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欧洲低碳建筑设计PDF文本
建筑设计

I技术专栏·Technique欧洲低碳筑设计Low Carbon Building Design:European Experience撰文肖晓丽中国筑设计研究院Phil Jones英国卡迪夫大学摘要筑环境是营造可持续发展的未来的关键。本文论述了可持续发展的动因以及影响筑环境的相关因素，通过研究欧洲的一些实例，分析探讨了设计中的主要问题，如高能效设计，可再生能源利用，灰色能源，造价及现代造方法等。在英国乃至欧洲，筑业正在积极的满足日益增长的绿色筑的要求。关键词气候变化可持续性低碳筑设计引言CO被普遍认为是造成全球气候变暖的主要的温室境在技术上并不复杂，甚至有些技术更为简单易行，但气体，过量的温室气体正是引发极端的天气现象的原它的前提是需要对我们常规的设计和规划以及我们生因。地球目前30到40年时间内的气候变化取决于过去的活、工作、娱乐的方式稍做改变。温室气体排放，而我们不得不接受这个事实，正视这一1可持续发展的动力问题。世界人将持禁避长营教更率的街质裹从布网“可赛续发展这个名词中经不是一个新鲜事物引发能源、水和材料的稀缺。然而，这些资源并不是取了，我们已经谈论了30多年了，然而却做得甚少。很之不尽用之不竭，正在减少，如果我们仍不采取措施采多时候人们都对它持望而生畏的态度，不知道该如何去用可持续发展的生活方式，而是仍然不加控制地使用资实践，意欲等待所有的未知和不确定因素全部明了之后源、能源、材料，不加控制地产生垃圾和制造污染，环再去做。环境因素、社会因素和经济因素是“可持续性境灾难将不可避免。可见，可持续发展观念必须进入人设计”三个基点，每一点都能够拓展到很大的范围，于类的意识之中。是环境道德、社会公正、文化价值改变以及思维习惯、筑在营造更加可持续的未来中扮演着重要的角生活习惯、可持续发展的教育、政治以及经济等都被涵色，从全球范围来看，筑消耗着近50%的能源、水和括进来，这使得可持续发展这一系统变得更为复杂。另材料，并在造及使用过程中产生成堆的垃圾。筑使用能源以供给舒适生活所需的采暖、制冷以及照明。目Atmospherk CO&Clobl Sirtace Tenpernute Tends前，这些能源绝大部分来自于矿物燃料的燃烧，并释放种·2eCO2。即使科技发展提高了能源使用效率，但总消耗量仍持续增长。原因是持续增加的筑数量和规模，以及筑中使用的设备与筑环境规划相关的交通量仍在增长。被动式设计提倡借助自然的力量来利用可再生能源，减少传统能源以及水资源的使用，鼓励“低碳”生活方式，改变人们的思维和行为方式，从而能大大提升筑和城市设计的效果。其实，营造“低碳”的筑环图11041994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.www.cnki.net闐素村网JZC.ET
510图2图3外，筑工业在技术变革进程中一般较为迟缓和滞后，而一个工程项目的设计设周期又不长，这为可持续在筑中的应用增加了难度。低碳筑设计的宗旨是通过筑设计达到尽量低的二氧化碳排放量，这是可持续发展筑设计最好的动力，通过它可以引进其它有关可持续发展的因素如材料、能源的应用、健康生态的室内外环境等（图1-3）。“低碳筑设计”比较容易理解，并有着较为成熟发展的知识和技术支持。推行可持续发展筑与采取措施同」图4样都可以有效地消除偏见，获取自信；实践经验更增强了人们理解可持续发展筑获得自信的信心。2案例研究欧洲制定了一系列国际和国内的筑规范、法规在欧洲近10年内所有的新筑都会逐渐实现“零和条例来应对气候变化，同时还制定了环境评估体系来碳”。目前零碳筑并不多，但已成了一些比较好的进行评估，为筑的完成度打分，如Ecoprofile(挪威)：低碳筑。这里就欧洲几个较早进入低碳甚至零碳筑ESCALE(法国)：Eco-Effect(瑞典)：Eco-Quantum(荷的项目作为案例进行研究。