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关于可持续发展在建筑设计及其理念中的应用

时间:2022-11-27 09:30:03 来源:网友投稿

摘要:变化,是21世纪的主旋律,在万物的变化中生活让人们忙碌,正是由于忙碌才感到生活的变化,没有变化反倒让人不适应。这些现象在街头建筑中体现的尤为明显。这些建筑在解决了人们生产和生活需要的同时,也将进一步加剧对能源的依赖和消耗。本文通过从建筑物的能量来源、减少建筑内部的热量耗散、加强资源循环利用等角度对建筑设计的可持续发展理念进行了分析。

关键词:设计理念;可持续发展;循环利用

引言

“可持续发展”是20世纪80年代世界环境与发展委员会所提出的一个新概念,是人类对未来发展认识深化的重要标志。随着可持续发展概念的提出,可持续理念也更加受到人们的关注。建筑作为日常生活中的重要组成部分,在其设计及材料的选取上也不断的尝试融入新能源、二次再利用等可持续理念,从而在保证建筑原有风格的基础上更加具有绿色、宜居和环保等创新性,使建筑群更具有活力。本文将主要通过增加建筑物的能量来源、减少建筑内部的热量耗散和加强资源循环利用三个方面来进行讨论。

1增加建筑物的能量来源

在建筑的设计中,利用大自然中的绿色能源来辅助传统能源可以很大程度上丰富建筑能耗的供应方式,改善建筑周围的环境。在具体的应用中,主要有太阳能和风能两种方式。

1.1太阳能

太阳能作为一种可再生的能源,在建筑设计中经常被予以应用。我国属于太阳能资源十分丰富的国家之一,对太阳能的利用也有着丰富的经验。在具体的建筑设计中,太阳能的利用可以分为吸收型和转换型两种。对于吸收型太阳能的利用,其主要是通过建筑围护结构本身或是专门的设备来完成吸热、蓄热和放热,在具体的设计中,可以从以下两个方面进行应用:

首先是利用建筑物南面大面积的阳光透射来获得能量。在建筑的设计中,南面房屋(即朝阳面)一直是设计的重点,其利用大自然太阳能所获得的热量,不仅可以减少其他能源的供给,同时也可以获得充足的光线。目前此类设计在民用住宅中应用较多,常被设计为卧室或客厅等人们日常活动较多的地方。与此同时,在建筑的南侧,我们也可以设置一些带玻璃罩的阳光房,与主体房间用窗相隔开,栽种一些花草植物,在不影响屋内采光的情况下,可以利用阳光促进植物的生长,改善室内的局部小环境,起到节能生态的作用,同时为建筑室内空间增添一些活力。

其次是设置集热和蓄热装置。此类设计是在上一应用类型基础上所进行的改进,其主要是在利用太阳辐射来吸收热量的同时,将一部分能量储存在事先设置好的集热装置中,以便在日落后需要热量时进行补给。现在,太阳能集热板已经广泛应用在公共建筑及住宅建筑中,甚至已经集成在诸如建筑的屋顶板或者阳台板中;在室内通常可以采用集热墙来进行热量的吸收和储存。在设计中可以将集热墙设置为可调型的帷幕,这样既可以达到吸收热量的目的,也可以在白天控制直接射入到室内阳光的范围,从而满足人们对光线的多种需求。而对于室外则可以利用卵石地面构成储能的蓄热平台。一直以来卵石以其自身结构的优良特性常被人们作为延迟能量释放的媒质,在许多建筑的外围都可以看到采用卵石铺设的路面,将其作为储存太阳能的一种蓄热装置,会在很大程度上节约其他的能耗。

而对于转换型的太阳能利用,主要是将太阳的光能转换成热能或电能,进而加以利用,常见的利用形式主要有太阳能热水器和太阳能光伏发电系统。太阳能热水器是目前技术最成熟、应用最广泛的太阳能利用方式。在建筑的顶部或是窗台上安装太阳能热水器和集热板,可以利用清洁的太阳能获得高温的热水,供采暖和生活使用。而对于太阳能光伏发电系统,目前应用较多的主要是利用太阳能电池板来获取光能并转换成电能,受限于太阳能电池板的大小,此类转换所获得的电能并不多,通常多用于建筑物外围的草坪灯、路灯和楼道灯等电量需求较低的装置。

1.2风能

风能作为一种可再生的清洁能源越来越多的得到人们的重视,各类大型的风机在沿海及内陆地区不断的涌现,而对于在具体的建筑设计中的应用,风能还处在探索阶段。目前常见对风能的利用方式主要有风力发电和通风换气等。

对于传统的风力发电,其在风能资源充足的内陆和沿海地区已有大规模的应用,而对于城市建筑物的风力发电设计,人们通过对周围风环境进行研究,发现在两高层建筑之间存在有风绕流,从而在建筑的前后形成较大的风压差,进而出现较大的风速,这种压差所形成的高风速峡谷效应将为建筑设计中风能的利用提供很好的来源。根据此原理,设计人员便可以建立相应的模型对该风能资源进行精确合理的评估,从而设计出与之相适应的风力发电装置,为整栋建筑乃至整个建筑群提供相应的能源。对于风力资源较为丰富的地区,常见的设计是将风力发电机安装在建筑的屋顶上,利用顶部较为丰富且流通性好的风能资源进行发电,或是在两栋超高层建筑中间安装适当大小的风机,利用高风速峡谷效应来进行风能发电(此方法已在巴林的建筑中进行了利用,并取得了不错的效果)。除此之外,在我国的一些城市,设计师们利用太阳能与风能相结合进行发电,将风力发电作为太阳能发电的辅助措施应用在建筑群照明设备的能源供应上,既增加了建筑群的创意,也适应了当前节能环保的可持续理念,从而使该建筑为城市的生活增添不少新意。但是风力发电中所利用的风机在平时的运转中可能存在噪音干扰,故目前一般很少在居住区内应用。

