低成本綠色建筑設計方法探析

時間:2022-04-06 02:45:55

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低成本綠色建筑設計方法探析

摘要:文章以安徽省金寨縣公安局江店派出所及交管指揮中心項目為例,從環(huán)境回應、空間效率、資源集約、安全健康四個層面,探索了一種既尊重自然、綠色舒適,又兼顧經(jīng)濟效益和社會效益的鄰山地區(qū)低成本綠色建筑設計方法,以期為當下國內(nèi)鄰山地區(qū)的低成本綠色建筑設計提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞:鄰山地區(qū);低成本;綠色策略;建筑與環(huán)境

綠色策略,是近年來國家對新、改、擴建建筑的普遍要求,它兼顧諸多方面。探討低成本的設計策略,是為解決偏遠地區(qū)、經(jīng)濟相對落后地區(qū)兼顧綠色建筑的要求的一種現(xiàn)實途徑。金寨縣,隸屬于安徽省六安市,位于皖西邊陲、大別山腹地,地處三省七縣二區(qū)結(jié)合部。項目選址金寨縣城區(qū)的西南部,除東側(cè)道路連至縣中心區(qū)外,幾乎被山圍繞。在一個近山地區(qū)的小縣城,如何兼顧業(yè)主意圖,并以低成本的方法考慮建筑與環(huán)境的關(guān)系及建筑自身的綠色策略,成為本案的出發(fā)點。本案中,低成本的綠色建筑探索,從如何以建筑布局及形態(tài)回應氣候環(huán)境;如何提升空間使用效率,降低不必要能耗;如何通過技術(shù)方法實現(xiàn)土地等資源集約;以及如何創(chuàng)造安全健康的微環(huán)境展開(見圖1)。

1環(huán)境回應

充分利用與回應場地自然環(huán)境條件,是有效的低成本策略之一。本項目地處山巒平、低之處,回應因山體所導致的氣候問題,成為建筑布局考慮之首。場地西側(cè)緊鄰山體,東側(cè)則隔道路與一山體相望(見圖2)。場地內(nèi)部則相對平坦。山,作為場地的主要環(huán)境影響,在建筑布局與造型上主要考慮對山的回應,以獲得最有利的通風與采光,同時也獲得較好的景觀。建筑主體被拆解為兩個部分,一高一低分居南北,主入口位于東側(cè)道路。為獲得東西向連通的景觀視野與主入口形象,建筑東側(cè)入口被設計成為連續(xù)柱廊式的灰空間形象。灰空間同時提供了東西向的風廊,使得建筑擁有一個自然通風的內(nèi)庭,并通過架空空間有效帶走部分地面濕氣。同時,北高南低的建筑布局,最大利用南北向的穿堂風,并形成拔風系統(tǒng)(見圖3)。

2空間效率

提升空間使用效率也是解答低成本綠色建筑的一種途徑??紤]到建筑作為行政辦公使用的流線特點,將公共空間集中布置,減少公共空間的分散,所導致的空調(diào)等消耗。建筑充分利用南向自然采光,將使用效率高的辦公空間布置于南側(cè);并提升北側(cè)空間的綜合使用效率,設計為功能復合的共享空間,增加空間應對不同需求的能力。建筑在主入口的位置底層局部架空,通過架空促進空氣快速流動,帶走來自地面的濕氣,以應對安徽山地地區(qū)潮濕的氣候環(huán)境。建筑南側(cè)體量設綠化屋面,通過屋頂多層綠植降低建筑空間的太陽輻射熱,以及建筑內(nèi)部的熱損耗等(見圖4)。

3資源集約

建筑的集約性既表現(xiàn)在場地環(huán)境中的建筑布局、空間的組織效率與秩序,同時表現(xiàn)為資源的合理分配與利用、能源的消耗與廢棄物的積極處理等方面,貫穿建筑全生命周期過程。①項目考慮在有限的場地條件中,在合理的范圍內(nèi)提升地上、地下的開發(fā)強度,從而提升的土地利用率。項目地上十一層、面積9464m2,地下一層、面積3485m2,將主要機動車停車與設備用房集中于地下,減少空間浪費。②項目充分考慮健康能源的利用,采用集中太陽能熱水系統(tǒng),建筑物內(nèi)管材選用三型聚丙烯PP-R熱水管材,熱熔連接。供應食堂、宿舍以及淋浴間不同的熱水需求。金寨縣屬于Ⅳ類太陽能資源豐富地區(qū),年平均日照時數(shù)為2100h左右,年日照百分率為48%,年平均太陽輻射總量為4157.91MJ/m2。一年中除去1月、2月及12月日照較少外,其余各月日照條件均達到可利用標準。此外,特殊天氣出現(xiàn)的天數(shù)較少,頻率也相對較小,日照時數(shù)較低的月集中在春季和冬季,夏季和秋季日照指數(shù)較高,均可利用太陽能系統(tǒng)供能。③項目充分考慮建筑回收系統(tǒng)和廢棄物處理。項目在室外綠地下設置一個雨水收集箱,收集屋面、道路及綠地處雨水,經(jīng)處理后回用于場地內(nèi)綠化噴灌、道路澆灑、地庫沖洗。項目雨水基礎設施主要是綠地滲透、植草磚。項目綠地面積3072.15m2,植草磚透水鋪裝630m2(見上表、圖5)。

