绿色建筑中生态技术的分类

绿色建筑中生态技术的分类研究国家科技部“世博科技专项”课题，《世博会城市实验区建设规划关键技术研究》（课题编号：2006BAK13B02）；科技部“十一五”国家科技部“世博科技专项”课题，《世博会城市实验区建设规划关键技术研究》（课题编号：2006BAK13B02）；科技部“十一五”国家科技支撑计划重点项目课题《城市重大项目生态设计综合技术集成及应用示范》（课题编号：2007BAC28B05）——以上海世博会城市最佳实践区为例吴志强1宋雯珺2顾瑞笠3同济大学，上海200092；2.济光职业技术学院，上海200433；3.临港经济发展(集团)有限公司，上海201306）【摘要】当前，随着各类生态技术的快速发展，生态技术的分类却仍显杂乱，这对于生态技术的有序选择和广泛采用十分不利。只有在构建了绿色建筑生态技术的完整分类表格的基础上，将各类新兴的以及成熟的生态技术进行归纳，才能为各类建筑设计过程中选择并采用适宜的生态技术提供前提和技术准备。本文以生态技术的技术目标、技术要素和技术系统为分类标准，构建绿色建筑生态技术分类表格，并以上海世博会城市最佳实践区案例为研究对象，对其采用的生态技术进行剖析。【关键词】生态技术；分类；上海世博会；城市最佳实践区STUDYONCLASSIFICATIONOFECO-TECHNOLOGYUSEDINGREEN-BUILDINGSWuZhiqiang1SongWenjun2GuRuili3(1.TongjiUniversity,上海200092China；2.JiguangPolytechnicCollege，上海200433China；3.ShanghaiLingangEconomicDevelopmentCompany，上海201306China)【Abstract】Nowadays,withtherapiddevelopmentofvarioustypesofeco-technologies,theclassificationisdisordered.Thustheeco-technologiesarehardtobewidelyused.Whenacompleteclassificationformofeco-technologiesusedingreenbuildingsisconstructed,varioustypesofemergingandmatureeco-technologiescouldbeclassified.Andduringtheprocessofarchitecturaldesignforgreenbuildings,wecanselectanduseappropriateecologicaltechnologies.Inthispaper,eco-technologiesareclassifiedaccordingtotheirtechnicalobjectives,elementsandsystems.Theclassificationformwillbebuilt.AndacasestudyisdoneaccordingtocasesintheUrbanBestPracticeAreainShanghaiEXPO.Itsuseofeco-technologiesisanalyzedinthepaper.【Keywords】eco-technology；classification；ShanghaiEXPO；UrbanBestPracticeArea1生态技术的分类标准对于生态技术的类型划分，存在多种传统分类方法。例如按照技术产生的基础或者从技术层次划分。但这些传统的分类方法，难以将具体的生态技术与建筑设计有机的结合在一起。因而，需要构建一套全新的分类准则。1.1生态技术的目标生态技术的目标包括三类：第一种该生态技术的应用可以产生新的能源；第二种采用该生态技术可以降耗减排；第三类目标是实现系统内部的能量循环，即循环再利用。按照上述分类方法，构建“++”、“--”、“-+”的生态技术体系。图1生态技术目标系统1.2生态技术的技术要素根据TheGlobalDirectoryforEnvironmentalTechnology，将技术要素分为能源、水资源、土壤、垃圾、空气、噪音六大类。能源包括根据传统分类标准所划分的五大能源类型，即太阳能、生物能、地热、风能、及潮汐、水能。