生态节能建筑设计理念及案例

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生态节能建筑设计理念及案例分析

http://www.hbcas.com.cn 2008-12-29 0:00:00

目前世界范围内的能源危机日趋严重，人类在寻求到新的能源解决方案之前必须依赖现有的能源生存。因此，节能成为全世界所面临的问题。我国能源供需矛盾更加突出，脆弱的能源链严重威胁着国家的经济命脉。相对于不足的能源供给，另一方面是能源的巨大的浪费，尤其是建筑的能耗。随着城市建设的高速发展，建筑能耗逐年大幅度上升，已成为中国能源消费的主体之一。目前我国建筑用能已达全社会能源消费量的32％，庞大的建筑能耗，已经成为我国国民经济的巨大负担。因此建筑生态节能势在必行，刻不容缓。那么，什么才是真正的生态节能建筑?怎样做才能打造出高水平的生态节能建筑?生态节能建筑的效果如何才能得以保证?只有正确解决了上述问题，我们才能真正做好建筑的生态节能。 生态节能建筑是以以人为本、生态环保、节能减耗为宗旨，充分利用自然条件和人工手段，在为人类提供舒适健康生活环境的前提下，将整个建筑及区域的建造及全生命周期内运行的能源消耗、资源消耗及对环境和区域生态链的冲击尽可能减至最低水平，使建筑及小区能融入生态循环而达到平衡，实现人、建筑、自然的和谐统一。它体现三个层面的内容：人是核心；自然生态环境及资源是人生存的基础；小区与建筑是服务于人同时节能环保的实施手段。由生态节能建筑

的定义可以看出，生态节能建筑不是一个单一的产品，而是一个成系统的技术集成，多方面有机整合的复杂的产品，因此拥有其自身独特的特征与要求，具体表现在如下几方面：

地域相关性和功能决定性

我国幅员辽阔，跨越若干气候带，根据气候特点的不同共分为五个气候区域。设计时应从当地气候，地形地貌，场地资源，建筑功能，建筑形式，形状，朝向等方面来反映气候对建筑及规划的影响，而不是千篇一律，做简单复制的重复性工作。

多专业的深化与整合

目前，国内建筑方案设计与施工图设计存在脱节现象，且设计中各专业之间的配合与协调较为松散。针对这一现状，五合国际借鉴国外经验，引入了“整合设计”(IDP)这一理念，既在设计的最初方案阶段就有生态节能的专业人员介入，综合考虑规划、建筑、结构、能源系统、暖通等各方面因素，提出初步的生态节能方案；并在后续的设计中综合建筑、规划景观、结构、暖通空调，给排水，建筑电气与楼宇控制，室内设计等各个专业，通过各专业有机的整合，密切的协作，对建筑自身特点及区域自然资源、环境进行深入分析。根据气候特点和产品需求，综合采用成熟的高新技术及产品，才能形成一整套可行的，适合的，内部有机相连的生态节能体系。

多方位技术手段的有机结合

生态节能建筑的设计必须从全方位考虑，不但要计算建设投入，还要计算建筑全生命周期内的维护和运行投入，以寻求最佳平衡点，真正达到节能环保的目的。

成系统，有针对性地应用技术

生态节能建筑的目的是节能环保，各项技术的应用只是手段。因此各种技术的应用应当有针对性，且成系统地去考虑，各单项技术之间应当互相配合，形成一个有机的整体，这样才能达到目的。没有深入分析系统之间的有机搭配，由于一两项技术的不合理运用造成了“短板效应”的出现，虽然有较高的投入，却达不到高舒适度低能耗的目的。

能耗的指标性

一个真正的生态节能设计，应当是可以量化的，应当可以明确地计算出整个建筑的能源消耗，资源消耗是多少，二氧化碳排放量是多少，投资额度有多少，回收年限是多少。因此这就要求设计师进行设计的时候要心中有数，并采用必要的手段进行计算，提出必要的数据，这样可给业主提供充分的决策依据和将来施工结束后的验收标准。

