时间:2022-03-13 11:12:09
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摘要:
21世纪是绿色生态的时代,绿色建筑将可持续发展的理念深入建筑领域,成为未来建筑的主导趋势。如今,绿色建筑正在改变传统模式下建筑业粗放式发展的格局,成为绿色低碳、节约高效的新型发展之路。笔者结合福建省科技馆(新馆)这一实例,针对在大型公共建筑设计中绿色建筑的具体运用展开分析与探讨。
关键词:
绿色建筑;公共建筑;科技馆
1绿色建筑与公共建筑设计的关联性
从宏观到微观,公共建筑通常划分成总体布局、设计具体化、空间组织以及材料准备这四个层次。而绿色建筑因其具有节能、节地、节水、节材和环保的“四节一环保”的特征[1-2]。因此,在绿色建筑设计时要从公共建筑设计的几个层次出发确立绿色建筑技术使用的原则,充分考虑影响建筑的各方面因素,设计出有着自身特色的绿色建筑。
2绿色建筑在公共建筑设计中的运用案例
2.1案例简介
福建省科技馆(新馆)项目位于福州市会展岛一侧,基地近似于三角形,东侧是会展中心,北面为闽江;主体建筑形状似螺旋形,所在区域自然与人文景观丰富,与周边滨水环境相结合形成得天独厚的外部环境。项目的总建筑面积90720m2,用地面积20337m2,整个建筑共有6层,属于绿色三星建筑,如图1所示。
2.2总体布局
1)土地的利用效率。本项目位于福州市区内,用地紧张。在“节能省地”的原则下,在设计时从前期规划上着手,科学规划交通、景观、绿化、建筑等用地之间的比例。同时,针对建筑螺旋向上的形体特征,将绿化从地面延伸到屋面,降低建筑物的体量对外部环境造成的压力,使环境和建筑实现融合、和谐发展,如图2所示。为了使绿色建筑达到“节能省地”目的,合理使用地下空间是一项非常关键的举措。对于大型公共建筑而言向高空方向发展十分困难,但发展地下空间同样也存在着诸多不利因素,如采光、通风不良等。因此,为了实现科技馆“节能省地”的构想,在设计时充分利用地下空间将大量功能用房设置在地下,同时结合场地的高差变化在建筑的北侧特别设置了一个下沉广场,通过这种半地下室的形态在临近下沉广场的一侧设置餐厅、影院等对自然通风采光要求较高的功能房间;在地下室的内侧设置车库、库房等无需直接对外通风采光的房间,与此同时借助光纤导管向地下引自然光;通过这一系列措施提升了地下空间的舒适度。2)建筑形体的设计。建筑形体设计与建筑的通风、能耗存在着密切的联系。通常而言,大型公共建筑在平面形态上主要呈现两种形体:进深长度不受限于采光的团块状形和进深长度受限于采光因子的长条形。本案例把这两个基本平面形体充分结合,以螺旋向上的形体作为建筑的基本造型。在自然界,螺旋形是一种基本的构造形态,它充分彰显着和谐有序、平衡而富有张力的特征,如图3所示。在功能上,科技馆需大面积的展示空间,这就意味着建筑必须以团块状的平面布局为主。因此,在设计时将建筑沿着螺旋向上的形体舒展,充分利用建筑造型逐层退让的形式从建筑的侧面引入新风和自然光,使团块状建筑的通风、采光问题得到有效改善,使建筑能耗显著降低。
2.3空间组织策略
1)交通流线组织。在交通流线组织方面,大型公共建筑必须具备流线短、疏散快的特点。科技馆在设计时充分考虑了这方面因素,既配备有电梯、楼梯等垂直交通工具,又在每层设置呈螺旋形体上升的、开敞的室内大楼梯,如图4所示。通过室内大楼梯的设置既能让参观人流方便、迅速地去到自己想去的楼层,减少扶梯、电梯的使用率,又能作为水平疏散廊道使用,使垂直交通问题得到妥善的解决。2)功能配置。科技馆具有许多实用性的功能空间,诸如培训区、科技沙龙、办公区、展陈区、影院区、对外学术交流区等等。其中,展陈区设置于建筑的中心地带,其九米层高,运用12x12m的等跨正交柱网,柱网结构统一,布展具有适宜的高度,空间高效;学术交流区内设置了独立的人行入口,通过大厅与公共空间连接;后勤区与货物进出口直接相连,同时毗邻临时展厅和儿童展厅;影院区与建筑主入口的距离较近,便于散场疏散以及观众观影;办公区位于建筑第五层,通风、采光条件良好;培训区设置在主入口的左侧,其中配备有科普活动厅与大小培训教室。在大型公共建筑的空间布局过程中,一般应将走廊、门厅等服务性空间设置于核心区域,以其为中心设置使用功能空间,即可减少交通空间,最大限度的提升使用效率,如图5所示。然而在绿色建筑设计时,如果把主要功能空间直接对外的话,会产生较大的能耗。为此,科技馆将科普活动厅、展厅等核心功能空间设置于建筑的中心地带,并以其为核心布置附属的管理服务空间,并将它作为与外部气候环境的过渡。如此的空间布局,一方面能有效缩减能耗,另一方面又能最大限度的减少建筑冷热的流失。
2.4设计具体化措施
1)水系统。在对雨水的利用回收上,设计时选择了大量透水性能良好的路面材料用于地面铺装,使地面蓄水量扩大。为了使回收后的雨水得到充分利用,通常将其用在路面洒水、厕所冲刷、绿地浇灌等方面,大大减少水资源的消耗量以及水处理的费用支出。通过循环利用屋面和地面雨水的方式,实现了建筑的绿色节能减排。2)风环境。创造良好的通风对流环境,建立自然空气循环系统,这是绿色建筑设计原则的一个重要体现[3]。福州位于夏热冬暖地带,全年以东南风风向为主。在设计时,科技馆充分考虑当地气候的多样性,让建筑的主要房间的朝向对着主导风向,门窗尽量地朝着迎风面打开,从而使得自然风得到最大程度的利用,实现了建筑内部自然空气的循环。3)太阳能技术运用。太阳能在建筑中的应用主要包括光电和光热两个方面[4]。科技馆建筑造型独特,它在屋顶平台上方设置有太阳能光热系统和太阳能光伏发电系统的“屋顶阳伞”。作为特殊的遮阳设备,太阳集热板既能使太阳能资源实现最大化的应用,又能成功地遮住阳光直射,起着遮阳与太阳能利用双重功效。在科技馆建筑中应用太阳能技术,既可向社会各界人士公开宣传推广绿色理念与绿色技术,有助于其实现普及运用,又能增强自身的绿色节能。4)建筑智能设计。在科技馆建筑中,采用了智能化与自动化技术。举个例子,结合湿度、温度、风力等因素对通风窗、外遮阳片、空调量实施自动调节,利用大数据的方式针对建筑的能耗实施动态调节,让建筑在日常运用过程中即可实现能耗最小化,彰显出科技馆建筑先进的技术水平。
2.5在材料设备应用上
1)尽可能选择全寿命运转且成本少的材料与设备。将大面积的太阳能板设置于屋顶平台,通过光伏发热与发电从而达到减少建筑能耗维持最低运营成本。同时,借助紧邻闽江的地理优势,通过江水源热泵系统的使用提升能源的利用率,降低建筑能耗,大幅减少空调的用电压力。2)就近取材、就近选用产品。在科技馆设计的过程中,结合内部功能对景观和光环境的具体需求,大量使用了玻璃幕墙和石材。在选材方面,例如石材幕墙部分尽可能的选择当地常见的花岗岩石材,一则当地产品对本地气候条件更为适应,能以较低的成本发挥着更大的性能;二则可大幅减少材料的运费。3)尽可能采用可回收再利用的材料与设备。在主体建筑选材上,通常而言建筑的规模越大,其对设备与材料的需求就越大。若选用许多专用设备与定制材料,那么当此类材料未来被拆除之后将很难实现回收与再利用,从而出现大量浪费。因此,在设计过程中,科技馆采用土建装修一体化、灵活隔断办公空间、利用高性能混凝土、使用高强钢等措施和方法,使材料与设备能得到更充分的回收与再利用。因此,在建筑设计时,应采取富有弹性的设计方案,增加设备及结构的灵活可变性,充分考虑基础的预留量、预留楼段板称重、附近环境的生长预留地、通讯以及水电的发展等管道空间,尽可能的实现材料与设备的回收与再利用。
3结语
“绿色建筑”指在全寿命期内,最大限度地节约资源、保护环境、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[5]。绿色建筑具有“全寿命周期”的特点,关乎到节约资源的方方面面,是一个完整的建筑生态系统。因此,在设计时需要打破长期以来的习惯性思维方式,坚持节约资源的理念,通过有效的建筑设计手段和绿色节能技术措施,创造出真正意义上的绿色建筑。[
作者:张文裕 单位:福建省建筑设计研究院
摘要:
随着综合国力的增强,北京奥运会、上海世博会、上海迪士尼乐园建造了许多大型公共建筑,建造过程中施工项目的施工进度、工程质量、安全生产、文明施工、成本控制得到了全方面的提升,施工企业向全世界展现出超强的实力,展现出惊人的中国速度,也在建造过程中积累了科学的管理经验。
关键词:
装饰装修;前期准备;公共建筑
公共建筑往往具有施工体量大、要求高、工期紧等特点,现就工期紧谈谈心得体会。随着我国综合国力的增强,我国相继举办了北京奥运会和上海世博会等特大型全人类盛会。每次盛会举办前都必须有许多大型公共建筑建设竣工投入使用,例如上海浦东机场T2航站楼工程、上海虹桥综合交通枢纽交通中心、世博文化中心、国家会展中心、上海迪士尼等大型公共建筑,它们的建筑风格不一、结构形式不一、规模大小不一,但工期要求同样严格。装饰公司应在土建公司施工期间做充分的前期准备,重点抓住图纸深化、材料样品确认、施工条件创造、施工组织设计、施工控制预算编制等工作,为正式施工创造条件。
1图纸深化
图纸深化是施工单位对所要进行施工的工程的一次彻底性的图纸审核,要做到对设计图纸的意向的充分领会和了解,审核施工图纸的可行性及提出施工图纸中所表达不明确的地方,在此基础上对设计图纸进行细化,确保施工图纸在施工过程中的可行性与既定性。大型复杂公共建筑的深化设计不但需提高施工图的可操作性,还应完善各专业施工单位的综合图纸,为各专业施工单位穿插和协调施工提供依据。深化设计就是根据国家规范和原设计要求结合自身公司施工习惯设计细部节点图和综合布置图,具有很强的直观性和可操作性,达到业主和设计师确定的效果要求。
1.1节点图深化
每一家施工单位经过多年的积累,积累较为成熟的施工工艺,不同的施工方法可以达到一样的装饰效果,施工单位在不违背国家规范和原设计要求的前提下可以发挥成熟可靠的施工方法达到装饰要求。图纸深化包括平立面的排版图纸、阴阳角处节点图纸、不同材料交接处的节点图纸、装饰材料安装固定节点等。平立面的排版图纸根据设计图纸平(立)面排版要求:根据分界线排版,横平竖直、居中对称、不现小块,纵横方向的具体尺寸标注清楚,具有可施工性;涉及拼花、异型的特殊装饰要求,采用局部放大图,不但具体尺寸标注清楚,还应具体编号,以便施工。平立面的排版图要求“原则明显、尺寸明确”,这样在施工过程中施工人员可以根据现场实际尺寸做出相应调整。不同材料交接处的节点图纸,应注明阴阳角各侧材料名称,各侧材料厚度;各侧材料平面关系,是平接还是高低接;各侧材料交界处是否存在嵌条分割,高低材料交接处凸出材料的侧面应考虑如何处理。如有材料与玻璃或镜子等反光交接,就应注重材料的反光,不要把原本隐蔽的内容折射出影响美观。装饰材料安装固定节点图,每种材料都需要固定才能达到装饰效果,所有深化的节点图都应明确材料如何安装固定,装饰材料安装固定节点图应明确基层材料名称、规格、型号,明确基层等隐蔽工程施工要求,墙面、顶面和地面所有的材料都应有明确的材料安装固定节点图,例如:吊顶材料安装固定节点图一般是吊筋、主龙骨、副龙骨、面板,副龙骨与面板之间可以分为A字卡口型、锯齿卡口型、勾搭型、T型、吊钩型等连接形式,防止不同类型吊顶材料标高要求不一样,图纸应明确副龙骨与面板连接形式和尺寸关系,以便操作工人按图施工。
1.2综合布置图深化
综合布置图是在装饰的吊顶布置图、地坪布置图、立面图上标明各专业终端的综合图纸,大型公共建筑各专业终端有灯具、喷淋头、烟感、摄像头、喇叭、移动通信发射器、空调风口、排烟风口、标识标牌、配电箱、消防报警铃、开关插座、疏散指示牌、消防箱等,通过综合布置图各专业查漏碰缺、检查矛盾。由于有了各专业终端才满足了公共建筑功能性要求,如前期不准备综合布置图将导致装饰与各专业、各专业单位之间交叉施工矛盾,各专业单位根据现场实际随意安装极大破坏装饰效果;但如果有科学、全面、系统规划综合布置图,不但让公共建筑的功能性效果更好,还让原本不美观的终端成为装饰品。综合布置图原则为各专业终端布局符合规范和满足功能需求要求,结合装饰布置居中对称,并成一条线上。例如吊顶上安装的灯具、喷淋头、烟感、摄像头、喇叭等终端应布置分别布置在一块吊顶板的居中位置,并成一条线上;柱面上安装的消防报警铃、开关插座、疏散指示牌等终端应分别布置在柱面的居中位置,各类终端统一标高位置。综合布置图也应注意与精装修图的尺寸关系,并标注装饰面层的开洞尺寸,为配合安装做好准备。
2材料样品确认
大型公共建筑装饰效果图都是经过专家、设计师、业主确认过,如何把效果图的空间效果变成现实,材料样品确认尤为关键,施工单位根据施工图和效果图要求组织材料部门选样,并结合公司自身特点,每种需确认的材料送样为3~5种,请设计师、工程监理、业主经行比较、分析、确认;对面积较大,空间影响较大的材料确认还需实行样板间或样板段制度,利用前期准备时间内做出样板间或样板段再次让设计师、工程监理、业主经行比较、分析、确认;对重要的材料确认还应实地考察材料厂商的工厂规模、加工能力。材料确认包括:品牌、生产厂家、规格、型号、颜色以及相配合的辅材。确认的材料应提交质保资料,根据规定进行材料试验。确认的材料样品统一放置业主和监理的封样间进行封样保存。
3施工条件创造
施工条件是装饰工程的前提之一,总包单位是创造大型公共建筑装饰的施工条件的关键,创造施工条件应积极与总包协调。在主体结构施工过程中施工管理人员深入施工现场,并进行分析、论证,写出调查报告,作为修订施工组织设计、编制施工控制预算的依据。现场控制点交接与复测,施工人员进场后即与总包和监理工程师取得联系,进行复测。复核结构施工尺寸,确定装饰基准线。清理影响装饰施工的障碍物。搭建或租赁仓库、办公室、工棚等临时设施。落实垂直运输、水平运输的机具和通道。落实施工用电、用水的供应。落实现场消防器具和安全防护设施。创造科学合理的装饰阶段的施工部署。
4施工组织设计
根据深化图纸、确认材料样品、施工条件、工期要求、技术标准、机械设备能力、材料供应、自然条件等进行综合分析,梳理出工程的特点和难点,选择最佳施工方案,完善施工组织设计。完善施工组织设计重点是划分施工区域、编制关键分部分项工程的施工方案、编制科学合理的进度计划等。根据深化图纸、确认材料样品、施工条件、工期要求、材料供应、劳动力组织情况、专业分包单位施工情况划分施工区域,流水作业。通过深化图纸和材料确认,编制更为详细具体、可操作的分部分项工程的施工方案。编制科学合理的进度计划,应首先考虑加工材料的订制工期,再根据材料单位数量的安装工期编制进度计划。大型公共建筑装饰材料品种不是很多,但数量庞大,材料都需上万平方米,一般情况所用材料都需要订加工,如不能充分了解材料订加工工期,将直接影响工程进度工期,因此主要材料应编制材料加工和进场计划,一般的大型公共建筑装饰工期较短,所以应充分重视材料加工和进场计划。进度计划应充分考虑专业分包单位施工情况流水作业、穿插施工、统筹兼顾。
