零碳绿色建筑设计与可持续发展研究-论文

PAGEPAGE1零碳绿色建筑设计与可持续发展研究摘要:绿色建筑是友好环境的诉求,是节约型社会发展的基础,是建筑业可持续发展的保证,是当今世界建筑发展的方向。根据《绿色建筑评价标准》中对绿色建筑的定义，绿色建筑是在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。关键词:零碳建筑；绿色建筑；可持续发展Abstract:Greenbuildingistheappealforfriendlyforenvironmentandthebaseofthedevelopmentofeconomicalsociety.Alsogreenbuildingisnecessarytoensurethesustainabledevelopmentofthebuildingindustry,anditisthedirectionofbuildingdevelopmentintoday’sword.Accordingtothedefinitionofgreenbuildingin《Evaluationstandardforgreenbuilding》,itisthearchitecturewhichcanimproveutilizationofresource(energy,land,waterandmaterials)andcutdowntheemissioninthewholelifecycleofbuilding.Itcanalsoprotecttheenvironmentandreducepollutiontoprovidepeoplewithhealthy,applicableandefficientuseofspace,coexistingwithnatureinharmony.Keywords:Zerocarbonbuilding;Greenbuilding;Sustainabledevelopment一．零碳绿色建筑总论绿色建筑的概念有不同表述,但其基本内涵是表示人、建筑与环境三者之间的和谐关系,即建筑在建造和使用过程中必须节约能源、节约资源,减少对环境的污染;要求人们在利用自然条件和技术手段创造良好、健康居住环境的同时,应尽可能地控制和减少对自然环境的过度使用和破坏,维持生态环境和人类向大自然的索取与回报之间的动态平衡。在建筑规划设计方面,绿色建筑体现在室内布局设计方面应十分合理,充分利用阳光和自然通风,最大限度地节省能源,为居住者创造一种安全、健康、舒适的生活空间和亲近自然、和谐、舒适的良好生活感受。我国《绿色建筑评价标准》(GB50378)对绿色建筑的定义为:在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节约能源、节约土地、节约水资源、节约材料),保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。二．零碳绿色建筑发展面临窘境绿色建筑的一次性建设成本较高，且运营和维护较低。因为目前我国的部分建筑还处于比较传统的设计阶段，建筑的目标还是以满足人的基本需求为设依据，所以，在进行绿色建筑建设，提升建筑品质的过程中，会带来一定的建筑造价成本的增加，根据绿色建筑品质和建设标准的不同，成本造价也有所不同。因此要想推广绿色建筑的建设就要考虑绿色建筑的经济性,发挥绿色建筑工程造价的指导作用，就有必要对其全寿命造价进行管理。三．推行绿色建筑的必要性何谓绿色建筑？目前，国内认为它是一种节约型建筑。它将作为21世纪建筑业的主旋律，应体现在健康、节水、节地、节能、治污、循环利用。1.健康人们对于“绿色建筑”的重视，本身也是追求健康建筑。主要是由于出现了“建筑综合症”，他产生的原因主要有：（1）建筑材料。尤其是现代出现了名目繁多的室内装饰、装修材料和室内用具污染的存在，使新装修的房屋室内含有大量对人体有害甲醛、氡气、石棉、氧化物及CO2、CO等等，对人体健康危害极大。（2）不恰当的节能措施。它降低了室内空气质量，联合国卫生组织WHO统计，近30﹪的新建及改建的建筑是有病的。（3）厨房及其他污染。燃料在灶具中燃烧产生有害物质和烹饪过程中发生的油烟，主要成分为焦油、一氧化碳、氮氧化物等。焦油中含有强烈的致癌物；一氧化碳和氮氧化物易引发心血管和神经系统等多种疾病。