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绿色建筑

为什么与怎么做?

GREEN BUILDING

why and how?

 

text_蒂姆·海斯(Tim Heath)

 

 

 

 

我们现今已完全意识到全球气候变化的起因和后果以及建筑和建造对此造成的影响。值得注意的是,建筑和其自身的管理运作占到全球碳排放量的40%。因此,从建筑师到工程师、开发商、投资方、建筑运营经理,所有与建筑的相关的采购和运营角色,在保证设计和运营更绿色、更节能建筑方面发挥着极其重要的作用。
 

 


长久以来,有一种观点认为:我们所面临的问题是一个不可能解决的问题,零碳建筑的实现遥不可及。而另一个问题则是,在过去的十年中,我们可以听到建筑师、开发商以及政府官员自如地使用诸如"绿色"、"生态"、"节能"、"可持续"、"低碳"、"低能耗"等词汇形容他们所负责的建筑项目。然而,现实情况表明,这些词汇在许多案例中更像是一种市场策略,用以使潜在购买者或居住者信服他们所拥有的建筑是对环境负责的,但是支持这些词语的切实证据却几乎没有。我们希望在不远的将来,所有这些语汇的使用都是多余的,而我们只需要用"建筑"这一个词就可以概括那些从设计之初就具有环境保护意识,并对我们的星球产生积极影响的建筑。

 


可持续发展是既满足当代人的需求,又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展。

通过全球范围内的最佳绿色建筑实例,本专栏将首次以一系列定期发表的文章讨论其所包含的理论、研究以及实践问题。专栏还将在实现更可持续性建筑、城市化、社会体系以及不断演进的地理环境等方面探索可应用的多样化方式。这些文章将阐明:利用现有的知识和技术设计新建筑或翻修现有建筑以达到高标准的可持续性是完全可行的。在第一篇专栏中,将阐释可持续性绿色建筑的需求,随后则是一些小规模的研究例证如何在更广泛的建筑设计实践领域得以应用。
 

 


为什么我们需要绿色建筑?

环境问题是当今世界不可回避的问题。任何对可持续性或零能耗设计感兴趣的人都知道,设计和建筑领域对于减少全球温室气体排放具有巨大的潜力。多年以来,我们业已发现地球的气温一直在持续上升,因而为了避免灾难性后果的发生,国际科学界设定了一个具有挑战性的目标——地球平均温度上升不得超过2℃。就这一点而言,研究显示阿拉斯加地区的平均气温在过去的30 年上升了4℃。
 

 

 


人类1 年的消耗需要地球花费1.3 年进行补充。

因此建筑在更合理地利用能源方面的需求,日益聚焦于专业设计人员的头脑,成为新近的中心议题,以响应资源短缺以及资源利用和气候变化关系等问题。作为回应,业界不断提升对改善建筑技术性能表现方法的重视,例如表皮热量流动的精心把控、可持续能源系统的融合。
 

 


 

与此同时,尽管由于法律压力的日益增大,能源或碳核心观念的设计问题为人们所理解,但是这同样提出了一个挑战,即许多专业人员都没有受到过这些方法的专业教育,其结果便是他们很难适应在新监管环境下进行工作。因此,经常发生的情况是,对节能建筑的强烈偏向往往不能解放整体设计方案本身所蕴含的创新潜力。建筑师需要意识到:更可持续的建筑并不意味着遵循某种固定的形式,优良的设计并不需要对绿色进行妥协,这一点很重要。正因如此,建筑师应当自动将对环境友好的设计作为一个因子,与成本、舒适性和质量等因素,统一作为设计过程中的要素纳入考量。建筑师的终极目标在于其所设计的建筑的建造和居住方式可以对地球的居住环境不产生冲击甚至有所改善。
 

 

 

 

绿色住宅设计

我们的生活方式正引起气候变化,换句话说,人类引起了全球变暖!因此,除了我们的家之外,首次专栏文章在探讨我们居住环境的绿色创新方面还能否找到更合适的地点?住宅是二氧化碳排放的一项重要诱因,而新住宅的建设以及现有住宅的翻新为解决这一问题提供了机会。放眼全球,提供达到"零碳"、"碳中和"或"零能耗"标准的住宅成为具有创新思维开发者的目标。其结果便是,许多绿色建筑创造的早期研究聚焦于民用住宅建筑,而面积相对较小的个体居住单位使得通过试点研究验证绿色理念变得可行、可负担。这些例证中的一项早期成果说明——除了再生能源技术的整合,例如:智能选址和定向、可循环和可回收材料的优选、节水措施等——还有相当多可行、可负担的措施能够对更加绿色建筑的实现产生重大影响。

 


 

与其他建筑类型学一样,越来越多的诸如绿色住宅、生态住宅、零碳住宅等术语被作为市场促销手段,用以将新开发项目销售给环境意识日益增长的公众。然而,这些住宅中有多少真正遵循了可持续发展原则?它们中又有多少利用可再生原则使用资源和运用技术,并真正从整体意义上接受可持续发展原则?
 

