 绿色能源的利用
绿色建筑应优先考虑使用无污染、可再生,取材范围广的清洁能源。太阳能、地热能、风能等分布广泛而且几乎不会对环境造成危害,是绿色建筑能源的最佳选择。若能充分利用这些资源,不仅可以减少能耗降低污染物排放,从而保护环境,还能避免过度开发不可再生能源。目前国内外经常采用的被动式采暖、太阳能热水器、太阳能PV系统等都是对这种绿色能源充分利用的形式。通过采取建筑自然通风、自然采光土壤蓄热蓄冷等措施都能有效地减少建筑制冷、采暖和照明的能耗量。
3.2.4 绿色建材的选用
传统建材工业的生产加工过程需要消费大量资源能源,并对生态环境造成严重污染,这一现象是与可持续发展的要求相悖的,所以建筑的“绿色”程度很大程度上是由选用的建筑材料决定的。绿色建筑对建材行业的要求就是要大力推进建材生产和加工的绿色化进程,即所谓的“绿色建材”。应选择高效经济的建筑结构和材料,如用钢结构,高强预应力混凝土体系,尽量减少使用不可再生能源和在生产或使用过程中产生污染的材料,积极开发可再生的新能源,如太阳能、风能、水能等无污染能源。尽量采用可循环、有利于环境保护和人体健康的建筑材料。优先采用高性能绿色建筑材料,如利用工业废渣研制出来的高性能水泥便是一项性能优良的备选材料。此外废橡胶加工而成的橡胶混凝土也是一种新型的绿色建材,设计师在进行设计时应拓宽思路,灵活采用这些新型绿色建材。
3.3 绿色建筑的节水设计
绿色建筑的节水首先表现在应该大力倡导使用节水型器具;除此之外还可采取以下措施:设置合理、完善的室内给水系统;合理利用市政管网余压;按照使用用途分别设置水表,并提高水表计量的准确;合理设计热水和开水供应系统;设置分质供水系统,开发利用再生水、雨水等非传统水、园林绿地节水灌溉设施等。
4 结束语
总之,对于绿色建筑方案设计的研究,为绿色建筑的可持续发展开拓了坚实的基础,其注重绿色建筑地域性、整体性以及建筑多功能复合性设计理念为绿色建筑的发展提供了新的思路,随着建筑自身展示功能的日益推广,绿色设计理念必将让更多人了解与体验,也为其推广应用打下基础。
参考文献:
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关键词:绿色建筑;推广应用;建筑设计
建筑工程是能源和资源消耗大、污染重的行业,并且建筑成本较高,施工单位在选择设计单位提出的设计方案的时候,更多的考虑的是方案的可行性和经济性。虽然绿色建筑理念已经开始在建筑工程中应用,但是在建筑设计当中按照绿色建筑思想进行全面的设计仍然没有得到较好推广,一些投资方只注重成本与收益,忽视建筑在能耗、环境污染等方面的不利影响,导致建筑后期使用、维护成本不断提高。如何让投资方在设计上更多的接受绿色建筑设计方案,是建筑设计单位在设计过程中必须考虑的问题,要想达到这一目的所提出的设计方案应该由足够的说服力。
一、应该能满足人的健康发展需要
人的健康发展是人的第一追求,而建筑物与人的生活密切相关,当然也是投资方应该考虑的第一要素,也是投资方最大的利益追求。根据这一状况,建筑设计单位在建筑设计当中应该考虑到室内空气质量、热环境、噪音以及电磁场辐射对人的健康的不利影响,在设计过程中可以采用一些无毒、低毒建筑材料,采用陶瓷、硬木等硬装修业地面材料等等。此外还应考虑到建筑物的自然通风设计,合理设计进风口和出风口,形成自然风以改善室内空气质量。还可以改善室内的热循环,提高使用人群的舒适度,在采光设计上应该尽量选择自然采光,既能减少能源的消耗,又能促进人的健康,还能满足人们的审美需要。这样的建筑设计方案,符合投资方的利益需求,也更易被他们接受。
二、降低建筑物的能耗
建筑物的能耗决定着建筑物后期的使用成本,在这一方面传统的建筑设计由于节能效果差、能耗高,在后期使用过程中的成本较高。而采用绿色建筑设计的建筑虽然前期建设成本较高,但是后期的使用能耗低,使用成本比为采用绿色建筑设计的建筑物低很多。要想达到这一目的,可以在以下几个方面入手:
1.采用绿色隔热保温性能材料
“建筑物围护结构应有较好的保温隔热功能,一般通过建筑外墙的耗能约占建筑物全部耗能的40%,因此提高围护结构的保温、隔热性能对改善室内热工环境及建筑节能具有重要意义。”在隔热保温材料的选择上,应该根据当地的气候条件选择合适的导热系数的高效隔热材料改善整个墙体的热工性能,在这一方面外墙保温材料是目前最高效、最简单的保温节能技术。需要注意的是,维护结构的保温与隔热不能对等,隔热的目的是为了见谅减少维护结构吸收太阳辐射,降低外部环境对室内环境的影响,隔热的关键是控制建筑内表面的温度。因此,在建筑外维护结构设计中应该具有衰减或延迟时间的作用,控制向室内或者人体辐射的热量。在这里设计人员可以用墙体的蓄热性能,改善强度的热传递速率,是内表面最高温度与建筑使用时间错开。或者在墙体内设置通风间层,利用风压和热压的作用,将进入风间层的热量带出墙体,在墙体内部形成热隔断的作用。这种保温隔热的技术,可以大量降低北方建筑在夏冬两季的能耗,降低建筑物的污染,节能效果非常突出。
2.可以使用高效节能外窗和幕墙系统
在传统的建筑设计当中,窗户和玻璃幕墙是建筑能耗的主要部分,但是随着建筑设计的进步和相关技术水平的提高,现在窗及玻璃幕墙的一些新产品在能耗方面已经得到了良好的改善,能耗水平不断降低。在这里设计人员可以将一些高性能玻璃如LOW-E镀膜玻璃,真空玻璃等应用到窗及玻璃幕墙的设计当中,利用它们得保温以及防符合性能与其它围墙维护技术以其构成一个多功能的维护节能体系。在窗的设计上,可以来考虑使用双层玻璃幕墙技术,利用玻璃幕墙之间的通风道调节控制室内温度,提高冬季室温、降低夏季室温,使室内冬暖夏凉,更加符合人们的生活和工作的需要。
三、大量使用绿色能源和建材
除了上述措施之外,在建筑设计过程中设计人员应该注重绿色能源利用设计,并在建材选择上尽量选择绿色建材,降低建筑对环境的负面影响,具体分析如下:
1.加强绿色能源的设计利用
在建筑能源设计中,建筑能源的选择是设计的重要内容,一般来说建筑能源主要就是电能,但是随着一些绿色能源的开发利用,太阳能、地热能和风能等清洁能源开始大量的应用于建筑能源利用的设计中。这些绿色能源的利用,可以降低建筑物的能耗,减少建筑物的污染。在这一方面,“目前国内外经常采用的被动式采暖、太阳能热水器、太阳能PV系统等都是充分利用这种绿色能源的结果。通过实现建筑自然通风、自然采光、土壤蓄热蓄冷等来减少建筑制冷、采暖和照明的能耗量。”设计人员在方案设计上,可以将这些绿色能源利用技术应用到方案设计中,降低建筑物的能耗,减少建筑物后期的使用成本。
2.使用绿色建材
所谓的绿色建材就是使用清洁生产技术看,原材料来源于工农业生产、生活的各类固体废弃物生产的无毒害、无污染、无辐射、可回收的新型环保建筑材料。这些绿色建材的使用要求设计人员的设计方案应该减少装饰性建筑构件,方案要做到建筑造型要素简约,在室内设计上应该采用灵活的发隔断方案,使建筑在装修和使用中减少材料浪费和垃圾的产生。在主要建筑材料水泥的选择上,现在我国已经大规划生产矿渣为原料生产的高性能水平,矿渣水泥具有强度高、耐久性好、环境影响地的特点,在价格上与不同的硅酸盐水泥差异很小,可以大量使用。而橡胶混凝土也是一种新型绿色建材,该种建材具有良好的减震、隔热的效果,也可以在设计中大量的使用。除此之外,混凝土砌块、加气混凝土、纸面石膏板、GRC条板、复合轻质板3E板、硅钙秸秆轻体墙板等技术都可以应用到建筑设计当中,使建筑设计方案达到绿色建筑的设计要求。
总之,在建筑设计中,设计单位要想让投资方接受设计方案,应该力争让设计方案符合投资方的利益诉求,将现在比较成熟的绿色建筑技术应用到方案设计方案当中,降低设计方案的能耗。并且要在保证建筑质量的同时尽量降低建筑造价,只有这样绿色建筑设计才能被投资方接受,并能在实际的建筑工程建设中得到较好的推广和应用。
参考文献:
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【关键词】绿色建筑设计;住宅设计;创新;方法
1. 前言