5施工成本控制及材料采购
根据深化图纸、确认材料样品、施工合同协议和现场调研认真编制施工控制预算,作为控制支出、进行成本预测分析、经济核算以及统计工程进度的依据。对项目投资进行有效地控制,使工程实际投资不超过批准的投资限额,使人力、物力、财力得到合理利用,取得最大的投资效益。根据材料进场计划,梳理订制和定加工材料加工周期,结合各公司的采购规章制度,确定采购招标、比价、询价的时间控制节点,尽可能利用前期准备期间签订大宗材料和不变更材料的采购合同。
6劳动力组织
每个装饰装修工程都是千变万化的,所用的材料也是各不相同,利用前期准备期间梳理出重点工艺、难点工艺、特殊工艺、一般工艺的分部分项工程,根据合同、施工图纸、设计交底、现场实际情况统计出各分部分项工程的工程量,根据工程性质和特殊性,选用参建过类似项目的劳动力,结合劳动力计划表、施工区域划分、现场施工条件组织劳动力,尽可能利用前期准备期间签订劳务合同、熟悉图纸、安全技术交底、现场测量放线等工作。
7结束语
大型公共建筑装饰工程前期准备工作可以从主体结构施工过程就开始着手,甚至可以更加提前,也就是前期准备工作时间可以达到一年多,而一般装饰工期也仅有3~6个月,因此应充分利用前期准备工作时间,装饰工程准备工作不仅需要详细了解装饰本身的设计需求,而且要了解与之关联的结构、专业安装工程的设计要求及其施工情况;装饰工程准备工作应覆盖装饰施工管理的各个方面包括技术、经济、材料、机具、劳动力组织、现场条件等等,通过充分前期准备工作让大型公共建筑装饰工程的管理更科学、有序、高效。
作者:施长进 单位:上海强荣建设工程有限公司
1无锡市建筑保温材料的使用情况
2014年无锡市正式展开能效测评工作,对于无锡市第一批、第二批可再生能源应用示范项目进行能效测评,其中包括了建筑能效测评及可再生能源能效测评工作,建筑能效测评工作是对建筑本身节能情况的评估,其中屋面及外墙保温作为建筑节能的主要环节中的两点,对于建筑节能率的影响较大,是建筑节能的重点,使用何种保温材料是节能设计中重要的一环。通过对无锡地区典型项目进行建筑能效测评,对外墙及屋面采用的保温材料进行统计分析。
1.1屋面保温材料
在对无锡市100栋典型建筑能效测评的数据统计过程中,得到屋面保温材料的使用情况:挤塑聚苯板保温材料所占使用比例最大,为73%;保温隔热砖材料所占比例最小,为5%;其他材料为聚氨酯保温材料、泡沫玻璃及岩棉板,占比例分别为6%、7%和9%。挤塑聚苯乙烯保温板为最常用屋面保温材料,共73幢楼使用,其他4种保温材料的使用栋数均较少。
1.2外墙保温材料
在对无锡市100栋典型建筑能效测评的数据统计过程中,得到外墙保温材料的使用情况:挤塑聚苯板保温材料所占比例最大,为35%;聚氨酯和发泡陶瓷保温板所占比例最少,为1%;其他材料为模塑聚苯板保温材料、保温砂浆、岩棉板及加气块墙体自保温材料,占比例分别为11%、21%、9%和21%。挤塑聚苯乙烯保温板为最常用外墙保温材料,共49幢楼使用,使用比率最高。其次为保温砂浆,共30幢楼使用。加气块为墙体自保温材料,有30幢楼使用。
2公建外围护结构保温材料的成本分析
屋面及外墙保温是建筑外围护结构中所占面积比例最高的,在这2个结构上使用何种保温材料是建筑节能材料成本的重点。通过对典型项目的能效测评工作,结合无锡工程造价信息,得到各项目外墙及屋面保温材料的单价,对于建筑节能中保温材料的选择具有重要参考意义。
2.1公共建筑屋面保温
在公共建筑的节能要求中,将公共建筑按能效测评的结果分类,可分甲类公建和乙类公建。分别对屋面保温材料的成本进行统计分析,均按单位屋面表面积的单价进行比较,结果如下。大部分建筑成本在30~50元/m2之间,结合满足50%节能率的建筑统计,可见屋面保温材料的成本相对较高。研究中发现成本最高的为无锡市环境监控中心项目,其屋面使用了90mm厚的岩棉板保温,其成本为61.2元/m2;成本最低的是无锡科技商务中心供冷供热项目,其屋面使用了30mm厚的XPS板保温,其成本为21元/m2。大多数建筑成本都在30元/m2左右,可见无锡市满足50%节能率的公建项目与居建项目的屋面成本大体差不多。研究中发现成本最高的为第八人民医院项目,其屋面使用了75mm厚的岩棉保温材料,成本为51元/m2;成本最低的屋面使用了40mm厚的XPS板保温,其成本为28元/m2。
2.2公共建筑外墙保温
分别对外墙保温材料的成本进行统计分析,均按单位外墙表面积的单价进行比较。甲类公建外墙保温材料的成本大体在125元/m2以上,与满足50%节能率的项目相相差较多。大多数甲类公建外墙都使用了蒸压加气块作为墙体材料,其次再使用外保温材料,这使得其成本较高。而乙类公建只有个别项目使用了加气块作为墙体材料。甲类公建中成本最高的为锡东高级中学宿舍楼项目,使用了40mm厚的无机轻集料保温砂浆+300mm厚的加气块自保温,其成本为239.4元/m2,成本最低的为商务办公及文化设施用房项目,仅用了25mm厚XPS板保温,其成本为17.5元/m2.除去墙体自保温的项目,大多数项目的成本在20~40元/m2,同居建项目相差不大。成本最高的为第八人民医院项目,其外墙使用了15mm厚的聚苯颗粒保温砂浆及B05级砂加气砌块,其成本为134.4元/m2;成本最低的是五十六研究所综合服务中心项目,其外墙使用了20mm厚的岩棉板保温,其成本为13.6元/m2。
3结论
对无锡市第一批、第二批可再生能源应用示范项目进行分类统计,得到以下结论:
(1)屋面保温材料的使用情况经统计得到,挤塑聚苯板保温材料所占比例最大,为73%,共73幢楼使用。外墙保温材料的使用情况经统计,挤塑聚苯板保温材料所占比例最大,为35%,共49幢楼使用,使用比率最高;其次为保温砂浆,共30幢楼使用,加气块为墙体自保温材料,有30幢楼使用。
(2)节能率满足50%要求的公共建筑项目的屋面保温材料成本单价经统计在30元/m2左右,可见无锡市满足50%节能率的公建项目与居建项目的屋面成本大体差不多;节能率满足65%要求的公共建筑项目的屋面保温材料成本单价经统计成本在30~50元/m2之间,可见公共建筑65%比50%节能率下屋面保温材料的成本相对较高。
(3)节能率满足50%要求的公共建筑项目的外墙保温材料成本单价经统计成本在20~40元/m2,与居建项目相差不大;节能率满足65%要求的公共建筑项目的外墙保温材料成本单价经统计成本大体在125元/m2以上。
作者:陈柯 王志华 仇铮 单位:无锡市建筑工程质量检测中心
摘要:根据国内外建筑节能发展现状,分析公共建筑能耗的影响因素,并结合吉林省的全年气候特点,依据国家相关的建筑节能规范、标准等,建立了适用于吉林省气候特点的公共建筑节能指标评价体系。为吉林省建筑节能评价体系的建立提供理论依据和技术支撑。
关键词:公共建筑;建筑节能;评价体系
随着经济飞速发展和生活水平提高,公共建筑数量剧增,而我国建筑节能技术尚不完善,公共建筑物产生巨大能耗[1]。相关调查显示,我国建筑能耗占社会总能耗的约1/3[2]。在相同的气候条件下,我国的单位面积建筑能耗比发达国家高1-2倍[3],吉林省冬季长且寒冷,供暖时间长、热量需求大,其建筑节能潜力巨大。目前,人们对建筑节能评价仍处在主观凭判阶段,尚缺乏一套完善的、科学的、合理的建筑节能评价体系。建筑节能评价体系的建立不仅可评价本地区建筑节能效果、诊断建筑节能病因[4],同时可对吉林省建筑节能技术的研发和建筑节能意识的普及起到一定推动作用,并且对于当地政府部门建筑节能工作的开展有一定的促进作用。
1体系概括两类别
依据相关规范,把公共建筑分为两类:甲类建筑和乙类建筑;两阶段:建筑评价过程包括两个阶段———定性评价阶段和定量评价阶段;两层次:两个体系中定性评价阶段和定量评价阶段分别由一级指标和二级指标两个层次组成,各一级指标包含若干二级指标。其中,定性评价阶段包含五项一级指标,包括围护结构传热系数、窗墙面积比、建筑体形系数、建筑与围护结构细部构造、运营管理情况;定量评价阶段包含四项一级指标,包括墙体、窗体、屋顶、冷风渗透量。三等级:依照定性评价阶段和定量评价阶段各一级、二级指标的权重,通过得分与权重乘积逐级相加求和,得到建筑能耗的总得分,根据最终的得分情况,将建筑划分三个等级。
2体系构建
依据国内外学者建立的公共建筑节能评价体系,参考国内现行有关严寒地区公共建筑节能类的最新规范和标准:JGJ26-2010《严寒和寒冷地区公共建筑节能设计标准》[5]、DGJ08-107-2012《公共建筑节能设计标准》[6]、DB22/436-2007《吉林省公共建筑节能设计标准》[7]、《绿色建筑评价体系及其在工程实践中的应用》[8]等,将节能指标划分为围护结构传热系数、窗墙比、建筑体形系数、建筑与围护结构细部构造、运营管理五项一级指标,各一级指标下设二级指标。
3研究步骤
给出各二级指标得分。依照各二级指标的权重,通过得分与权重乘积再逐级相加求和,得到建筑定性评价阶段的总得分。3.1定性指标权重设置定性指标权重采用群体层次分析方法。该方法将定性分析与定量计算结合在一起,在深入的分析问题之后,将要解决问题逐层分解细化,形成目标、准则和方案等层次,通过逐层分析计算确定各层次和各指标权重值。定性指标的权重设置是采用群体层次分析方法[1-8],借鉴德尔菲法的层次分析法,不仅发挥层次分析法的优点,而且发挥多名专家的优势,扬长避短,查缺补漏,可避免权重数据的片面性,改善主观权重赋分方法的随意性。3.2定量指标的确定根据国家及严寒地区公共现有的有关节能设计标准、节能工程施工质量验收规范及节能建筑评价标准的强制性条文或 重要条文规定,将各二级指标得分分为三个等级:10分、6分、0分;按照二级指标满足程度定量指标是可量化计算的指标,传统的权重分析方法有一定的主观因素在里面,不能完全凸显指标本身的定量性。因此,本文在研究定量指标权重时,不再运用层次分析法,而依靠指标本身可定量的特质,通过对各定量指标能耗占总能耗的比例来计算指标权重大小。具体方法为:利用模拟和实测手段计算各定量指标能耗后,通过计算出的各指标能耗占总能耗的比例系数作为该建筑的该定量指标的权重,3.3评价体系数据库建立通过公共建筑节能指标评价体系的建立,将其开发成软件,建立数据库,使其成为公共建筑节能评价的通用便捷手段。
4结论
通过实际案例,验证了公共建筑节能评价体系的可行性,实现对公共建筑的多方位、多层次的检测与评估,不仅完成公共建筑节能的等级划分,同时还实现诊断公共建筑能耗的原因,并完善了公共建筑的节能效果。
作者:战乃岩 卢海江 冯鑫宇 刘雨童 单位:吉林建筑大学
摘要:近年来,随着中国经济的持续稳定增长,中国的企业、商业都获得了长足了发展。为了适应中国经济的发展,众多的公共建筑拔地而起。随着公共建筑的逐年增多,无形间加剧了供配电工程管理的难度。本文基于此种社会背景,分析讨论新建公共建筑中的供配电工程管理问题。
关键词:公共建筑;供配电;工程管理
0引言
随着国民经济的不断繁荣,中国的企业、商业都获得了长足的发展,继而带动了公共建筑的兴起和建设。面对不断增多的公共建筑,如何推动国家电力事业中的重要组成部分———供配电的工程管理,就成为了亟待解决的问题。
1供配电环节中主要问题
电力配送作为一项民生工程,关系到社会的稳定以及经济的发展。因而,在实际的电力配送环节中,各部门都投入了大量的精力以确保中国的电力安全。但是由于实际情况的局限性,导致了在电力供配的过程中,出现了一系列的问题,进而形成了中国电力发展过程中的安全隐患。1.1规划问题近年来,随着国内国际经济形势的回暖以及国家经济政策的适时调整,有效的促进了我国经济的持续稳定发展。随着中国各省市忙于发展经济的同时,如何有效的建设相应的供配电设施工程就成为了社会日益关注的焦点。在实际的供配电工程实施的环节中,时常出现相关部门在没有做好实地调研以及数据分析的工作,就直接进行盲目的电路施工以及相关的管理工作,这就导致了我国的电力工程存在规划上的问题,继而造成了工程结构薄弱、电路超负荷运载等情况的出现。
1.2设备管理问题
由于中国电力工程建设是涉及社会稳定发展的民生工程,因而在实际的建设环节中涉及大量的设备。由于所需要的建设设备较多,这就为相关的管理造成了一定的难度。现阶段,在供配电设备的管理上存在着诸多的问题,一方面是相关从业人员的专业知识水平较低、管理意识薄弱,另一方面就是整个行业的设备管理没有制定形成相关的行业规范,这就使得设备管理存在无序性,继而导致了设备管理的不合理性以及相关环节的缺失。
1.3安全问题
在实际供配电的过程中,除了上述问题之外,安全问题也是一个亟待解决的问题。随着经济的高速发展,社会对于电的需求量逐渐增加,这种急速增加的用电需求量最终导致了用电安全问题的出现,诸如超负荷用电导致的线路老化等问题。除此之外,相关管理机构的不完善等因素都导致了供配电安全问题的频繁出现。
2供配电工程管理现状
正是由于上文所述的在供配电过程中出现的各种问题,继而导致了在日后的供配电工程管理的过程中出现了诸多的问题,笔者认为这些问题主要集中表现为以下几个方面。
2.1管理理念落后
在供配电的实际环节中,由于现实环境的局限,导致了对于供配电工程管理的观念比较落后。这种情况的出现主要是由于两个方面的因素,一是科技的发展速度过于迅猛,导致了管理模式以及管理观念的改革有一定的滞后性,二是相关部门的观念的陈旧,在社会发展迅速的当下,仍旧墨守成规,进而阻碍了相关的管理理念的发展和运用。
2.2管理模式不健全
此外,由于在过程管理中管理模式的不完善,导致了供配电的管理中存在了诸多问题的出现。由于管理模式的不完善,在实际的管理环节中容易导致两个方面的管理缺失,分别对于现场材料设备的管理,以及施工技术管理方面。这种管理缺失在建材以及设备上的主要体现为在材料以及设备的选购上,往往注重选用价格低廉的产品,进而忽视了材料以及设备的安全性。而在施工技术上主要体现为对于技术的更新换代上存在着滞缓的情况,从而导致了整个供配电工程建设以及管理的环节中缺乏科学性以及不合理性。
2.3应急措施不配套
在日常的供配电的环节中,时常会有电力故障的紧急情况的出现,继而影响到了社会生产以及居民生活的安全、稳定的发展。在实际的操作环节中,由于相关处理紧急情况的应急措施不完善以及不配套,导致了在电力紧急情况发生的时候,有关单位不能在第一时间内做出相应的举措,进而导致了人民的人身以及财产安全遭受到了巨大的威胁,不能在解决电力紧急事故的时候,最大限度的减少受害面积,继而减少相关的损失。