以能源为技术要素的生态技术旨在将上述五种能源转换为电能或热能直接应用于建筑的运营。涉及水资源的生态技术主要针对两个方面——降低污水量、节水以及对雨污水进行资源化处理，而水体产能的相关技术则属于能源层面。涉及土壤的城市生态技术主要针对三个方面——土壤污染的防治、土壤修复和再利用以及土壤储能。与垃圾相关的生态技术主要应用于有关基础设施的设计和建设中。垃圾填埋容易造成二次污染，必须采取相应的生态技术对之进行防治和处理；堆肥和焚烧则可实现垃圾的资源化利用。涉及空气的生态技术主要针对两方面——污染源控制和污染物处理，即减少有害气体排放及净化空气。噪音相关生态技术致力于相关基础设施的降噪。1.3生态技术的技术系统建筑存在于整个城市之中，因而将绿色建筑的生态技术纳入城市体系，将之分为交通设施系统（包括对外交通）、基础设施/工业仓储系统、绿化系统、公共设施系统以及居住系统五大类。2生态技术“元术表”建构2.1“元技术”的界定元技术指的是此项技术已经是技术的最基本单元，不可再进行拆分，此类技术如果被采用则只有一种运作形式而不具备其他选择性。两项或多项元技术综合则构成复合技术，通过排列组合，在应用过程中具有多种具体运作形式。如果在技术分类过程中元技术和复合技术并存，则会导致分类表各项中的内容（即技术）相互重复，逻辑不明，因而必须仅仅对于元技术进行分类整理，由此构建生态技术“元术表”。2.2“元术表”的维度以技术要素、技术目标和技术系统为三大维度，由此构建的“元术表”如下表所示：表1生态技术“元术表”3上海世博会“城市最佳实践区”实物案例技术位谱研究生态技术“元术表”与案例研究相辅相成、互相佐证、互为支撑。通过对案例的技术筛选和技术信息分析，将其中的元技术归入“元术表”，由此可检测后者的完整性，用以判定“元术表”的构建是否合理而全面。同时技术归类后，“元术表”的缺省项则揭示了新技术的可能性，由此成为技术开发的重要支撑。上海世博会“城市最佳实践区”提供了15个具体案例，但不是每个案例都是绿色建筑的范畴，首先判定每个案例适用的空间范围，提炼出属于建筑层面的适宜案例。进而剖析并图示每个案例所涉及的生态“元技术”。表2案例的空间层次序号案例名称城市技术层次1马德里公共廉租租屋的创新新试验马德里建筑层面2“魔术盒”生态住住宅马尔默建筑层面3沪上生态家上海建筑层面4零能耗生态住宅宅发展项目目（Bedzzed）伦敦建筑层面5水中心卡尔格雷建筑层面6新耐久性建筑项项目汉堡建筑层面7崭新的“24小小时太阳报报”总部:可持续生生态建筑范范例米兰建筑层面8植物墙建筑巴黎建筑层面9澳门百年老当铺铺"德成按"的修复与与利用澳门建筑层面10水幕太阳能建筑筑阿尔萨斯建筑层面11活水公园成都街区层面12帐篷城麦加街区层面13城市环境下的环环保能源和和可持续家家园罗阿大区街区层面14城市节能照明系系统罗阿大区城市层面15自行车的复活奥登赛城市层面共有9个案例属于绿色建筑的范畴，在下文中将对其进行具体的分析研究。3.1马德里公共廉租屋的创新试验该案例是一个远离郊区的低收入住宅项目，它由政府与建筑师、公私合作推动和建设，试图有效且可持续的解决住房短缺问题。在住宅单体建筑中使用太阳能加热电池板，剩余的热能则作为副产品为房屋提供热水和暖气。马德里公共廉租屋所采用的生态技术在技术目标层面属于“正生态”型，即“++”型；在技术系统层面属于居住系统；在技术要素层面则属于能源技术。表3马德里公共廉租屋“元术表”位谱3.2马尔默“魔术盒”生态住宅该案例的建筑内部有几组立方体，立方体由中空的玻璃盒子组成。建筑形式采取被动式生态设计，使该生态建筑在夏日能良好通风、冬日能充足采光。玻璃盒面向内院布局，内院有一小型人工湿地，可作为净水、水循环以及水源热泵等生态技术的载体。所采用的生态技术在技术目标层面包含了“节能减废、自我循环”即“-+”型以及“产能”即“++”型两大类（人工湿地的净水、水循环技术属于前者，水源热泵技术属于后者）；在技术系统层面属于居住系统；在技术要素层面则属于水资源技术。表4马尔默生态住宅“元术表”位谱3.3沪上生态家该案例采用被动式生态建筑设计模式，对传统民居形态进行创新——创造了彻上明造、去热除湿，耦合空间、相容共生，天井中庭、通风采光，围廊挑檐、遮阳避雨的空间形态和生态效用。