随着传统石化能源的枯竭和人类生活环境的恶化,人们越来越清醒的认识到人类与自然和谐共生的重要性。人类住宅设计快速的向绿色环保设计发展,不但能够很大程度的节约能源,更能在保护环境和减少污染问题上提供建设性的成果。因此,绿色建筑设计是建筑设计未来的发展方向。绿色建筑设计是人们在经历了长期发展后理性反思的结果。我国是个人口基数庞大的国家,人均资源非常匮乏,因此在我国推行绿色环保建筑设计,不仅仅是出于资源匮乏的考虑,更加是对我国长远的资源保护和环境保护的规划。所以结合我国的经济、环境、气候条件,采用绿色建筑设计理念进行绿色建筑设计,实现节能、节地、节水、减少环境污染和改善居民住宅舒适度。绿色建筑是一项系统的工程,他不但在建筑设计上要追求绿色,同时在建筑施工过程中也要遵循绿色原则,这种绿色建筑设计理念,必定将成为未来建筑设计的发展方向,也会为我国住宅建设设计带来行的创新方法与成果。
2. 住宅建筑设计新理念的概念和特征
2.1 绿色建筑设计的概念。
2004年8月,我国建筑部将“绿色建筑”明确定义为:为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动的空间,同时在建筑的整个生命周期内实现高效地利用资源,最大限度地节俭,最大限度地减少对周围环境影响的建筑物。因此绿色建筑设计的概念就是注重资源和环境的保护,注重以人为本的建筑理念,强调建筑的可持续发展。
2.2 绿色建筑设计的特征。
首先,绿色建筑设计应该有节能的特征。这是绿色建筑最重要的特征之一,体现的是人与自然地和谐相处,通过科学合理的设计,最大限度地利用环境中的太阳能、风能、地热能、生物能等天然能源和可再生能源。降低对自然有污染的传统火力发电电能的利用,防止污染。其次,绿色建筑还应有环保的特征。绿色建筑从最开始的设计,到后来的施工和最后的拆除,都应该注重对周围环境的保护,合理利用土地资源,使用无污染的建筑材料。再次,绿色建筑的舒适安全特征,绿色建筑强调的是以人为本的建筑理念,建筑内部的布局设计应该注重安全性,同时要有良好的采光和通风设计。绿色建筑设计应该遵循以上概念和绿色建筑设计的特征进行合理的设计,充分体现绿色建筑设计的人性化和环保性。
3. 绿色建筑设计的基本原则
3.1 可持续性原则。
人类要与自然和谐共处,绿色建筑设计应该要遵循可持续发展原则,在既不影响当代人的利益下,也能满足后代对于资源环境的需要。
3.2 整体性原则。
生态系统作为一个整体,具有高度的相互依赖性和统一性。绿色建筑设计为达到与生态系统的和谐统一就必须满足整体性原则,绿色建筑的任何细节都应该满足绿色建筑的特征。
3.3 共生性原则。
作为生态建筑的典范,绿色建筑应该具备与人和其他生物之间普遍共生。共生本来是生物学的概念,是指一种生物能够在整个生态系统中与其他的生物相互依存的关系。
3.4 反馈性原则。
对于绿色建筑企业,在进行绿色建筑时,应该注重社会对于绿色建筑需求的信息反馈,及时调整设计。让企业的绿色建筑设计赢得越来越多人的喜欢,同时也赢得了市场的认可。
4. 绿色建筑设计的创新方法
4.1 绿色建筑设计的前期策划。
鉴于绿色建筑设计的人性化,绿色建筑设计应该是在设计师和用户共同策划下完成的。设计师要充分考虑绿色建筑的环保性和节能性等特点,进行初步的设计,设计初步定稿之后还要充分听取用户对于建筑设计的要求,做到设计的人性化。同时还要保证项目的设计要经过广泛的论证,这样才能保证设计方案的优化,在设计决策阶段解决问题。
4.2 绿色建筑方案设计中的重点方面。
最大限度地利用自然资源,如自然风和自然光。在进行建筑设计时要考虑建筑长期的成本计算,而不仅仅只是考虑工程本身所花费的成本。要考虑到绿色建筑后期对材料的回收利用,要最大限度地满足住户的舒适度,必须要考虑到适当的生态策略技术。允许在设计阶段有不同的设计方案,在选择设计方案时要协同各设计方案的优点,取长补短,力求使设计方案最佳。在设计时要考虑为群众设计活动场所。
4.3 多工种协同工作的绿色建筑设计方法。
传统的建筑设计分为很多分散的阶段:首先是由建筑设计师提出建筑方案,再由土木工程师和其他的工程师进行其他的水、电、暖等系统的设计。随着现代计算机的广泛应用,打破了各设计专业的隔阂,可以系统地整合各设计专业的信息,通过计算机集成,及时调整设计方案,加强了各个专业设计人员的沟通,通过相互间的意见交换,增加了绿色建筑设计方案的可行性。最大限度地减少因设计方案而造成的材料和人工的浪费,减少因采用绿色方案而造成的建筑投资的增加值。
5. 绿色建筑设计的设计要点
5.1 绿色建筑设计的节能设计要点。
传统建筑设计由于其商业性,注重的仅仅是初始建筑时的投资节省,并没有充分考虑住户长期使用过程中的成本支出。随着建筑行业的发展,节能建筑越来越受到市场的喜爱,这样使得建筑商不得不考虑绿色建筑设计对持续消费的关注,按照节能建筑建设标准,要求设计院在进行绿色建筑设计时必须要采取节能措施进行设计。
(1)维护结构,建筑的外维护结构热工性能指标要高于夏热冬冷地区公共建筑节能标准的规定。要尽量减少透明窗体面积,减少太阳辐射的热量,取得很好的保温隔热效果。
(2)屋面、外墙防水保暖工程的生产要严格按照国家标准进行生产。
(3)外窗,要注意空气的渗透性等条件。
5.2 绿色建筑设计的合理利用土地资源要点。
按照绿色建筑设计标准,新的绿色建筑设计要合理控制开发强度,要求容积率从原来的2.5上升到3.0,将建筑覆盖率由原来的25.17%下降到18.4%。同时在场地的选址上,要尽量减少对周围环境的影响。要合理组织场地交通体系,场地的出入口设置位置要离公交站距离控制在500米以内,要合理开发利用地下空间。
5.3 绿色建筑设计的节水与水资源利用要点。
在进行节水设计时,要注意对节水器具、防止水压出流、避免管网漏损、节水灌溉等方面。同时在进行建筑施工的过程中也要落实绿色建筑对节水的要求,在施工过程中按照设计要求合理设置节水器具,管道布置时要按照施工要求进行,避免管网漏损。
5.4 绿色建筑设计的节材与材料利用要点。
由于建筑施工完全是按照设计要求来进行的,所以再设计阶段就要考虑材料的重复利用和可回收和可再生材料的使用问题。列如:对于废弃的混泥土应该进行再利用,可以用于地基加固、道路的垫层等。对于废弃的沥青,利用通过在回收加热冷溶和热熔的方式进行回收。
6. 可持续住区规设计
人是住区环境的主体,设计必须以人为本。进行未来绿色住区环境的设计实践,即需首先把握住绿色住区环境设计的特征,以及在设计实践中应遵循的原则。而作为绿色住区环境设计的特征,主要表现在可持续特征、循环特征、时代特征方面,即:
6.1 可持续特征:
绿色住区环境的可持续发展特征意为住区环境设计在满足当代人需求的同时,应不危及后代人的需求及选择生活方式的可能性。具体在其规划设计的构思、平面布局结构与各类设施的设置方面应尊重住区内土地和环境及栖居者的自然属性,全面考虑住区室内环境与室外环境及周围环境的各种关系,强调人类活动与住区环境所处地域的不可分割性。从而提高住区的吸引力,并使其成为稳定且可持续发展的社会细胞。
6.2 循环特征:
这是指在绿色住区环境中的生活与生产活动所消耗的能量、原料及废料能相互循环利用,自行消化分解。即在住区规划设计中能使其各系统在能量利用、物质消耗、信息传递及分解污染物方面能形成一个卓有成效的相对闭合的循环网络,这样既对住区外部区域不产生污染,周围环境的有害干扰也不易入侵住区环境内部,故循环特征就成为绿色住区环境的一个重要标志。
6.3 时代特征:
从绿色住区环境的提出可知:它是城市社会经济水平发展到一定高度后才出现的,其住区环境的时代特征具体应体现在住区环境与信息技术的有机结合,从而创造一个高质量的人居环境服务体系;另外住宅智能化将被引入住区环境建设之中,住区环境中住房的概念将被扩展,使其不仅仅被理解为家庭居住,而是集工作、学习、居家、娱乐等于一体的社会单元。
7. 结语
在我国不断提倡节能、环保、低碳和循环经济的大环境下,绿色建筑设计理念将逐步深入人心,绿色建筑设计将成为未来建筑设计市场的主导方向,得到不断的推广和发扬光大。
参考文献
[1] 重庆大学深圳市建筑科学研究所绿色建筑节水与水资源利用方案设计导则(第二册)2006年.