3加强公共建筑供配电工程管理的措施
由于现实情况的局限,导致了在实际的供配电工程管理的过程中,有关部门及人员需要面对各种错综复杂的情况,最终导致了公共建筑的供配电工程管理的诸多问题的出现,为了有效的缓解这种局面的出现,笔者认为可以采取以下几点措施:
3.1材料及设备管理
上文说到,由于相关管理理念的缺失以及管理模式的不完善,导致了现实的供配电工程管理出现了一系列的问题,对此,为了提高相关的管理水平,有关单位需要加强对于材料以及相关设备的管理。这种管理分为两大板块。一是在采购环节中,需要加强对于材料以及设备质量的考量,需要以质量为采购核心进行相关的采购活动。二是加强对于设备后期的管理,在日常运作中,设备不免会出现磨损等情况的出现,为此,需要加强对于设备的维护和检查,继而保证设备的安全性。
3.2施工质量管理
由于供配电设施的建设涉及国计民生,因而在实际的建设环节中,对于施工质量以及施工技术等方面的要求都有特别的限定,因而为了提高相关的质量标准,需要加强对于施工环节的相关管理。其具体措施是加强对于施工人员的专业技能的培训,通过开展交流学习、外派参观等多种培训活动。继而加强对于相关人员的专业素养的培养,从而推动施工质量的不断提高。
3.3安全管理
作为公共建筑的供配电过程管理中最为重要的一个部分,安全管理的地位可谓是极其重要的,为了有效地增加管理工作中的安全性,有关部门需要做好相关的安全措施,从而在最大限度上减少因电力部门发生的安全问题而导致的对于社会的各方面损失。为了有效的推动安全管理的开展,有关部门及人员需要从四个方面做好应对措施。一是加强对于先进设备的引用,通过对于设备的更新换代,能够在最大程度上对管理过程中的各种风险因素进行有效的防控,进而能够规避风险,从而减少因电力故障而引发的各种社会损失。二是在相关的公共建筑供配电工程施工之前,通过制定相关的条文或者规则,以此来划分各部门的职责,从而保证了工程建设环节的有序性,除此之外,还需要对施工单位的安全技术的掌握程度进行了解。三是建立起完善的安全管理体系,从而推动工程管理的有序性、高效性,并在最大程度上保证了相关的责任得到具体的落实。四是加强对于施工环节的有效监督,避免在工程管理的过程中出现纰漏,继而影响到工程的安全性。
4结语
近年来,随着中国经济的发展,有效的推动了中国企业、商业的长久繁荣。作为经济发展进行的场所,诸如办公大厦等公共建筑逐渐增多,这就加剧了对于公共建筑配供电工程管理的难度。在实际情况中,由于现实环境的局限,导致了公共建筑的供配电管理存在着诸多的问题。但随着新技术的不断引用,以及相关管理理念的成熟和先进的管理模式的运用,有效地推动了公共建筑供配电工程管理的发展。发展的道路是曲折,但前途是光明的,随着相关对于这项工程管理的重视力度不断加强,在未来,公共建筑的供配电工程管理一定会发展得更好。
作者:刘杰峰 单位:广州市天河区建设工程项目代建局
摘要:随着我国社会经济的飞速发展与现代化水平的不断提高,大型公共建筑的电气智能化标准也相应有了新高度,技术标准和施工工艺都在不断更新,大型公共建筑的电气设计更需要充分考虑用电负荷的日益增长、满足供电可靠性和安全性等要求。本文提出了大型公共建筑电气智能化设计中存在的问题,并对大型公共建筑电气智能化设计要点及前景进行了分析。
关键词:大型公共建筑电气;设计发展方向;智能化
1大型公共建筑电气智能化设计问题
目前我国的大型公共建筑电气智能化设计存在比较多的缺陷,比如在没有充分考虑其使用价值时的盲目投资,还有核心技术匮乏,导致我国每年都会花费大量资金从国外引进技术,这样不仅增加了智能化设计成本,而且电气智能化设计应用时,实际效率并不高,造成资源的极大浪费。
(1)智能化电气设计理念还没有大范围普及,很多设计人员还不了解智能化设计理念,所以不能进行对大型公共建筑电气的智能化设计,再加上我国电气智能化引进较晚,所以真正掌握并应用此类知识人员还不多,这种状态是影响我国大型公共建筑电气智能化设计水平的首要因素。
(2)由于目前有些技术还处于发展阶段,现代大型公共建筑电气智能化水平有限,一些盲目投资导致智能化电气使用率不高,造成浪费现象。
(3)虽然我国的大型公共建筑电气智能化设计水平越来越高,但还是缺少核心技术,大部分设计都花费大量资金从国外引进,也没有结合本土资源合理使用,所以核心技术的缺乏,增加了成本却没得到很高的效率。之外,相关专业人才的缺乏也是目前面临的重要因素。
2大型公共建筑电气智能化设计要点
大型公共建筑电气智能化设计要遵循安全、适用、经济、美观的原则。
(1)在拟订设计方案时,需要充分考虑各个电气智能化设备寿命,并对未来电器设备的使用都有预留量,各种布线都应合理规划在电气设计中,合理采用接地方式,在住宅内做等电位接地,提高实用性;做好防雷设计,增加安全性。
(2)大型公共建筑电气智能化的设计必须具有实际操纵性。制定的规定在关于公共建筑电气部分已占有的比重也相当多,但少具体的落实措施,暂时还不够更加细致、科学,在实际实施过程中还存在一定的偏差和失误;大型公共建筑电气的智能化电气研究暂时还不够精准。
(3)对大型公共建筑电气的智能化需要标准化。对建筑电气的设计而言,设计单位和施工单位需要遵循唯一的准绳就是国家制定的设计规则,但是在大型建筑电气设计过程中,国家制定的规则没有完善节能和安全这两个因素,对于那些投资巨大、设备先进、控制复杂的大型公共建筑而言,其安全和节能方面更需要深思熟虑。因此,必须制定操作性能、实际利用率、后续设施配备、整体适应性的相关制度,要求系统的智能化设计标准化,这一标准必须科学规范,符合以人为本的可持续发展要求,这样才可以保证大型公共建筑电气智能化的发展有更长足的后劲。
(4)大型公共建筑电气智能化设计方法。安全、适用、经济、美观的原则是电气照明智能化的设计理念:对于大型建筑电气智能化的功能和要求来讲与正常照明的要求不同,于是对照明的方法和要点也不同。智能化照明方式可以分为以下几种:①一般照明;②分区一般照明;③局部照明;④混合照明。注意以下几个建筑场所可采用白炽灯:①需要瞬时启动或者需要连续调光的场所;②使用其他光源不合理的场所;③电磁干扰要求不严格的场所;④对装饰有特殊要求的场所。从建筑物的功能出发,选择正确的光源和灯具,考虑变化预留照明等条件等是智能化照明设计基本原则。数字化、综合化、智能化、个人化是大型公共建筑通信网的发展方向。目前建筑物通信业务包括数据分组交换业务、会议电视业务、移动通信业务等等。通信的目的是实现某一地区内任意两个终端用户间的信息交换。要完成这一目的,必须要解决三个问题:①信号的发送和接收问题,这个问题可以由用户终端设备来解决;②信号的传送问题,这个问题可以把简单的音频传输设备换成先进的微波设备、数字通信设备和及光纤设备等等;③信号的交换问题,可以由更具备信号地交换、电路交换和分组交换的新交换设备解决。实用性、扩展性、可靠性、高效性的建筑网络系统是保证大型建筑物电气智能化系统的扩展。大型公共建筑电气智能化设计网络系统的设计方法要点:①充分考虑建筑物各种信息服务的需求,同时为将来的网络系统扩充预留充分余地。②充分考虑建筑内主系统与其他子系统之间的联系。③智能化设计原则需要统一、全面、有根有据、有条有理。④符合国际标准化组织(ISO)提出的开放系统互联标准(OSI)和实用的TCP/IP协议系统标准。⑤在保护实现系统需求的前提下,提高系统的性能价格比。
3大型公共建筑电气智能化设计发展前景
目前我国大型公共建筑的发展条件慢慢走向了成熟,国家的政策对大型公共建筑电气智能化的相关制度也日益完善。大型公共建筑电气的智能化知识应尽快普及,优秀的电气设计会使建筑物的附加值大大增加,有效地利用电能对负荷合理分配,可以减少电能损失,提高电能的利用效率,节约环境资源。按照当前大型公共建筑电气智能化发展方向,大型公共建筑电气智能化设计理念对控制和操纵有更高的要求,更加注重多种使用方式的兼容性,注重使用起来高效性、快捷性,对电气系统性能的要求更严格,因此要求技术设计人员必须具备过硬的理论素质。信息技术在不断的进步,这将会带来大型公共建筑电气的智能化设计的改变甚至变革,大型建筑电气智能化是信息技术发展的必然产物,面对当下计算机技术、网络控制技术和通信技术的迅速发展,建筑电气的智能化发展拥有良好的大环境。真正实现大型建筑电气智能化对服务信息的搜集使用,需要建立在建筑电气中的各种智能化构想实施和应用上。因此顺应当前信息和网络技术的全面发展,利用好各种信息技术这个平台,为建筑电气的设计者提供更多的系统化信息,最终解决大型建筑智能化设计问题。
4结束语
大型公共建筑电气智能化设计的探究过程十分重要,虽然我国公共建筑电气智能化设计面临许多问题和挑战,但是在设计人员努力解决这些挑战,不断地提高自身的素质,进一步掌握大型建筑电气智能化设计方法,并将专业知识应用到具体工程设计中,将来一定能够解决大型公共建筑电气智能化的问题。
作者:刘峰 单位:安徽明珠规划建筑设计研究院有限公司
1公共建筑的能源耗费现状分析及案例
1.1公共建筑的能源耗费现状分析
随着当下经济的发展,人们对周围建筑物的要求标准也提升了一个新的档次。在城市规划当中,为了便于人们的生产生活,增加了很多新型的公共建筑,并在这些公共建筑安装了完善的电气设备,用来提升人们的办公舒适度。然而,城市中公共建筑的数量的增加,其造成的能源消耗量也在逐渐的上升。具有关调查统计,城市公共建筑的增加在城市的能源消耗中占据的比例越来越大已经达到30%。虽然我国是一个能源大国,但是人均资源的占比十分稀少,而且随着公共建筑对各自能源的消耗,还加重了城市中的环境污染,若是对其不加以有效控制,公共建筑的建筑耗能量仍然会持续的增加,城市中的环境污染问题将会更加严重。根据对我国公共建筑占地面积的统计,发现全国公共建筑占地的总面积已经达到45亿m2,其单单使用的中央空调在大型公共建筑物已经超过了7亿m2。由此可见,公共建筑的造成的能源消耗量。正因如此,在公共建筑中实施建筑节能措施,已是当下公共建筑降能必不可少的一项举措。
1.2公共建筑的能源耗费案例
1.2.1公共建筑概况
某公共建筑位于大庆市,该公共建筑的总建筑面积达到70800m2,属于商业类型的公共建筑。该公共建筑的建筑高度达22.2m,楼层分布为地上四层,地下一层。该公共建筑的上部墙体中采用高级耳朵外墙面转其他部分则是采用玻璃幕墙设计。
1.2.2公共建筑的能源消耗
因为公共建筑属于商业类型建筑,所以该公共建筑内采用的空调系统是集中式的空调系统,一共设有三台离心式冷水机组,室内采用的则是会风机盘管。该风机组一共有20台,制冷量为10~20kW,三台离心式冷水机组都为500kW。该商业性的公共建筑内采用的配电系统为容量1000kVA的变压器四台,1250kVA的变压器两台,1600kVA的变压器1台。最后便是公共建筑的采暖设备,考虑到客户的取暖要求,商场内配置了一台2MW的燃气蒸锅炉,并且还配置了电热站。
2公共建筑耗能大的原因
通常而言,人们一天当中大部分时间都是在房子里,而我们所认知中的房子是包括住宅、办公室、商场等等建筑楼房。随着中国经济的发展,人们对于生活多样化的需求增加,公共建筑的数量也随之增多。例如城市发展规划中随处可见写字楼、商场、旅游饭店、娱乐场所、文化、体育建筑等公共建筑,这些建筑的投入使用后,为给人们提供一个舒适的生活环境,必然会耗费大量的能源。根据相关数据统计,北京居民主住宅的单位平方米年耗电量可达10~20°之间,作为繁华都市上海、广州单位平方米耗电量较之于北京更高。而造成这些公共建筑能量消耗巨大的原因,主要包括三方面的原因:①很对公共建筑为了追求外观的华美,通常情况下都采用玻璃幕墙设置,以至于忽略了公共建筑的遮阳、隔热等环保节能措施。②很多公共建筑的建筑规模巨大,虽然包括办公、娱乐、休闲等多项功能,但是庞大的建筑面积也造成了室内外气体的阻断,致使公共建筑内即便是在天气较好的条件下也无法实现室内外空气的循环交替。③公共建筑为了保证工作人员的安全舒适,都是采用空调系统但由于空调供暖选型不当,致使空调运行过程中出现配输偏高的现象。此外,因为公共建筑内,空调的风机清洁工作很少被人注重,导致风机出现灰尘堵塞造成的阻力也随之增大,这也就加重了公共建筑内的能源消耗。通过以上对公共建筑的能源消耗分析,可以得知,在如今的公共建筑中虽然耗费了大量的能源,但是很多方面的能源消耗都可以采取有效的措施进行规避。公共建筑内建筑节能的发展空间还是非常巨大的。
3公共建筑内的建筑节能措施
3.1可再生能源的利用
建筑内安装的小型风力发电机,在我国的使用技术已经日渐成熟,但是这类性的节能环保风机仅仅限于一些没有联网的农村地区。在我国城市中,很少见到风力发电机,更别说将其应用到公共建筑之中。鉴于此,为了促进公共建筑的建筑节能,风力发电机完全可以安装到公共建筑,减少公共建筑的能源消耗。除了风能资源的利用外,太阳能作为天然能源,而且我国又是一个太阳能资源丰富的国家,因此更应该将太阳能应用在公共建筑设计当中。例如在公共建筑的屋顶安装太阳能集热装备,用于冬季公共建筑内人们的采暖,这样能够大大地降低对电力能源内的消耗。再者,除了对太阳能资源的应用之外,地热能也是公共建筑内可以使用的环保能源。地热资源中按照温度划分为低中高三个不同档次,其中中高地热可以用于发电。例如我国的西藏区域都是采用地热能进行发电。
3.2公共建筑内绿色建筑的应用
随着当下建筑行业的发展,无论是国际上还是国内当中,为了的建筑节能发展很大一部分趋向都是绿色建筑。绿色建筑的根本是环保节能,它能够实现资源的有效利用,而且还大大的减少建筑当中的生产成本造价。当前的城市规划中,所采用的建筑模式逐渐向绿色建筑靠拢,其目的就是缓解城市当中的空气污染以及能源消耗。在公共建筑采用绿色建筑模式,能够减少对自然资源的索取,而且绿色建筑还能实现在一个生命周期内的能源节约以及资源的循环利用。具体而言,公共建筑的绿色生态策略,还应该按照建筑物的朝向、布局以及周围的环境进行综合的分析观察。在最大限度保护原有生态环境的基础上,实现公共建筑的建筑节能。具体如,在公共建筑的外形当中采用攀爬性的绿色植物,用于夏季的遮阳。在公共建筑的空间处理上,为了减少空间浪费,适当的采用高效由经济的建筑材料。
3.3借助于自然能源减少公共建筑的能源消耗
