论绿色建筑基于整体观的平衡设计策略

赵金娥   2016-11-24 22:17:50

赵金娥 / Zhao Jin-e

摘 要:为实现生活环境贴近自然及与自然和谐共生的目的,必须大力推广绿色建筑。基于整体观理念,探讨绿色建筑的“平衡设计”方法,即定位高标准、目标最优化;资源补偿合理、设计形式多元化;流程控制严密、运营管理程序化;常规技术应用充分,高新技术选择适宜化。探讨中国传统的风景园林设计在绿色建筑设计中的借鉴作用,以更好理解节能、环保、健康、自然的绿色建筑体系。对城市化建设、乡村聚落生态绿色乡土建筑建设有一定的指导意义。

关 键 词:风景园林;绿色建筑;整体观;绿色技术;园林设计理念

文章编号:1000-6664(2016)08-0081-04

中图分类号:TU 986

文献标志码:A

收稿日期:2016-06-01;

修回日期:2016-07-02

Abstract: For living in nature, the urgency of developing green building must be fully recognized and vigorously promoted. Based on the concept of holism, this paper discusses "balance design" of green building. It's "lofty ideals and appropriate goal, fine contents and diverse forms, fine process and appropriate management, and appropriate technology", and discusses the reference landscape design in green building design, in the hope of a better understanding of green building. It has certain significance for urbanization and rural construction.

Key words: landscape architecture; green building; holism; green technology; landscape design

1 绿色建筑的现实意义

近年,人们对住宅与社区已不满足于最基本的居住条件,更追求居住场所的享受,主要是健康的生活环境、充满美感的视觉感受和融入自然的精神享受。在土地集约化不断提高、土地稀缺的大城市中营造大规模园林已是极奢侈的事情。在现实与人们需求的巨大矛盾中,我们在努力做好城市有限区域内风景园林设计的同时,必须大力倡导绿色建筑,以建筑绿化补偿园林设施的不足。

中国是一个建筑耗能大国。据国家统计局有关数据,在每年新建的近20亿m2房屋面积中,达到节能标准的不到1亿m2,原有近400亿m2建筑中,也只有1%的节能建筑,其余建筑耗能量几乎是纬度相近国家的2~3倍[1],属高耗能建筑,建筑总能耗约占我国社会总能耗的33%。因此,必须提高建筑资源利用率,以绿色建筑实现节能减排的要求。

绿色建筑是理想生活的载体,其生态的、可持续的发展理念符合社会、城市发展需要,对城市化建设、传统村落乡土建筑绿色改建有一定的借鉴作用,绿色建筑是人们面对环境问题在建筑方面所做的极大努力之一。

2 整体观理念下绿色建筑平衡设计

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[2]。

整体观理念下的绿色建筑设计不是单一线性的节能程序,而是一种动态综合、持续优化的系统设计方法。在整体观理念下,将绿色建筑作为生态系统整体的一部分考虑,关注人与自然、社会、建筑之间的平衡关系,与普通建筑相比在定位与目标、内容与形式、过程与运营、技术选择方面都有其特殊要求。

2.1 定位高标准,目标最优化

2.1.1 共享性:资源互借整体观

绿色建筑平衡设计以整体观为指导思想。整体观是指从事物整体出发考虑问题的观念。土地、能源、水资源、材料、环境与建筑统筹于一个整体中,在进行绿色建筑设计时将各要素进行有机组合,使新建筑物与各要素和谐共融。在融合过程中遵循共享原则,各要素在同一空间中互为依托,作用期间资源互借,共同协作发挥最优效果,产生和谐平衡美。外部条件以绿色建筑为载体发挥作用,绿色建筑以外部条件为表现获得生命。

2.1.2 以综合性能优化为目标

基于整体观的绿色建筑设计将重点从单个环节的优化提升到综合性能的提高。这与“木桶效应”原理类似,即使大多数功能单方面达到高效利用、节能减排的作用,只要其中有某一功能的滞后,也会严重影响总体水平的发挥,这也是平衡设计的重要意义所在。

以建筑成本为例,绿色建筑注重全寿命周期的综合考量,绿色建筑的初始建设投资虽然有所增加(主要是绿色建筑技术的增量成本),但在长期使用过程中运营费用较低,其全寿命周期总成本反而较低。

2.2 资源补偿合理,设计形式多元化

2.2.1 合理的资源补偿

城市化进程中建筑占据了原来的绿地,自然环境被改变,生态平衡遭到破坏;大体量、高密度建筑建设挤压公共空间,社会接触减少,这是引发许多城市问题的主要原因之一。为缓解这一系列资源冲突问题,绿色建筑在建筑空间及其周围景观建设上进行适宜的补偿设计,具有一定的社会、环境、经济效益。

1 )绿化系统延续。通过立面垂直绿化,中庭绿化和屋顶绿化等,将绿化系统从地面延伸到中庭和屋面,加强绿地系统垂直方向的整体性并具有一定的生态效益。美国环保署2008年估算2 000m2屋顶绿化每年能够减少CO2量为0.24~0.97kg/m2[3]。在建筑周围环境设计不同规模、不同形式的绿地斑块,在有限的土地上部分恢复与重建景观结构,有助于改善局部小气候。