建筑艺术与建筑技术的融合

建筑设计是一项含有艺术成分的技术工程，技术工程是其首要的本质，因此在进行建筑尤其使生态节能建筑设计时，应充分考虑其功能和特点，以功能决定形式的存在，将建筑技术与建筑艺术完美结合，而不是一味追求视觉冲击力，甚至哗众取宠，制造一些不符合科学规律的产品，既增加了能耗，降低了舒适度，又造成了审美疲劳甚至毫无美感可言。

舒适与节约的平衡

当前，国家提倡的是创建节约型的和谐社会，因此生态节能建筑便居其中。高舒适度不是一味追求奢侈，低能耗也不是只讲究节能效果,而是在保证足够舒适度的条件下尽可能节能减耗，在二者之间寻求平衡。

因此在设计时应从上述特点出发，充分系统全面考虑各方面因素，才能有针对性地设计出真正的生态节能建筑。

案例介绍：

南京锋尚住宅小区

中国南京

四年前，锋尚国际公寓亮相北京，以其“告别空调暖气时代”的承诺吸引了成千上万的人；四年后，锋尚房地产开发公司在南京推出了中国首个“零能耗”住宅项目：南京锋尚住宅小区。

项目位于南京下关区，南接秦淮河，东临保存完整的明古城墙及护城河，周围树木林立，河水环绕，具有得天独厚的古迹景观资源。原有的几十棵梧桐老树得到完整保留并有机的组织到新的院落中，道路走向曲折有致，临河设置不问的景观绿化主题，增加通向公园水岸的视觉走廊和基地内的景观层次。

南京锋尚由公寓楼和别墅区组成。为了保持墓地的历史传统和当地文化，设计师将人们对“古老的城墙、茂盛的树木、婉蜒流淌的护缄河”的记忆引入到建筑中，充分运用最具代表性的本土元素：白墙、灰瓦、木格栅的搭配，形成色调简洁明快的现代中式风格。

除了鲜明的建筑特色之外，南京锋尚最引入注目的是其生态节能设计。项目运用了先进的节能技术，并承诺净能耗为零。

首先，设计师采用了综合建筑解决方案，制定最佳被动节能设计，辅以先进节能技术。从建筑设计到系统设计都是一个有机的体系，成系统有针对的应用技术，并且相互之间有机组合，确定最佳搭配。建筑立面整洁简单，无繁多的凹凸变化，保证了较低的体形系数和较少的传热面积，建筑自身确保低能耗。设计师

还仔细计算了窗户面积与墙体面积的比例，在保证最佳自然采光和通风的同时，确保良好的保温性能。

高性能的建筑围扩结构由加厚混凝土墙体、加厚保温层、流动空气层、干挂石材墙面组成。外保温方式防止冷、热桥产生，优于内保温；流动空气层挥发保温板水汽，保持保温板的干燥及保温效果；干挂幕墙“遮阳伞”功能，保护外保温板不受雨侵蚀，还可以抵挡太阳热辐射。

建筑采用断热铝合金窗框结构，窗框内、外铝皮间有硬尼龙断热层，确保透风系数低至0.3立方米/小时，隔绝噪音40分贝以上；低辐射中空氩气玻璃在保证最佳透光率的同时，留住冬季阳光，阻挡夏季室外辐射，双向阻热。电动室外铝合金卷帘遮阳系统还提供了额外的保护，内部填充聚氨酯阻热材料，在保证采光及冬季日照的前提下，阻挡了80％的太阳辐射热量，并可以通过室内电动按钮自动调节。

项目利用可再生能源(地热和太阳能)的地源热泵系统为空调系统提供冷热源系统，同时提供生活热水，比常规系统能耗降低30％~50％。该系统依靠土壤源热泵消耗一个单位的电能，就能获得约4个单位的总能量，比空气源热泵效率更高。毛细管辐射采暖制冷空调系统及置换式新风系统提供非常高的舒适度，同时系统运行比常规系统节能20-30％，并且其利用的是低品位的冷热源，与提供低品位冷热源的地源热泵系统配合，可达到最佳节能效果。

南京锋尚运用被动节能策略，积极采用先进节能技术，把每平方米能耗指标降低到了7瓦。北京锋尚采暖能耗达每平方米12.5瓦(这在当时已经是相当低了，北京锋尚的“低能耗”相当于节能80％以上，国家建设部的目标是2020年全国实现节能65％)。而南京锋尚通过利用太阳能集热板供热和太阳能光伏设备发电