从上述段落中已经提到,公共建筑为了外形的美观都是采用大型的玻璃幕墙建筑设计,鉴于此,可以从改善公共建筑的外形设计上进行建筑节能。公共建筑的外形美观不只是依赖于玻璃幕墙,例如,可以选用一些环保性材料和绿色植物进行外观上的搭配,并且加入一些遮阳设计减少夏季公共建筑内的空调散热。其次,因为公共建筑的总建筑面积较大,很难实现内外空气的自然流通,因而,在建筑设计的过程中可以进行隔断式的建筑设计,留有足够的空气流通空间,加强室内外气体环境的交换。此外,即便是公共建筑也应该安排相关人员定时进行公共建筑内空调等电器设备的清洁工作,减少电器设备的运行阻力最大限度实现公共建筑的建筑节能。
4结语
综上所述,随着当下公共建筑的数量的增加,采用的空调、电脑、风扇等一系列的电气设备也随之增多,能源消耗量也随之增加。鉴于此,要想实现公共建筑的建筑节能必须立足于建筑设计本身,从外观的建筑设计到投入使用后的设备选择都尽量的采用环保节能材料和自然能源,从细微处做到公共建筑的建筑节能。
作者:梁晓峰 单位:广东南海城乡建筑设计有限公司
1整体环境布局与环境之间的关系
公共建筑总体空间的整体环境布局是一项具有一定全局性的问题,在分析中应该从建筑设计的整体入手,在综合考虑环境和空间中各个要素之间关系的基础上,通过合理布局使这些因素能够在建筑中进行有机结合,得到协调一致的发展。单体公共建筑对于整体环境布局来说是一项局部性的内容,按照局部服从整体的设计理念,在设计实践中通常应该先从整体布局的设计思想入手,通过对各要素的合理分析和利用,解决全局性的建筑问题,继而对局部布局产生影响,使问题得到顺利的解决,这样才能保证单体公共建筑设计有据可依。同时,随着建筑设计中整体环境布局问题的深化发展,也要及时根据实际情况对总体设计方案中存在的缺陷进行修正和补充,使总体与局部布局能够有机结合、协调发展。在这样的反复推敲之下,随着设计师设计思路的不断延伸和发展,设计师有可能在公共建筑设计的实践中在实际建设布局的刺激下爆发出新颖的设计思路和灵感,进而通过创造性的思维捕捉更为优秀的设计方案。相关研究实践表明,在公共建筑设计实践中只有对整体环境特色进行充分的考虑,才能在设计中正确处理好建筑设计室外环境与空间关系。这主要是由于只有科学合理的空间布局,才能在建筑中取得紧凑的空间组合效果、良好的建筑通风和采光条件以及便捷的交通等优秀公共建筑的必备条件。同时,科学合理的总体环境布局也能够保证公共建筑与建筑周围环境之间的和谐性,因地制宜,具有一定的经济性。此外,合理的总体环境布局,能够妥善处理好公共建筑中整体建筑与个体建筑在空间、造型、体量等方面的内在关系,使建筑在建成后能够与周边环境相互协调,既保证了公共建筑本身的实际功用和优美的造型,也能够在一定程度上美化城市环境,提升城市整体建筑环境的艺术性。
2合理利用公共建筑整体环境中的有利因素
总体环境布局,特别是在建筑室外环境的设计和建造方面,在长期发展演进,中国内外已经积累了丰富的设计建筑经验。通常情况下,在建筑设计中要充分利用环境中固有特色的思想来表现一种建筑设计中的全局性设计理念,通过对空间环境中的有利因素进行合理的提炼,能够充分为我国当今公共建筑设计创作提供一定的理论指导。也就是说,对造园学说中“因”与“借”的辩证统一关系加以明确和分析,才能真正发挥造园学说在公共建筑设计中的思想指导作用,提升建筑设计水平。“因”和“借”是一种辩证统一的关系,在公共建筑设计中要兼顾两种思想,才能充分利用建筑整体环境中的有利因素,保证建筑设计质量。如若只强调客观的因而对主观层面的借有所忽视,在建筑设计中以自然条件为支配,则必然会使总体建筑环境布局陷入到自然主义的僵化思想中;同样,若重视借而忽视因,也就是对自然环境中的有利因素有所忽视,在设计中追求推理自然环境的抽象设计思想,就会使室外空间布局设计产生一种矫揉造作之感,影响设计质量。所以,必须准确把握建筑设计中的因借关系,掌握合理利用自然环境因素的正确方式,在充分考虑建筑本身设计思想的基础上,充分结合建筑周围自然环境的个性特征,使建筑与环境水乳交融,有机结合在一起,提升建筑设计整体艺术境界。对于室外环境的具体空间组合来说,在设计中应该对建筑周围的具体规划、交通情况和其他建筑群体的设计效果进行全面细致的分析,因地制宜地将公共建筑设计与周围建筑整体布局相融合,保证城市整体建筑设计的艺术效果。例如,当公共建筑建设在城市主要道路的交叉路口时,为了兼顾这一地段、交通、主要街景等整体环境的特殊要求,建筑设计师一般在不损害本建筑功能的基础上,以此特殊环境的自身特征为主要设计依据,比较自然的对建筑的空间和形体进行科学的处理,使建筑能够与室外环境真正达到和谐统一的建筑艺术效果。
3依照建筑设计构思图对建筑环境进行创造
对公共建筑室外空间的整体布局环境进行设计,应该在利用建筑环境中有利因素的前提下,充分发挥建筑环境中的个性景观特色,尊重设计者的创新构思需求,在适当的加工和改造之后,使环境传达出的精神情感,能够为公共建筑设计的总体设计布局服务,这在建筑室外公建的科学组合中,是一项极为重要的工作。但是,不可否认的是,特定的建筑环境必然存在一定的设计局限性,在某些层面上可能会与设计者的设计意图相违背,甚至有时固定的环境现状会与设计者的设计意图相冲突,此时,设计者就应该在保留建筑整体环境中有利因素的情况下,着力改造环境中与设计者设计意图不相符的因素或不利因素,以实现整体建筑空间布局的和谐性。例如,我国北京故宫的整体布局就为了充分表现封建社会统治阶级的威严崇高地位,在室外空间设计中,创造性的建造了严谨对称的建筑空间布局。从正阳门一直到太和殿,长达1700m的距离,陆续设计了五座城门和六个风格面积迥异的封闭性空间。这一系列组织室外空间和环境布局的手法,是利用长、横、方等不同形状的园林院落与不同形体的公共个体建筑相配合而完成的,构成了具有不同建筑氛围的封闭性空间,使人们在欣赏中能够有节奏地由一个院落过渡到另一个院落,获得弦弦相应、步步紧扣的空间效果。在这一空间构图的序列设计中,由南至北,前面是相对矮小的大清门,两侧是对称性的廊子,构建出一个低矮、狭长的空间;北端是一个相对开阔的横长院子,矗立着高大威严的天安门。可以说,北京故宫在空间和环境氛围的营造上,是一个具有鲜明民族特征的经典案例。
4结语
总而言之,建筑室外空间设计的具体环境和空间因素,既能够对公共建筑设计产生制约,也能够对其进行合理利用。在实际设计中,设计师应该对周围环境中的各项因素进行细致的分析和调查,从整体布局的设计思想出发,对环境中的有利因素加以利用,对不利因素进行排除和改造,尽力满足建筑设计的创作意图,使公共建筑的室外空间环境具有更加强烈的审美效果。
作者:徐菁 单位:大庆油田水务公司研究设计院,
一开封市公共建筑能耗的特点
1能耗居高不下
据统计数据显示,开封市公共建筑单位能耗普遍高于居住建筑,尤其是大型公共建筑,其单位面积耗电量达80~350kW•h/a,为普通居民住宅的10~20倍。开封市公共建筑面积总量相对虽少,但其能耗占建筑总能耗的比率相对较大,是建筑能源消耗的高密度领域。笔者认为:随着郑汴一体化的推进,在未来10年内,开封市公共建筑的建筑面积将长期保持快速增长态势,开封市公共建筑能耗占建筑总能耗的比例势必将进一步扩大。
2空调能耗突出
由于夏季普遍使用空调制冷,导致空调能耗显著。据有关研究表明,在公共建筑总的能耗构成比例中,空调系统、照明设备、办公设备及电梯等耗能约占其总值的90%,其中空调系统耗能约占50%。据开封市五年来的公共建筑能耗统计来看,采用中央空调制冷和采暖的建筑14个(有重复),累计面积274115m2,年能耗累计4483494kgce,平均年单位能耗16.35kgce/m2,高于所有公共建筑平均年单位能耗值(15.785kgce/m2)。其中以中国移动通信集团河南有限公司开封分公司最为突出,采用中央空调制冷和采暖,2010年年单位面积耗电量高达368度,年单位面积能耗为452216.35kgce/m2,单位面积年耗能费用高达272元/m2。
3同类型公共建筑能耗差异明显
从近年来的统计情况来看,不仅不同类型公共建筑之间能耗差异显著,就是同类型公共建筑之间的能耗差异也明显。比如同是大型酒店,汴京饭店年单位面积能耗为56kgce/m2,而中州国际饭店、开元名都大酒店分别约为292、44kgce/m2,约为前者5~10倍;同是国家政府办公楼,开封黄河河务局、农林局年单位面积能耗分别约为3.4、3kgce/m2,而开封市公路管理局、财政局、税务局办公楼年单位面积能耗分别约为10.4、16.73、194kgce/m2,是前者的3~5倍。这说明由于公共能耗管理措施、管理手段、监管力度、管理制度的不同,导致同类建筑年均单位面积能耗差异大。
4可再生绿色能源利用空白
当前,开封市公共建筑采用能源主要以煤电和燃气为主,统计各类公共建筑60项次,累计建筑面积1135081m2,总耗电78312618度、耗天燃气4557882m3,分别占公共建筑能耗总量的53.7%和33.8%,其他能源如煤炭、液化气约占10%,目前开封电力主要为煤电,而对太阳能、风能、光能等可再生绿色能源的开发利用依然是空白。
5能耗呈快速增长态势
随着开封市城市建设的快速发展,公共建筑的增长速度非常快,公共建筑所占新建建筑总面积的比例也越来越大,导致了公共建筑能耗不可避免的会大幅度增加。以大型商场为例,10年前开封市的大型商场只有零星几个,如兴和百货、铜锣湾、航天、万宝等几个,且面积基本都在30000m2以下,规模较小,商品较为单一,如今开封大型商场的建筑面积和数量均是2005年的2倍以上,基本均为综合型市场。由于大型公建比例逐渐增大且其用电密度高,导致了建筑能耗的增长速度高于建筑面积的增长速度。
6部分单位能耗浪费严重
节能意识缺失从上述相同类型相同规模公共建筑之间及不同类型不同规模公共建筑之间的能耗统计比对来看,部分公共建筑能耗存在极大浪费现象,可以看出相关单位和部门在能源管理上存在监管不严甚或监管缺失现象,相关人员节能意识淡薄,未采取有效节能减排措施,如果正确对待及时采取妥当节能改造措施,加大节能监管力度,采取有效奖惩措施,则开封市公共建筑节能减排前景巨大。
二面临的困境
目前,开封市既有公共建筑能耗问题依然比较严峻,如何做好公共建筑的节能改造成为有关部门和单位的亟待解决的问题。调查研究表明,当前开封市公共建筑节能主要面临困境如下:1)超过95%的既有公共建筑属于高能耗建筑,建筑面积虽占不到城镇建筑总量的4%,但其消耗建筑能耗总量超过20%;2)节能改造宣传不到位,节能积极性不高,既有大型公共建筑节能改造是一项新生的复杂性、系统性较强的工作,绝大多数公共建筑业主对建筑节能改存在诸多疑问,感到困惑,甚至心存芥蒂,从而极大影响了其建筑节能改造的积极性和主观能动性;3)节能教育不到位,用户缺乏专业知识,导致的能源浪费现象也非常普遍;4)节能改造资金缺乏,是导致节能改造项目搁浅的主要原因之一;5)节能服务障碍多,一方面,大型公共建筑节能改造项目规模大,所需资金投入大,用户对改造项目缺乏认识,积极性不高;另一方面,新的能源服务,会直接影响公共建筑原相关部门的传统利益。
三开封市既有公共建筑节能改造可行性研究
1政策可行
能源问题己成为世界各国发展的重要战略问题、政治问题和外交问题。能源也是制约我国经济社会发展的瓶颈之一。因此,节能己是我国的基本国策,是建设节约型社会的重要内容。随着建筑能耗的不断上升,建筑节能己成为节能工作的热点。实施对既有建筑的节能改造,全面推进开封市建筑节能工作,不仅是降低能耗、节约能源、实现节能目标的需要,也是减少污染、改善环境、实现可持续发展的必然要求。为贯彻落实《国务院关于印发节能减排综合性工作方一案的通知》(国发[2007]15号)和河南省政府颁发的《关于加强建筑节能工作的通知》(豫政[2010]72号)文件,开封市政府颁发了《开封市民用建筑节能管理规定》(市政府第17号令),规定指出,要积极推动既有建筑的节能改造工作,市建设行政主管部门对经过认定达到节能标准的民用建筑工程采取“先征后返”的方式,给予返还城市基础设施配套费30%的优惠政策。
2技术可行
目前开封市建筑能耗已经占社会能源总消耗量的近30%。开封市既有公共建筑量大面广,能耗突出,尤其是大型办公建筑,绝大多数的建筑维护结构保温隔热性能较差,供热系统缺乏分室调温装置,单位建筑面积能耗是气候相近发达国家的3倍以上。开封市既有公共建筑保温性能差,技术设备落后,在采暖和空调季节能源浪费严重。开封市公共建筑采暖基本上以燃煤为主,严重影响了空气质量并造成环境污染和生活环境的恶化。而且当前开封市既有大型公共建筑的发展速度非常快,其能耗也必将成为开封市未来能源消费的一个主要增长点。由此可见,开封市既有公共建筑节能面临着严峻的挑战,同时也存在着巨大的潜力,对开封市既有公共建筑的节能改造应该及早开展,并应作为开封市节能减排工作的重点。当前,我国建筑节能改造项目大多采用外墙改造+外窗改造+屋面改造的模式。外墙一般采用EPS聚苯板、XPS挤塑板或岩棉板做保温层,外窗主要采用更换成塑钢Low-E中空窗、镀膜钢化玻璃或贴隔热膜等方式,屋面改造主要采用聚苯板EPS聚苯板、XPS挤塑板做保温层+卷材防水的形式,屋顶节能改造也有采用屋顶绿化、屋顶表面做浅色涂料层、屋顶遮阳、通风屋顶和蒸发屋顶等措施。随着开封市建筑节能工作的逐步推进,开封地区建筑节能改造技术已基本成熟,节能效果也日趋显著。
四结语
可见,开封市既有大型公共建筑存在能耗高、增长快、存在极大浪费、节能改造效果不明显等现象,公共建筑节能面临着严峻的挑战,同时也存在着巨大的潜力,其节能改造工作任重道远,只有做到全方位、全过程、全员参与,下决心、下狠心、下重锤,将节能工作落到实处,才能达到效果。
作者:饶兰 谷向绍 梁波 单位:开封大学
1我国公共建筑节能改造现状
1.1国内节能标准介绍
关于公共建筑节能标准,以2005年4月4日建设部的《公共建筑节能设计标准》为准,此标准于2005年7月1日起正式实施,有关如何对公共建筑节能改造,主要的参考依据是于2009年12月1日开始实施的《公共建筑节能改造技术规程》。
1.2潜力分析
我国的公共建筑面积在46亿㎡左右,根据资料查找得知:写字楼、商场的能耗费用为72~200元/(㎡年);政府机构的公共建筑能耗费用为110元/(㎡年),虽然我国北方、南方的气候特点不同,但是总能耗相差不大。其中采暖制冷的能耗在45%~65%,如果按照节能标准为50%来进行的话,我国的公共建筑可以实现节能1.35亿吨,可以节省电能1600亿kWh,超过了八亿中国人口的年用电总量。
1.3公共建筑节能改造的进展
建筑节能的展开主要是在北方的地区,但是对于公共节能的展开工作才逐渐开始,北方的采暖地区的公共建筑节能改造运动已经开始,南方地区以及过渡地区,对于公共建筑节能改造也在跃跃欲试,目前已经开始了相关的调研与准备工作。
2典型公共建筑节能改造分析
2.1屋顶节能改造