深圳建科大楼立体绿化由架空层、空中花园、屋顶花园、各层休闲平台绿化组成,绿化补偿面积相当于用地面积的2倍。第六层和屋顶是整层的绿化花园(图1),标准层的垂直交通核与开放的绿化平台相联系(图2),大楼西面设计竖向的爬藤植物绿叶幕墙以及水平的花池成为建筑西面的热缓冲层(图3)。分布在整个大楼的“绿肺” 组成了一个立体的绿化系统[4]。

2)景观视觉补偿。结合交通动线和视觉感受合理安排绿化位置,在走廊、楼梯、休息区等利用率较高的室内外空间中配置多层次绿化,包括草地、花池、室内花草灌木等,在视线可及范围内营造出较好的绿化效果,让人有更多接近自然、感受自然的体验。

3)建筑空间共享。许多住宅与公共建筑都会充分利用底层架空、空中花园等将其开放为公共休闲之用,是供人休息、聚会的良好场所。设计师以这种方式将空间还给自然、社会使之成为共享空间,表达了对环境的尊重。

4)水的利用与补偿。在有效使用的基础上,通过采取节水、集水和蓄水措施,对有限的水资源进行循环利用。建筑设计中主要通过采用节水卫生器具、收集和利用雨水、回收家庭废水、利用景观蓄水等方式实现。

深圳建科大楼充分利用本栋楼的生活污水及回收雨水,处理后的达标中水供卫生间冲厕,楼层绿化;屋顶及场地雨水收集处理后供一层室外绿化浇洒、道路冲洗及景观水池补水。通过各项节水设计,每年节约用水量为5 180t,节约费用118.5万元[5]。

5)生物多样性补偿。建筑及其周围环境可提供屋面空间和错落的台地空间,通过适当的绿化处理,吸引适宜城市生存的鸟、蜂蝶等前来,形成生物多样性空间。

2.2.2 绿色建筑与园林形式结合

我国有悠久的园居传统,园林艺术凝聚了传统文化的精髓和社会审美意识,对绿色建筑设计有很大的启发借鉴作用。当前我们要充分利用现代技术,结合时代特点,使风景园林设计理念在高层住宅的绿化设计中发挥重要作用,创造宜居的生活环境。

近年来,尤其在高层居住建筑方面,体现这一理念的作品层出不穷,如清华大学建筑设计研究院推出的“森林城市花园”建筑模式(图4)将花园搬上高层住宅,让市民告别传统的鸟笼式居住模式;荷兰鹿特丹的“城市仙人掌”(图5)给每间房间提供最大的室外空间和室内采光,每一住户拥有一个向外伸出的绿色户外空间;加拿大的“空中农场”表面覆盖一层植被,其水耕农场通过燃烧自身的农场废物进行发电[6]。这些城市高密度居住区中的高层建筑探讨了建筑园林化与绿色建筑理念相结合的可操作性,将自然之美收纳于有限的庭院空间,极大改善了人们的居住环境。

2.3 过程控制严密,运营管理程序化

2.3.1 多方参与的设计行动

绿色建筑设计涉及多方利益,要与各方保持充分沟通。不仅需要设计师的努力,还要在设计要点上争取政府支持,建筑结构及造价上争取开发商支持,环境设计上争取社区组织支持,在后期施工阶段也须进行全过程监督,绿色建筑设计中要妥善处理好这种多层次复合关系。

设计过程中,绿色建筑在建筑外立面、结构、采光、通风等方面的特殊要求需要设计单位各部门间的紧密配合。整体方案在交通便利性、功能满足度、健康舒适的室内环境、与自然共享程度等方面的特殊要求须与开发商进行充分沟通,取得开发商的充分理解与配合,增加绿色建筑的适用性。

2.3.2 多重反馈的高效设计管理

传统设计模式主要采用串联式的流水作业方式,各专业只关注本专业问题,相互间缺少沟通。有一些接口上的问题,部门间甚至相互推诿,若等到施工中再发现问题,则损失更大。

绿色建筑对整体性、系统化要求较高,设计过程中,建筑总体的最优化和建筑局部单元的最优化之间必然产生矛盾,所以单元最优化设计必须与总体设计保持密切沟通,及时协调、反馈设计过程中的矛盾,单元设计中采光、通风、供暖、间隔、承重、绿化、构造等的特殊要求也要与方案、结构、水、电等部门进行不断的反馈沟通。多路的反馈系统既可大大提高设计效率又可避免绿色建筑设计最优化在细节上造成的效能损失。

2.3.3 模拟预测选择最优

充分利用现代模拟预测技术指导设计,预测设计运行效果并选择最优方案。以开窗形式选择为例,综合日照及风速影响等数据分析得出,当室外风速较大时,关闭平开窗,打开部分上悬窗,可降低迎面风强度;当室外风速较小时,则开启平开窗。根据模拟数据控制开窗面积及选择开窗位置,实现室内风速调节,使被动式节能技术(自然通风)发挥最佳效果。模拟预测可以提早发现问题并优化,保障设计方案的科学性与可行性。