[2] 王建娥浅议环保节能建筑设计科技情报开发与经济2010年第20卷第5期.
[3] 仇保兴建立五大创新体系促进绿色建筑发展建设科技2006年9月.
[4] 田华赵文学浅议绿色建筑设计山西建筑2010年4月.
[5] 中国建筑学会建筑学报,2010,(3).
[6] 中国住宅设计精品选.中国计划出版社,1998.
[7] 住宅设计资料集(1)(3).中国建筑工业出版社,1999.
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(一)题目设置:
国内外大量建筑教育研究及实践显示,青年学生普遍具有很强的自主学习能力和创新潜力。大学教师的作用,应该更多地放在如何最大限度地发挥学生的自主学习能力,同时又能更好地激发其自主创新的潜力上,而不是在如何传授具体知识上。有鉴于此,本项目教学团队在建筑设计课程中,特别是在三年级下学期开设的绿色生态建筑设计课教学中,采用了一种十分开放灵活的题目设置方式。首先,题目设置只限“规模”不限“类型”。限规模是为了限定一般意义上的设计难度,使学生能有充分的时间和精力,集中分析和探索与绿色生态建筑主题直接相关的特殊问题。每个设计小组可以根据组内成员共同的兴趣爱好和关注点,自主选择所要设计的建筑类型,并自行拟定方案策划书(包括设计任务书)。其次,题目设置不规定“场址”。各设计小组需要自主选择自认为最适宜的项目场址,同时必须对其所选题目及选址进行详细论证(包括进行现场测绘及社会调查),并在课堂上进行公开答辩。实践证明,以上题目设置方式,明显增加了设计题目的“多样性”和“探索性”。具体讲,在传统题目设置方法下,每班学生在每次设计课中仅接触到一个设计题目;采用新的题目设置方法后,每班学生在每次设计课中可以同时接触和探讨6-9个不同的题目,并且每届都有不同。本项目教学团队自2006年以来,在绿色生态建筑设计课中,已经积累了40余个特色鲜明的设计题目,例如:面向科学考察的“秦岭野生动植物科学考察站”、面向自行车山地旅游者的“自行车休息站”、面向城市打工者群体的“灵活宜居住宅”、面向留守儿童的“小候鸟之家”、面向青年群体的“蚁族公寓”、面向新农村建设的“农村生态住宅”、面向沙漠地区农村环境的“沙漠农宅”、面向残疾人的“康复中心”、面向废弃矿山的“环境改造住宅”、面向果品种植基地的“葡萄庄园”、面向生态湿地保护的“湿地科考宣传站”等等。由于所有题目均来自学生们自己的观察、思考和选择,都结合了学生自己的兴趣和爱好,因此每个设计小组的学习积极性和探索热情都十分高涨。当然,为了突出每个方案的定位和特色,在具体教学实践中,教师有必要针对每组设计题目的不同特点,进行适宜而巧妙的引导。例如,在民居类题目的设计中,引导学生从地域传统建筑中汲取绿色建筑设计的民间智慧;在山地科考类题目中,从灵活可移动、轻便可拆装、地形适应性强、零能耗零排放、安全可靠并便于观察等角度,进行方案探索;在花房类题目中,引导学生从花卉、植物的自然形态出发,借鉴有机建筑的设计语言;在沙地、高原、湿地、渔场、河滩等特殊选址类题目中,引导学生仔细了解和分析场址中存在的特殊问题,同时充分挖掘并利用场址的自然资源与特征;在面向残疾人、蚁族、农民工、出租车司机等特殊使用者群体的题目中,引导学生将人文关怀与绿色建筑的具体技术结合起来进行探索和设计。在开放与引导相结合的题目设置方式下,对多种不同选题的策划、论证和修订,不仅极大地丰富了课堂教学的内容,活跃了课堂教学的氛围,也明显提高了学生主动发现和关心社会现实问题的意识和能力,进一步加深了课程教学与当代社会需求的结合程度。
(二)教学方式:
单向与多向相结合传统建筑设计课程,主要采用教师与学生一对一、手把手的“单向”教学方式。这种方式下,教师是教学的主体,学生是教学的客体;学生的设计思维很容易局限于其所接触到的指导教师个人的设计思维。为了更加充分地突出和强调学生在学习中的主体地位,同时更好地培养和提升学生的逻辑思维和创新能力,本项目教改实践中,采用了“单向与多向”相结合的教学方式,希望在教师的引导和启发下,学生的自主探索能力和创新潜能得到最大程度的发挥。具体做法如下:
1.课程初期
主要目标是帮助学生建立正确清晰的绿色建筑的基本概念。该阶段教师是课堂的主角,采用以“启发式”为主的教学方式。具体教学中,绿色建筑的产生背景、发展现状、构成要素、设计要点等关键概念和基本知识,由主讲教师集中讲解;绿色建筑的具体设计手法和技术策略等,则通过“双向”互动的方式,启发引导学生自主分析总结。
2.课程中期
主要目标是引导学生广泛、深入地探索和讨论绿色建筑设计的各种手法、策略和技术手段,并在各自的设计方案中,进行适宜的选择和应用;采用“单向”与“多向”相结合的灵活多样的课堂组织形式。首先教师根据事先拟定的课程进度要求,分别介绍节能、节地、节水、节材、生态景观、绿色施工等与绿色建筑设计相关的主要概念及典型技术策略;其次,各学生小组结合PPT介绍各组设计方案的相应进展;第三,每个设计小组需要就其所提出的设计方案,进行“一对一”、“一对多”、“多对多”等多种方式的现场答辩,最后,由教师进行总结点评。实践证明,通过全班范围的分组讨论,各小组在设计过程中所探索的问题自然地成为全班思考和讨论的问题,因此有效扩充了设计课课堂讨论的广度和深度。激烈的课堂辩论和问答,使学生创新设计的表达和思辨能力得到了很好的锻炼和提升;同时,小组之间公开竞争的氛围和压力,也明显激发出学生自主创作更优设计的强烈内在动力。课堂辩论往往能反映学生在绿色建筑设计探索过程中普遍存在的疑惑和问题,这就使教师最后的总结和点评能做到有的放矢,事半功倍。
3.课程后期
主要目标是最后完善设计方案,充分展示设计成果。该阶段教学回归到以“一对一”为主的教学模式。教师与学生设计小组针对设计方案的具体问题,进行更加深入细致的讨论,进一步明确设计方案中的各个细节,完成图面布置和最后方案成果。实践证明,相比传统的“单向式”教学方式,这种“单向与多向”相结合的讨论式教学方式,在有限的课时条件下,不仅能高效地完成绿色建筑设计课的教学任务,而且能扩展学生自主探索问题的深度和广度,大大提高课程的总体教学成效。
(三)辅助手段:
科学与实用相结合绿色建筑设计对方案的环境性能有更高的要求,因此,本项目教学中,采用了软件模拟和模型实验两种教学辅助手段。软件模拟是通过数字技术手段对建筑设计方案的环境性能进行模拟演示,是一种近10年来快速发展起来的较科学的辅助设计手段;模型实验则是在手工模型的基础上对方案实际效果进行直观验证,是一种简单实用的方案效果验证手段。两者相结合,既可以加深学生对当代科学技术及手段的了解和掌握,又能够锻炼学生的动手操作能力和实验探索能力。
1.软件模拟
已开发的绿色建筑性能模拟软件很多,仅网络上就能查询到100多个。然而,此类软件大多是供工程师使用的复杂的定量分析工具,并不适合建筑学专业学生设计应用。经过多方比较分析,项目教学团队在绿色建筑类设计课教学中,引入了专门为建筑师开发的Ecotect(生态建筑大师)模拟软件,用于比较选择和优化设计方案。当代大学生大多对计算机辅助设计和模拟软件具有很高的学习兴趣和自学能力,只要引导得当,学生完全可以通过网络教学资源,利用课余时间,自学并掌握该环境模拟软件的使用。模拟软件的引入,不仅能够起到辅助验证绿色建筑设计方案(建筑通风、采光、热舒适性能等)预期效果的作用,而且能够很好地激发学生从更加科学的角度分析和探索绿色建筑设计策略的热情和积极性。