保温层的厚度对于空调的能源消耗的影响最大,为了选取最经济最合适的保温材料与保温材料的厚度,分别模拟采用挤塑聚苯板(XPS)和硬质聚氨酯板(PU),来进行对于屋顶保温系统的实验,通过两种保温材料下的建筑保温性能的对比,分析适合作为节能材料的类别。XPS板的导热系数比PU大,所以在厚度相同时,采用PU板保温的节能效果比采用XPS板保温的效果要好。
2.2幕墙节能改造
随着社会的发展,现代公共建筑在注重实用性的同时,更加注重美观性,大多公共建筑的外围护结构都是采用的玻璃幕墙,通过调查得知玻璃幕墙的能量损耗占整个公共建筑能耗的45%左右,玻璃幕墙包括明框玻璃幕墙、隐框玻璃幕墙、点式玻璃幕墙等,目前新型节能玻璃幕墙已经被开发出来,即为动态幕墙,动态幕墙是一种节能型的维护结构,是由中空玻璃制作而成的,节能原理实际上是构建了一个竖向的通风道,类似于烟囱,空间会沿着垂直坡度而向上或者向下。空气由建筑的顶端排出,带走途经之处的热量,减少公共建筑的能耗。
3国外公共建筑节能改造的先进经验
3.1能耗标准列入节能法规
国外的能耗标准制定分为两类,各自具有不同的作用,分为自愿性标准与强制性标准,通过不同的标准实施不同层级的能耗标准制度,自愿性标准是政府激励居民节约能源的一种鼓励标准,强制性标准是相关产品、设备的最低能源效率的标准,节能法规一般三到五年更新一次。
3.2政府机构树立节能典范
美国的很多法律对政府机构的节能问题进行了规定,在相关的法律法规中提出了具体的节能目标,美国的政府为了达到这些目标,会积极采取有效的措施,制定“白宫节能计划”。
3.3政府引导节能与市场结合
公共建筑节能改造属于公共事业,并具有一定的市场性质,在一些发达国家中,首先政府带头引导全民节能减耗,再经过市场的推进作用,实现公共建筑节能改造的完成,有专业的团队来对公共建筑节能改造进行设计、投资、施工等。
4市场化途径下的公共建筑节能改造设计思路
4.1政府办公建筑率先引领节能改造
借鉴国外先进的公共建筑节能改造,结合我国现有情况,完成对我国市场化途径下的公共建筑节能改造,市场经济作用下的改造首先要采用榜样示范的手段,形成激励机制,最后由市场来推进其发展运行。政府办公建筑的节能管理是公共建筑节能改造的指南针,示范作用的主体非政府莫属,政府办公建筑的改造在作为风向标的同时,也具有信息源的作用。只有政府办公建筑完成了节能改造,我国的公共建筑的改造才能够具有良好的开端。
4.2建立准确合理的定额与审计制度
对公共建筑进行节能改造时,需要依靠相关政策法规以及标准技术文件,公共建筑能源消耗定额制度以及公共建筑能源审计制度就属于技术依据文件。在进行技术依据文件制定时,要具有针对性与多层性,对于不同类型的公共建筑制定不同的技术依据标准,如对于建筑面积在2万㎡以上的公共建筑,采用中央空调的公共建筑采用确定能源定额的方式,对于建筑面积小于2万㎡的公共建筑采用能源审计的方式,对能耗进行累计,超出能源定额则根据相关法律法规进行惩罚。
4.3建立奖惩分明的能耗激励制度
在对公共建筑进行改造的同时,其中首要的任务是建立强制性的标准制度,对具体的节能标准提出严格的标准,使得市场化途径下的公共建筑的节能改造拥有法律法规的保障,在备有严格的节能标准之后,还需要建立与之相匹配的节能激励奖惩制度,超过节能定额的能源消耗,政府节能执法部门将对其进行累积记录,定期加以改造,实际能源的消耗低于定额的,政府的节能部门则对其予以奖励,建立奖惩分明的激励制度,可以有效的保证公共建筑节能改造的持续性与有效性。
4.4建立市场化的建筑合同能源管理
目前来看,运用市场途径推进建筑节能改造的最有效的措施是采用建筑合同能源管理,所谓的建筑合同管理的概念是:愿意进行建筑节能改造的业主与专业的节能服务公司签订合同,随后的工作就是专业的建筑节能改造团队来为“客户”实施具体的节能改造措施。推进建筑合同能源管理对于公共建筑节能改造是必要且必需的,合同能源管理可以完成四项重要的工作,公共建筑能源的审计;公共建筑节能改造方案的设计;公共建筑节能改造的施工;公共建筑节能改造的维护与推广。
5结论
公共建筑节能改造与我国一直提倡的可持续发展战略相契合,公共建筑存在着巨大的节能潜能,公共建筑能耗在整体建筑能耗中占据着很高的比例,因此,公共建筑的节能改造是目前建筑节能的重中之重。市场化的社会大背景对于公共建筑的节能改造,具有很大的推进作用。
作者:夏吉龙单位:中国电子科技集团公司第三十八研究所建设发展部
1大型公共建筑的设计理念
随着我国经济的高速发展,我国的能源和资源压力日益增大,为了解决这一问题,国家大力倡导“环保节约”的理念。而大型公共建筑的建设作为政府服务人民的具体落实,其在建设过程中必须最大限度地减少资源的浪费,从而落实我国政府的相关号召,为我国社会主义事业的发展作出贡献。由于大型公共建筑是一种公共型建筑,其还必须具备足够的观赏性。比如许多地区的剧院、体育馆等大型公共建筑其外形十分有特色,观赏性较强,逐渐成为当地的地标性建筑,成为其所在城市的标签,提升城市的知名度。此外,大型公共建筑的最终目的是要服务民众的,因此,在进行大型公共建筑的设计时,应从实际功能需求的角度考虑出发,保证建筑能充分发挥其功能,具有足够的实用性,以此来满足人民群众公共活动的实际需求。
2大型公共建筑的结构设计要点解析
2.1基础结构的设计
大型公共建筑由于其面积较大,因此对其地基的结构形式有较高要求。在设计前,需要对其地基础部分的地质条件进行勘测,比如看其土层为黏性土还是粉土。确定好基础部分的地质条件之后,还需要采取一定的抗浮措施。比如可通过增加埋深、增加多层部分的自重等措施来抗浮。基础结构的设计还要防止不均匀沉降的出现,可通过复合地基、沉降后浇带以及减小荷载等方式来进行。
2.2承重结构的设计
大型公共建筑如体育馆、健身中心等,其空间结构十分复杂,受力分析也较为困难,若是对承重结构的设计存在问题,则很容易出现安全事故。因此,在设计时,一定要保证重要承重构件具有足够的弹性,这样在遇见如地震等突发情况时,整个结构还能处于弹性状态,这可大大提升大型公共建筑的安全性。在实际设计过程中,还要考虑到建筑上部的屋盖和底部的混凝土的协同作用,建立相应的整体模型进行分析和计算。协同作用是指大型公共建筑的混凝土和上部网架之间存在一定联系,即混凝土对网架或膜结构的变形和受力起到一定的“帮助”作用。在实际设计中,要协同好两者之间的关系,使得混凝土发挥承载作用,可在保留传统网架结构的同时,将其杆件和空心球节点安装构造来进行处理,从而来降低用钢量;而且还要使得面板的外伸钢筋与底部混凝土形成一个整体,依靠内力的传递来达到共同变形,从而实现两者之间的协同作用。具体来说,需要将整体模型中大型公共建筑上部网架结构支座的反力荷载作用到建筑下部的混凝土结构柱顶部分,然后利用相关软件来计算大型公共建筑底部的混凝土结构并反复校检,同时还要进行中震弹性验算,一般采用forten软件结合SAP2000软件来进行计算。在体育馆的整个混凝土框架结构中,看台部分占有很大比重,看台的框架柱以及斜梁是主结构的抗侧力构件,而整个大型公共建筑的布置会使得结构的刚度中心稍微偏移。在实际设计过程中,可通过在支撑建筑上部网结构的框架柱柱顶和中间位置设置多道联系环梁等方式来降低看台柱的计算长度,以此来最大限度地减小结构刚度中心位置偏移带来的影响,提升整个结构的刚度。
2.3后张预应力混凝土梁的设计
在一些较为特殊的大型公共建筑设计中,往往要考虑其实际使用情况。比如体育馆经常会有跳动,而若此区域梁的跨度较大,则很可能会引起较为强烈的竖向振动。根据我国《城市人行天桥与人行地道技术规范》中的有关规定,为了消除人们的不安全感、避免共振的发生,建筑结构的竖向自振频率应当大于3Hz。此外,体育馆的训练厅等区域上空的大跨度混凝土应当施加预应力,要均匀布置预应力梁。预应力筋的张拉系统应当在0.76左右,其直径应当在15.54mm左右。在设计时还应当注意,要根据计算结果的不同对建筑的不同部位进行预应力分类,控制预应力梁的挠度和裂缝,以此来保证结构的安全。
2.4建筑顶部的设计
2.4.1计算模型的设置
在进行建筑顶部的设计前,需要设置相关的计算模型。一般来说,要对大型公共建筑的顶部进行单独计算,顶部与下部混凝土的框架连接则要进行建模计算,这在前面已经详细分析过。总之,要根据计算模型来对整个建筑顶部的整体协同工作进行分析。
2.4.2荷载分析
在分析大型公共建筑顶部的荷载作用时,应当综合考虑风荷载、恒荷载、活荷载以及地震荷载的作用。比如计算活荷载LL、恒荷载DL(包含半跨作用的活荷载LL2)、温度荷载(±15℃)、风荷载和雪荷载等多种组合工况;若是建筑处于多地震带,则还应当考虑双向地震作用Exy、水平地震作用Ey、Ex和竖向地震作用EZ等多种作用的组合工况。
2.4.3次结构的设计
建筑顶部的支架结构主要包括天窗支架结构、天沟支架结构等。而从实际情况来看,由于大型公共建筑的顶部支架与外界环境的接触较多,其很容易受到外界温度的影响,以致出现漏水或天沟拉裂等情况。檩条的结构主要蜂窝式结构、实腹式结构等,其中应用最为广泛就是实腹式结构。在实际设计过程中,还要考虑到实际局部风荷载系数,进行局部的加强,以保证结构的问题。
2.5抗震结构的设计
抗震结构作为结构设计的一部分,其直接影响着整个建筑的安全。目前来看,钢结构是最常用的抗震建筑材料,因为其很容易形成大构件,这可以提升建筑的整体性,提升建筑的抗震性能。而若钢材料的强度较高,但发生地震时,其可以承受较大的能量,只发生变形而很难出现断裂等情况。在进行抗震结构的设计时要应当要注意避免出现不连续等情况,因为这可能会导致应力过于集中,从而影响建筑的抗震性能。尤其要注意剪力墙、梁和柱的接头等位置,这些位置若不牢固,则会使得作用力的传接不够顺畅,从而对整个建筑的抗震性能造成不良影响。
3结语
大型公共建筑主要用途是公共服务,其结构设计的好坏直接影响着使用的舒适度,因此十分有必要对其设计要点进行探讨。大型公共建筑在设计时必须遵循实用性、经济性、节约性以及美观性等原则。本文从大型公共建筑建设规模的确立、基础结构的设计、承重结构的设计、后张预应力混凝土墙的设计、建筑顶部的设计以及围护系统的设计等多个方面进行了分析,希望对相关设计人员有所启示,从而提升我国大型公共建筑结构设计水平。
作者:苏蔚蔚单位:云南省设计院集团
摘要:在小区的设计中,要把完备的、优质的、多样的公共建筑进行周密设计,让居民充分享受到公共服务设施带来生活中的便利。本文对小区公共建筑的设计依据和设计途径进行了剖析,并提出小区公共建筑设计的要点。
关键词:居住小区;公共建筑;设计
随着中国百姓生活水平的提高,对居住环境提出了更高的要求。而居住小区公共建筑的设计可以有效提升居民的居住质量。在小区中,有许多公共设施、设备可以满足居民的使用要求,在方便生活的同时,也需要引起建筑设计者的注意。建筑设计者在小区的设计中,不光要将主体建筑设计地尽可能完美,还要注意公共建筑的设计,保证小区的公共建筑适合居住使用。
1居住小区公共建筑设计的出发点
近年来,我国百姓的居住质量有了很大的进步,特别是居住小区的设计,可以让居民不光满足居住的要求,还可以在小区中从事健身、社交等多种活动,而这得益于小区公共建筑的设计,所以现在很多居民在购房时不光看重小区的主体建筑,小区的公共建筑、公共设施也成了购房者关心的重点。便利的购物场所,方便的健身设施,老人与儿童的活动空地,物业的方便管理,这些将是小区设计的出发点。
2居住小区公共建筑设计要点
2.1居住小区公共建筑的感观设计
建筑是一门艺术,艺术的设计离开不美,所以,作为建筑师,在设计小区的公共建筑时,要把小区的公共建筑先要从美观进行设计,小区的公共建筑要与居住建筑在风格上相适宜,让观者在艺术上受到冲击力。居住场所是居住者回家的地方,是回归温暖港湾的地方,所以好的公共建筑设计让居民会在回家时产生精神上的愉悦感。在具体的设计中,设计者要考虑到空间与人的相宜,重视长度上的比例协调,在风格上符合居民的审美标准,颜色上要有亲合力,因为这是回家的感觉。在具体的设计中,要体现全部与局部,合理处理全部与局部的关系,让居住的人看到某个位置会有感觉上的兴奋点,公共建筑在景观布置要富有层次,富有变化,与小区的名称相适宜,能突出小区的主题和特色。一些失败的作品最主要的问题是表现力不足,让人看后没有印象,感觉很平淡,或者说看到了感觉到很不协调,很不舒服,缺少艺术上的美感[1]。在这里特别提到小区的入口处,小区的入口是小区整个建筑的门面,是公共建筑中应该最具代表性的,所以在设计中要独具匠心,让人看到特色,看到与众不同的特点。因为随着百姓的生活水平的提高,审美标准也在提高。其次,要注意小区的景观设计,景观的设计是小区建筑重要的配套设施,也是大家在小区公共活动常去的场所,可以使用与众不同的造型,不同材料的混搭,具有鲜明特点的颜色[2]。
2.2居住小区公共建筑的功能设计
小区公共建筑将会多人使用,是小区居民的共有场所,所以在设计时要考虑到大家共有的要求,考虑到不同年龄人群对功能的需求。通过营造的特定场所,让居民在小区有停留休息的意愿,有共享环境的需求,优秀的公共建筑对提升小区居民的生活品质是必然的,可以让居民有种家的归属感。如今,中国社会在向老龄化社会步入,老人是小区公共建筑的主要使用者,所在小区公共建筑在白天的主要使用者为老人,老人的生活方式是与年轻人不同,他们更多的是需要沟通和交流,更多的需要如何快乐地渡过闲暇时光,所以老人在小区需要一个聚集地,用来聊天,用来说话、交谈,明白老人的这些使用特点,设计者就会有针对性的进行设计,满足居民需求的最大化。由于小区是居民的生活场所,所以小区在设计公共建筑时,要充分考虑到居民购物的需求,方便居民购买一些日用品。有些小区远离商业区,方便购物是小区居民必须面对的生活事,在公共建筑设计中,有配套的商业区,一方面方便了居民,另一方面也利于土地开发利润的增长。商业区设计是整个小区的重要组成部分,设计者要有一定的商业知识,要在符合市场经济运行的规律下进行。小区的商业设计是综合的因素促成的,是小区功能的重要组成部分,在小区居民中的作用显得很重要。直接面对小区居民的日常生活。因为小区的商业设计要围绕小区居民的日常生活,所以各种便利店的设计尤其重要。比如:小型超市、美容美发、药店、诊所、餐馆等。由于这些商业场所所辐射的商业半径较小,所以所需的营业面积不会太大。作为设计者,要有一定的商业头脑,为小区未来的发展提前作好基础,尽可能实现小区经济价值的最大化。
2.3居住小区公共建筑的特色设计
