建筑生态与节能.doc

建筑生态环境与节能效果综合评价刘海岩摘要本文介绍了清华大学在建筑生态环境与节能效果综合评价的方法策略等提出建筑生态环境与节能效果综合评价理念并通过实例介绍了具体的评价内容以期为我国实施建筑星级评价标准进行有益的探索前言在可持续发展成为全世界所追求的目标时建筑行业也在关注能源以及环保的可持续发展问题在中国建筑能耗目前占国民经济总能耗的左右且呈递增趋势因此开展建筑节能工作有巨大潜力建筑能耗不仅仅影响国家能源供应而且能源使用效率的高低还影响环境例如据有关测试表明在城市内建筑四周挂满分体式空调时将造成局部热岛现象空调机的运行能效比显著下降建筑周围热环境也被严重恶化也就说建筑节能和居住环境是两个相互关联相互影响的问题随着人民对生活质量要求的快速提高建筑能耗以更高的速度增加例如冬季供热地区正迅速南扩而北方地区空调器拥有量也迅速增加建筑物寿命一般较长建筑节能改造难度很大因此在设计之初便考虑建筑能耗与环境影响便显得至关重要而我国广大地区不同气候不同类型的建筑节能不是依靠墙体保温等措施就可以解决的更需要从建筑设计到建筑细布构造处理以及环境控制设备及系统等各种技术的集成来解决另一方面建筑环境特别是居住环境质量受到越来越多的重视居住区内的空气质量办公或居室内的空气品质噪声水平以及交通状况都是人们关注的问题一些房地产开发商也注意到这一现象相继推出了以绿色生态为宣传点的建设项目但真正的绿色生态建筑或住区不仅仅是依靠多绿化就能解决的更重要的是要考虑建筑物理环境中综合因素的影响包括声光气流热能耗等诸多方面利用信息技术以计算机模拟为主要手段从建筑声学光学气流微气候空气品质能耗等角度对建筑设计方案进行全面的评价不仅有助于房地产开发商提高建设水平增强项目市场竞争力也有助于提高普通消费者的生态意识节能意识和环保意识对于促进我国可持续发展具有重要意义本文简要介绍由清华大学提出的建筑生态环境与节能效果综合评价的方法策略等并通过实例介绍了具体的评价内容以期为我国实施建筑星级评价标准进行有益的探索评价系统简介国外经验关于建筑节能的评价国外已经有了一些已经成熟并在实施的规范并且有相应的标准模拟软件来评价建筑的节能状况以保证规范的实施在美国有节能之星标准这个标准实施已经有年了它比美国标准能源法案要求更加节能通过这套标准的实施在不增加初投资的前提下可以节省能源消耗可以节省的建造时间也是因为有了这套标准可以创造出激励一些具有创新意义的节能技术和建材发明的氛围由于这套标准针对美国某地区而专门制订的因此在美国并没有一个全国性的统一标准例如标准主要在加州实施芬兰建立了一套叫做能耗认证系统的标准在香港也通过授予建筑认证证书的方式来对建筑的能耗情况进行规范俄罗斯在莫斯科也实行了一种叫做能耗护照的建筑节能规范它包括一套新的节能标准希望能够控制建筑设计建造以及运行的质量而且它可以为节能建筑提供潜在的购买者等信息从而来促进节能建筑的良性发展这些规范中都没有包括环境质量的评价内容然而实际上节能的最终目的是为了提高环境水平减少污染排放从而真正做到可持续发展所以完整的建筑生态环境与节能评价标准中应将环境质量的评价纳入其中主要内容建筑生态环境和节能效果评价系统是对建筑生态环境进行综合分析从技术经济环境能源及社会等角度给予研究从而对建筑环境给出客观的评价和可行的建议建筑生态环境的评价系统涉及内容广泛包括小区规划评价建筑单体评价环境控制系统方案评价等等牵涉到的关键技术较多如建筑热环境模拟计算流体力学建筑日照分析与采光技术噪声控制以及建筑材料技术等这些内容的有机结合和相互交叉形成了建筑生态环境评价系统的技术核心开发成熟的软件系统实施建筑生态环境评价方法的基础在我国形成可实施的评价系统最终可能的有效途径之一就是开发一套可以广泛运用的评价建筑生态与节能效果的软件平台并形成相应的激励保障实施措施从而形成体系评价方法一个重要的工作是研究住区生态与节能效果评价指标以及如何从模块化软件的模拟仿真结果中提炼出能充分反映建筑生态环境能耗特征的评价参数从而建立一套可操作的建筑环境评价软件平台的评价方法评价方法可采用的是模拟其运行状况的方法这个方法有两个层次的标准首先对于规划设计层次来说可以通过模拟其日照噪声空气流场以及微气候等对其规划和建筑设计直接进行评价第二个层次对于节能效果需要对其进行全年模拟分析而不是仅仅依靠稳态计算或者是设计计算从而给出节能效果星级评价等级这两个层次应该是必须同时满足的评价策略对于评价策略可以分两步一在房屋建造之前运用评价软件对规划和设计图纸进行模拟给出相应审核评价二在建造完成之后对建筑进行实地抽查考核以确定建造是否与审核后的图纸相一致如果是一致的可相应授予一定的环境和节能效果星级等级系统特点归纳起来这一评价