2.模型实验
绿色建筑设计方案的环境性能也可以通过传统的模型实验进行验证。在教学实践中,鼓励学生制作简单的工作模型,并采用纸屑、锯末、纸挡板等简单道具,为设计方案的自然通风、自然采光策略的有效性和可行性进行验证(见图2)。实践证明,这种方法用材不多、简便易行,学生掌握起来非常容易;实验结果可以直观地反映出设计方案的预期效果,特别适用于选择、推敲和改进通风口及遮阳板的形状、位置和大小等。要对模型实验进行成功有效的策划、执行、观察、记录和分析,不仅需要掌握正确的理论知识,还需要具备较强的逻辑思维能力与较好的空间想象力和创造力。模型实验的策划和操作过程,进一步激发和提升了学生在设计中自主探索绿色建筑科学知识的热情与潜能。
二、创新设计能力的检验与提升
“参加创新设计竞赛”是综合检验和快速提升学生创新设计能力的最佳途径之一,其原因主要在于三个方面:首先,创新设计竞赛具有明确的目标和竞争性,容易激发学生创新设计的内在动力和积极性;其次,各类创新设计竞赛,特别是由建筑学专业全国指导委员会主办的创新设计竞赛,往往紧密结合建筑学专业和学科的前沿和最新方向,具有引领专业发展方向的重要作用;第三,参加创新设计竞赛的过程,以及对竞赛获奖作品的比较和分析,有利于博采众家之长,为不断提升绿色建筑创新设计能力积累宝贵的经验。有鉴于此,本项目教学团队在教改实践中,收集了各类与“绿色、生态及可持续建筑设计”相关的竞赛信息,并将与教学计划和课程进度相适应的较好的题目,尽量结合到课程设计教学中进行系统指导。对于那些内容适宜,但设计周期与课程衔接有困难的题目,则推荐给学生,鼓励他们利用课余时间自主开展设计活动。实践证明,通过参加设计竞赛,不仅有效调动了学生开展绿色建筑创新设计的内在动力,也大大提升了他们自主开展绿色建筑创新设计的实力和潜能。2010年以来,本项目教学团队指导学生在绿色建筑相关设计竞赛中获得全国一等奖3项、金奖3项、银奖2项、二等奖2项(见表1),其他奖项还包括最佳科技展示奖、数字技术应用奖、三等奖、优秀奖、佳作奖等各类全国设计竞赛奖20余项;同时,指导教师还获得年度绿色建筑杰出贡献特等奖(优秀指导教师)2次,学校获得最佳组织奖1次。这些成果从一个侧面展示了学生整体绿色建筑自主创新设计能力的不断提升。
三、结语
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工业建筑是企业生产运作的基本设施,是作业人员从事生产活动的重要场所。绿色建筑设计可以为作业人员创造更加优越的生产环境,提升工业生产的效率,提高工业产品的质量。环保、节能的绿色设计理念,既是建筑理念不断更新和发展的需要,也是建筑行业可持续发展的必然选择。
1工业建筑设计的基本要求
对工业建筑来说,除了需要满足特定的生产工艺对建筑环境的要求之外,还要满足工作环境舒适度和工作人员精神愉悦的要求。现代工业建筑在工艺、性能、结构、分布等方面,都应达到国家的规定标准,都要符合工业建筑设计的基本要求。
1.1满足工艺要求与建筑有关的工艺要求包括:(1)流程。直接影响各工段、各部门平面的次序和相互关系。(2)运输工具和运输方式。与厂房平面、结构类型和经济效果密切相关。(3)生产特点。如散发大量余热和烟尘,排出大量酸、碱等腐蚀性物质或有毒、易燃、易爆气体。
1.2合理选择结构根据生产工艺要求,结合材料、施工条件等因素,选择适宜的结构体系。钢筋混凝土结构,材料易得,施工方便,耐火耐蚀,可以预制,也可现场浇注。钢结构则多用在大跨度、大空间或振动较大的生产车间,需要采取防火、防腐蚀措施。
1.3保证生产环境生产环境是工业企业进行生产运营的重要条件,也是工业建筑设计首先需要满足的基本条件。(1)要有良好的采光和照明。一般厂房多为自然采光,但采光均匀度较差。如纺织厂的精纺和织布车间多为自然采光,但应解决日光直射问题。(2)具有良好的通风条件。如采用自然通风,要了解厂房内部状况和当地气象条件,设计好排风通道。
1.4合理布置用房需要对房屋的用途进行规划。一般来讲,有生活用房和生产管理用房。生活用房主要包括存衣间、厕所、盥洗室、淋浴室、保健站、餐室等,要根据生产需要和卫生条件合理布置。车间行政管理用房和一些空间不大的生产辅助用房,可以和生活用房布置在一起。总平面布置的关键是合理地解决全厂各部分之间的分隔和联系。
2传统工业建筑设计的弊端
随着国民经济的快速发展,工业经济收入水平持续上升,工业企业的规划发展也更加多元化。但是,目前我国工业建筑设计方案,还远远不能满足现代工业建筑设计的要求,依旧存在着诸多问题。
2.1质量问题质量是建筑的命根,质量上的缺陷是建筑设计的最大缺陷。设计阶段是工业建筑项目的初始环节,设计方案是否合理,对工程建设的质量有决定性影响。传统的工业建筑设计,仅限于常规的生产需求,多数只是为了向企业提供生产空间,并没有考虑设计方案存在的质量问题。如在设计厂房建筑时,对占地面积、空间改造、建筑性能等问题没有充分考虑,造成建筑设计方案与实际生产要求不相符,设计方案存在明显的质量问题。
2.2污染问题我国正在大力推进节能减排工作,这也要求建筑行业朝着“环保节能”方向发展,以促进整个工业产业链的优化改造。在工业化生产的背景下,建筑物设计改造中出现了多种“污染问题”,产生了一定的负面效应。设计人员没有充分考虑绿色建筑的要求,建筑防污处理不够理想。以电力建筑物为例,变电站建筑施工需要占用大量的土地,建筑方案设计不合理,就会造成土地资源的浪费,或者出现在森林区域肆意开发等问题。
2.3成本问题从工业建筑项目投资的角度考虑,无论是中小型还是大型工业建筑,都需要投入巨额的成本资金。建筑设计关系到成本耗资的数额,如果设计人员的成本控制意识不强,对项目规划需消耗的费用缺乏全盘考虑,那么就可能导致资金的浪费。如工程设计师对工业建筑材料的分配不合理,导致材料采购成本增多;建筑结构设计不合理,则会造成了工程的返工返修现象,增加了项目建造成本。
3绿色建筑设计理念的主要内容
鉴于传统工业建筑设计的缺陷和不足,新时期工业建筑设计应以“绿色环保”为宗旨,从环保、节能、除污、低耗等方面详细分析,设计出更加科学的建筑方案,建造出更加优越的工业建筑物。
3.1环保“保护环境,避免污染”,这是绿色建筑设计的核心思想,对绿色工业产业的发展有着重要意义。根据工业建筑设计标准,设计人员必须要结合前期勘测得到的数据信息,制定“环保型”建筑方案。工程设计师可以从材料、结构、外观等方面全面提升工业建筑的绿色效果,严格防范有害建筑的形成。
3.2节能能耗问题是限制工业建筑发展的重要因素,过大的能量消耗,对工业生产活动造成了较大的阻碍。绿色建筑设计理念对建筑节能提出了新要求:一是节能系统,工业厂房建筑尽量采用外墙保温系统、内墙保温系统等结构,避免热能过度耗损带来的不便。二是节能材料,广泛采购新型节能材料,提高工业建筑的综合性能。