兰)：Protocollo(意大利)：LCA House(芬兰)：Built--lt(德2.1概念住宅（筑设计：卡迪夫大学威尔士筑学院国)：BEAT(丹麦)和BREEAM(英国)。在英国，鉴于住威尔士筑学院为威尔士格瓦列住宅委员会设计的宅的二氧化碳排放量占全国总二氧化碳排放量的27%，概念住宅（图4）以下三个主要因素作为可持续性筑设英国的《可持续发展住宅规范》制定了走向零碳住宅的计的出发点，即：①达到近乎于“零碳”的排放量。②三个步骤：到2010年二氧化碳排放减少25%，到2013年造方式和材料使用上的改革。③使用可替代和可再生减少44%，到2016年达到零碳排放。威尔士议会制定的的能源。目标是到2011年所有的新筑都应该是零碳排放，所筑的造使用可持续性的筑材料，包括两有新筑必须达到BREEAM评估优秀级。英国和欧洲的个方面：“再利用(reuse)”或可以“再循环使用能源利用认证促进了高能效筑的设计并鼓励对已有(recycle)”，造尽量减少现场施工，更多采用工厂预筑进行优化改造来达到评估要求。在未来，如果一个制，采用“现代造方法”。此设计的热损失约为1干筑不是“绿色”的，那么投资修它很可能是个冒险，瓦，所以冬季采暖基本上只靠太阳辐射，利用被动式太因为它将会很难被出售或者出租。阳房，太阳能集热器提供热水供热，再加上室内人体和1051994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.www.cnki.net闐JZC.ET
图5-1设备的散热即可实现。通风系统，利用带有“热恢复”卡马森郡政府以及威尔士议会联合开发。此筑中应用性能的通风设备，在冬季利用排风和新风的温差加热新的可持续发展设计策略如下：①全部使用节能灯具；2风。主要的起居空间布置在南向，在冬天利用南向双层利用生物燃料进行区域供暖；3200平方米的太阳能光玻璃幕墙来加热新风供风，排风从北向服务空间机械排电板发电④30平方米的太阳能热水器来供给家用热出。屋顶上布置太阳能光电板和太阳能集热器。需要说水；⑤太阳能集热器供给的热水的热能和光电板发电的明的是，英国采暖期比较长，冬季采暖要往往消耗大量电能与生物燃料燃烧供暖相结合的供暖系统；⑥能源管能源，而夏季气候较凉爽无需考虑空调系统，所以解决理系统。好被动供热问题可以大大节约传统能源一减少三氧化碳此第的特点是“绿色”技术很好地融入筑设排放量。典可州系材，而不是筑的附加物。整体设计的手法使得疗养院22巴格兰生态工厂（基地：威尔士巴格兰；筑设计：卡造价和运营成本并不高，即使普通大众也可以负担的迪夫大学威尔士筑学院；业主：尼斯塔尔伯特港政府；起，使生态筑并不是奢华的代名词。此筑每平方米成时间：2000年)720英镑的造价在同类筑中相比是较低的。筑中使用了一系列可持续策略，最终使这个生态2.4 EMPA Eawag低碳办公楼（位于瑞士苏黎世，筑工厂（图5）率先达到了BREEAM优秀级。筑的设计师：Bob Gysin-+合伙人BGP企业负责人，完成：2006年原理是被动式设计，本项目充分利用自然采光、自然通9月)风和太阳能控制合理解决了能源和资源问题以及视觉感EMPA是一栋五层的办公楼（图7一图9），中间有受和室内热环境舒适度问题。同时，筑的外围护结构一个通高的中厅，开放的楼梯设置其中，开放式楼梯的高质高效，具有高气密性，这是筑达到高能效的前设置是鼓励人们尽量多地使用楼梯而少用电梯。这个提。太阳能光电板用来供电的同时还兼作遮阳板，在夏筑的特点是既不采用传统供暖也不采用传统的制冷系季能够有效减少南向过分的热辐射。良好的室内热环境统。中厅的作用是个缓冲区，提供自然通风同时将充足舒适度和视觉环境，以及对于良好工作环境的自豪感大的自然光线引进筑。夏天的晚上，当室外凉爽下来的大激发了员工的工作效率。此筑还高得了2002年的时候，筑外围的窗户自动开启将冷空气抽进室内，进RIBA地域筑设计奖，是可持续性设计巧妙融入筑设行空气交换后空气温度升高，热空气因浮力上升，从中计的典范。厅的天窗排出室外一这是筑的夜间冷却策略。暴露2.3普拉兹摩老人疗养院（位于巴瑞港，筑师：PCKO,的钢筋混凝土框架结构用来储热和蓄冷，陶土和石膏墙完成：2003年)体用来调节湿度。夏天时，埋于地下的管道系统利用地巴瑞港的普拉兹摩老人疗养院（图6）有一居室和下恒定的温度来预冷室内新风。冬天时，这个系统用于两居室公寓共38套，由英国威尔士各瓦列住宅委员会、预热供给室内的新风。竖向的漫射玻璃遮阳板可以调节1061994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.www.cnki.net興尚運筑素村网Z..ET