2.3.4 施工执行严格

根据住房和城乡建设部数据:“截至2006年底,各地新建建筑在设计阶段执行节能设计标准的比例高达95.7%,但在施工阶段执行节能设计标准的比例仅为53.8%。[7]”缺少高水平的施工队伍是其中一个重要原因。施工队大多采用个人分包形式,更多关注控制工期和多创收益;施工上往往采取经验主义的做法,缺少对新工艺、新材料和管理模式的运用。因此严格的施工管控也是保证绿色建筑效果的重要方面。

2.3.5 运行指导,信息监督

绿色建筑项目运行后制定相关设备及系统的运行维护指导并监测记录运行状况,以便按照设计预想状态使用,使绿色技术运行效益最大化。对运行实施度必须实行严密监督以切实保证运行。从深圳建科大楼的监测数据来看,其具有较好的节能、节水和室内环境效果。项目综合节能率为65.9%,高于《绿色建筑评价标准》优选项60%的要求;办公区域年空调能耗较普通办公建筑低63%;非传统水源利用率52%,远高于《绿色建筑评价标准》优选项40%的要求[8]。

2.4 常规技术应用充分,高新技术选择适宜化

早期对绿色建筑的报道常使人产生高投入、高成本、“绿色”即“贵族”的错误观念。为了满足市场对绿色建筑的需求,我们完全可以采用许多切实可行的低成本技术甚至减少总成本的设计。从成本方面考虑绿色建筑技术大致可分为4类。

1)负增量成本技术:如充分利用当地建筑材料、绿色植被、优化建筑结构等能够降低建筑成本的技术。

2)零增量成本技术:优化设计方案;采用被动式节能技术、自然采光、自然通风、公共交通引入等做法;由于市政配套设施的完善,一些常规技术也已经变成零增量成本技术,如水电分项计量、预拌混凝土等。

3)低增量成本技术:是指投入成本低、回收期短的技术,如节能围护结构、太阳能供暖、高效节能灯具、透水地面、风环境模拟优化、分室设计自动温控装置等。

4)高增量成本技术:指技术水平高、投入成本大、回收期长的技术,如自动调节外遮阳技术、太阳能光伏发电技术、屋顶绿化技术等[9]。绿色建筑采用哪些技术取决于经济承受力、环境要求、材料供应和施工技术水平等多项因素,并根据建筑的定位进行综合平衡选择,我们在选择上应该遵循的原则是:在同样效果的前提下,尽量选择负增量成本技术、零增量成本技术和低增量成本技术,并重视绿色技术应用的系统化、集成化。尤其在乡村聚落生态绿色乡土建筑建设中更适于采用这一原则。当然高新技术往往有投入高、效率高的特点,在条件许可时可考虑选用适宜的高新技术。

例如:自然通风对深圳建科大楼的节能贡献很大。通过烟囱效应、穿堂风、冷巷效应,建筑立面绿化、屋顶绿化以及窗户的特殊构造与选用适宜的遮阳材料等措施结合使用,使空调开放时间减少30%,既有益于身心健康又节约了能源。

3 结语

绿色建筑是在寻求自然中创造更美好的生活,已日益为消费者所喜爱。要做好绿色建筑,首先,必须坚持天人合一、人与自然和谐共生的理念,继承诸如造园、借景等传统技艺;其次,在规划许可范围内开发区域与建筑单体都应最大化体现“整体观”理念,寻求“平衡”的艺术;再次,我们要不断地吸收全新的科技成果及其带来的新型建筑技艺,创造出新的绿色风景线。

注:文中图片除注明外,均由作者拍摄。

参考文献:

[1] 任小明.泡沫混凝土及泡沫剂的研究[D].武汉:湖北大学,2011.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫局.GB/T 50378—2014 绿色建筑评价标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2014.

[3] 侯亚楠,朱春,杨思佳.建筑绿化与绿色建筑[J].绿色建筑,2013(1):27-29.

[4] 袁小宜,张炜,沈驰.绿色办公建筑理念与实践[J].建设科技,2008(6):45-47.

[5] 深圳市建筑科学研究院有限公司.建科大楼:实践平民化的绿色建筑[J].建设科技,2010,13:56-60.

[6] 孙明,赫超悦.城市农耕景观规划理论研究[J].华中建筑,2014(2):90-93.

[7] 陈偲勤.从经济学视角分析绿色建筑的全寿命周期成本与效益以及发展对策[J].建筑节能,2009(10):53-56.

[8] 彭世瑾,蒋兴林,陈明文,等.深圳建科大楼非传统水源利用简介[J].给水排水,2010(10):70-73.

[9] 杨彩霞,尹波,柯莹,等.天津中新生态城宜居住宅低成本绿色建筑技术体系及管理策略研究[J].绿色建筑,2013(1):15-19. (编辑/王一兰)

作者简介:

赵金娥/1986年生/女/山东诸城人/华南理工大学建筑学院建筑学专业在读博士研究生/研究方向为乡村发展(广州 510000)

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