小区的公共建筑在使用功能上的特色是便利性,这是居民的基本要求,也是发挥作用的关键。为了小区居民可以方便地获得公共资源的使用仅,达到这种要求,公共建筑要保证在最短的时间内实现日常生活的所有需求,比如路线尽可以缩短,服务半径的缩小。小区的公共建筑要具有多种功能,所以设计者在考虑居民居住的同时,要考虑小区居民的教育培训的需要,比如开设各类培训班,各类兴趣班,特别是一些大型的小区,由于居住人口多,需要小区的公共建筑提供多种功能,满足各类人的需求。设计者要注意在空间上多重性和使用上的多样性,创造出具有特色的小区,小区的使用不光用来居住,还蕴含一定的文化在其中,可以把这种公共建筑定义为功能性建筑。这些内在的使用功能可以丰富小区的作用,使小区的功能协调。小区是居民的生活场所,所以在公共建筑的设计中,安全因素也是一个需要引起设计者高度重视的一个因素,安全问题是一个严肃和沉重的话题,安全不仅包括居住者的人身安全,还包括居民的财产安全。
3结束语
小区的公共建筑是实现小区居民基本生活的保障,也是小区向着良性发展的基础,小区的设计和规则要充分考虑到小区居住都对使用功能的需求,通过精细的设计,保证小区居民日常生活,是小区公共建筑设计的出发点。在细节处理上,要充分考虑居民的生活,如汽车的停放,汽车在小区的管理;自行车的停放,如何避免与机动车的冲突;垃圾的处理;绿地的设计与维护,这些都需要设计者进行综合考虑。
作者:赵韩 单位:北京中联环建文建筑设计有限公司
摘要:
我国既有公共建筑存量巨大,在经过较长时间的发展后,大多面临着改造再利用的迫切需求,而寒地既有公共建筑由于受到气候、技术的影响,出现了大量不恰当的改造现象。基于此,文章从历史文化与建筑、气候与建筑层面解析了寒地既有公共建筑的特质,并结合哈尔滨的建筑改造情况,从区域划分控制建筑风格、街区形态限定建筑体量、地域特色制约建筑表达三个层面提出了具有针对性的公共建筑形态改造设计策略,希望通过这些手段,推进寒地既有公共建筑的改造。
关键词:
寒地既有公共建筑;建筑改造;形态改造设计;哈尔滨
0引言
我国既有建筑面积已超过600亿平方米,并且以每年超过20亿平方米的速度持续增加,其中公共建筑面积占比为21%,存量巨大①。调查显示,随着城市的发展,部分既有建筑开始被反复改造利用,但大量的案例表明这些改造的脉络并不清晰,改造活动也多是流于形式或仅仅作为临时的应对措施,既有建筑改造长期处于被忽视的状态。同时,由于改造观念陈旧,在改造的过程中设计师和业主仅关注建筑本身的再造与经济性目标,出现大量的“个别决策”,使设计丧失了与城市整体环境的协调性,导致城市局部形态混乱、街区空间形态被破坏,而大量造型夸张、体态不合时宜的建筑的出现,使得人们对建筑和城市的认知产生了偏差。在这一背景下,对既有建筑的改造进行适度控制是十分必要的,适度的控制和引导可以促使建筑与城市形态紧密结合,通过城市街区层面的尺度控制可以确保改造后的建筑具有良好的形态,最终以适当的方式展示城市的历史传统和文化。
1城市设计与公共建筑形态控制的关系
既有公共建筑改造与城市更新发展具有紧密的同构性。建筑师阿尔多•罗西在《城市建筑学》一书中提出了“城市建筑”的概念,他认为“城市是一个巨大的人造物,是一个庞大复杂历时增长的工程,城市建筑作为城市整体中的局部片段,其特征与城市本身一样。因此,建筑是城市发展过程、状况的存在证据。”建筑改造应充分考虑到历史、环境在空间、形式、文化和风格上的紧密联系[1]。我国正处于快速建设时期,在这一过程中出现了大量风格怪异、形态尺度夸张与城市空间毫无联系的公共建筑,部分原因在于修建性详细规划提出的种种抽象数据不能切实指导建筑项目的具体实现方式。因此,城市设计作为控制城市形象和城市空间的学科,应在控制性详细规划的基础上对建筑形态的限定做进一步补充。此外,城市设计又有别于建筑设计,城市设计对建筑改造的关注突破了常规改造设计对建筑自身研究的局限,以城市发展和城市现状需求为出发点,控制和研究建筑改造的基本原则和合理途径。通过对发达国家城市设计中关于建筑形态控制的内容的分析可以看出,城市设计对建筑形态的控制具有较强的一致性(表1),且主要集中在建筑高度、建筑色彩、立面材质和建筑体量这四个方面。因此,笔者将城市设计对公共建筑改造的形态控制内容从宏观、中观和微观三个方面进行了总结。
1.1宏观控制—城市区域划分限定建筑改造风格
建筑是组成城市的基本单元,不同风格的建筑组成了街道、区域和城市。建筑理论家舒尔茨在《场所精神》一书中提出了人、环境、建筑与场所的关系,他指出建筑与环境共同组成了场所,建筑的形象与其周围的空间和行为产生了“场所精神”(GeniusLoci),这种精神所包含的文化、空间和社会认同又催生出了城市不同的风貌特征与独特魅力,最大限度地保证了城市的文化传承和鲜明特色。但是城市作为大尺度的宏观概念,受时间推移、历史沿革和规划建设的影响,不同区域的建筑风格会存在显著的差异,而通过城市设计层面对城市区域建筑风格的细化界定和研究,能够更为切实有效地保证建筑改造风格的明晰。
1.2中观引导—街区形态限定建筑改造体量尺度
城市设计与建筑设计两者都关注城市在三维尺度的形态,连续的建筑界面与空间共同组成了街区,因此建筑的直接感受与城市街区空间环境的体验具有整体的连续性。1981年国际建筑师联合会通过的《华沙宣言》指出“规划、建筑和设计不应把城市作为组成要素,而是将这些要素作为城市的组成内容,以城市为出发点共同创造一个整合的协调环境。”这就意味着建筑不是孤立的存在,而是城市发展的组成部分和形成城市肌理的重点环节。因此,既有公共建筑的改造应充分考虑街区尺度关系,以街区形态为设计限定条件[2]。通过对街区形态要素的解析来探索改造的可能性,运用从街区环境中提炼出的限定条件实现对建筑改造体量的限定,同时最大限度地保证街区尺度对历史肌理的沿袭。
1.3微观协调—地域特色限制建筑表达
对既有公共建筑改造而言,界面处理会对城市环境造成明显的影响,从城市设计角度对建筑改造中的显性要素进行控制是极为必要的,而城市沿革与气候特征也会对建筑产生深远的影响。因此,地域特色中的气候特征也成为建筑改造中的重要内容。英国建筑师拉尔夫•厄斯金提出了寒冷气候下建筑设计的“形式与构造”理论[3],并提出了针对寒冷气候的建筑设计要点,他的理论充分肯定了气候环境对建筑设计的影响及两者的相互作用关系。同时,建筑立面设计所展现出来的肌理视觉也需要满足人们对建筑审美、功能的多种诉求。在此基础上,本文从形态角度出发,研究寒地气候对城市建筑布局与立面形态产生的多重影响,并通过深入的筛选,提出建筑单体细部控制的要点,包括建筑色彩、建筑材料、细部装饰及建筑布局优化,以实现建筑与气候、建筑与场地的综合协调[4],通过群组布局、场地规划设计和建筑色彩与材质的控制,保证既有建筑在改造中功能与形态的一致,实现对气候的有效回应和对建筑地域特色的完整表达。
2城市设计角度下的建筑风格分区控制
城市是不断生长和发展的有机体,建筑随着城市的发展而变化。可以说城市历史是塑造城市建筑的根本,建筑风格就是城市发展的客观物质印证。因此,设计师在改造既有建筑前,应充分了解和分析城市建筑风格区域特征,通过对城市发展历史的再次认知和发掘,寻求更为合理的改造依据,保证既有建筑改造的科学性和合理性。
2.1城市尺度下的建筑风貌片区划分
城市经过不同的发展阶段后,每个片区都会形成自身独特的风貌,因此既有建筑在形态改造设计中所遵循和参照的现状条件也会各不相同。不同区域内的建筑发展现状和重点建筑成为确定建筑改造风格的重要依据。笔者通过对哈尔滨城市片区建筑风貌的调查和分类,从宏观的城市设计角度将城市划分为24个建筑风貌片区(图1)。
2.2风貌片区内建筑改造分级控制
城市分区内的各片区的规模尺度远大于建筑的影响范围,本文通过对城市片区重要因子的提取和分类,将既有建筑改造的控制引导分为核心区控制引导和协调区控制引导两类。以道里、道外老城区为例,这些区域都是城市重要的历史文化中心和经济中心,区域内的建筑类型多样复杂,包含新艺术运动建筑、俄式建筑、折中主义建筑和中式传统建筑。道里老城区的核心区主要有两个,分别是中央大街和索菲亚教堂,该区域内的折中主义建筑与俄式建筑淋漓尽致地体现着城市深厚的历史积淀(图2)。道外老城区的核心区的建筑风格以中华巴洛克风格为主,特色十分鲜明(图3)。而城市新区的建筑有着与老城区截然不同的风格特征。例如,哈西新城区是哈尔滨都市化发展的“中兴”战略示范区,其建筑风格以时尚简约的现代风格为主,核心区包括以哈西客运站为主导的现代商务区、现代枢纽区(图4);哈尔滨开发区则被定位为科技创新区、公共服务设施区,其核心区的建筑风格以现代风格为主(图5)。综上可知,街区内核心区建筑风格的不同也导致了既有公共建筑改造在风格协调方向上的差异,设计手法也会相应的发生改变。在核心区,改造建筑的风格应与规划分区内已有的重点建筑的风格相协调,通过风格的呼应和设计手法的现代化转译实现城市街区整体建筑风格的统一。划分核心区的目的在于强调对区域内既存建筑风格的认知,而不是常规设计中对城市总体风格的概括。协调区内的建筑改造则提倡建筑的新旧对比和呼应,通过新材料、新技术的创造运用来塑造丰富的形体尺度,进而解决街区形态单一和功能不足的问题,为街区添加新的活力点。
2.3建筑改造与片区风貌控制的关系
建筑本体个性的突出在不同区域内的效应是不同的。例如,莫斯科Pushkin-sky电影院位于拥有大量历史建筑的街区中,属于规划区中的核心区,设计师选择用强烈的反差对比来塑造建筑,就建筑本身而言其吸引力和视觉感受得到了显著强化,但这也导致建筑设计的内在逻辑与城市发展的关联微弱,形态的戏剧性变化使建筑孤立于街区和环境之外,原有的城市空间变得破碎和片段化(图6);而同样处在历史街区中的哈尔滨大世界商城的建筑改造则更为协调,改造设计注重对建筑原有风格的保留和街区现状的呼应,在局部的扩建上采取了退让和消隐的方式,在玻璃的分隔处理上向建筑原有的立面尺度和比例寻求关联与协调(图7),因此在核心区内的建筑改造设计上,选择协调与尊重更为重要。反之,若两个方案都位于协调区中,建筑的职能更多的是彰显城市活力,则莫斯科Pushkinsky电影院的改造方案更具有激发效应,其空间的转折变化使得城市街区充满趣味性和吸引力;而哈尔滨大世界商城的改造方案则较为平淡,其在感知上虽然具有吸引力,但是其开放性和包容性也因冷静的处理手法变得薄弱,因此在协调区内改造设计的突破与变化更为重要。
3街区形态限定建筑体量
与建筑设计相比,城市尺度过于宏观巨大,通过建立统一标准限定建筑体量是不切实际的,应以街区为限定单元对建筑体量进行分区控制。并且随着时间的推移,街区会产生不同的形态,而街区作为建筑的环境基础,具有特殊的现状和需求。因此,对重点街区的进一步解析是建筑改造中观层面的重要内容。在街区层面对建筑改造体量的限定主要包括建筑体积、建筑高度和沿街界面三个方面。
3.1建筑体积的消解与弱化
以南岗老城区为例,区域内有六个重要街区,分别是红军街—博物馆历史文化街区、花园街历史文化街区、铁路局历史文化街区、花园城市历史文化街区、文庙—极乐寺历史文化街区及马家沟河滨水廊道。这些街区内有大量历史保护建筑,因此在建筑体积控制方面,改造后的建筑体量应不超过原建筑体量的2倍,建筑整体应沿水平方向发展,在构件和立面的处理上以横向为主,同时建议对改造建筑进行小体量处理,通过错落、分隔、材质对比和退台搭接等方式消解建筑体量,改造后的形体关系也不应影响到周边重要建筑的可视性和标志性。
3.2建筑高度的分级与退让
在建筑高度控制方面,根据层数的划分将建筑高度分为四个层级,即0~12m、12~24m、24~50m、50~100m,在核心区域和历史文化区域内,既有建筑改造后的高度应尽量控制在24m以下,以保证原街区尺度;在红军街—博物馆历史文化街区内,由省博物馆、国际饭店组成的历史建筑群在高度上会对周边建筑产生强制性限制,街道两侧分布的大量保护建筑形成了城市紫线,在这一范围内不应出现大体量建筑,建筑高度应控制在12m以下,并满足《哈尔滨历史文化名城保护专项规划》中的相关规定和要求。此外,改造建筑应充分考虑对重点建筑的退让和衬托,避免建筑单体对街区环境和重点建筑的展示产生干扰。协调区内的建筑改造后的高度可以适度放宽到50m以下,如此既能满足新的实用功能需求,提高场地利用率,又能丰富原有街区的沿街变化和城市天际线。老城区边缘协调区的建筑改造后的高度可以放宽至100m,在满足城市发展对建筑规模和功能需求的同时,还可以借助建筑形象彰显城区活力,提升区域的吸引力。
3.3沿街界面的丰富与协调
在沿街界面控制方面,既有建筑改造不仅是对既有建筑功能的完善,还是对街区界面形态的重新塑造,通过既有建筑的改造使建筑界面产生变化,运用局部处理打破原有规划的单一刻板,在有限的情况下通过加建、扩建等方式丰富街区界面,提高建筑的利用率和功能性。首先,建筑改造需对建筑沿街轮廓和尺度进行调整,建筑退让也要与周围建筑保持一致,尤其是在建筑的沿街转角处理上,应考虑到视线感官的通透性和建筑的包容性,多种形式的处理不仅改变了转角区域空间,也使改造建筑变得各具特色(图8)。其次,建筑改造在保证维持原有院落格局和肌理的前提下,也应为城市提供开放的公共空间,如结合雨棚门斗形成建筑室内外衔接的灰空间(图9)。最后,建筑改造应进行局部的变化和适当的退让,以开放空间结合景观植入的方式改善人们的视觉感受,进而提升街区吸引力。
4建筑地域性表达与环境协调
气候和城市的发展共同催生了城市的建筑风貌,既有建筑改造设计的布局与空间形态则更多体现了建筑的寒地特征。把控建筑布局与形态,即将建筑与气候、建筑与场地进行综合协调,通过群组布局、场地规划设计和建筑色彩与材质的控制,保证既有建筑在改造中功能与形态的一致,同时降低寒地气候对建筑的不利影响。建筑地域性和环境协调主要表现为三个方面,即整体御寒布局优化、局部空间过渡处理和界面细部设计。
4.1建筑整体御寒布局优化
建筑整体御寒布局优化主要是指通过对建筑群组的处理,降低冷风侵袭并争取良好的采光。哈尔滨冬季主导风向为西北风,日照方向偏南,因此在改造既有建筑的过程中可以通过加建、扩建的方式实现建筑群沿迎风面高度最高,形成有效的挡风屏障(图10-a),同时使建筑群呈现U形或V形,封闭或半封闭的围合关系,并保证开口方向为南向,以争取更多的日照采光,改善建筑群内部的物理环境(图10-b)。场地设计同样遵循冬季防风、夏季荫蔽的原则,对于既有建筑场地有限的现状,可采取立体化设计策略,通过高低错落的场地高差,结合建筑遮挡增大风影区面积(图10-c),或是利用场地高差,通过自然现状遮挡寒冷空气(图10-d)。耐寒布局既可降低冬季冷风对建筑的不利影响,又可改善场地内的物理环境,从而提高场地在冬季的使用舒适性和利用率。
4.2建筑局部空间过渡处理
