绿色建筑

(建筑节能）绿色建筑南京工业大学第一章绿色建筑概述1.1绿色建筑的概念关于绿色建筑，大卫和鲁希尔·帕卡德基金会曾经给出过一个直接的定义：“任何一座建筑，如果其对周围环境所产生的负面影响要小于传统的建筑”。绿色建筑概念的发展环境问题可持续发展理念政府政治、法律社会各类组织推动可持续理念的落实经济循环经济、绿色GDP技术生态技术：环保技术、节能技术等科学规划生态规划绿色建筑单体生态景观建筑外部生态景观绿色建筑生态室内……环境问题建筑绿色建筑概念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。第一次能源危机之翌年1974年，美国明尼苏达州建造了一座标榜“生态建筑”的住宅，以Ouroboros命名，顾名思义，就是希望能达到完全与环境共生而自给自足的住宅设计。它设有太阳能热水系统、风力发电、废弃物及废水再利用系统等生态设计，也采用了草皮覆土屋顶、温室、浮力通风等自然诱导式设计。1970年之前，全球经济空前繁荣，市场一片鼓励消费以刺激建设之声，甚至打出“消费就是美德”的口号。那时正是建筑现代主义盛行的时候，建筑设计朝向全面机械化、设备化的模式，例如全天候的中央空调、全玻璃的建筑外观、24小时供应的热水系统、夜不熄灯的全面人工照明设计充斥全世界，糟蹋着地球资源。现在建筑普遍存在问题•高能耗•浪费水•建筑材料不能循环利用，室内材料影响空气质量高能耗带来的问题资源消耗大石油、煤等矿石燃料，地球上的的储量是有限的，而且是不可再生的。•温室效应导致全球升温，带来灾难性气候•日常生活中常见的空调病依赖空调，耗电多又不利于身体健康•装修材料含有甲醛、苯等对人体有害气体“风土建筑”与“生态建筑”两大思想脉动“增长的极限”牵动了建筑两大思潮的脉动。“风土建筑”与“生态建筑”所谓“风土建筑”的脉动，是因能源危及的冲击而不满于现代建筑一味追求巨型化、设备化、人工化的思潮，并反对国际建筑形式完全不考虑气候风土、地方建材，而产生无个性、无文化的建筑风格。毕竟“节能建筑”的最高境界在于师法自然、顺应风土。中国黔东南侗族民居印尼苏门答腊BatakToba民居另外一股所谓“生态建筑”脉动，可说是对机械文明提出严重控诉的环境设计理论。“生态建筑”萌芽于1960年代的生态学，受到生物链、生态共生思想的影响，对过分人工化、设备化环境提出彻底的质疑。“生态建筑”强调使用当地自然建材，尽量不使用近代能源及电化设备，一些采用覆土、温室、蓄热墙、草皮屋顶、风车、太阳能热水器等外形的节能建筑设计纷纷出现，甚至在温室种植水耕植物、以厨余和动物粪便制造堆肥与沼气、以回收雨水充当家庭用水、以人工湿地来处理污水并养鱼等生态技术，均成为“生态建筑”的设计重点。这波“生态建筑”的脉动，正是主宰着日后“绿色建筑”的先锋。功能设计美学设计环境设计生态设计生态设计---功能、美学、环境设计的完美结合以绿色建筑来建立可持续家园。这绝非赶时髦或沽名钓誉的口号，而是地球号太空船中永远的建筑哲学，也是我们得以留给子孙的一丝希望。1.2绿色建筑的设计原则与设计方法1.2.1绿色建筑的设计原则绿色建筑的设计包含两个要点：一是针对建筑物本身，要求有效地利用资源，同时使用环境友好的建筑材料；二是要考虑建筑物周边的环境，要让建筑物适应本地的气候、自然地理条件。有关绿色设计或绿色建筑的设计理念和设计原则的叙述很多，1991年BrendaRobertVale在其合著的《绿色建筑：为可持续发展而设计》中提出的：（1）节约能源；（2）设计结合气候；（3）材料与能源的循环利用；（4）尊重用户；（5）尊重基地环境；（6）整体设计观。另一个影响力的观点是1995年SimVanderRyn和StuartCowan在《生态设计》中提出的五种设计原则和方法：（1）设计成果来自环境；（2）生态开支应为评价标准；（3）设计结合自然；（4）公众参与设计；（5）为自然增辉。结合现代建筑的要求，我们综合归纳出绿色建筑设计三项原则：（1）资源利用的3R原则（2）环境友好原则；（3）地域性原则。