另外，室内用的各清新剂、除厕剂等散发的气味亦会影响到人体的健康。2.节地近几年，我国因建设用地平均每年减少50万平方千米的耕地，由建国50年时人均耕地面积0.2平方千米减少到0.1平方千米，故节约土地的方针势在必行。（1）积极推进墙体材料的改革，要加大力度发展节能、节地、利废、保温、隔热的新型墙体材料，鼓励采用绿色建材。采用各种板材，空心砖砌块等来减少墙体厚度，并对墙体进行合理设计，以先进的建筑结构来增加使用面积，节约用地。（2）旧城区改造要有新模式，以便节地，严格控制城乡居民建设用地是一项长期的措施。3.水资源全球淡水资源短缺。我国北方城市的资源性缺水，南方一些城市的水质性缺水已经对经济和社会亮起了红灯。城市居民用水时水资源平衡分配的重要环节，这既包含了水量问题，也包括了水质问题，住宅小情趣水系统的问题：（1）在小区中建立水的大循环的理念，自来水、雨水、地下水、污水等，均可列入考虑范围，进行系统化设计，循环再利用。（2）由于资源性缺水和水质性缺水同样严重，应针对不同情况制定强制性措施。如对耗水量大的设备、器具要强制淘汰并强制推行节水设施等。（3）随着居民生活水平的提高，管道直接饮用水已经进入小区，形成第二水厂，它达到了提供优质直接饮用水和节约用水的双重目的。（4）小区应建立水的回收和再利用系统，缺水地区应设立小区雨水收集和再利用系统。4.节能我国的能源储量并不是很高，却还存在着能源利用低、浪费严重等问题。（1）我国一些工业产品的能耗比发达国家要搞4倍，单位过敏生产总值的能耗为日本的6倍、美国的3倍、韩国的4.5倍。（2）能源结构不合理，煤占70﹪，由于清洁煤技术尚未普及，造成空气污染严重。（3）我国建筑能耗占全国能耗的25﹪，住宅每平方米能耗为相同气候能耗国家的3倍。（4）我国石油储量仅占世界总量的23﹪，可开采的只有206年，大大低于世界平均年限428年。5.治污要加强对污染物的排放和治理工作，达到利废、节约、环保的目的。四．零碳绿色建筑设计案例美国纽约Ecovillage、亚利桑那州Civano社区、芬兰赫尔辛基Viikki、瑞典马尔默VastraHamnen、斯德哥尔摩HammarbySjostad、英国BedZed太阳村、阿联酋Masdar零碳城、中国天津中新生态城、荷兰Ecolonia小区、格林威治世纪村GreenwichMillenniumVillage等，这些都是一些典型的零碳绿色建筑设计案例。就拿英国BedZed太阳村、阿联酋Masdar零碳城、荷兰Ecolonia小区这三个具有典型代表性的案例来说，生态宜居社区型开发产居综合社区型开发技术创新型开发典型案例荷兰Ecolonia小区英国BedZed太阳村阿联酋Masdar零碳城关键驱动因素规模区位欧美发展城市郊区，规模大小不一发展初期规模较小，有香蕉去大规模发展的趋势城市郊区较大规模，普通在5平方公里以上开发背景由发展商和建设事务所共同承担投资基金会为主体，环保组织及政府予以资助由政府主导开发，并结合国际基金投资平台进行开发功能以住宅开发为主，配以商业、文化休闲配套综合性社区，功能包括办公，住宅及基本配套设施综合性新城，功能包括商务商业、科技研发、生态居住、科教配套等等驱动因素人文环保理念人文环保意识和绿色效应结合需要巨大的人力物力财力投入绿色低碳体现技术技能：通过降低建筑设计、交通规划、能源方面等消耗，达到低碳绿色目的特别之处：主要通过产、居一体化，减少外出，从而达到降低排放技术技能：同类型一使用一系列高新绿色科技项目，通过城市内部自循环，完全实现零碳排放总结形式单一且不具有规模，是狭窄局限的生态系统绿色与效益结合的模式，处于发展初期，但表现出较高的开发价值和社会效益，具有发展潜力国家战略，成本过高，发展模式不具有可复制性五．零碳绿色建筑设计1.尽可能地节约能源采用节能的建筑围护结构以及节能的通风、采暖和空调设备。利用自然通风的原理设置风冷系统,使建筑能够有效地利用夏季的主导风向改善室内的温、湿环境。建筑采用适应当地气候条件的平面布置形式及总体布局,减少通风、采暖和空调设备的使用时间。在设计时应系统地考虑建筑在建造、使用、维护和报废整个寿命周期内的成本、节能、环保、资源利用等一系列问题。此外，房屋将通过热压和风压两种自然通风的模式，尽可能最大化自然通风，从而减少空调使用的时间，降低房屋在开放过程中对于能源的消耗。顶端所镶嵌的蓝色透明ETFE膜气枕天窗，通过自然采光照明可降低照明的能耗。