图5-2图6-1角度，夏季时遮挡阳光，冬季时利用太阳能引入阳光。式设计”，例如：根据太阳、风向和基地环境来调整筑外围护结构的保温隔热性能良好，窗户的U值是筑的朝向；最大限度地利用自然采光以减少使用人工照0.5W/mk,墙和屋顶的U值是0.12W/mk。在大部分明；提高筑的保温隔热性能来减少冬季热损失和夏季时间里办公楼内人体产生的热量，办公设备、照明和太多余得热；利用蓄热性能好的墙体或楼板以获得筑内阳辐射产生的热量对于营造一个舒适的热环境已经很充部空间的热稳定性；利用遮阳设施来控制太阳辐射；合足了。三分之一的屋面铺设了太阳能光电板来发电为理利用自然通风来净化室内空气并降低筑温度；利用筑供给电能。因为能源效率高的设备往往发热量也比较具有热回收性能的机械通风装置低，所以高能效的照明灯具和设备不仅有效的减少了用3.3灰色能源电负荷而且还降低宁制冷负项府植绿死雨水技制造和污输筑材料的过程中会消耗大量能源，收集到花园的景观水池中，调节小气候并灌溉植物，利造过程也同样消耗大量能源，我们称之为灰色能源，比用中水冲马桶。起筑中使用的供热制冷能源来讲它是隐性的消耗，当3低碳筑要点上述显性能源消耗降低时，隐性能源的消耗比例自然升3.1低能耗筑设计和低碳筑设计高。灰色能源消耗占有相当的比重，所以要想真正地实“低能耗筑设计”基于减少对于能源的需求。现可持续发展便不能忽视这部分能源消耗。在一些生态“低碳”甚至“零碳”筑设计不仅立在降低能源需筑中，例如EMPA,在整个生命周期中，它的灰色能源求的基础上，更值得一提的是要充分利用场地可得到的消耗近乎于占总能源消耗的一半。所以，尽量使用当地可再生能源。零碳筑的电能通常可以在筑内部和城材料，减少运输过程中的能源消耗；减少对于筑材料市电网之间双向流动，自身产生的电量充足时可以补给的消费在生态筑中也相当重要。城市用电量，不足时可以从城市电网获取，之间相互平3.4可替代能源和可再生能源衡和抵消从而达到零碳排放。设计中需要权衡通过“低太阳能可以用来产生热能和电能。太阳能光电板技术能耗设计”把能源的需求降低到一个适宜的程度和如何发展迅速，如今其成本已经大大降低，而且日趋高效。在使用可再生能源这两者之间的关系和比重。例如一个指住宅中使用太阳能集热器是一种有效利用利用太阳能的途导原则是降低供暖或制冷的能源需求量使之可以用通风径，目前主要用来为用户提供热水。地热能也是一种不容系统来弥补，新风率应该足以满足维系室内环境的良好忽视的能源，由于其温度相对恒定，所以既能够在冬季供空气质量，另外同时考虑借助围护结构的蓄热性能来吸热也可在夏季制冷，如在EMPA中便有效利用了地热来预收和释放热量。热和预冷进入室内的新风。此外，如在普拉兹摩老人疗养3.2减少能源需求院使用的生物燃料，能够替代传统的矿物燃料来降低二氧总的来讲，降低能源需求最有效的方法是“被动化碳排放量。1071994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.www.cnki.net興尚罚素衬网Z.ZC.ET
