生态节能住宅设计理念及案例分析

1、生态节能住宅设计理念及案例分析 刘 飞 Liu Fei作者单位:五合国际建筑设计集团(北京 · 100086收稿日期:2007-11-20摘 要 本文介绍生态节能建筑设计的相关要点,并结合济南太阳树住宅小区实例对其生态节能理念进行分析。关键词 生态 节能 建筑设计Abstract This paper introduces the key points in the design of ecological energy-saving architecture, and analyzes the concept of ecological energy conservation wi

2、th a case study of the Sunny Tree Residence in Jinan.Key words Ecological, Energy-saving, Architectural designDesign Concept and Case Study of the Ecological Energy-Saving Residence生态、低能耗已成为中国未来建筑发展的必然方向。一方面是因为国际能源储备危机加剧,各国对能源的争夺日渐激烈;另一方面中国能源短缺问题空前突出,国家政府目前高度重视建筑节能,中国建筑设计界必须应对这一重大变化。对于生态、低能耗技术的研究,发达

3、国家比较领先,在欧洲,现代生态节能高科技住宅已达到零能耗的技术标准(例如德国斯图加特Sobek 别墅,而我国要实现生态节能高科技的应用,设计专业的深化与整合是必要前提。目前,生态节能住宅包括两方面发展趋势,一是调动一切技术手段达到低能耗、减少污染、实现可持续发展的目标,二是在深入研究室内热、湿、声、光环境和人体工程学的基础上,根据人体对环境生理、心理的反应,创造健康舒适而高效节能的室内环境。本文主要阐述生态节能住宅的设计理念并通过案例进行分析。一、生态绿色住区整体环境的规划设计要点首先应对开发用地应进行前期综合评价,包括生态环境、健康安全性、地质、古迹等方面,避开水源保护区和有土壤、空气、电磁

4、等污染的地区;其次,规划设计要保护用地及其周围的自然环境,尽可能保持和利用原有地形,将开挖面积和植被破坏减至最低,保护和尊重人文环境、城市空间肌理和尺度;注意水资源的保护和有效利用,包括控制地下水开采量、雨水的收集利用、径流及排放管理,控制硬质透水铺装面积;注意建筑整体布局、朝向、日照、风环境等影响,改善住区小气候,减少热岛现象;小区应提供便捷多样的交通方式,通过限制私人汽车减少污染,加强步行交通和公共交通的网络规划。二、生态节能住宅系统设计程序生态节能建筑的宗旨是以人为本、生态环保、节能减耗,充分利用自然条件和人工手段,将整个建筑区域的建造及全生命周期内运行的能源消耗、资源消耗,以及对环境和

5、区域生态链的冲击尽可能减至最低,使建筑及小区能融入生态循环而达到平衡,实现人、建筑、自然三者的和谐统一。它体现三个层面的内容:人是核心;自然生态环境及资源是人生存的基础;小区与建筑是服务于人同时实现节能环保的手段。由生态节能建筑的定义可以看出,它不是单一的产品,而是系统化的技术集成、多方面有机整合的复杂产品,因此应从以下几方面进行系统设计:地域相关性和功能决定性;明确能耗与舒适度的指标;多专业的深化与整合;多方位技术手段的有机结合;有针对性地应用技术;采用CFD 模拟软件应对复杂的技术性和品质的高要求;融合建筑艺术与建筑技术;平衡舒适与节约。三、生态节能住宅应采用IDP 设计模式目前,我国建筑

6、设计大多采用传统的设计模式,在方案阶段仅由建筑师参与,而后续设计中各专业常常各自为政,进行一些基本的配合与资料互提,对于生态节能建筑这类对设计要求很高的项目,传统的设计方式显然难以胜任,因为很多技术体系应领先在方案阶段考虑,并且要求各专业密切配合,否则在后续设计中很难加入。针对这一现状,五合国际借鉴国外经验,引入“整合设计”(IDP这一理念,即在设计的最初方案阶段就有生态节能的专业人员介入,综合考虑各方面因素,提出初步的生态节能方案,并在后续的设计中通过各专业有机整合、密切协作,对建筑自身特点及区域自然资源、环境进行深入分析,采用成熟的高新技术及产品,形成一整套可行的、适合的、内部有机联系的生

