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淺談生態(tài)住宅建筑設(shè)計(jì)
生態(tài)住宅是多種技術(shù)集成的結(jié)果，它需要科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，更不能離開(kāi)在政府相關(guān)政策法規(guī)的鼓勵(lì)和正確引導(dǎo)。只有在設(shè)計(jì)過(guò)程中各專(zhuān)業(yè)人員的相互合作與共同努力，綜合運(yùn)用當(dāng)代建筑學(xué)、建筑技術(shù)科學(xué)、生態(tài)學(xué)及其它科學(xué)技術(shù)的成果，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、能源及社會(huì)等角度出發(fā)系統(tǒng)地評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)住區(qū)的室內(nèi)外環(huán)境，才會(huì)有更多更好的生態(tài)住宅出現(xiàn)。
生態(tài)建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)
生態(tài)住宅設(shè)計(jì)，指的就是綜合運(yùn)用當(dāng)代建筑美學(xué)、建筑技術(shù)科學(xué)、人工環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué)及其它科學(xué)技術(shù)的綜合成果，把住宅建造成一個(gè)小的生態(tài)系統(tǒng)，為居住者提供舒適、健康、環(huán)保、高效、美觀的居住環(huán)境的一種設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)。這里所說(shuō)的“生態(tài)”絕非一般意義的綠化，而是一種對(duì)環(huán)境無(wú)害而又有利于人們工作生活的標(biāo)志。
在工程實(shí)施過(guò)程中，生態(tài)住宅涉及的技術(shù)體系極其龐大，包括能源系統(tǒng)(新能源與可再生能源的利用)、水環(huán)境系統(tǒng)、聲環(huán)境系統(tǒng)、光環(huán)境系統(tǒng)、熱環(huán)境系統(tǒng)、綠化系統(tǒng)、廢棄物管理與處置系統(tǒng)、游憩系統(tǒng)和綠色建材系統(tǒng)等。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，其技術(shù)策略主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
住宅區(qū)物理環(huán)境(聲、光、熱環(huán)境)與能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括建筑規(guī)劃、建筑單體設(shè)計(jì)、建筑能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等，同時(shí)又與綠化設(shè)計(jì)以及建材的選擇息息相關(guān)，是當(dāng)前生態(tài)住宅設(shè)計(jì)中最重要而又最容易被忽視的問(wèn)題，智能化住宅區(qū)，包括信息管理和通訊白動(dòng)化、物業(yè)管理自動(dòng)化、設(shè)備自動(dòng)化控制、安全防護(hù)自動(dòng)化以及家庭智能化等。
水資源的節(jié)省以及廢棄物處理
從這個(gè)思路出發(fā)，要實(shí)現(xiàn)住宅設(shè)計(jì)生態(tài)化，需綜合考慮三個(gè)方面的因素:住宅住區(qū)規(guī)劃。建筑單體設(shè)計(jì)(包括建筑造型、朝向、定位以及細(xì)節(jié)處理如維護(hù)結(jié)構(gòu)材料選擇、保溫方式、門(mén)窗形式等);建筑物內(nèi)的環(huán)境控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。下面將從風(fēng)環(huán)境設(shè)計(jì)、白然景觀、光環(huán)境等方面，分別闡述可應(yīng)用到生態(tài)住宅設(shè)計(jì)中的相關(guān)技術(shù)。
住宅區(qū)風(fēng)環(huán)境設(shè)計(jì)
建筑物布局不合理，會(huì)導(dǎo)致住區(qū)局部氣候惡化。高層建筑由于單體設(shè)計(jì)和群體布局不當(dāng)而導(dǎo)致強(qiáng)風(fēng)卷刮物體撞碎玻璃的報(bào)道屢見(jiàn)不鮮。很多事例提醒規(guī)劃師和建筑師，風(fēng)環(huán)境和再生風(fēng)環(huán)境問(wèn)題已不容忽視。然而，可能是對(duì)室外風(fēng)環(huán)境的預(yù)測(cè)不夠重視或缺乏有效的技術(shù)手段，當(dāng)建筑師們?cè)趯?duì)建筑住宅區(qū)進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，更為常見(jiàn)的做法是過(guò)多地把注意力集中在了建筑平面的功能布置、美觀設(shè)計(jì)及空間利用上，而很少(或儀僅憑經(jīng)驗(yàn))考慮高層、高密度建筑群中氣流流動(dòng)情況對(duì)人的影響。事實(shí)上，良好的室外風(fēng)環(huán)境，不僅意味著在冬季風(fēng)速太大時(shí)不會(huì)在住區(qū)內(nèi)出現(xiàn)人們舉步維艱的情況，還應(yīng)該在炎熱夏季有利于室內(nèi)自然通風(fēng)(即避免在過(guò)多的地方形成旋渦和死角)。從這一點(diǎn)上來(lái)說(shuō)，在規(guī)劃設(shè)計(jì)中僅僅考慮對(duì)盛行風(fēng)簡(jiǎn)單設(shè)置屏障的做法顯然是不夠的。"