建筑改造应控制建筑的体形系数,并从入口、庭院和屋面等方面着手,对建筑室内外结合空间进行抗寒设计。首先,建筑的入口空间门斗和雨棚在设计时应考虑与建筑整体的关联,通过建筑变化形成空间引导,突破现有单一、粗糙的设计手法。而出挑空间作为室内外的过渡区域,可通过对风雨的有效遮挡实现体验的舒适性。其次,建筑改造还需充分利用庭院优势。庭院主要有中庭和边庭两种形式,中庭是四周被建筑包围的空间,是区别于建筑功能空间的静态可达空间,在寒地建筑内设置中庭可以解决大进深建筑的采光问题,同时提供良好的景观效果和抵御寒风的活动场地。边庭则是在建筑边缘区域设置的半围合空间,边庭将一个界面解放,使空间产生动态的溢出效果,建筑内部与室外空间在视觉上建立起极强联系,建筑与城市街区有了更多的联系,且边庭在形式上也更多元,包括完全开敞、半开敞和角部开敞等形式。庭院的设置使建筑空间的局部可控,进而形成更为适宜的微气候,保证了使用者的体验和需求。最后,屋面设计在注重提高对冰雪的承载能力和保温性能的同时,还应充分利用其采光、避风的显著优势。例如,在冬季,开放的屋顶平台结合适当的建筑封闭和遮挡处理后,将会成为建筑使用者重要的活动场所,建筑不同界面的有效过渡处理将寒冷地区人与环境的紧密接触变得简单可行。
4.3建筑界面细部设计
建筑界面的处理主要是通过对简单建筑立面尺度和比例的重构优化,结合对哈尔滨建筑风格的解析和提炼进行的,具体设计内容包括水平和垂直维度的比例划分、门窗洞口的细化装饰、建筑色彩与材质的表达。
4.3.1水平和垂直维度的比例划分
哈尔滨建筑风格多元并存、丰富细腻,尤其注重对建筑比例尺度的推敲,因此应在充分分析街区和周边建筑的基础上对改造建筑进行设计。水平方向应运用多层次线角或是简洁的现代构件将墙面进行分段划分,以消解建筑体量感;垂直方向可利用粗柱(壁柱)或是竖向建筑构件和局部凹凸强化建筑稳定感,打破原有建筑呆板的轮廓形象(图11)。
4.3.2门窗洞口的细化装饰
寒地建筑门窗洞口形状多变,因此在建筑改造设计中应采用多种形式的门窗组合,形成变化和韵律,提升建筑吸引力。例如,通过增加门窗洞口周围的装饰,提升门窗的形式美,以有效降低墙面的封闭感。此外,哈尔滨城市建筑顶部精细的山花装饰也是既有建筑改造的重要设计参照,通过现代化的表现方式强化建筑顶部,以形成沉稳、厚重的视觉体验。
4.3.3建筑色彩与材质表达
通过对哈尔滨建筑风格的总结分析可以看出,其城市建筑的色彩以厚重的砖石本色为主色调,并运用红褐色作为点缀。以南岗老城区为例,其核心区域内的建筑色彩应呼应传统建筑色彩,以米黄色和白色为主,在窗套、装饰和屋顶以红色和褐色为点缀;在材料选择上应采用具有厚重感的砖石,表现出寒地建筑的坚实。城市协调区的建筑色彩则更加注重对建筑功能的表达和统一。例如,以商业功能为主的改造建筑在色彩上会采用相对多的暖色,红色、黄色和褐色会大量出现;以办公功能为主的改造建筑在色彩上会采用较多的砖石色、白色和浅黄色,并结合小部分的色彩点缀,在色彩组合上会更加沉稳。此外,协调区也在数量和分布方面解除了对现代风格建筑的限制。协调区建筑在材质的限定上相对放宽,石材、玻璃和金属都可以表现出建筑的简洁与韵律。
5结语
本文以城市设计为基础,通过对寒地城市的发展沿革、文化与气候多个层面的系统分析,提出既有公共建筑改造的设计策略,即通过城市区域形态塑造对建筑改造风格的限定来确定改造建筑的风格,保证城市界面的协调;通过城市街区形态对建筑改造体量优化的要求,对改造建筑的高度、体量和沿街界面进行设计,保证街区形态的适度;通过建筑单体与周边环境的协调控制,对建筑的御寒布局调整、局部空间过渡处理和建筑界面细部设计进行控制引导。希望通过这些手段,对寒地既有公共建筑进行合理有效的改造设计。
作者:董旭 张姗姗 张欣宇 单位:哈尔滨工业大学建筑学院
摘要:
随着人们生活水平的提升及城镇化的快速发展,直接带来对能源、资源的更多需求,迫切要求提高建筑能源利用效率,降低建筑能耗。公共建筑是城市建设中的耗能大户,据统计,在公共建筑全年能耗中暖通空调系统的能耗约占建筑总能耗的40~50%。故在保证室内环境质量,满足人们对室内舒适度要求的前提下,优化暖通空调系统设计,对提高供暖空调系统的能源利用率,降低公共建筑能耗有着重要意义。本文从影响暖通空调节能设计的多个方面出发,进行初步探讨。
关键词:
公共建筑;暖通空调;节能
我国现阶段的城镇化进程中,公共建筑建设的进程不断加快,大量的超高层建筑和新颖的公共建筑逐渐成为地标性建筑的潮流。作为资源和能源的消耗大户,公共建筑的节能是建筑节能的重中之重。近年来各地能耗调查数据中各类公共建筑分项能耗数据显示,供暖空调能耗大约占到总能耗的40~50%,故供暖空调的节能对整个国家建筑节能有着重要的影响。因此,在设计过程中,设计师要结合实际,因地制宜,从建筑热工、合理分区、冷热源选择、输配系统、末端系统、运行策略等方面着手,充分发挥每个点的节能潜力,使系统达到高效节能的目的。
1建筑热工
在建筑工程项目设计过程中,建筑热工通常是由建筑专业去考虑,而建筑设计人员大多不太注重这部分。而暖通空调设计人员一般是在建筑专业所提供的建筑资料的基础上直接进行暖通设计,这就导致了外围护结构的负荷增大,加大了能耗。为了达到建筑节能的目标,建筑热工是首要考虑的。尤其应根据城市的建筑热工分区,在规范要求的热工性能限值范围内,选择合理的材料、做法,满足外围护结构的热工参数要求(如在成都,建筑热工不仅仅要考虑保温,还要同时考虑隔热要求,可在外墙的保温层上增加反射隔热层)。同时需考虑合理的窗墙比,遮阳措施,外门、外窗及幕墙的气密性等要求。只有站在整个项目的角度各专业紧密配合,从建筑热工的源头出发,才能达到节能的目的。
2冷、热源通过
对近年来各地能耗调查数据的进一步拆分,得到各类建筑集中空调系统(以冷水机组为冷源)冷源能耗占集中空调系统能耗比例平均为47%,是最主要的耗能部分。为了达到冷热源的优选,需按以下步骤进行。首先,在冷、热源选择时,应根据建筑物的规模、用途、建设地点的能源条件、结构、价格以及国家节能减排和环保政策的相关规定等,通过综合论证确定。在目前的设计过程中,由于工作量大,设计周期紧,很多项目为了赶工期,前期基本未进行充分的冷热源方案论证,或者照搬过去的方式,甚至有些设计师为了设计简单,不管项目适不适合(如写字楼、办公楼)都直接向业主推荐多联机。一方面加大了投资,另一方面综合能效不高导致整个系统不节能。第二、必须严格执行《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》和《公共建筑节能设计标准》中的施工图设计阶段必须进行热负荷和逐项、逐时冷负荷计算。并且在选择电动式冷水机组的总装机容量时,应按计算的负荷直接选定,不得另作附加。第三、按照国家要求各种机组COP限值及IPLV限值选取冷、热源机组。第四、考虑部分负荷的大小采用不同机组容量和台数搭配满足各个工况的空调负荷需求。
3空调系统
在冷热源确定之后,合理进行空调分区,合理选择空调系统就成为节能的重要关注目标。在选择空调系统时应根据建筑物的用途、规模、使用特点、负荷变化情况、参数要求、设备价格等综合比较;在功能复杂、规模较大的公共建筑,还应进行方案对比优化确定。如对于大型公共建筑,如商场、进深较深的办公建筑等需考虑内外区分区,并根据内外区不同的负荷特点选取不同的空调系统;对于高大空间场所可考虑分层空调,仅保证人员活动区的温湿度要求即可;能采用局部空调满足空调环境要求时,采用局部空调系统。
3.1风系统
对于高端办公楼,商场、高大空间等公共建筑多采用全空气系统,设计中在应根据房间使用时间的不同、温湿度技术和允许波动范围的不同、噪声标准不同、需同时供冷供热、单位风量耗功率等情况分别设置空调风系统。同时还需考虑定风量系统、变风量系统的适用范围、条件,一次回风、二次回风各自的特点以及利用室外新风实现过渡季节全新风运行和为冬季有稳定热负荷的内区供冷,使空调系统合理、节能。在此基础上再进行风系统水力平衡计算,根据计算结果合理选择风机,进一步降低能耗。
3.2水系统冷冻
水系统设计过程中应根据建筑的标准的高低、建筑规模及空间大小,合理选择采用两管制、三管制或四管制以及同程、异程系统。在满足空调水系统耗电输冷比的前提下,结合系统作用半径、系统水阻力确定出冷冻水系统采用一次泵还是二次泵、定流量还是变流量。然后根据水系统形式进行详细的水力平衡计算,在水力平衡详细计算的基础上,选择冷冻水泵及冷却水泵。冷却水系统同样需要进行详细水利平衡计算,避免选择水泵过大,效率偏低。
3.3末端及新风系统
末端设备选择上根据房间、区域负荷和系统设置,尽可能选取高效末端设备。新风系统设计时,当多个房间由同一个空调风系统负担时,系统新风量应进行计算;人员密度相对较大、或者变化较大的房间,宜根据室内CO2浓度检测值进行新风需求控制;对于有集中排风的空调系统在合理的情况下运用热回收技术。设计过程中可采取上述方式尽可能的减少末端和新风能耗。
4新能源新技术的应用
随着暖通空调行业的发展,大量的新能源、新技术不断涌现,如热、电、冷三联供技术、区域供冷技术、冷却塔供冷技术、蒸发冷却技术、温湿度独立控制技术、溶液除湿技术、地源热泵技术、冰蓄冷技术、分层空调技术、变风量空调技术等。在设计过程中,暖通空调设计人员可根据地区、项目本身特点、功能需求、项目投资等因素因地制宜,选择上述新能源、新技术,进一步提高能源利用率,达到节能减排的作用。
5项目节能措施及使用要求
在以往设计阶段往往只考虑暖通空调部节能设计,而对项目建设实施及使用过程中是否能达到节能效果,如何达到节能目标不太关注。在新颁布的《公共建筑节能设计标准》2015版中明确要求在施工图设计中应说明该工程采取的节能措施,并宜说明使用要求。比如建筑设计及被动节能措施(如遮阳、自然通风等)的适用方法,建筑围护结构采取的节能措施及做法;暖通空调系统冷源配置及运行策略;季节性适用要求与管理措施;设定参数、对能源的计量监测及系统日常围护管理要求等。这样可使节能设计体现在项目建设和使用过程中,实现建筑真正意义上的节能。
6结语
建筑节能主要分为主动节能和被动节能两种方式,其内容涉及方方面面。本文仅从暖通空调设计的角度,初步探讨了在暖通空调设计过程中节能优化的内容和关注点。希望通过本文的初步分析,使得暖通空调设计人员在设计过程中树立建筑节能意识,在设计过程中始终绷着节能这根弦,通过建筑热工的强制要求、冷热源的选择、详细的负荷计算、空调系统的优化、新能源、新技术的运用;以及在使用过程中按照节能措施,采取计量、监测、控制的方法,使整个系统高效运行达到节能目标。
作者:王奇 单位:成都金融城投资发展有限责任公司
摘要:
当前我国的建筑行业正在处于由数量型向质量型转变的重要阶段,建设生态的高层公共建筑符合可持续发展的要求,可以实现人工与自然相互协调,进入良性循环,将建筑空间和建筑环境有机的统一。本文通过了解高层建筑在我国的发展现状,进一步分析生态设计高层公共建筑的意义和基本的的措施,对其中存在的问题提出一些有效措施。
关键词:
高层公共建筑;生态设计;环境;绿化
高层公共建筑是现代社会所独有的,非历史传承性的建筑。高层公共建筑的建设容易影响城市的环境和交通,为人们的生活和工作带来不便,比如高层公共建筑一般使用的都是玻璃幕墙,容易发生互相遮挡的问题,并且作为大型的办公区,安装空调等设备是必不可少的,而空调的散热很容易引发热岛效应等等[1]。因此对高层公共建筑进行生态设计是当今建筑行业设计发展的趋势。
1高层公共建筑的生态设计意义
1.1生态设计高层公共建筑的基本理念在高层公共建筑的设计过程中,主要需要把握以下几个方面的生态设计基本理念:建筑的舒适性;建筑与自然的关系及自我调节。
1.2生态设计高层公共建筑的必要性对高层公共建筑进行生态设计对我国的发展具有重要的科学意义和现实意义。满足我国可持续发展理念的要求和实现节能高效的设计要求,与此同时对城市的环保工作具有促进作用,减小高层公共建筑对人们生活和工作产生的不利影响,从而提高人们的生活质量和健康指数。随着人类文明程度的提高和社会科学技术的进步,高层公共建筑的设计水平不断提高的同时,面对我国日益严重的环境破坏问题,生态设计的需求越来越明显的在高层公共建筑的设计上体现出来。
2高层公共建筑的生态设计方法分析
2.1能源资源的利用能源资源的减少和浪费成为了大家一直关注的话题。生态建筑设计的首要原理就是为了在经济和科学不断发展进步的同时,可以保证与环境的和谐,实现共赢的目标。减少污染就必须最大限度的进行能源资源的利用,许多的废弃物垃圾也可以成为有用资源被再次利用。在高层公共建筑的建设过程中,很多的设计师在对高层公共建筑物的设计过程中,都是在一味的追求发展,而没有在长远的角度上进行的思考,导致许多高层公共建筑的材料使用率低,使用寿命短,没过多久就会因为不再符合建筑的需要而被丢弃。因此,在高层公共建筑的生态设计时应该首先确定其建造的必要性,掌握建筑环境的资料,减少不必要的浪费,使能源资源得到充分的利用,这也可以在一定的程度上减少对资源能源的浪费和过度的开采,进而保护环境,减少垃圾等污染环境的东西的生成[2]。
2.2生态建材生态建材是指在加工、制造、使用、废弃和再生过程中具有最低环境负面影响、最大使用功能的人类所需要得一系列新型建筑材。在严峻的环境问题面前,生态环境的破坏已经成为人类发展必须面对的问题。随着社会的不断发展,对资源的不断地开采,我们所拥有的资源越来越少,为了我们以后的发展,我们现在必须转变发展观念,珍惜所有的资源,爱护环境,尝试着与自然和谐相处。生态建材的使用就是这一改变的明显体现,尤其是在高层公共建筑这种大型建筑物的建设,必须在从长远利益的角度考虑,既满足了现代社会发展的要求,又可以为日后我们的子孙留下更多的可用资源,换而言之就是生态建材满足可持续发展的需要。使用节能环保无污染的建筑材料,在一定程度也是可以提高人们的生活质量,减少建筑材料污染对人们的健康带来的损害。
2.3健康舒适对高层公共建筑进行生态设计最直接的目的就是为了广大人民群众以后的生活和工作可以更加的健康舒适,所以生态建筑的设计必须要注重保证健康舒适。所以从高层公共建筑的实用性考虑,必须体现对用户的关怀,带来更多的便利。生态建筑的设计应该要注重居民与大自然之间的互动,让居民可以更多的亲近大自然,生活在一个健康舒适、充满生机和活力的建筑物中学习生活和工作。生态设计对于传统建筑设计来说,是一种全新的改变,在许多方面都有巨大的进步,是将建筑与社会发展的现状相结合的一种设计,将会更加的健康舒适。作为建筑最重要的就是房间的采光和室内的温度,所以要最大限度的保证高层公共建筑的室内有一定的温度和湿度,创造良好的视觉环境及声觉环境,使人们可以生活的更加健康舒适。