低碳家装以减少温室气体排放为目标，以低能耗、低污染为基础，注重装修过程中的绿色生态设计、可利用资源的再次回收、装饰产品的环保节能等，从而减少家庭装修过程中的二氧化碳排放。这其中环保节能的装饰装修材料起着至关重要的作用。2.推广应用绿色能源在设计过程中应因地制宜,根据地域条件和用户的功能使用特点,考虑尽可能考虑使用太阳能、风能、潮汐能、地热和地冷等绿色可再生能源,减少对碳排放能源的使用和依赖。多元化利用太阳能，使之不仅用于发电、供暖，还与被动风能和地源热能共同带动室内通风，调节屋内的温度和湿度；屋顶的22个彩色风帽可以随着风向灵活转动，利用温压和风压将新鲜的空气源源不断地输入每个房间，并将室内空气排出。同时利用太阳能和黄浦江水源给进入室内的新风降温除湿。此外，通过屋顶收集的雨水冲洗马桶或灌溉植物，减少了对自来水的需求；通过生物厌氧过程将生活垃圾进行降解处理，变成沼气，从而产生电能和热能；屋顶种植绿色植物，夏可遮阳，冬可保暖。在厨房与卫生间的装修中，防水是必需的程序，在做完防水涂层后，卫生间和厨房里气味比较大。经检测发现，主要是由于防水涂料造成的污染，而且这种污染不容易清除。在十项强制性国家标准中，没有规定防水涂料的有害物限制标准，因此在家庭装修时应该了解不同种类的防水涂层，选购合格的环保防水涂料产品。目前，市场上的防水涂料有两大类：一类是聚氨脂类防水涂料。这类防水涂料一般是由聚氨脂与煤焦油作为原材料制成，它所挥发的焦油气毒性大，且不容易清除，使用这种防水涂料时，一般采用含有甲苯、二甲苯等有机溶剂来稀释，也含有毒性。另一类为聚合物水泥基防水涂料。防水涂料由多种水性聚合物合成的乳液与掺有各种添加剂的优质水泥组成，在抗渗性与稳定性方面表现优异。聚合物水泥基防水涂料的优点是施工方便、综合造价低，工期短，且无毒环保。目前防水涂料正朝着水乳性化和环保型方面发展，如高性能水乳性聚合物改性沥青防水涂料、水乳性聚氨酯防水涂料等。采用东易的防水涂层,其使用的是防水柔性灰浆，采用聚合物乳液与水泥砂浆复合而成的高品质双组分弹性防水涂料，涂层坚韧高强、耐高温、耐火候、耐水及耐久性优异，无毒环保，保证了施工工人和用户的安全。3.最大限度地节约资源绿色建筑在设计、建造过程中,应充分考虑到建筑材料的选择使用,尽量选用当地生产或天然可再生的建筑材料,减少不可再生资源的使用。节约资源,保护环境,减轻对环境的二次污染。如在规划设计时同时考虑节约水资源的措施,在住宅小区内设置中水收集处理系统,做到使水资源能合理循环利用。选用麦秸秆压制而成的麦秸板作为最主要的建筑材料，给农作物秸秆的再利用增加了一条有效的途径，此举将减少森林资源的消耗量。在装修中经常使用的大芯板，一则木材的成材周期长，大规模开采破坏自然资源，二则大芯板等以酚醛树脂和脲醛树脂为胶粘剂，会释放甲醛等有害成分，其环保系数一直令业主担心，近一、两年，装饰公司多采用更为环保的欧松板来替代大芯板。据了解，目前市面上出现了更为环保、低碳的秸秆板材，主要以农村废弃的农作物秸秆——油菜秆、稻草、麦草、亚麻秆、芦苇、棉秆等为原料，采用国际先进的真空纤维分离技术，结合全新不含甲醛的聚氨酯生态粘合剂，让胶粘剂与原料发生三重反应加工而成。该板材还具有强度高、载重能力强、加工性能优异，可以满足不同工艺需求。目前，九朝装饰、瑞乐橱柜等多个家居企业采用这种零甲醛的新型板材。随着国家相关森林保护政策的出台，木材原料供应越来越紧张，木质人造板的成本会越来越高。但从长远来看，秸秆板作为家装用材，不仅有利于家居环保，也是倡导低碳装修，追求低碳生活方式的需要。环保水性木器漆目前家装市场上木器漆普遍采用溶剂型木器漆，这种木器漆漆膜较厚，使用起来美观、耐用，但溶剂型木器漆含有苯、甲苯、二甲苯、甲醛及其衍生物，这些有机挥发物跟汽车排放尾气一样，会对我们的大气层造成破坏，直接影响我们人类的居住环境。水性木器漆跟溶剂型木器漆的根本区别就是：水性木器漆是以水代替有机溶剂，产品无毒无味，超低的VOC含量，不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛及其衍生物，非常环保，适合家装使用；另外水性木器漆使用安全，遇到火不燃烧，这一点也让家居装修更加安全保险。据了解，传统的溶剂型木器漆每年挥发的苯类、芳香族溶剂类达240万吨。此类溶剂大都是采用石油或天然气提炼的产品，只用于调稀涂料方便涂装，对成膜后的使用性能起不到任何作用。