两种形式，满足了整个建筑的微能耗需求，实现了能源的自给自足。

(作者系五合国际(5+1 WerkhartInternational)建筑设计集团北京公司副总经理)

摘自《中华建设

外墙外保温、开放式幕墙研究、窗洞口节点保温、外遮阳设施选择与安装、顶板辐射采暖制冷与系统运行、毛细管设计与安装、太阳能并网发电、地源热泵直供、臵换式新风、中央吸尘等设计方案。

4) 选择毛细管顶板辐射方式进行房间内采暖制冷，这是一种在结构楼板下部敷设毛细管路，水作为热量的媒介在毛细管中循环给室内带来冷量和热量的采暖制冷方式，同北京锋尚采用的埋设在楼板内的PB管方式一样，室内看不到任何采暖制冷设施的末端，即 “告别空调暖气”，室内温度分布均

5) 房间内地板上设有送风口，卫生间设回风口，各房间通过门楣上方预留的消音通风口以平衡和保证各房间的风量，采用臵换式新风系统，冬夏季24小时送新风，标准超过五星级酒店新风又节能舒适。新风机房设于楼座地下。新风送入室内前要经过净化、调节湿度、预热(冷)，可以使室内空气品质得到提升，并且能带走室内家具装修等散发出来的有害物质，保障人们的健康

6) 小区设地源热泵机房，通过打井的方式从地下的土壤中取得热(冷)量，经过系统热泵机组提供给建筑物进行采暖制冷(夏季制冷直供)。小区内没有锅炉房、没有冷却塔、没有空调室外机等，不会向环境中排放CO2、SO2、噪音、可能被污染的水汽等影响室外的环境质量

7) 采暖制冷系统所需的动力由太阳能光伏发电系统提供。公寓和别墅的屋面设计为坡屋顶，根据南京地区日照角度设计为37度，以供太阳能光电板最大效率的发电

8) 地下设中央吸尘系统机房，管路在土建施工时预埋，每户留有吸尘器末端插口。系统投入使用后，住户清洁卫生变得很简单，避免了普通家用吸尘器的二次扬尘和噪音污染，减少了居室内灰尘等过敏原，保证了室内空气品质和人们的健康。

9) 对客户在户型、空间、安全、私密、健康、节约、环保、节省时间、社交、时尚、艺术、文化等需求综合分析，确定小区合理的规划与布局。

10)项目结果(包括社会影响，可量化的生态影响，经济指标)

社会影响：“南京锋尚”第一期建筑采用的地源热泵系统、臵换式新风系统及太阳能光伏发电系统自投入运行以来，运转正常，证明在火炉城市南京实现了夏季制冷零能耗设计构想，目前项目陆续封顶。需要指出的是，这种告别了传统空调器和暖气片的“低(零)能耗”房子，绝不仅仅是房子的采暖制冷方式问题，她意味着“高舒适”，这种“高舒适”同时要求规划设计、建筑装修质量、园林绿化都作到最好，才能形成“质”的飞跃，节能增加的成本才能被市场接受，实现循环经济中广义的节约。发展可再生能源不仅可以减轻由于能源进口所引起的资金负担，还可以保障能源安全；发展可再生能源有利于调整能源结构、保护环境，可以使全球减低气候变化的风险；发展可再生能源可减少对当地资源的破坏，对我国这样的资源如此紧缺的国家，具有极为重要的意义。可量化的生态影响：在向社区住户提供了一年四季20-26℃的舒适温度和臵换式新风的同时，整个社区没有一台空调室外机，没有一台锅炉，没有一座冷却塔，没有向大气中排放废热、二氧化碳和其它有害气体，实现了社区居民与环境的和谐共存。 经济指标：此项目如开发成为普通住宅项目，总销售收入约50000万元，当开发为锋尚这样的高端节能环保住宅项目，总销售收入约103000万元。按项目销售利润率约为10%计，实现增加利润5000万元。此项目如开发成为抵挡住宅项目，总税收约为5000万元，开发为锋尚这样的高端节能环保住宅项目，创造税收为10000万元，实现增加税收5000万元。