住宅區(qū)周?chē)ㄖ臒岘h(huán)境不僅和氣流流動(dòng)有關(guān)系，同時(shí)還和住宅區(qū)建筑周?chē)妮椛湎到y(tǒng)有關(guān)。受住宅設(shè)計(jì)中建筑密度、建筑材料、建筑布局、綠地率和水景設(shè)施等因素的影響，住宅區(qū)室外氣溫有可能出現(xiàn)“熱島”現(xiàn)象。“熱島”現(xiàn)象在夏季的出現(xiàn)，不僅會(huì)使人們高溫中暑的機(jī)率變大，同時(shí)還促使光化學(xué)煙霧的形成，加重污染，并增加建筑的空調(diào)能耗。合理地建筑設(shè)計(jì)和布局，選擇高效美觀的綠化形式(包括屋頂綠化和墻壁垂直綠化)及水景設(shè)置，可有效地降低熱島效應(yīng)，獲得清新宜人的室內(nèi)外環(huán)境。
特別值得指出的是，生態(tài)住宅不等于簡(jiǎn)單地提高綠化率，如果住宅區(qū)綠化僅僅使用大規(guī)模綠地而不考慮與林地、水景設(shè)施以及自然通風(fēng)等手段有效地結(jié)合起來(lái)，不僅不能充分發(fā)揮林地在改善室外熱環(huán)境方面的巨大作用，還會(huì)把大量的金錢(qián)浪費(fèi)在綠地澆灌上，可謂得不償失。在綠化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中如何改善住宅區(qū)室外環(huán)境，除了避免以上誤區(qū)外，還應(yīng)做好兩個(gè)方面的工作:一是合理選擇和搭配綠化植物和水景設(shè)置，要與整個(gè)小區(qū)的熱環(huán)境設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)起來(lái)，除了給人以視覺(jué)上的美感外，還應(yīng)充分發(fā)揮植物、水在改善住宅區(qū)微氣候方面的作用。二是設(shè)計(jì)中要以人為本，如果綠化設(shè)計(jì)的最后結(jié)果是把人和綠色隔絕開(kāi)來(lái)，僅僅“可以遠(yuǎn)觀而謝絕入內(nèi)”是不可取的。
日照、遮陽(yáng)與采光
太陽(yáng)輻射是影響居室熱環(huán)境的一個(gè)重要因素，同時(shí)也是影響住戶(hù)心理感受的重要因素。遮陽(yáng)問(wèn)題是指由于建筑物的外形設(shè)計(jì)、特別是凸凹變化的外型而引起的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)(墻和窗等)實(shí)際按受的太陽(yáng)輻射熱量減少的問(wèn)題。相應(yīng)的，互遮陽(yáng)則是指由于建筑群布局而影響到建筑物實(shí)際接受的太陽(yáng)輻射熱量減少的問(wèn)題。
自然采光有利于人體健康和提高工作效率.我國(guó)北方冬季對(duì)自然采光就有嚴(yán)格要求。在住宅區(qū)規(guī)劃與單體設(shè)計(jì)中需仔細(xì)考慮遮擋和自遮擋對(duì)自然采光乃至建筑物的熱環(huán)境的影響。
外圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置
這里主要是指外墻和外窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)的布置，體型系數(shù)這一概念并不能充分反映外圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)建筑物熱環(huán)境的復(fù)雜影響。實(shí)際上，對(duì)于不同朝向角和傾角的外墻和外窗，由于當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向的不同而造成的滲透情況的不同，外表面的對(duì)流換熱系數(shù)也相差很大，接受的太陽(yáng)輻射隨著時(shí)間變化而千差萬(wàn)別，夜間背景輻射狀況也不相同。比較好的解決方法是利用目前國(guó)內(nèi)外比較流行的建筑物能耗模擬軟件(如美國(guó)的DOE一2，國(guó)內(nèi)的DSe T，等等)進(jìn)行模擬分析，才能得到一個(gè)比較合理的方案。
噪聲和污染的防止和控制
住宅區(qū)規(guī)劃應(yīng)有效地設(shè)計(jì)防噪系統(tǒng)，如將住宅區(qū)和主要交通干線相隔絕，防止主要交通干線的噪音傳過(guò)來(lái)。污染控制問(wèn)題也需重視，建筑物內(nèi)部空氣質(zhì)量不好，一定是與室外空氣污染有關(guān)，而通過(guò)有效的綠化、有效的組織建筑周?chē)鷼饬髁鲃?dòng)，可以改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。在設(shè)計(jì)初期，技術(shù)人員就應(yīng)該深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)研和測(cè)試，檢驗(yàn)當(dāng)?shù)氐脑肼暬蛭廴臼欠穹蠘?biāo)準(zhǔn)。如果不能滿(mǎn)足要求，一定要采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。如果居室噪盧超標(biāo)，可考慮采用錯(cuò)開(kāi)設(shè)計(jì)的雙層玻璃窗，既能有效降低噪聲，又不影響自然通風(fēng)的利用。