但这240万吨有机溶剂换算成汽油足够整个西安市的全部私人汽车用上一年。而水性木器漆用水代替有机溶剂，给我们的家庭装修减少了浪费，减少了对于能源的消耗，带来了节能的效果。4.大力提倡回归自然绿色建筑外观设计要尽可能与建筑周边的环境相协调,建筑的形态、色彩、布局应与建筑所处环境相融合。尽量做到和谐一致、动静互补,让人们有回归自然的感觉。六．零碳绿色建筑可持续发展1.研究和推广符合我国国情的绿色建筑和建筑节能技术在中国老百姓收入不高的情况下,我们引进绿色建筑标准和技术时,要充分考虑建筑的建造成本和使用成本,规定绿色建筑所采用的技术、产品和设施,成本要低。如冬暖夏凉的延安窑洞,为我国西北地区特有的传统民居建筑代表,它的造价并不高,可以将它进行改造成中国式的绿色建筑;新疆某地有一种建筑,墙壁材料由当地的石膏和秸秆混合建成,保温性很好、建造成本也很低廉,是非常具有地方特色的建筑。这些典型的乡村绿色建筑进行推广,其造价较低,可以因地制宜、就地取材,容易被老百姓接受。再如一些投资回报率很高的节能技术和设备,如节能灯、太阳能热水器、节能空调、节水马桶等,用户一旦采用了这些技术和设备后,可以最大限度地减少电费、水费和其他能源费的开支,一般5~8年之内就可以把增加成本收回来。这样的绿色建筑和节能技术才符合中国国情,中国老百信才容易接受,才容在中国大范围推广应用。2.突破对绿色建筑认识的误区如果将绿色节能建筑定位为高端化和贵族化就难以推广、普及,也不符合我国国情。事实证明,绿色建筑发展必须符合中国国情、能被普通老百姓接受、适用技术式的绿色建筑才是中国绿色建筑健康发展的道路。以前的智能建筑就走了弯路,仅将智能建筑停留在安保和音响控制等方面,将线路设计得十分复杂,工程造价非常高,但建成后耗电量却居高不下,运行成本很高[5]。所以这不是我们提倡的绿色智能建筑。绿色智能建筑应该是利用信息技术来节省能源,为工作、生活提供舒适和便利。比如用手机来控制家里的智能开关,冬天出门时把家里的暖气或空调关掉,回家之前半小时,用手机遥控启动家中的供热或空调开关,当到家里时,房间里就正好达到使人舒适的温度。据统计,如能做到主人不在家的时候家中不供暖,就可节省1/3的供暖能源。夏季在南方,室内40%热量是来自太阳辐射[5]。可以设计一个很小的智能感应装置,当太阳辐射较强时,控制百叶窗或遮阳帘自动调节室内的辐射量,减少太阳辐射造成室内的热效应,从而达到节约空调能耗的目的。象这样的智能建筑才可称为绿色智能建筑,才是符合新时代要求的绿色智能建筑。3.大力推广“绿色建筑”的标识目前,由于绿色建筑标识的内涵不明确,国家也没有制定相关的规范和标准,部分房地产开发商为提高房价或推销其产品,常常就滥用“绿色建筑”的概念做虚假宣传,欺骗消费者。建议应规范和大力推广“绿色建筑”这一标识,通过对建筑的节能、节水、节地、节材、室内环境及对生态环境影响等这些具体指标给出量化的标准值,让绿色建筑从一个模糊的概念变成定可测量的量化的标准,并出台相关政策,对达到标准的授予“绿色节能建筑”的标识。这样“伪绿色建筑”就会原形毕露,没有市场。4.老旧建筑节能改造纳入绿色建筑发展规划发展绿色建筑不能只局限于新建筑。近年我国新建建筑节能工作相对做得较好,基本遵循了国家建筑节能的标准。然而,大量既有建筑的节能改造却推进得不是很顺利,许多既有老旧建筑仍是耗能大户。据建设部统计,我国北方地区仍有63×108m2建筑采用集中供热方式,其建筑面积约占全国总量的10%,但建筑能耗却占全国城镇建筑总能耗的40%[6]。由于老旧建筑未采用分户计量的供热方式,有些人打开窗户开放暖气,能源浪费非常大。目前,我国平均单位建筑面积采暖能耗折合标准煤约为20kg/m2·a,是北欧同纬度条件下建筑采暖能耗的1~1.5倍。据估算,在北方地区,如果房间里供热是可以调节的,仅在供热时不开窗户就可以节约15%的能耗;如果是主人不在家时把暖气关掉,回来以后再打开,约可以节约30%的能耗。30%的能耗就意味着北京市冬季采暖节省500×104t煤,或相当于减排1000×104t的二氧化碳气体。仅这一项节能改造措施,就可以达到可观的减排效果。对于旧建筑的节能改造难的问题建议采用政府补助、企业资助、住户适当出资的形式推广。如东北有一家德国公司援助的一项建筑节能改造项目,政府给每户出资3000元,住户出资2000元,国外援助2000元,共计一户投资7000元。对建筑进行从外保温到供热、智能、门、窗和水循环系统的全面改造。改造后,住户1