3.3除污除了对工业建筑的结构进行改良设计,还需配备高性能的除污系统,以此来改善工业建筑的使用性能。“除污”是绿色建筑设计思想的新内容,要求为工业建筑提供多功能的操控系统。通常应在建筑物内部安装自动化除污系统,利用除尘器、除烟器等装置维持建筑物内空气的正常流通,防止各种污染现象的发生。
3.4低耗热能耗损过大是影响工业建筑内部环境的一大因素,由于传统建筑设计条件有限,对热能消耗问题未能采取有效的处理措施。新时期绿色建筑设计应坚持“低耗”原则,对建筑内、外部的热能消耗加以控制。比较常见的低耗设计是采用“保温系统”,在冬、夏两个季节协调热能供应,营造良好的工业生产环境。
4工业建筑设计融入绿色理念的表现
目前,国内建筑行业总体实现了绿色改革,绿色建筑成为了建筑市场发展的新趋势。越来越多的工业建筑设计体现了“环保、节能、绿色”的新理念。
4.1工艺改造在绿色理念指导下,设计单位对工业建筑物的建造工艺进行了优化改进,以保证后期施工符合绿色建筑物的要求。常见的改造方式是简化工艺,在保证建筑设计质量的前提下,对原始工艺精简调整,以适应节能降耗的建筑设计要求。
4.2新型材料建筑行业新型材料的出现,大量绿色材料的普及和运用,为实现建筑节能创造了条件。首先,改造混凝土材料。混凝土是工业建筑的基本要素,设计人员对混合料进行了绿化改造。如智能混凝土,具有性能强、材质优、成本低等优点。其次,更新工业建筑装饰材料。如内外墙体材料、地面材料、顶棚材料等,均采用了新型的绿色环保材料。
4.3除污系统除污系统是基于自动化控制平台的新系统,设计人员常根据工业企业的生产情况,结合存在的污染问题,配备专业的除污控制系统。针对空气污染,可在厂房适当位置安装排烟系统,及时把有害气体输送到厂房外部,或者完成相应的空气净化处理。此外,工业污水也是绿色建筑设计需考虑的问题,多数企业已经在工业厂房内配置了给排水系统,避免了污水聚积产生的污染。
4.4优化结构从现有的工业建筑来看,建筑物的主要结构可分为“单层、多层”两种形式。每一种形式的建筑物都得到了全面优化,整体结构形式在不断改造升级。就多层建筑而言,设计人员注重结构空间的利用,适当降低每个层面之间的高度,减少建筑能耗,降低结构承载。同时,在工业建筑结构交接处设置加固构件,增强了建筑物抗震、抗病害的能力。
5建筑绿色设计方案的管理设计单位选定
工业建筑方案之后,还应对设计方案实施优化管理,以确保建筑物结构满足企业的生产需求。绿色建筑设计管理的内容包括:(1)勘测管理。按照工业建筑设计的要求,对工业生产区域的地质情况,进行详细勘测,收集多项数据以辅助设计。(2)数据管理。利用计算机建立自动化数据管理模式,将企业提供的建筑数据输入计算机,进行自动化处理,以获得可靠的工程数据,为设计人员提供必要的指导。(3)综合审核。监理单位应安排专业人员,对工业建筑方案进行全面审核。对方案中存在的问题,要及时提醒设计单位进行修改,实现绿色建筑设计的最优化。
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【关键字】创新思维,建筑节能,设计方案
引语
由于我国是人口大国,加上城市化步伐的加快,建筑业的发展也十分迅猛,同时也带来了很大的环境问题。在节能减排政策的大力推动下,建筑节能,绿色建筑等观念逐渐深入人心,但受到传统设计观念的制约和影响,很多建筑设计师对建筑节能还未能形成正确的观念,难以把握建筑节能设计的原则,加上实践工作的缺失,使得建筑节能的推广受到一定阻碍,为此一定要基于创新思维来设计建筑节能方案。
一:建筑平面的节能设计
由于冬冷夏热是我国各地区的基本情况,所以在建筑单位设计和规划中应该加强天然能源的利用,既可以达到节能的效果,又可以改善屋内的温度以适应环境的变化。依据屋内房间功能的不同,可将住宅屋内分为起居活动室,厨房和室内休息区三个部分,起居活动室主要供住户睡眠,存放衣物,休息等作用,在休息时应采光通风,创建舒适的休息环境,在保证窗户隔热性与气密性的条件下,起居室的朝向不会影响建筑节能的设计。客厅是住户及其他亲朋好友的活动中心,白天的阳光和日照对于客厅有重要的影响,有直接的节能意义,需要加强。
二:建筑规划节能设计
(一) 建筑朝向节能设计
在建筑节能设计的规划阶段,应着重考虑建筑的间距,朝向,绿化,体重,体型等因素,用于改善建筑的内在环境。在这些因素中,建筑的朝向对建筑有非常重要的影响,应保证在夏天的时候减少太阳对墙面及室内的直接照射,并形成良好的通风。冬季应有较多的阳光进入屋内,尽可能避免冷,强风的影响。为此,考虑了环境和节能之后,建筑的朝向应该避免东西方向,接近南北方向或南北方向最好。如果条件不允许,应该把主要的房间冬季朝阳和背风的方位,减少建筑结构散热的影响。除此之外,建筑间距与节能也有较大联系,应保证建筑南墙的太阳辐射在冬季中不受其他建筑的影响而缩减。
(二) 建筑设计阶段的节能设计要点
建筑设计阶段的节能设计要点有5个方面,一,在建筑外形的选择上最好采用长条型,避免使用凹凸面太多,体型复杂的建筑形状。二,寒冷地区的高层建筑不应使用开敞式的楼梯,入口设置应采用一定的避风措施,减少散热,如在入口放置门斗等。三,应尽可能减少建筑的表面积,控制建筑表面积和建筑体型系数之比,增加组合体或加大进深,减少建筑的宽度。四,重视遮阳板,屋檐,百叶窗,窗帘等构造,这对节能和调节日照有着重要的作用,特别加强玻璃幕墙的节能设计,充分考虑遮光和遮阳条件。
三:围护结构节能设计
建筑耗能的多与少主要是由冷风渗透和热传导所造成的。实验证明建筑围护结构耗能量占采暖热耗的一半左右。所以为了更大程度的节能,需要从门,窗,墙等围护结构入手,还要考虑围护结构的热熔性与吸热性等指标。
(一) 窗户节能设计
窗户是轻质构体,为耗热的薄弱环节,一般单层玻璃能耗会占到夏季降温或冬季保温能耗的一半以上,所以改善窗户的绝热性能是建筑节能的重要工作。窗户的节能要控制不同朝向的窗墙比,避免东西方向设置大窗,这样可以提高窗户的遮阳效果。同时还要注意各种玻璃材质的热导性和对太阳的阻隔效果,选择热反射玻璃,吸热玻璃,中空玻璃和低辐射的玻璃等,提高玻璃气密性。此外应在玻璃上贴透明的聚酯膜,也可以达到窗户节能的效果。
(二) 墙体节能设计
墙体作为建筑围护结构中的主要部分,其功能有防水,保温,隔热,承重等。过去的建筑一般采用实心粘土为主的墙体,希望通过增大墙体厚度来加强保温的效果,现在人们已经逐渐意识到这种做法极大的浪费了土地资源和建筑能源,应用其他材料替代。一般来说,墙体不应采用单一材料,因为单一材料很难同时满足隔热,保温的要求,所以在墙体节能的前提下应采用空心砖墙及复合墙体技术。新墙体的材料主要由水泥,混凝土,硅酸材质等构成,有时还要加入部分炉渣,粉煤灰等工业废渣经过烧结或压制,蒸压等环节后制成建筑砌块,非粘土砖及板材。新的建筑墙体有着轻质,节能,保温,隔热,改善建筑功能等一系列的优点,其中有相当部分还是绿色建材。
四:其他综合节能设计方案