在传承汲取传统民居天井采光、自然通风、景观水体等生态手法的同时，自主创新集成应用了“超低能耗，围护结构，太阳能、风能、地热能等再生能源，热湿独立空调，3R建材、雨污水等资源回用，智能监测控制”等关键技术。所采用的生态技术在技术目标层面包括了所有的三个类型，即“--”、“-+”及“++”型（LED照明技术节省了建筑照明能耗，属于“节能减排”型生态技术；雨污水综合利用中则采用了“循环利用的”的“-+”型生态技术；太阳能一体化建筑技术以及风能、地热能相关技术属于“正生态”类型）；在技术系统层面属于居住系统；在技术要素层面则包含了能源和水资源两种技术类型。表5沪上生态家“元术表”位谱3.4零能耗生态住宅发展项目零能耗生态住宅发展项目采用被动式生态设计，使阳光直接进入房间，优化冬季被动式太阳能的利用；真空管太阳能加热和太阳能制冷技术的使用，为住宅提供冷、暖气。利用太阳能发电系统，供给住宅的部分用电需求。北面屋顶采用草皮作为覆盖层，减少灌溉和再生水使用。自然风力通风技术，使室内空气流通，减少能源消耗。使用可再生的建筑绝缘材料，可储存和释放热量，调节室温。所采用的生态技术在目标层面包含了“--”及“++”型两类（草皮屋面技术和自然风力通风技术属于前者，太阳能发电、制冷技术则属于后者）；在系统层面属于居住系统；在技术要素层面则包含了能源和水资源两种技术类型（太阳能发电、制冷属于能源技术，草皮屋面技术则属于水资源技术）。表6零能耗生态住宅“元术表”位谱3.5水中心水中心作为公共建筑旨在将自身对环境的影响降至最低限度。通过集成设计，使用最少的能源、水以及可循环材料，采用低能耗暖通空调及电气系统，通过日光采光和占用传感器技术减少电能消耗，从而实现节约能源。同时水中心里有完整的水循环处理的展示过程，具有较高的技术可见性，因而极具科普意义。所采用的生态技术在技术目标层面包含了“--”及“-+”型两类（低能耗暖通空调、日光采光和占用传感器技术属于前者，雨水收集和再利用系统则属于后者）；在系统层面属于公共设施系统；在技术要素层面则包含了能源和水资源两种技术类型（日光采光和占用传感器技术属于前者，雨水收集和再利用系统则属于后者）。表7水中心“元术表”位谱3.6新耐久性建筑项目该案例作为公共建筑，采用根据不同条件而设置的热隔离建筑技术，减少夏季制冷和冬季采暖所损失的热能以降低能耗。屋顶采用光伏太阳能技术，同时使用智能通风系统和太阳能加热、冷却技术，用以建筑供暖、制冷及部分供电。无水公厕、节水型卫浴设施节省水资源使用。节能照明系统减少电能消耗。所采用的生态技术在目标层面包含了“--”及“++”型两类（热隔离建筑技术、节水型卫浴设施及节能照明系统属于前者，光伏太阳能技术则属于后者）；在系统层面属于公共设施系统；在技术要素层面则包含了能源和水资源两种技术类型（光伏太阳能技术及热隔离建筑技术属于能源技术范畴，节水型卫浴设施相关技术则属于后者）。表8新耐久性建筑“元术表”位谱3.7崭新的“24小时太阳报总部”该项目采用高效隔热保温建筑材料。建筑外部是一套可以根据数百个内部或外部感应器由计算机软件自动控制开关的遮阳卷帘系统，自动调节房间内部小气候。外墙表层的陶土面砖采用了可循环利用的制作材料和低能耗的构造工艺。所采用的生态技术在技术目标层面属于“--”即“节能减排”型；在系统层面属于公共设施系统；在技术要素层面则主要涉及能源这一技术类型。表9“24小时太阳报总部”“元术表”位谱3.8植物墙建筑该案例将植物表皮运用在墙体上，展示生物多样性的同时对建筑室内起到良好的隔热保温作用，减少其能耗。整个墙体由三层系统组成。金属骨架固定在建筑结构上，以PVC层固定；中间层是PVC层；最外层为植物层。配备管道系统为植物供水和溶融矿物质。该案例所采用的生态技术在目标层面属于“--”即“节能减排”型；在系统层面属于公共设施系统；在技术要素层面则主要涉及能源这一技术类型。表10植物墙建筑“元术表”位谱3.9水幕太阳能建筑水幕太阳能建筑采用太阳能供暖采暖装置，减少不可再生能源的消耗。太阳能光伏、太阳能采暖、监测和驱动的计算机连接到电动机，为建筑提供部分电能。建筑表皮采用流动的循环水幕进行降温。该案例所采用的生态技术在目标层面包含了“--”及“++”型两类（水幕降温技术属于前者，光伏太阳能及太阳能采暖技术则属于后者）；在系统层面属于公共设施系统；在技术要素层面则包含了能源和水资源两种技术类型（水幕降温技术属于前者，光伏太阳能及太阳能采暖技术则属于后者）。表11水幕太阳能建筑“元术表”位谱4