 

本期专栏将聚焦于两类以研究为基础的试点研究住宅——最为简单、传统的建筑形式之一。这些例子将表明原型设计是如何融入主流并成为能够在日后改变其他建筑类型学的新可持续性创新的试验温床。英国一直以来便是创新设计和新技术试验的前沿阵地,推动着我们为未来创造绿色住宅。伦敦沃特福德建筑研究中心创新公园的试点研究项目以及诺丁汉大学的创新能源之家项目已经起到引路作用,开始影响主流实践。
 

 

 

创新能源之家项目是一个集研究、教育为一体的作品展示项目,包含各种创新型的高精尖节能住宅,旨在激发绿色建筑理念,推广其所提供的创新、经济适用以及环境友好型住宅的方式方法。大学园区校园内的七座住宅依据不同程度的创新性和灵活性进行设计和建造,用以测试现代化建造方法、节能设计和可持续能源系统的方方面面。
 

 

 

巴斯夫住宅,英国,诺丁汉,大学园区

在众多创新型住宅之中,由巴斯夫集团赞助的巴斯夫住宅严选各种材料和技术,在建造节能住宅成本与基于全生命成本、能源使用基础上的住宅经济性要求两者间找到平衡。巴斯夫住宅使用了三项主要的设计标准把控设计流程。第一,房屋必须实现节能,并借由可再生物质供热系统的提供,其设计可达到每年12.5kW·h/m2 的供热量;第二,材料必须经济适用,在满足快速建造技法的同时兼顾低技术的承包商;第三,房屋的设计必须能够被轻易复制,无论是联排式房屋还是多层式方案。
 

 

 

这些标准应用的关键作用在于营造一种紧凑型的建筑平面,可以最大限度地利用被动式太阳能。设计解决方案简单直接,高度保温的北、东、西侧墙体仅开放最少的窗口接收认定范围内的日光照射。与之相反,南立面则是完全玻璃墙体的双层日光室。该空间的内外玻璃幕墙上布有多个窗口,窗口可开启、关闭,调节房屋自身的加热、降温。在冬季,太阳能和空气自地下输送至室内空间以保持房屋温暖;而在夏季,烟囱效应产生的自然通风和地下预冷空气可以产生任何所需的降温效果。
 

 

 

巴斯夫住宅的材料和建造包括首层平面的隔热混凝土框架墙体、二层以及屋顶的轻质、高隔热的预制隔热夹心板材。如此一来,墙体和屋顶的U值达到出色的0.15W/m2·℃。房屋表面为可回收的立接缝钢覆层,粉刷以水泥基聚合物改性硅树脂和丙烯酸树脂。
 

 

 

E-ON 住宅,英国,诺丁汉,大学园区

放眼全球的住房数量,绝大部分已经可供我们居住至21 世纪中叶,可这样的建造多在我们意识到应有的环境需求之前。例如:据估计到2050 年,英国现有的250 万住房将仍然占到住房总量的70% ~ 90%。正因如此,E-ON 住宅项目面临一个具有挑战性的任务——观察现有的非节能房屋如何能够被提升至可持续性现代生活方式要求下的标准。项目因而聚焦于怎样的改造能够提高能源利用效率,并有助于显著地降低碳排放量。
 

 

 

 

E-ON 住宅的建造方式和标准取道于20 世纪30年代的房屋,这种房屋代表了英国房屋建造总量的近60%。遵循20 世纪30 年代的建筑规范意味着该项目的建造必须得到规划特批,同时新改造房屋此后必须符合现有的节能标准。房子在建造时没有使用中空屋顶或隔墙进行隔热,并且使用单层玻璃。屋内没有加热系统,利用过时、低效的非凝气式燃气锅炉和浸入式电热水器供应热水。研究项目将通过仔细的监测干预措施,逐渐将这座"20 世纪30 年代的住宅"改造成一座节能型住宅。在住宅改造以创造更具可持续性房地产方面,本次详细研究所获得的经验将有利于落实最佳的实践解决方案。
 

 

项目包括三个阶段。在第一阶段,项目在原初状态下受到监测。超过100 个传感器被放置于房子的不同位置进行监测,监测内容包括温度、相对湿度、每个电器的耗电量、天然气耗气量、耗水量、总耗电量和居住率;在第二阶段,建筑进行了一系列的升级,例如:额外的隔热材料、改进后的供热系统、双层玻璃、更高效的照明以及防旱措施等。每一项干预措施都经过周密的监测,评估了改进措施对于节能降耗和房屋使用的影响;在第三阶段,进一步的改善措施被应用,包括一个类温室风格的加建部分——它成为房屋自身与外部环境的一个缓冲地带,同时作为日光室能够最大限度地增加光照。譬如太阳能板和太阳能热水系统的可循环能源技术也被装配,用来为房屋提供电和热水。
 

 

结语——创造可持续之家

设计优良的住宅是可持续、可行、可负担的。在住宅建筑领域提高设计水平和可持续性有助于减小对地球资源的冲击,减少废弃物和二氧化碳的排放,创造人们更希望居住和享受生活的环境。可持续性住宅具有以下潜力:
 

 

提供更健康、更舒适的环境
·结合节能、节水技术
·减少建造和拆除废弃物
·提高转售价格和建筑价值评估
·利用可再生能源降低电力消耗成本
·提高室内空气质量和居住满意程度
·易于保养,使用可长久使用且可回收利用的材料
 

 

世界各国政府现今正致力于创造(改造)更绿色、更具有环境可持续性的新住宅或既有住宅。然而,尽管他们已经做出了大量的工作,却仍需要更强力的执行措施推动开发者的建造更符合可持续标准。本专栏强调了设计绿色建筑重要性的需求所在,并以两项研究性试点项目为例解析新建住宅和改造住宅。在未来,本专栏将会继续探究不同领域以及建筑类型的绿色建筑。