为了加强建筑节能的效果,我们应创新的优化常规能源的使用,在符合国家能源政策的前提下,选择合适的建筑能源供应方案,优化建筑中各个系统设备的设计与运行。整合住宅区的规模,周边热网情况,区委等现状采用最佳的制冷和供暖方式,加强能源的梯级使用。如在市政管网设施,城市规模等条件适宜的地区,对于小区采暖系统,应大大推广集中供暖和热电联产的方式。对于以电能使用为主,电力谷峰差大的地区可以采用蓄热技术。若有低温热源充足的地区,可以采用热泵的采暖方式。对集中供热的采暖末端应设有一定的调节装置。
此外,建筑的节能设计需要依靠许多专业的通力合作才能达到效率最高化。建筑节能涉及到小区规划,地理环境,居民使用情况,建筑设计等方面的综合,作用建筑设计人员,一定要协调各个方面的情况,不可一意孤行。为了降低建筑节能的成本,建筑设计还应充分利用一系列的再生能源,如沼气,太阳能,地热等的再利用,提高能源的利用率。
结语
综上所述,建筑节能的设计方案在于实事求是和创新技术,只有在创新思维的引导下,技术才有发展,才能加强建筑业的节能减排,实现可持续发展。作为建筑节能的设计人员,应从不同的方向,考虑建筑地的地形,气候,经济等条件,控制成本,加强节能设计的实际运用,为居民健康和建筑科学的良好发展做出贡献。
参考文献:
[1] 刘 鑫;关于建筑节能设计方案的分析[J]建材与装饰 2010(10)
[2] 刘大涛;绿色建筑节能设计方案的评价方法及应用研究[J]城市建设理论研究2013(20)
[3] 彭任重,李雨霏;于生态理念的建筑设计思路与方法探究[J]建材与装饰 2013(1)
[4] 危 锐;绿色建筑节能设计方案的评价方法及实际应用研究[J]规划与设计 2013(5)
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关键词:绿色建筑 发展 设计
1 绿色建筑是未来的建筑节能设计发展方向
随着传统石化能源的枯竭和人类生活环境的恶化,人们越来越清醒的认识到人类与自然和谐共生的重要性。绿色建筑,不但能够很大程度的节约能源,更能在保护环境和减少污染问题上提供建设性的成果。因此,可以说绿色建筑是建筑节能设计未来的发展方向。绿色建筑节能设计是人们在经历了长期发展后理性反思的结果。我国是个人口基数庞大的国家,人均资源非常匮乏,因此我国推行绿色建筑,不仅仅是出于资源匮乏的考虑,更加是对我国长远的资源保护和环境保护的规划。所以结合我国的经济、环境、气候条件,采用绿色建筑节能设计理念进行绿色建筑设计,实现节能、节地、节水、减少环境污染和改善居民住宅舒适度。绿色建筑是一项系统的工程,他不但在建筑节能设计上要追求绿色,同时在建筑施工过程中也要遵循绿色原则,这种绿色建筑设计理念,必定将成为未来建筑节能设计的发展方向。
2 绿色建筑的概念和特征
2.1 绿色建筑的概念
所谓“绿色建筑”是指规划、设计时充分考虑并利用了环境因素,施工过程中对环境的影响最低,运行阶段能为人们最大限度提供健康、舒适、低耗、无害空间,拆除后又对环境危害降到最低的建筑。因此,“绿色建筑”可以理解为在建筑寿命周期内,通过降低资源和能源的消耗,减少各种废物的产生,实现与自然共生的建筑。是指以消耗最小的能源、资源与环境损失,换取最好的人居环境的建筑。绿色建筑能为人类提供一个健康、舒适的工作、居住、活动的空间,同时能实现最高效率地利用能源、最低限度地影响环境。它是实现“以人为本”、“人- 建筑- 自然”三者和谐统一的重要途径,也是我国实施二十一世纪可持续发展战略的重要组成部分。
2.2 绿色建筑设计的特征
首先,绿色建筑设计应该有节能的特征。这是绿色建筑最重要的特征之一,体现的是人与自然地和谐相处,通过科学合理的设计,最大限度地利用环境中的太阳能、风能、地热能、生物能等天然能源和可再生能源。降低对对自然有污染的传统火力发电电能的利用,防止污染。其次,绿色建筑还应有环保的特征。绿色建筑从最开始的设计,到后来的施工和最后的拆除,都应该注重对周围环境的保护,合理利用土地资源,使用无污染的建筑材料。再次,绿色建筑的舒适安全特征,绿色建筑强调的是以人为本的建筑理念,建筑内部的布局设计应该注重安全性,同时要有良好的采光和通风设计。绿色建筑设计应该遵循以上概念和绿色建筑设计的特征进行合理的设计,充分体现绿色建筑节能的人性化和环保性。
3 绿色建筑设计的基本原则
1可持续性原则。人类要与自然和谐共处,绿色建筑应该要遵循可持续发展原则,在既不影响当代人的利益下,也能满足后代对于资源环境的需要。
2整体性原则。生态系统作为一个整体,具有高度的相互依赖性和统一性。绿色建筑为达到与生态系统的和谐统一就必须满足整体性原则,绿色建筑的任何细节都应该满足绿色建筑的特征。
3共生性原则。作为生态建筑的典范,绿色建筑应该具备与人和其他生物之间普遍共生。共生本来是生物学的概念,是指一种生物能够在整个生态系统中与其他的生物相互依存的关系。
4反馈性原则。对于绿色建筑企业,在进行绿色建筑时,应该注重社会对于绿色建筑需求的信息反馈,及时调整设计。让企业的绿色建筑节能设计赢得越来越多人的喜欢,同时也赢得了市场的认可。
4 绿色建筑节能设计的常见方法
4.1 绿色建筑节能设计的前期策划。
鉴于绿色建筑节能设计的人性化,绿色建筑节能设计应该是在设计师和用户共同策划下完成的。设计师要充分考虑绿色建筑的环保性和节能性等特点,进行初步的设计,设计初步定稿之后还要充分听取用户对于建筑节能设计的要求,做到设计的人性化。同时还要保证项目的设计要经过广泛的论证,这样才能保证设计方案的优化,在设计决策阶段解决问题。
4.2 绿色建筑方案设计中的重点方面。
最大限度地利用自然资源,如自然风和自然光。在进行建筑节能设计时要考虑建筑长期的成本计算,而不仅仅只是考虑工程本身所花费的成本。要了考虑到绿色建筑后期对材料的回收利用,要最大限度地满足住户的舒适度,必须要考虑到适当的生态策略技术。允许在设计阶段有不同的设计方案,在选择设计方案时要协同各设计方案的优点,取长补短,力求使设计方案最佳。在设计时要考虑为群众设计活动场所。
4.3 多工种协同工作的绿色建筑节能设计方法。
传统的建筑节能设计分为很多分散的阶段:首先是由建筑节能设计师提出建筑方案,再由土木工工程师和其他的工程师进行其他的水、电、暖等系统的设计。随着现代计算机的广泛应用,打破了各设计专业的隔阂,可以系统地整合各设计专业的信息,通过计算机集成,及时调整设计方案,加强了各个专业设计人员的沟通,通过相互间的意见交换,增加了绿色建筑节能设计方案的可行性。
5 绿色建筑节能设计注意的事项
5.1.重视整体设计
整体设计的优劣将直接影响绿色建筑的性能及成本。建筑节能设计必须结合气候、文化、经济等诸多因素进行综合分析、整体设计,切勿盲目照搬所谓的先进绿色技术,也不能仅仅着眼于一个局部而不顾整体。
5.2.因地制宜
绿色建筑非常强调的一点是因地制宜,绝不能照搬盲从。气候的差异也使得不同地区的绿色设计策略大相径庭。建筑节能设计应充分结合当地的气候特点及其它地域条件,最大限度地利用自然采光、自然通风、被动式集热和制冷,从而减少因采光、通风、供暖、空调所导致的能耗和污染。在日照充足的西北地区,太阳能的利用就显得高效、重要。而对于终日阴云密布或阴雨绵绵的地区则效果不明显,甚至可有可无。北方寒冷地区的建筑应该在建筑保温材料上多花钱、多投入,而南方炎热地区则更多的是要考虑遮阳板的方位和角度,即防止太阳辐射和避免产生眩光。某种建筑平面或户型在一个地区也许是适合气候特点的典范之作,而搬到另一个地区则会成为最蹩脚的抄袭。