1）资源利用的3R原则3R原则，即减量(Reducing)、重用（Reusing）、循环（Recycling）2）环境友好原则在建筑领域的环境包含两层含义：其一，设计区域内的环境，即建筑空间的内部环境和外部环境；其二是设计区域的周围环境。（1）室内环境品质；（2）室外环境品质；（3）周围环境影响。3）地域性原则包括三方面的含义：（1）尊重传统文化和乡土经验，在绿色建筑的设计中应注意传承和发扬地方历史文化。（2）注意与地域自然环境的结合，适应场地的自然过程；（3）当地材料的使用，包括植物和建材。1.2.2绿色建筑的设计过程与设计方法1）“集成设计”的过程集成设计是一种强调不同学科专家的合作的设计方式，通过专家的集体工作，达到解决设计问题的目标。2）生命周期设计方法建筑的绿色度体现在建筑整个生命周期的各个阶段。3）参与式设计方法参与式设计，是指在绿色建筑的设计过程中，鼓励建筑的管理者、使用者、投资者及一些利益团体、周边邻里单位参加到设计的过程中，因为他们可以提供带有本地知识和需求的专业建议。第二章室外环境分析与设计2.1概述在现代建筑学与环境科学概念中，环境是指构成人类活动空间范围的所有自然、人工景物的完整系统。广义的环境包含自然环境、物质环境、社会环境、艺术环境与心理环境等。绿色建筑室外环境是以建筑外部空间为基础，保护性利用自然资源，合理调节与处理建筑室外物理、化学、生物环境，节约土地并追求室外空间多功能的完美结合，充分满足人们生活、工作中的适居性需求的设计活动。2.2.1室外环境设计的特征1）保护环境保护自然是绿色建筑室外环境设计的基础，也是建造绿色建筑的核心。2）利用环境室外环境设计的实质就是充分利用各类无害自然环境资源，实现绿色建筑设计。3）防御自然、创造宜居环境2.1.2室外环境设计的原则1）可持续发展原则从三个方面理解：首先，与自然和谐共存，维护生态功能的完整性，而不是以掠夺自然和损害自然来满足人类发展的需要；其次，协调当前与未来世代发展要求的关系，这就要求在发展过程中合理利用自然资源，维护资源的再生能力；第三，满足人类的生存、生活及发展的需求，使整个人类公平地得到发展，逐渐达到健康、富有的生活目标。2）科技性原则（1）发展资源利用与环境保护技术；（2）信息技术的应用；（3）发展新型绿色建筑材料，加强材料性能、环境等指标的检测，及时淘汰落后产品，加速新型绿色建筑的推广应用。3）整体优化原则4）以人为本原则5）经济性原则6）地域性、历史文化性原则2.2城市环境气候分析及其在规划中的应用2.2.1城市热岛效应城市热岛效应(Urbanheatislandeffect)是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象。在近地面温度图上，郊区气温变化很小，而城区则是一个高温区，就象突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城市区域，所以就被形象地称为城市热岛。热岛强度以城市中心平均气温与郊区的平均气温之差来表示。城市热岛的成因自然条件市内风速、对天空长波辐射：建筑布局影响对天空角系数和风场云量：市区内云量大于郊区太阳辐射：市内大气透明度低下垫面的吸收和反射特性、蓄热特性（图）人为影响：“人为热”交通、家用电器、炊事产热空调采暖产热、工业家用空调的普及和车辆的剧增必然导致近年夏季热岛强度增加。1983年1月26～27日1982年7月1)城市内外的热平衡2）热岛效应对城市气候的影响(1)形成热岛环流（2）影响市区降水量和空气湿度（3）酷暑天气日数增多，寒冷天气日数减少。3）利用较高反射率建筑材料减弱城市热岛效应2.2.2城市环境气候分析及其在规划中的应用1）城市环境气候分析城市气候环境图又称Klimaatlas。Klimaatlas一词来源于德语。在德语中，Klima和Atlas分别是“气候”和“地图”的意思。从一般角度来说，Klimaatlas并非特殊的专业用语，但随着近年来大众环境意识的提高，在日本和欧洲有越来越多的城市组织绘制这种地图，并将其成果用于治理大气污染和城市环境规划中。