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生态建筑设计的节能减耗作用分析

2019/03/25 阅读:

[摘要]生态建筑设计,又称绿色建筑设计,可持续建筑设计等。由于严重的能源危机和污染问题,利用生态设计方法建造绿色建筑在世界范围内越来越流行,一些建筑师认为生态设计可以减少能源和自然资源的消耗,降低化石能源对环境的污染和温室气体的排放。但也有人批评生态设计必须使用高科技设备,这将花费很多钱和额外的能源,是一种得不偿失的浪费。本文将通过实例来说明生态建筑的设计方法可以很好地利用自然气候,对于节约能源、资源和减少消耗有显著的好处。

[关键词]生态建筑设计;节能减耗

首先,生态设计方法可以节约水资源。水资源管理是生态建筑设计的一个重要目标。建筑中可以采用多种方法节约宝贵的水资源。雨水收集系统是一种有效的方法,尤其是在降雨量大的地区。雨水通常来自屋顶、露台等建筑物表面,经过净化过滤后即可使用。除了雨水的利用外,人们还可以用灰水来冲厕所、灌溉、园艺和洗车。灰水是指浴缸、淋浴器、洗碗机、洗衣机和水槽产生的废水,但不包括厕所的废水,即黑水。家用灰水过滤系统可以收集和处理废水。虽然灰水不能饮用,但可以被二次利用于冲厕所、灌溉和洗车等方面。著名马来西亚建筑师杨经文在《生态建筑设计手册》一书中写到,对于一个家庭来说,灰水系统每天可以节约100加仑的水。

通过以上两个系统,原本将被排入下水道的雨水和灰水又可以重复利用于日常生活。当然,此了以上两种系统外,在建筑的使用中还有一些更容易的节水方法,例如使用节水水龙头和节水坐便器等。其次,空调系统的生态设计可以节约能源。混合型空调系统是一种有效的生态设计方法,杨经文在《ConstructedEcosystems》一书中描述了混合型空调系统是一种结合自然通风和低能耗机械空调系统的方法。混合模式的目的是鼓励和最大限度地利用自然通风,创造尽可能自然的环境。用户只需打开窗户或拉上百叶窗,就可以控制房间的热舒适性。只有当外部温度超过舒适限度时,才会使用机械冷却系统。以生态设计闻名的建筑大师杨经文设计的伦敦Elephant&CastleTower方案是一个典型的案例:这栋建筑可以通过关键部位的闸门来控制风是否能穿过。在夏季,闸门开放,鼓励最大限度的自然通风来冷却房间。在冬季则关闭闸门,以挡风和保温。而在春秋两季则根据外界气温来决定闸门是否开放。这样的混合模式可以在一年内减少传统空调和通风系统的使用,居民只需打开窗户让房间通过自然风降温,并控制其热舒适性,由此来减少能源消耗和温室气体排放。第三,生态设计方法可以利用太阳能。太阳提供了源源不断的清洁能源,尤其在一些阳光充足的地区。杨经文在《DictionaryofEcodesign》一书中讲到:太阳能系统包括所有类型的太阳能发电,可以提供照明、热水、供暖和冷却。由于许多家用电器都是由电力驱动的,因此太阳能转换成电能后可以得到更广泛的应用。此外,与化石燃料不同,太阳能发电是一种清洁能源,不会造成水、空气和温室气体的污染。小型太阳能电池板,是一种将太阳能转化为电能的半导体电池,它可以建在屋顶上,对土地利用的影响很小,因此非常方便和适用于建筑。除住宅建筑以为,公共建筑也可以使用屋顶太阳能电池板来降低运营成本。研究数据显示,2014年,太阳能帮助抵消了美国2200多万吨的有害碳排放,相当于减少了470万辆汽车行驶在公路上,或节省了25亿加仑汽油。

这是对全球环境的重大贡献。在美国,有时业主和企业并不需要购买整个屋顶太阳能系统,第三方公司或电力公司会负责安装和维护,客户只需付很少的租金就可以使用太阳能发电系统。使用太阳能的生态设计有许多好处,例如便宜和清洁。太阳可以为人类提供大量绿色和可再生的能源,不会释放任何有害的污染,同时也能减少化石燃料的消耗。一些评论家认为生态设计必须使用昂贵的高科技设备,有时还需要消耗额外的能源。例如雨水收集系统和灰水系统需要昂贵的净化设备和电能来保证系统的运行。建筑师应该关注成本,以及成本是否能带来有价值的效果。然而这种批评忽略了被动式生态建筑设计。生态设计包括被动式设计和主动式设计。主动式设计依赖于设备和能源来维持系统的运行,而被动式设计可以利用当地的气候,设计出合适的建筑形式,从而达到低能耗或零能耗的目的。上文提到的混合模式的冷却系统其实就是主动式设计和被动式设计的结合,建筑师完全可以只使用一些被动式的方法:利用盛行风来使房间在夏季变得凉爽是一种值得称赞的通风设计方法。首先,建筑师应该获得当地盛行风的信息。然后,在适当的建筑立面上开窗,让风通过房间。为了使盛行风进入建筑物,窗户应设计在建筑物面向盛行风来源的一侧。内墙应该与风平行,这样风就不会被阻挡。

如果内墙必须作为屏障存在,建筑师也可以设计屋顶通风口来促进空气流动,通过对流来排出房间里的热空气。这是因为冷空气和热风的密度不同,由于热空气比冷空气轻,因此热空气会上升,通过屋顶通风口排出房间,温度较低的空气补充进来,又变热、排出,循环往复。这些例子说明一个深思熟虑的被动通风设计可以鼓励和引导主导风通过房间,如此这些房间就可以减少空调的使用。这意味着被动式设计可以节约能源,而不需从本文举出的实例可以看出,生态建筑设计可以利用自然气候和资源,在节能降耗方面具有显著的效益。随着能源危机的日益严重,可以预见的是,由于生态设计的巨大好处,建筑师和社会将会更加关注生态设计,人们对减少或消除建筑中的化石燃料消耗越来越感兴趣,设计过程也会因此而进化。随着科学技术的进步,建筑生态设计必然会得到蓬勃发展。

作者:田歌川 单位:英国曼彻斯特大学

生态建筑设计的节能减耗作用分析

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