5.3.尊重基地环境
在保证建筑安全性、便利性、舒适性、经济性基础上,在建筑规划、设计的各个环节引入环境概念,是一个涉及多学科的复杂的系统工程。规划、设计时须结合当地生态、地理、人文环境特性,收集有关气候、水资源、土地使用、交通、基础设施、能源系统、人文环境等资料,力求做到建筑与周围的生态、人文环境的有机结合和协调,增加人类的舒适和健康,最大限度提高能源和材料的使用效率。
5.4.创造健康舒适的室内环境
健康、舒适的生活环境,包括:使用对人体健康无害的材料,抑制危害人体健康的有害辐射、电波、气体等,符合人体工程学的设计;室内具有优良的空气质量,优良的温、湿度环境,优良的光、视线环境,优良的声环境。
5.5.应用减轻环境负荷的建筑节能新技术
能源使用的高效节约化,包括:根据日照强度自动调节室内照明系统、局域空调、局域换气系统、节水系统;注意能源的循环使用,包括对二次能源的利用、蓄热系统、排热回收等;使用耐久性强的建筑材料;采用便于对建筑保养、修缮、更新的设计;设备竖井、机房、面积、层高、荷载等设计须留有发展余地。
5.6.使建筑融入历史与地域的人文环境
这一点包括以下几个方面:1)对古建筑的妥善保存,对传统街区景观的继承和发展;2)继承地方传统的施工技术和生产技术;3)继承保护城市与地域的景观特色,并创造积极的城市新景观;4)保持居民原有的生活方式并使居民参与建筑节能设计与街区更新。
6 结束语
建筑节能设计一项复杂的综合性工过程,实现这一过程的前提条件就是有效的进行建筑规划设计,从根本上解决建筑中存在的问题,使建筑设计在各个方面都能体现绿色建筑具有特点,这样不仅可满足人们的生理和心理需求,而且能源和资源的消耗最为经济合理,对绿色环境的冲击最小。所以绿色建筑已经是现在建筑节能设计中的主流了。
7 参考文献
1. 住宅设计规范GB50096-1999
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【关键词】建筑性能 优化 设计 绿色建筑
1 引言
为了响应全球可持续发展战略的需求,建筑行业的计算机辅助数字生成与建筑性能数值模拟技术对建筑房屋设计产生了至关重要的价值。即有利于建筑行业对绿色建筑设计的实施和推广,但同时也给建筑方案优化设计带来了更多的难题。在建筑行业领域里,很多科研人员和工程师都开始展开对实现高效科学的性能化建筑方案设计的研究。因此,在这样情况下,一套可行性高的绿色建筑方案优化设计的诞生是非常重要的。
2 建筑性能及方案优化设计的概念
2.1 建筑性能
建筑性能包括了空间的私密性、光质量、通风性能、空气质量、空间噪声和可持续发展性能等非常多样化。本文主要是从建筑设计的绿色可持续发展角度入手,将限定建筑物理环境定位于建筑设计的性能上,主要是指建筑群周边的环境影响和内部环境质量相关的建筑物理环境性能。多样化的环境性能都是能直接或间接的影响到建筑内部使用者对室内的舒适度、外部区域的舒适度以及周边能源的节约与利用等[2],这些都是和建筑物密切相关。
2.2 性能化建筑方案优化设计
性能话建筑设计可以理解成为以建筑性能为出发点,以规范化的绿色建筑标准与定量评估体系为基本准则,精确地设计建筑具体性能的设计方法。
建筑的设计、使用、拆迁全部生命周期都是由建筑的性能问题决定。专业之间在各个阶段互相合作和交流,都对建筑性能有着或轻或重的影响。传统设计中建筑方案设计阶段决策是可以决定整个建筑的能耗。所以应该从方案阶段主动考虑建筑性能,对于整个竣工后投入使用的建筑全生命周期有着巨大的影响。
综合上面的叙述,我们需要建立一套以性建筑优化设计为目标,可以早期介入建筑方案设计的方法面向整个建筑师群体。这样一套方案包含了流程设计效率高、优化方法科学、适用范围广的特点。此方案统称为性能化方案优化设计方法。
3 性能化建筑方案优化设计的目标
3.1 目标
性能化建筑方案设计简单的形容就是一种整个过程需要明确的性能目标作为引导的科学、定量的设计方法。在建筑的设计、修建、投入使用整个过程首要需要确定的就是设计目标,有利于精确掌控建筑设计的周边环境的负载和室内环境设计的质量[3]。也就是以设计目标为中心进行条理分明的整理和归纳工作。便于整个方案设计与流程都是以设计最初的目标为指向运作。从而更容易使建筑设计的质量达到最初设计的目标标准。
3.2 分类及参数
一个复杂的设计问题和千变万化的设计参数都是身为一个建筑师不可避免需要面对。但是需要在每一个细节方面达到设计目标的设计行为是一个非常难于掌握的过程,可以理解为是一道高级函数题中一个多变量对应多目标问题。在整个函数题中,可以总结出 源参数、过程参数、目标参数[4]。他们贯穿了性能化建筑设计的全过程,其中的建筑性能设计目标的中心就是目标参数。在设计方案性能中起着判断是否达标的作用;源参数是建筑工程师在最初的方案设计中直接 实施操作的参数;过程参数就是作用在建筑性能数值上的实时检测源参数。
3.3 简要分析LEED
基于参数传递的概念,此文从不同的阶段层面整理处LEED条文对于阶段和专业的全面影响(图3.3-1),并进一步甄选出作用于建筑方案设计阶段受到设计建筑师影响较大的条文。最后对于性能化建筑方案优化设计相关性较大的条文进行重点分析[5]。根据目标参数与过程参数的对比结果自动的调整了方案源参数的设计,实现了一种或多种建筑性能的优化。
3.3-1 LEED 与阶段、专业关系
因此,整个设计流程主要关键是在于建立一套参数传递系统来控制整个设计优化过程。
4 设计实现建筑开窗的优化设计
本次试验进行以常见的长方体建筑形态4200×4200×3000mm3作为研究对象,试验中设定的建筑开窗面积是固定不变,通过设定多种源参数随机进行分配建筑4个开窗面积,试验的重点是为了观察4个不同朝向的开窗面积怎样分配最后才能达到全年能耗最低的情况。
在具体的源参数设置中,4个不同朝向的开窗面积在计算机语言编程中需要设定先后顺序之分,且必须保证每一个朝向的开窗需要有上限限定的数值区别,才能保证每一个朝向的开窗有最小的面积并且每一面的最大开窗面积不超过墙体尺寸(图4-1)。本次实验采用了grasshopper与建筑师有直接关系的属性、集合等相关信息建立了组件[6]。在材料,构造,灯光等设置采取引用的方式完成流程的运转。
5 结论
本文通过将从理论的角度简要描述了性能化建筑方案的优化的概念以及目标和技术,明确了全文研究的相关重要概念,接着尝试设计一套绿色性能化建筑方案设计优化的技术体系,希望可以为之后研究性能化绿色建筑优化设计的工程师提供一定的参考价值。
【参考文献】
[1]杨文杰.性能化建筑方案优化设计的概念、目标和技术[J].南方建筑,2013,01:62-67.
[2]姜荣荣,李希胜.基于ELECTRE的建筑设计方案的优化决策[J].森林工程,2014,03:160-163+167.
[3]叶聪.结构抗火的性能化设计及评估[D].天津理工大学,2007.
[4]郑聪.基于BIM的建筑集成化设计研究[D].中南大学,2012.