生態(tài)住宅原則
生態(tài)住宅是運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理和遵循生態(tài)平衡及可持續(xù)發(fā)展的原則，即綜合系統(tǒng)效率最優(yōu)原則，設(shè)計(jì)、組織建筑內(nèi)外空間中的各種物質(zhì)因素，使物質(zhì)、能源在建筑系統(tǒng)內(nèi)有秩序地循環(huán)轉(zhuǎn)換，獲得一種高效、低耗、無(wú)廢無(wú)污染，生態(tài)平衡的建筑環(huán)境。這里的環(huán)境不僅涉及住宅區(qū)的自然環(huán)境，如空氣、水體、土地、綠化、動(dòng)植物、能源等，也涉及住宅區(qū)的人文環(huán)境、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和社會(huì)環(huán)境。培育生態(tài)住宅概念主要是在這種觀念的影響下，在住宅建設(shè)與發(fā)展中始終以生態(tài)問(wèn)題為中心，在環(huán)保、綠化、安居、道路管網(wǎng)等方面進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃與管理，使住宅區(qū)生態(tài)環(huán)境處于良性循環(huán)狀態(tài)之中。"
追求舒適和健康是生態(tài)住宅的基礎(chǔ)
生態(tài)住宅首先要滿(mǎn)足的是人體的舒適性，例如適宜的溫度、濕度以滿(mǎn)足人體熱舒適。此外還應(yīng)有益于人的身心健康，如有充足的日照以實(shí)現(xiàn)殺菌消毒，有良好的通風(fēng)以獲得高品質(zhì)的新鮮空氣，以及無(wú)輻射、無(wú)污染的室內(nèi)裝飾材料等。在心理方面，生態(tài)住宅既要保證家庭生活所需要的安全性、私密性，又要滿(mǎn)足鄰里交往、人與自然交往等要求。健康還有另外一層很重要的含義，是指住宅與大自然的和諧關(guān)系。住宅應(yīng)盡可能減少對(duì)自然環(huán)境的負(fù)面影響，如減少有害氣體、二氧化碳的排放。
追求高效是生態(tài)住宅的核心內(nèi)容
所謂高效，是指盡可能有效地利用資源和能源，特別是不可再生的資源和能源。我們知道，建筑業(yè)以及與建筑業(yè)相關(guān)的其它產(chǎn)業(yè)(如建材生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)?消耗了大量的能源和資源。而生態(tài)住宅正是要杜絕這種粗放、浪費(fèi)的模式，以最低的能源、資源成本去獲取最高的效益。
追求美觀是生態(tài)住宅與大自然相和諧的完美境界
生態(tài)住宅與大自然相和諧不僅體現(xiàn)在能量、物質(zhì)方面，也同時(shí)體現(xiàn)在精神境界方面，包括生態(tài)住宅與自然景觀相融合，與社會(huì)文化相融合。生態(tài)住宅立足于將節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境這兩大課題結(jié)合起來(lái)，所關(guān)注的不僅包括節(jié)約不可再生能源和利用可再生潔凈能源，還涉及節(jié)約資源(建材、水)、減少?gòu)U棄物污染(空氣污染、水污染)以及材料的可降解和循環(huán)使用等，因而它所占據(jù)的視點(diǎn)最高，所關(guān)注的領(lǐng)域也最廣。
潔凈能源的開(kāi)發(fā)與利用。要盡可能節(jié)約不可再生能源(煤、石油、天然氣)，并積極開(kāi)發(fā)可再生的新能源，包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、生物能、地?zé)岬葻o(wú)污染型能源。
充分考慮氣候因素和場(chǎng)地因素。如朝向、方位、建筑布局、地形地勢(shì)等。盡可能利用天然熱源、冷源來(lái)實(shí)現(xiàn)采暖與降溫。充分利用自然通風(fēng)來(lái)改善空氣質(zhì)量、降溫、除濕。
材料的無(wú)害化、可降解、可再生、可循環(huán)。建筑材料應(yīng)盡可能利用可降解、可再生的資源，同時(shí)還要嚴(yán)格做到建材的無(wú)害化(無(wú)污染，無(wú)輻射)。
水的循環(huán)利用與中水處理。在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)進(jìn)行雨水收集、中水處理、水的循環(huán)利用和梯級(jí)利用，特別是對(duì)于水資源匾乏的地區(qū)。
結(jié)合居住區(qū)的情況(規(guī)模密集、區(qū)位、周邊熱網(wǎng)狀況)采取最有效的供暖、制冷方式。加強(qiáng)能源的梯級(jí)利用。
結(jié)合居住區(qū)規(guī)劃和住宅設(shè)計(jì)來(lái)布置室外綠化(包括屋頂綠化和墻壁垂直綠化)和水體，以此進(jìn)一步改善室內(nèi)外的物理環(huán)境(聲、光、熱)。
使用本土材料、降低由干材料運(yùn)輸而造成的能耗和環(huán)境污染。
在技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)允許的情況下，適當(dāng)?shù)厥褂眯虏牧稀⑿录夹g(shù).提高住宅的物理性能。注重不同社會(huì)文化所引發(fā)的生活方式上的差異以及由此產(chǎn)生的對(duì)住宅設(shè)計(jì)的影響。提倡基于健康、節(jié)約的基礎(chǔ)上的生活方式。
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