而对于利用风能进行通风换气,则是建筑设计中利用风能的主要方式。在建筑的设计中,利用建筑内部空间组合及外部形态形成立体的迎风面,通过迎风面和背风面的压力差使空气能在建筑内部流动,从而降低建筑物的表面温度,加强室内气流循环,改善室内的空气和热环境。在具体的建筑布局中,室内的空间建构通风以及居民房屋里的风管、风塔等也都是利用风能的有效措施。为了更好的发挥风能通风换气的效率,有时采用间歇通风来改善室内的空气环境和热环境,即午后关闭门窗限制通风,从而避免室外热空气进入,限制室内温度上升;夜间则开窗,利用自然通风让室外相对较为干冷的空气穿越室内,从而达到对建筑散热降温的目的。

2减少建筑内部的热量耗散

在增加建筑物所需能源来源的同时,减少相应的耗散也是可持续理念在建筑设计中应用的一个重要方面。在建筑的使用中,人们的活动,为了减少相应热量的耗散,在设计中常常需要在建筑的外围布置保温设施。在保证热量供应充足的基础上,为了减少能量的耗散则需要在建筑的表面设置保温墙、保温屋顶以及集热保温门窗等,依靠保温材料及建筑物自身的部件及材料的特殊性能阻止外界能源的进入和室内热量的流失,防寒保暖,节约能源。与此同时,一些特殊的保温墙还可以做蓄热墙来使用,在冬季该蓄热墙能够充分的吸收太阳热量从而使室温升高,而夏季则通过特定的通道形成热对流,加快空气的流动,促进冷热气流的循环,使室内的环境冬暖夏凉。在建筑的设计中,保温的过程主要是从减少热量渗透量,减少热传递,减少太阳能辐射能等方面来进行。通常保温材料以复合材料为主,并根据复合材料与主体结构位置的不同可以分为外保温、内保温以及夹心保温三类。而在屋顶主要通过改善屋面的热工性能来实现节能,通常可以将屋面设计成保温型、架空型和通风型等等。而随着绿色环保的可持续理念的深入,设计师们在对屋顶的保温布置上更多的选用比较新型的绿化屋面,此类设计不仅可以对建筑产生有效的隔热效果,而且绿化屋面还能够增加城市的绿化面积,美化城市的整体形象。除此之外,还可以将绿化屋面设计成开放的公众空间,使城市中的人们更接近自然。

3加强资源循环利用

在利用绿色新能源以及做好建筑保温的基础上,对建筑物自身所产生的废物的利用也是可持续设计理念的重要组成部分。人们在建筑物中进行活动所排放的废物中,废水占有很大的比例,按照原有的设计方式这些污水均会经过下水管道排放到指定的污水处理厂中,在此过程中,各类污水相互混杂,为后续的处理带来了极大的不便,并且此种混杂极为不科学,造成了巨大的浪费。根据可持续理念,在建筑的设计中,可以将产生的污水进行处理再生和再利用。在建筑的设计中,设计师可以根据建筑物内各个房间的布局设置相应的排水管道,并将这些管道所排放的污水进行专门的分类收集。因为建筑物的不同区域内所排放的污水的污染程度不同,在排污的源头将其进行分别排放汇总,将有助于后续处理的效率提升,从而节约排放和处理的成本,形成建筑群小区域与城市大区域的相互协调的污水处理模式。在具体的建筑设计中,可以在建筑的屋面或是路面地表上设置雨水收集系统,将其排放管道与建筑内的生活污水排放管相连,使二者归为一类。此类废水污染程度不高,设计时可以在几个建筑群之间建立一个小型的污水处理及储存装置,经过简单的生物或者人工中水净化处理,将所得的“净”水存储在特定设计的滞留池中,便于日后的生态绿化浇灌和建筑内卫生器具的清洗。

4结语

由于我国建筑行业的底子薄,在具体的建筑设计中还有很多问题需要不断完善,可持续理念的发展推动了我国建筑行业现代化的进程。建筑可持续理念作为一种具有延续性发展的设计思想,其将建筑设计与自然环境融为了一体,利用建筑中的节能技术减轻了对环境的荷,保持了建筑物在其使用过程中的绿色环保和使用资源的循环再生,从而达到整个建筑设计的可持续性。

参考文献:

[1]王荣光,沈天行.可再生能源利用与建筑节能[M].北京:机械工业出版社,2004

[2]彰国社.被动式太阳能建筑设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2004

[3]田蕾,秦佑国.可再生能源在建筑设计中的利用[J].建筑学报,2006(02)

[4]樊凯锋.我国绿色建筑的回顾与展望[J].山西建筑,2010(10)

[5]汪霞,曾坚,李跃文.城市非常规水资源的景观利用[J].建筑学报,2007(06)

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