篇10
【关键词】绿色建筑;cad技术
绿色建筑亦称为生态建筑、可持续发展建筑。在建筑经济学领域,绿色建筑措施带来了社会效益、环保效益和经济效益,并降低建筑项目的风险。在规划领域,绿色建筑首先强调辨识场地的生态特征和开发定位,以充分利用场地的资源和能源,减少不合理的建筑活动对环境的影响,使建筑与环境持续和谐相处。在设计领域,绿色建筑采用建筑集成设计方法并遵守环境设计准则,将建筑物作为一个完整的系统,综合考虑建筑的间距朝向、形状、结构体系、围护结构等因素。在施工领域,绿色建筑的目标是减少对环境造成严重影响。通过采用具有环保意识的绿色施工方法,绿色建筑的建造过程能够显著减少对周边环境的干扰,减少填埋废弃物的数量以及建造过程中消耗的自然资源数量,并将建筑物建成后对室内空气品质的不利影响减少到最低程度。在运行维护领域,绿色建筑的技术和方法可以保证建筑规划设计目标的实现,通过合理的环境目标设定和智能化的系统控制,采用科学、适用的消费模式,保证建筑设备系统的安全和清洁运行屏降低系统能耗,保障室内空气品质和热声光环境,减少运行过程中污染物产生,提高建筑整体的运行效率。
因此,绿色建筑遵循可持续发展原则,以高新技术为主导,针对建筑全寿命的各个环节,通过科学的整体设计,全方位体现“节约能源、节省资源、保护环境、以人为本”的基本理念,创造高效低耗、无废无污、健康舒适、生态平衡的建筑环境,提高建筑的功能、效率与舒适性水平。
20世纪60年代,出现了“生态建筑”新理念。70年代,石油危机的爆发,使人们意识到,以牺牲生态环境为代价的高速文明发展史难以为继。耗用自然资源最多的建筑产业必须走可持续发展之路。80年代,节能建筑体系逐渐完善,并在英、法、德、加拿大等发达国家广为应用。同时,由于建筑物密闭性提高后,室内环境问题逐渐凸现,以健康为中心的建筑环境研究成为发达国家建筑研究的热点。1992年巴西的里约热内卢“联合国环境与发展大会”的召开,使“可持续发展”这一重要思想在世界范围达成共识。绿色建筑渐成体系,并在不少国家实践推广,成为世界建筑发展的方向。
30多年来,绿色建筑由理念到实践,在发达国家逐步完善,一些发达国家还组织起来,共同探索实现建筑可持续发展的道路,如加拿大的“绿色建筑挑战”行动,采用新技术、新材料、新工艺,实行综合优化设计,使建筑在满足使用需要的基础上所消耗的资源、能源最少。日本颁布了《住宅建设计划法》,提出“重新组织大城市居住空间(环境)”的要求,满足21世纪人们对居住环境的需求,适应住房需求变化。瑞典实施了“百万套住宅计划”,在住区建设与生态环境协调方面取得了令人瞩目的成就。
绿色建筑技术集成体系是反映绿色建筑发展的综合性指标,目前许多欧美发达国家已在绿色建筑设计、自然通风、建筑节能与可再生能源利用、绿色环保建材、室内环境控制改善技术、资源回用技术、绿化配置技术等单项生态关键技术研究方面取得大量成果,并在此基础上,发展了较完整的适合当地特点的绿色建筑集成技术体系。不少发达国家根据各自的特点,还通过建造各具特色的绿色建筑示范工程展示其绿色理念、绿色技术及产品等大量研究成果,引领未来建筑发展方向,推动建筑的可持续发展。建筑形式包括办公楼,住宅,学校,商场等,比较典型的如:英国BRE的生态环境楼和Integer生态住宅样板房等。这些示范建筑通过精妙的总体设计,结合自然通风、自然采光、太阳能利用、地热利用、中水利用、绿色建材和智能控制等高新技术,充分展示了绿色建筑的魅力和广阔的发展前景。
发达国家在近十年的时间里还开发了相应的绿色建筑评价体系,通过具体的评估技术可以定量客观地描述绿色建筑中节能效果、节水率、减少CO2等温室气体对环境的影响、“3R”材料的生态环境性能评价以及绿色建筑的经济性能等指标,从而可以指导设计,为决策者和规划者提供依据和参考标准。影响较大的如国际可持续建筑环境促进会的GBTool评价工具,美国绿色建筑理事会的LEED评估体系等。国际上绿色建筑评估工具的发展具有以下特征:各国发展生态建筑评估工具都注重与本国的实际情况相吻合;随着绿色建筑实践在各国的不断发展,评估工具也由早期的定性评估转向定量评估;从早期单一的性能指标评定转向综合了环境,经济和技术性能的综合指标评定。
上世纪90年代后期,绿色建筑概念引入我国。1994年我国发表了“中国21世纪议程”,同时启动“国家重大科技产业工程――2000年小康型城乡住宅科技产业工程”。1996年又发表了“中华人民共和国人类住区发展报告”,对进一步改善和提高居住环境质量提出了更高要求和保证措施。
与国外相比,我国目前在单项生态关键技术研发方面还需进一步深化:如在建筑节能方面,与气候相近的国家相比,我国采暖地区的建筑能耗约是他们的3倍左右;在绿色建筑设计、自然通风、可再生能源利用、绿色环保建材、室内环境技术、资源回用技术、绿化配置技术等研究方面均需加快应用研究。
随着绿色建筑在我国的不断发展,绿色建筑评价体系的发展和完善也逐渐成为当前研究的一个重要课题。目前,我国已经建立了中国生态住宅技术评估体系、绿色奥运建筑评估体系并编制了《绿色建筑评价标准》及《中新天津生态城绿色建筑评价标准》等绿色建筑评价标准,使我国绿色建筑的评价体系逐步走向成熟。基于绿色建筑理论研究成果,北京、上海、广州、深圳、杭州等经济发达地区也结合自身特点积极开展了绿色建筑关键技术体系的集成研究和应用实践。例如北京的北潞春绿色生态小区、锋尚国际公寓,广州的汇景新城,上海的万科朗润园等。以“上海生态世博”和“北京绿色奥运”为背景的“上海生态建筑示范楼”和“清华超低能耗示范楼”等绿色建筑示范项目业已建成并向国内外开放,成为我国绿色建筑技术展示、教育基地和后续研发平台。
总体上我国绿色建筑尚属起步阶段,缺乏系统的技术政策法规体系,绿色建筑评估标准规范尚未正式颁布,本土化的单项关键技术储备和集成技术体系的建筑一体化研究应用均需进一步深化,国内外绿色建筑领域的合作交流还未全面展开。真正意义的绿色建筑尚未进入实质性推广应用阶段,绿色建筑设计理念和绿色消费观念有待进一步引导。
建筑的可持续发展,不仅对建筑环境工程师、建筑设备工程师提出挑战,更重要的是对建筑师的挑战。绿色建筑的一个重要方面就是节约能源,降低建筑能耗。在决定建筑能量性能的各种因素中,建筑的体型、方位及围护结构形式起着决定性作用,直接的影响包括建筑物与外环境的换热量、自然通风状况和自然采光水平。而这三方面涉及的内容将构成70%以上的建筑采暖通风空调能耗。因此建筑设计对建筑的能量性能起着主导作用。不同的建筑设计方案,在能耗方面会有巨大的差别。单凭经验或者手工计算,很难正确判断建筑设计的优劣。目前凭借先进的计算机技术进行复杂的数据计算和实时的动态模拟是实现绿色建筑设计的科学性和合理性的重要保障。
计算机辅助设计(ComputerAided Design,简称CAD)技术产生于19世纪50年代后期。在AutoCAD占据统治地位的2DCAD时代,只能通过手工输入的方式将建筑设计的相关数据输入到相关软件中,才能进行能量分析。而操作和使用这些软件不仅需要具备复杂的能量分析基础知识,而且本身也是专业化的程序,必须由专业人士经过专业培训才能进行操作。大量的专业数据、繁琐的输入工作使得能量分析与模拟对于建筑师来说是可望而不可及的。这是建筑师无法在设计过程中直接对设计方案进行建筑能量分析的一个重要原因。因此在传统的2D设计模式中,能效计算通常安排在设计的最终阶段,由专业人士进行操作和分析、模拟,但此时建筑设计方案已经很难改变。于是,能量分析就成为一种象征性的姿态,对绿色建筑设计起不到什么作用。
在我国,《公共建筑节能设计标准》已于2005年7月1日起开始实施。节能设计成为强制性的设计标准,而传统的建筑能量分析方法却无法满足广大建筑师和建筑设计的需求。根据调查分析,能效设计概念难以在实践中实施的原因是多方面的,其中主要原因之一是缺乏能为建筑师所接受和使用的、在建筑设计的任意阶段,特别是初始阶段进行的能效设计方法和软件。如果能充分运用先进的计算机技术,使建筑师能够随意的在设计的任意阶段,特别是在设计的初期阶段毫不费力的对整个建筑的能源消耗和生态效应进行准确的计算和评估,得到关于建筑能量性能的宝贵的反馈信息,那么建筑师就能及时准确的对设计方案进行调整和优化,从而满足建筑节能的要求,最大限度的减少不可再生能源的消耗,真正实现绿色建筑设计的自动化、数字化。这就需要一个包含建筑全部信息的数字化模型,和一个能识别这些信息的建筑性能分析工具。
但更重大的变革现在正在进行,CAD技术经历了二维平面图形设计,交互式图形设计、三维线框模型设计、三维实体造型设计、自由曲面造型设计、参数化设计、特征造型设计等发展过程。近年来,又出现了许多先进技术,如变量化技术、虚拟产品建模技术等。随着互连网的普及,集成化(Integrated)、智能化(Intelligent)、协同化(Collaborative)成为CAD技术新的发展特点。使CAD技术得以更广泛的应用,发展成为支持协同设计、异地设计和信息共享的网络CAD。从电子绘图到所谓的建筑信息模型(BIM),建筑实际构件用数字化的方法来搭建,与此同时(自动实时)链接到报告生成(数据库)引擎,根本上产生人们所说的“智能几何”。
虚拟现实(VirtualReality,VR)技术在CAD中的应用也已经开始,可以进行各类具有沉浸感的可视化模拟,用以验证设计的正确性和可行性。还可以在设计阶段模拟零部件的装配过程,检查所用零部件是否合适和正确。在概念设计阶段,支持人机工程学,检验操作时是否舒适、方便,可用于方案选比。