4安全健康

遵循“被動優(yōu)先”的原則,本案總體上先以建筑設計方法考慮綠色節(jié)能的要求,通過環(huán)境回應式的自然通風與采光、提升建筑空間使用效率、減少維護結(jié)構(gòu)的熱損失,增加保溫隔熱等方法,創(chuàng)造安全、健康的空間環(huán)境。項目綠化選擇種植鄉(xiāng)土植物,少維護、耐候性強,減少日常維護費用,改善辦公環(huán)境。同時對喬木、灌木、攀緣植物、盆栽植物進行合理配置,構(gòu)成多層次的復合生態(tài)結(jié)構(gòu),起到遮陽、降低能耗的作用,以降低熱島強度。樹木的枝葉、樹干是決定樹木降噪效用的主要因素。聲波攝像輸液的初始角度和輸液的密度,決定樹葉對聲音的反射、透射和吸收狀況。樹干對低頻噪聲的反射很少,成片樹林可使高頻噪聲因散射而明顯衰減,不同的樹種、類型組合配置綠化方式和地面的覆蓋情況,對降噪都有一定的影響。項目采用Vent2014分析工具對建筑室外風環(huán)境模擬以獲得有利于室外行走、活動的自然通風。根據(jù)夏季、冬季工況室外風速放大系數(shù)云圖及夏季工況室外風速矢量顯示,建筑周邊人行區(qū)域氣流分布均勻,風速基本在0.227m/s~3.63m/s之間,小于5m/s。其中最大風速出現(xiàn)在建筑物北側(cè),符合舒適要求;沒有出現(xiàn)無風區(qū)和明顯的渦流區(qū),整體有利于室外散熱和污染物消散(見圖6、圖7)。及冬季工況室外風速矢量(1.5m高度處)項目同時對建筑內(nèi)部自然通風進行模擬,主要考慮由風壓引起的自然通風,以獲得舒適的內(nèi)部空間環(huán)境。據(jù)夏季、過渡季主導風向及平均風速,分別采用夏季及過渡季室外風環(huán)境模擬的最不利工況下的壓力分布圖(平均風速),作為室內(nèi)自然通風窗口的壓力邊界。模擬分析顯示,在夏季及過渡季,建筑的空間布局與構(gòu)造設計等被動式方法,建筑內(nèi)部空間能夠獲得較舒適的自然通風環(huán)境,空調(diào)機位內(nèi)的空氣流動性能良好(見圖5結(jié)語本項目立足于城市設計的角度,結(jié)合可持續(xù)發(fā)展原則,合理布局、優(yōu)化場地結(jié)構(gòu),將建筑與城市有機結(jié)合。設計貫徹尊重自然、以人為本的思想,希望以低成本的方法設計一處符合規(guī)范、使用均滿足綠色、健康要求的建筑。從場地環(huán)境、空間布局、集約思想、健康安全要求等方面建設一處高效節(jié)能的辦公環(huán)境,貫徹生態(tài)、文化與經(jīng)濟型原則。

建筑在尊重地域性差異的前提下,平衡設計過程中的各方利益,正確處理規(guī)劃中的社會效益與經(jīng)濟效益、超前性與操作性之間的關(guān)系,并針對不同區(qū)域建筑訴求,加以詳細考慮并付諸設計。

參考文獻

[1]方菲苑.徽州區(qū)域特色被動式建筑節(jié)能技術(shù)模擬與應用研究[D].安徽建筑大學,2019.

[2]王筱璇.基于集約理論的綠色建筑設計策略研究[D].河北建筑工程學院,2019.

[3]葉繼森.綠色建筑技術(shù)評價分析[D].安徽建筑大學,2020.

作者:胡良全 單位:合肥建工集團有限公司