系统具有以下主要特点清晰明了易于理解与实施相对灵活可允许通过不同的手段达到相同的环境和节能效果数据丰富且准确能给予用户和房地产开发商明确的结论和指导依据激励机制完善可操作评价实例以下通过实例简要介绍建筑生态环境与节能效果综合评价的主要内容居住小区声环境某居住小区位于北京东四环路东侧距四环路约被现状住宅区和规划的城市干道分成东西两区小区总面积公顷容积率户型以一梯两户或三户的高层小高层单元层组成的板楼为主边角处辅以一梯四户或六户的点式高层层板楼前后间距至小区的周边环境好交通便捷但是随着小区及周边道路用地建设的完善过境交通量可能会增大小区的安静可能会受到干扰为此业主要求进行声环境评价经现场实测图中的三个主要带状噪声源可能影响到居住小区声环境为此分别进行了模拟分析图居住小区声环境分析在分析的基础上得到居住小区内的噪声分布可以看到颜色愈深的建筑所处的声环境越差在没有采取设防噪绿带等降噪措施的情况下其临街一面的室外噪声级不能满足居住区室外白天低于夜晚低于的国家标准为此笔者对合理降噪提出了建议图居住小区噪声分布及小区示意图建筑群空气流场分析仍以前述居住小区为例这种高层建筑多层建筑混合存在的小区其建筑群内部的空气流动情况对其微气候有着重要的影响局部风速太大可能对人们的生活行动造成不便也有可能在某些地方形成旋涡和死角不利于室内的自然通风因此业主提出在规划设计阶段预测居住小区内的空气流动状况以对小区内微气候作出合理的评价图建筑群空气流场分析上图给出了该居住小区在北京冬季典型工况北风风速下水平高度上的空气流速分布图暖色调表示风速高原本业主担心在建筑群中部的南北大通道上会有较强的气流但由于建筑布局比较合理模拟分析显示在这一大通道区域内风速基本小于适于居民走动生活倒是在建筑群的一些其他局部发现由于绕流等的影响会形成局部气流过强笔者对此也提出了合理的建议值得说明的是此分析结果可以多媒体三维动画显示效果更加逼真建筑群日照分析当现代建筑越来越密集从钢筋水泥的丛林中穿过的一缕阳光显得弥足珍贵因此建筑群日照分析被越来越重视人们不满足于冬至日一小时日射这样的要求而更关心在周围建筑物遮挡和建筑物自身遮挡的情况下究竟自己等实实在在接受多少阳光下图给出某建筑群在夏季清晨的日照与遮挡状况而利用多媒体技术的三维动画效果可将分析结果表现得更加逼真图建筑群日照分析居住小区微气候与热环境分析评价居住小区微气候与热环境的评价内容主要是考察人们在室外生活时切身感受到的诸如室外温度湿度太阳辐射气流组织和绿化状况等微气候参数其中温度作为人们感受居住环境好坏的主要参数对评价小区热环境至关重要也是影响人们在室外生活质量的主要因素它同时综合反映了诸如小区的太阳辐射及绿化状况等其它因素的作用也是就目前的技术手段而言相对较容易进行预测和比较的热环境参数值得指出的是即便是同一个地区的气候情况也并不是处处相同的城市热岛现象就是其中一个很好的例子它是城市化对气温影响的最突出特征显著反映了由于城市化的结果使得城市气温与郊区或其它地区气温的不同并将给城市居民的工作生活带来深刻影响一般说来认为某个区域的实际气温是由基础气温太阳辐射长波辐射的线性叠加得到的区域地貌建筑密度建筑材料建筑布局绿地率等因素决定了区域温度即其中是区域气温是基础气温是局地地貌是城市化程度是天气状况是时间是地点具体来说在建筑群集地区小区不同地方的温度环境在受相邻位置的建筑的材料结构和布局小区的下垫面如沙土或水泥路面绿化情况包括水景布置以及交通和家电等人为排热因素的影响下可能使得局地气温出现热岛或冷岛以及滞后或提前等现象结合建筑群空气流动分析在相关研究的基础上笔者预测居住小区不同位置小范围内的逐时气温同时进行比较并给出评价所得结果既可供居民选择适合个人习惯的工作生活环境提出参考意见同时也能为改善居住小区热环境指明方向下图是某居住小区中不同位置的热岛强度变化情况从中可以看出居住小区内热岛强度小温度适宜利于人们的室外活动以及室内持续进行自然通风温度环境令人满意其中的原因在于居住小区建筑布局合理建筑间距选择合适天空视角系数较高而利于长波辐射冷却且集中绿地多绿化好并或多或少地采用了人工水景布置使得其与空气的热湿交换加强有效地降低了空气的温度值得一提的是环境最好的区域均为小区居民日常生活起居休憩娱乐等活动的主要场所该区域内的健康适宜的温度环境将极大地利于居民的室内外的生活质量的提高图居住小区微气候与热环境分析评价小结目前该项目以被列为建设部国家十五科技攻关项目并逐步开展整合软件系统实际检验使用情况的工作从对建筑生态环境和节能效果综合评价的项目入手在实践中完善这一评价系统并通过将建筑环境和节能效果综合评价理念的应用明晰建筑生态环境的真正内涵推广建筑节能概念并为我国可持续发展做一定的探索