图6-2筑素图7-13.5整体设计3.6现代造方法生态设计不是筑设计的附加物，不应把它割裂看现代造方法旨在尽可能地采用非现场的施工手段来待。目前普遍的一个误区是筑设计完成后把生态设计作完成筑的造，旨在减少湿作业，提高施工效率，提高为一个组件安装上去。事实上，从筑设计之初就应该考施工质量，达到更高的客户满意度，它是环境保护，可持虑生态的因素使之与设计整合，并使得一种手段能够达到续发展的重要因素之一，并且使施工进度更加可控。采用多种功效。例如班格兰生态工厂使用太阳能光电板作为遮现代造方法可以大大缩减工地施工时间，提高工地施工阳板来阻挡过多的太阳辐射。减少能源需求的同时能够缩的安全度，并弥补一些造工业和技术上的缺陷。现代小供热和制冷系统的设备规模，甚至能够完全摈弃传统的造方法要求施工工人具备较高技术水平，能够减少工人的供热制冷系统，如EMPA低碳办公楼一一无需采用传统系数量，总体上缩减了劳动力。现代造方法要求设计方案统，仅利用地热以及人体散热及办公设备等产生的热量并时便加以考虑，要求改进弥补传统的造工艺和技术，这采用热回收设备便可满足冬季供热。在普拉兹摩老人疗养从短期来看会提高整体施工造价。目前，在英国采用现代院中，入的玻璃门厅同时充当了被动式阳光房来供热并造方法其造价一般会增加15%左右。而在中国造价增进行空气流通。加会更多，由于中国筑工人劳动力价格不高，所以人工1081994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.www.cnki.net览素村网Z沁.ET
Form Ch.MINERGAE-PM南GE图7-2图8图9费用所占比例不多，但现代造方法需要高技术的工人，筑工业中的技术又往往比科技发展滞后，在一项科技相当这是目前所稀缺的，劳动力技术上差别会带来价格上相对成熟之后才被引进筑行业，这就会带来筑界的意识及较大的差异，加上技术上的改进带来的一系列设备更新费观念更加滞后。可持续发展筑中的技术早已不是新技术用和培训费用，造价会增加约30%左右。从长远来看，了，而可持续发展筑却迟迟未得到广泛实践，问题的关造方法带来的造价题会逐新不童，氧重要的是施牙完成键在于人们的意识形态，在欢源节能环保筑的国家规度、施工质量将会大幅提高，施工现场对于环境的影响会范、法规不断增多，政府、组织和民众的环境意识不断增大大减小。现代造方法越来越被看作是可持续发展筑强，这些都对可持续发展筑的发展起着重要的作用，那不可或缺的一部分。些不节能环保的筑将逐渐失去市场，最终被彻底淘汰。3.7造价在英国，工业技术开始与造绿色环保的筑工业接轨，低碳筑并不意味着造价的提高。将低碳的技术和人们意识到这是商业开发和环境保护的双赢举措。观念整合进筑的各阶段一一设计、造、使用、维修(注：本文英文版为“第7届亚洲筑交流会”会议直至拆除，从整个生命周期来看，生态筑的造价比演讲论文)起同一标准统一规模的筑不仅没有提高反而会降低。EMPA低碳办公楼和普拉兹摩老人疗养院就是很好的例子，它们的造价都没有提高，普拉兹摩老人疗养院甚至比同类筑的费用更低。然而，人们往往把可持续发展的技术看作是个插件插进一个筑中去，一旦一个筑设计完成，再往上面增加技术，这势必带来费用的大幅参考文献度提高。在使用阶段，生态筑往往更加简单易行，它[1]IPCC Fourth Assessment Report不需要很高技，因此使用和维护这个筑并不复杂反而[2]Population Resource Centre.[3]UN Population Division.更加简单高效。[4]Department for communities and local government (2006).Code for当今社会科技发展的速度不断加快，而对于新技术的Sustainable Homes.[Online]Available:www.communities.gov.uk[5]Kate Barker (2004).Review of Housing Supply.[Electronic]Available:社会适应性却远远落在后面。科技进步的速度远远超出了www.barkerervlew.org.uk文化发展的速度，它们之间的差距正变得越来越大。而6]约翰奈斯比特2007)，Mind Set!定见.中信出版社.p1061091994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.www.cnki.net遲览Z.JZC.E1
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