7、态节能体系。设计过程中很重要的一个环节就是建筑整体能量平衡系统的设计,通过先进的计算机软件系统对未来建筑的室内外热湿环境、能量平衡进行模拟计算,为下一步的建筑、构造、暖通等专业的深化设计提供准确的依据。四、提高住宅舒适度人们对室内环境舒适度的要求和标准是基本一致的,即对热湿环境、空气质量与声光环境的要求。因此,提高住宅的室内环境舒适度应从以下4个方面入手。首先是室内热湿环境的改善,主要通过控制空气温度、室内物体表面温度、相对湿度,以及空气流动速度来实现。这不仅需要采用现代构造技术与材料,精心推敲细部构造设计,达到高标准的住宅外围护结构保温隔热性能,消除冷桥,同时还需采用高性能门窗,特别是高性能

8、玻璃产品以构成高效采暖制冷系统。充足的新鲜空气原本是住宅最基本的要求,并不是什么高舒度指标,但由于城市环境与人们生活方式的变化,住宅通风也成为居住生活舒适度的标准之一。如何满足健康的新风换气量、过滤风沙尘埃并减少风感,是住宅通风设计要解决的问题。控制噪音污染既要控制室外噪音对室内的影响,又要防止建筑物内部的噪音污染。对于噪声的隔绝,需要针对不同噪声特点,采用多种技术构造来创造舒适的声环境。如采用高质量融声墙体系统,提高门窗的玻璃隔声性能和气密性,或通过设置绝缘层的方法解决噪音问题等。随着居住水平的提高,人们对人工照明光环境的舒适性、个性化、艺术品位及安全、节能等要求也日益突出。影响光环境的因素

9、不仅是照明强度,还包括日光比例、采光方向、光源显色性、色温以及眩光等。因此提高住宅光环境的舒适性,需要制定住宅光环境的评价标准。五、案例分析:济南太阳树住宅小区该小区位于山东济南,由五合国际(WerkhartInternational于2005年完成规划及建筑单体,整个设计贯穿了生态节能理念,采用IDP设计模式,最终成为中国顶级的生态节能居住项目,其节能效果对比国家居住建筑节能规范可达75%,在舒适度上实现了全年“恒温恒湿”、低噪音、高空气质量的健康生态环境。1.规划规划设计尽可能保持和利用原有地形,将开挖面积和植被破坏减至最低;整个小区硬质地面及道路均采用高渗水材料,保护雨水径流及避免无谓排

10、放,同时设置雨水收集再利用系统,以供给景观及绿化用水;注意建筑整体布局、朝向,形成较好的日照;由于地处山区,设计注重小区风环境,采用C F D模拟软件对整个小区进行模拟,以指导规划设计,避免小区建筑影响住区微气候(图1;2.建筑建筑生态节能设计主要有以下几方面:从建筑设计到系统设计都是有机体系,成系统、有针对地应用技术,并且各项技术之间有机组合、巧妙搭配;建筑立面简洁,无繁多的凹凸变化,保证了较低的体形系数和较少的传热面积,建筑自身确保低能耗;建筑具有优异的围护结构热工性能,采用高性能的玻璃窗及Low-E镀膜玻璃,保证了整个建筑极低的能耗;采用遮阳效果最好的保温铝合金卷帘外遮阳,在保证采光及冬季日照的前提下,极大地削弱了太阳辐射热量,降低了空调能耗;利用可再生能源的地耦热泵系统作为空调系统冬季供热、夏季供冷,同时提供生活热水,比常规系统能耗降低30%50%;采用混凝土楼板辐射采暖制冷空调系统及置换式新风系统,舒适度较高,而且系统运行比常规系统节能20%30%,利用低品位的冷热源与提供低品位冷热源的地源热泵系统相配合,可达到最佳节能效果;采用了浮筑楼板技术,极大地减弱了上下楼层间的楼板撞击传声;采用卫生间同层排水技术,