•一般来说，城市气候环境图集基本由以下三种图集构成：（1）为气候要素的基础分布图，由气候调查或计算结果（热／风环境、空气质量、日照等）构成。（2）为气候分析图（或气候解析图），由考虑热环境评价、大气污染评价的气候分析结果的地图构成。其目的是为使城市气候专家能将气候分析结果清晰地传达给市民或城市规划负责人。（3）为决策和建议用地图。•以德国斯图加特市为例斯图加特市被山丘环绕，风力较弱，经常会产生逆温现象，故其大气污染较为严重，并已成为其进一步发展所面临的严峻问题。在斯图加特及其周边城市联盟的城市气候环境图集中，包含气候分析图与制定计划使用的指示图。这些图面所收集的气候调查结果，标示在1：25000或1：50000的国土基本地图上，综括了以下四个项目：气候灰色块（Klimatope）；根据气候特征进行的地形分类；气流交换；人为污染源的位置和污染范围。（1）气候灰色块（用背景色表示）气候灰色块表示的是最小的气候空间单位。在斯图加特市气候分析图上，分为水面、空地（未被耕地或牧草地覆盖的土地）、森林、公园绿地、田园城市、郊外、城市、市中心、中小工厂、工厂和轨道设施共11种。它们表示以气候特征为基础的土地利用形式。由于土地利用与气温及地表温度的关系已为人们所熟知，在这个意义上，也可以认为对气候灰色块空间的划分表示地表附近的温度环境。（2）根据气候特征进行地形分类（用特有图标或颜色表示范围）在气候分析图上，采用五种分类来表示地形特征：低洼地（对应气候特征为冷气流触地逆转、多雾）；峡谷（对应气候特征为山谷风）；平缓的山顶（对应气候特征为通风良好）；斜面（对应气候特征为对风场有很大影响）；轨道设施（对应气候特征为昼夜温差大）。图集通过特有图标或颜色来表现与地形相关的气候特征，并充分考虑到地形与大气污染的关系。（3）气流交换（用箭头表示）在斯图加特气候分析图上，标出了斜风、由山谷风系形成的冷气流、峡谷或山坳的通风道、局部地区空气变换的通道和冷空气通道，以及被污染的空气的流通路径。（4）人为污染源的位置与污染的范围（用符号文字表示道路工厂等）在斯图加特气候分析图上，道路交通污染负荷的影响范围分为三个等级表示，大气污染分为四个等级，使用符号文字标示工厂等人为污染源的位置与污染的范围。2.3绿色建筑选址与室外环境设计2.3.1选址与场地安全1）绿色建筑的选址与规划的指导思想绿色建筑的场地选址与规划的目的是利用场地的自然特征来增加人类的舒适和健康的同时减少人类活动对环境的影响，并潜在地提供建筑的能源需求。保存场地的资源，并在建造和使用过程中节约使用能源和材料是其重要结果。2）场地安全绿色建筑场地选址与规划必须保证场地环境安全可靠，确保对自然灾害有充分的抵御能力。场地周围不应该存在污染物排放超标的污染源。2.3.2建筑气候分区与节能设计1）建筑气候分区根据《民用建筑节能通则》规定，中国建筑气候类型区将全国划分为五大气候类型区：严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区。中国建筑气候区划图根据国标GB50178-93《建筑气候区划》建筑热工设计分区及设计要求分区名称分区指标设计要求主要指标辅助指标严寒地区最冷月平均温度≤-10℃日平均温度≤5℃的天数≥145d必须充分满足冬季保温要求，一般不考虑夏季防热寒冷地区最冷月平均温度0～-10℃日平均温度≤5℃的天数90～145d应满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热夏热冬冷地区最冷月平均温度0～-10℃，最热月平均温度25～30℃日平均温度≤5℃(0～90d)，日平均温度≥25℃(40～110d)必须满足夏季防热要求，适当兼顾冬季保温夏热冬暖地区最冷月平均温度＞10℃，最热月平均温度25～29℃日平均温度≥25℃的天数100～200d必须充分满足夏季防热要求，一般可不考虑冬季保温温和地区最冷月平均温度0～13℃，最热月平均温度1