2.4绿化绿化是每个生态建筑甚至于建筑物必不可少的一部分,不仅可以改善我们生活居住的环境,为我们的娱乐休闲活动提供便利,提高人们的生活质量,还可起到净化空气的作用,吸收二氧化碳,释放氧气,提高空气质量,使人们的居住环境更加的原生态更加的贴近自然。在高层公共建筑的生设计方案中绿化部分更多的是注重贴近自然和低碳环保,而不是花大量的资金去做一些毫无意义的所谓的很有创意的绿化。例如:把不适合本地生长的植物栽植在该地区,把花草剪成各种奇怪的形状,然后花很多的钱在这些上面去维护它们。在进行绿化建设时必须考虑建筑周围环境对热,光,水,等因素的影响,充分考虑绿化布局及配置,充分利用起每一寸土地,减少浪费。
2.5节能节能、高效、安全是现在我国各行业发展的首要要求,在建筑物可以满足居住学习工作的理性需求上,也应该努力争取使用的能源物质最少,减少超量的能源物质的浪费,不增加一些对建筑结构与功能毫无意义的建造。尽可能的使用一些人工与天然材质去表现人文艺术。所以,在高层公共建筑的生态设计时应该要遵守节能的首要原则,在相关能源的选材方面,尽可能使用可再生资源和无污染能源。比如在房顶可以安装太阳能热水器,利用风能进行一些常规的风干工作等,这些资源都是无污然无排放的资源,满足可持续利用的生态方法。
3结束语
高层公共建筑生态设计是一项综合性较强的系统工程,是降低建筑能耗和提高建筑质量的重要举措,任重而道远。当前我们对高层公共建筑的生态设计研究还比较薄弱,需要设计人员通过不断地的学习和技术经验总结来提高自身的设计水平,掌握设计基本原则,不断实践生态发展的要求,进一步促进我国建筑事业的发展。
作者:郭烽仁 单位:福建信息职业技术学院
1饰面砖工程质量缺陷分析
1.1质量缺陷原因分析质量管理小组通过仔细分析,得出饰面砖工程质量缺陷的主要因素有:(1)没有进行预排版深化设计,凭经验施工;(2)未在该工序施工前进行详细交底;(3)擦缝工具不统一;(4)现场结构尺寸与图纸尺寸有偏差;(5)面砖规格与水电管盒预留位置、卫生器具模数不符合;(6)施工操作人员现场施工经验不足。
1.2制定针对性措施质量管理小组得出影响面砖质量缺陷因素后,以严格的质量管理态度对饰面砖工程进行深化设计,针对质量缺陷因素制定措施:(1)深化设计由小组长(项目技术负责人)担纲并进行书面技术交底;(2)深化设计结构尺寸均以现场实测尺寸为准,且须实测水电管盒实际预留位置;(3)面砖规格确定须与卫生器具尺寸确定保持相应模数;(4)施工班组必须是参建过优质工程的施工队伍。
2卫生间饰面砖工程深化设计
根据卫生器具尺寸及样式确定面砖规格:墙砖采用600mm×300mm、地砖采用300mm×300mm;由两名组员对卫生间实际结构尺寸及水电管盒进行现场实测,并与设计图纸尺寸进行分析。若允许偏差在设计规范要求内则在原有设计图中进行面砖预排版设计。预排版时注意:(1)墙、地面砖的缝隙应贯通,不应错缝,规格不相同时不做要求;(2)面砖预排时,应尽量避免出现非整块现象,如确实无法避免时,应将非整块的面砖排在较隐蔽的阴角部位;(3)如果在一个墙、地面确实出现无法避免的小于1/2块的小条砖时,应将一块小条砖加一块整砖的尺寸平均后切成两块大于1/2的非整砖排列在两边的阴阳角部位,并且位置要对称;(4)水电管盒、卫生器具位置通过控制非整块面砖尺寸来保证居中;(5)深化细部大样图,如地漏斜水、地漏缝处理等。
3卫生间饰面砖工程施工质量控制
3.1材料质量控制面砖选择的指标一:质地和密度。选购瓷砖的时候,可以从侧面观察砖面是否平整,是否出现粗细不均的针孔。同时,可敲击瓷砖倾听声音是否清脆,声音越脆,表示瓷砖的质地密度高,硬度较佳。面砖选择的指标二:吸水率。品质高的瓷砖,吸水率很低,这样可以很快干燥。若瓷砖没有注明吸水率,可以用水滴在瓷砖的背面,数分钟后视察水滴的扩散程度,越不吸水,即表示吸水率低,品质较佳。面砖选择的指标三:施釉程度。可以通过判断瓷砖表面釉层薄厚来鉴别。可以用硬物刮擦砖表面,若出现刮痕,则表示施釉不足,等到瓷砖表面上较薄的釉层磨光后,砖面便容易藏污,较难清理,也缺乏安全性。面砖选择的指标四:面砖色彩。卫生间瓷砖颜色首先是根据卫生间的整体风格来选择,面砖色彩要让卫生间看起来宽敞明亮。同一房间选择同一批次出厂的面砖,以避免出现较明显的色差。
3.2墙面砖质量控制(1)弹竖线:粘饰面砖的每一个墙面均应用墨斗弹出立线,在弹线之前再次复查每面墙的平整度、室内尺寸,测准饰面砖粘结层厚度。按深化设计图竖向定位瓷砖带,然后以此作标准逐匹挂线粘瓷砖。(2)弹水平线及表面平整线:水平线,用水平仪划出水平线。表面平整线,在每面墙上两侧竖向定位饰面砖带,粘贴时分层挂线(白线),用薄钢片勾住拉紧,这条拉紧的白线就是表面平整线,它即能控制每行砖的平整度,也能控制每行砖的水平度。(3)浸砖和湿润墙面:饰面砖粘贴前应放入清水中浸2h以上,然后取出晾干至手按砖背无水迹时方可粘贴。砖墙要提前1d湿润好,混凝土墙可以提前3~4h湿润,以避免吸走粘结砂浆中水分。(4)饰面砖粘贴:粘贴砂浆采用1∶2(体积比)水泥砂浆。排砖接缝宽度为1~1.5mm,且横竖缝一致。施工温度要控制在5℃以上。在饰面砖背面满抹灰浆,四角刮成斜面,厚度10mm左右,边角满浆。饰面砖就位后,用灰匙木柄轻击砖面,使之与邻面平,粘贴5~10块,用靠尺检查表面平整,并用灰匙将缝拨直。阳角拼缝用阳角条。扫光表面,用竹签划缝,并用棉沙拭净,粘完一面墙后,要将横竖缝划出来。
3.3地面砖质量控制(1)按要求的对角定位或垂直定位,弹出相互垂直的两条定位线。(2)按深化设计图可排磁砖的奇偶数,在定位线上按磁砖尺寸进行分格、定位。(3)地面砖镶贴前要侵泡30min。(4)在刷干净的地面上,摊铺一层1∶3.5的水泥砂浆,厚度小于10mm。(5)用线绳在墙面标高点上拉出地面标高线,以及垂直交叉的定位线。(6)按深化设计图做好返水斜度,并在镶贴地面瓷砖之前做好防水层。(7)用1∶2水泥砂浆在定位线位置铺贴磁砖,并用橡皮锤或软木轻敲压实,其厚度与地面标高线吻合。在铺贴8块以上时应用水平尺检查平整度。(8)磁砖铺贴过程中,应及时擦去表面的水泥浆。(9)地面铺贴养护2d后,再进行抹缝施工。将白水泥调成干性团,在缝隙上擦抹,使磁砖的缝内填满白水泥,再将磁砖表面擦净。(10)贴好后要在24h内洒水养护。
4结束语
鲁班奖对装修工程质量的要求非常严格,在本项目实行小组管控、深化设计指导施工、严格过程质量控制之后,针对整洁美观的要求,小组成员对卫生间饰面砖工程进行全面检查,尤其是水电管盒、卫生器具的细部处理,进行仔细观察和实测,达到项目创优标准(图1、图2)。本文经验可供创优工程的卫生间饰面砖深化设计与施工做作考。
作者:陈天尧单位:中国华西企业有限公司
《建材发展导向杂志》2014年第十六期
1人员密集公共建筑安全设计原则
1.1预防为主原则预防原则是指在事故发生前就提前预防事故的发生以及安全工作,把事故扼杀在摇篮里,尽最大可能通过设计以减少风险。在建筑改建、扩建、新建的过程中,应把安全设计理念融入建筑工程规划与设计过程中,来预防可能发生的灾害,减轻损失。
1.2安全第一原则无论在什么情况下,人生安全总是放在第一位的,在人员密集公共建筑的设计中应着重考虑到人生安全,建筑物的主体结构应足够坚硬,在事故发生时不至于倒塌。在事故发生时,能偶有足够的时间来疏散人群,人生安全尤为重要,在建筑设计与实施的过程中时要考虑到安全因素。
1.3动态控制原则建筑安全评估虽然在一定程度上能够预测建筑将来可能发生的一些事故及灾害,但由于诸多不确定的因素,有可能会有一些偏差,例如环境、时间、建筑使用性质的变化。所以,在设计建筑时应当结合现实条件做一些改进、调整、升级等。对安全状态要进行闭环控制,及时反馈建筑物的安全状况,以便及时提出应对措施,更好地改善建筑物的使用期限。
1.4统一设计原则建筑设计统一化应与安全设计相结合,考虑到建筑物的美观、舒适、安全、经济等方面的要求。人员密集公共建筑能够对美化城市起到重要作用,在建筑物的设计时应结合二者之间的关系,建立美丽又舒适的建筑。
2人员密集公共建筑安全设计策略
2.1火灾风险控制设计策略火灾风险控制设计分为被动防火设计与主动防火设计两个方面。被动防火设计是指采用耐火构件划分防火区,使得建筑的耐火性提高,要设置安全疏散通道,使火势控制在小范围内。主动防火设计指的是在设计过程中破坏火灾的构成条件,防止火灾的发生。构建防火设计的重点在于建筑的安全疏散,在火灾事故发生时,能够及时疏散人群,减少事故带来的危险性。在日常生活中还要加强消防管理,对工作人员进行专业培训,预防火灾的发生,以及火灾发生时的应对措施。
2.2自然灾害风险控制策略自然灾害有地质、地震等自然灾害。在建筑选址构建时应注意该地区的地质条件是否适合构建公共建筑。很多自然灾害是在多种因素和机理的共同作用下产生的,人类活动是其中的一个重要的因素。随着经济和城市化的发展,城市建设需求越来越多的土地,过度开发土地资源会使得自然灾害频发,这些灾害反过来作用建筑物,造成恶性循环,给建筑带来的威胁。在建筑设计时应考虑减少占地空间,组织合理的排水系统,在建筑物周边加强边坡防护措施,加强灾害的管理。
2.3爆炸袭击与生化污染传播控制设计策略随着科技的进步与人类的发展,在建筑设计中应考虑到恐怖事件以及爆炸袭击时间的发生。在建筑设计中加强建筑的防爆性,通过了解爆炸袭击以及生化污染传播的机理,有针对性的实施相应的措施。加强对爆炸袭击以及生化污染传播的防范。例如防止建筑构件对人员的伤害,降低爆炸对建筑物的内部设施与设备带来的破坏,预防建筑物发生灾难性的的倒塌等。
3结语
在人员密集公共建筑设计中,安全理论始终是最重要的,建筑安全问题直接影响到建筑的重要性,所以在建筑设计中尤其注意安全性。随着经济与城市化的发展,人们对公共建筑的要求越来越高,笔者就人员密集公共建筑设计应注意的事项进行分析研究,制定出相关的措施,来提高公共建筑的安全性,减少事故发生频率以及事故发生时所带来的损失,使得人员密集公共建筑的设计更加合理化和科学化,从而加快城市化发展的进程。
作者:田小红单位:山西省建筑设计研究院
1什么是绿色建筑设计
绿色建筑设计理念是近年来人们所日益重视的一种新型施工设计观念,该种理念强调建筑设计和施工要建立在尊重自然环境和客观规律的基础上,在保证建筑设计的同时,要实现与自然环境的协调发展,最大程度的降低资源的消耗量,提高资源的利用率,并且降低建筑施工对环境的污染,保证建筑物的绿色环保的特性,真正实现人类社会和自然环境协调发展。地球的自然资源是极其有限的,而人类社会的发展和建设曾一度对自然资源过度的消耗和浪费,使自然环境不堪重负,这些不良影响最终将反映到人类社会的发展进程中来,人们在近些年来正在饱受环境恶化所带来的苦果,为此,建设一个新型绿色节能的生存环境刻不容缓。在建筑设计中,人们对环境改善做出的努力就是推出了绿色环保的设计理念,为了寻求与自然环境融洽相处的契机,建筑设计者们正在不断努力尝试,新型绿色建筑设计理念已经深入人心。绿色建筑设计理念旨在建设绿色环保的建筑,并尽量减少对环境的破环程度,降低资源的浪费,打造与自然环境融为一体的绿色宜居环境。
2在公共建筑领域融入绿色设计理念的现实性意义
2006年6月国家标准《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2006由住房和城乡建设部正式实施。该标准是在总结近年来我国绿色建筑方面的实践经验和研究成果的基础上,借鉴国际先进经验制定的第一部多目标,多层次的绿色建筑综合评价标准,并以此构建了符合我国国情的“绿色建筑评价标识”体系。对于各级政府、业主和管理人员而言,一套系统完备的公共建筑绿色设计评价体系,不仅能够有效的帮助其开展公共建筑的绿色化进程工作,还能够不断的提高公共建筑的绿色化程度。要针对一些绿色化程度比较高的公共建筑给予及时的奖励与表扬,而对一些能耗比较低的公共建筑,则给出整改意见并且要求其在规定期限内进行整改。
2.1建立公共建筑绿色设计评价指标体系能够有效的降低能耗
缓解资源短缺局面公共建筑绿色设计评价体系的确立,不仅能够满足人们日益增长的物质和文化需求,还能够大幅度的降低建筑施工过程中对能源的消耗程度,从而有效的缓解当前国内能源供需出现失衡的状况,为促进城市建设的可持续发展和经济社会的长远发展提供重要的理论支持。
2.2建立公共建筑绿色设计评价体系能够提高经济效益。
对于任意的公共建筑而言,其都存在于社会环境中,都拥有特定的社会功能,因此和社会生活中的各个领域都存在着千丝万缕的联系。当对公共建筑进行评价时,要全面的考虑到这一点,不仅要对一项工程的经济效益进行评价,也要从生态效益和环境效益方面进行多方面的探讨和评价,来从中选择最能够适应社会环境发展的项目方案。这样一方面确保了工程项目的顺利实施,另一方面也有效的提高了公共建筑的整体经济效益。
3绿色设计理念概述
3.1绿色建筑设计的原则
由于建筑是一个开放系统同周围所在的环境形成一个有机的整体,对于设计而言,其要追求最佳的环境效益,因此在对其进行设计时要考虑到整体设计的原则。其次要坚持高效绿色的原则,对这个原则可以从两方面进行理解。一方面是要尽可能的降低对物质资源的消耗。另一方面则是要采用无污染的建筑材料,从而实现建筑材料的无害化。最后要坚持灵活多适以及健康可持续的原则,要在设计的过程中灵活的采用适应性的设计策略,同时将经济发展与社会发展有机的结合起来,作为一个整体进行全面的考虑。
3.2绿色建筑设计的程序
通常而言,绿色建筑设计的一般程序分为:需求论证———方案设计———寿命周期的评价———施工图设计等方面。要根据相关建筑的实际情况来采取合适的步骤进行绿色建筑的设计。
3.3绿色建筑设计的要求
对于绿色建筑的设计而言,目标论和过程论对其有着重要的意义。所谓目标论是指从多方面对绿色建筑的设计进行了目标的设定,从而为人们总结了绿色建筑的基本原则与构成绿色建筑的基本框架。而过程论即是将时间维度的概念引进了绿色建筑理论,认为其是一个伴随建筑全寿命周期每个阶段的持续概念。
4实现绿色建筑设计的途径
4.1采用新型绿色能源系统
目前在我国建筑施工领域,新型能源系统的应用已经在大规模试用和推广中,其中太阳能和风能以其无污染,能源可持续提供的优点受到建筑设计单位的青睐,太阳能转换设备可以通过收集吸收太阳所散发出的热能,使之转化为人们日常生活需要的各种能源,风能则主要用于发电,实现电力系统零能源消耗。在未来,新型能源系统将继续被开发和利用,逐渐代替相当一部分高耗能能源转化系统,真正实现能源高效利用。
4.2使用绿色环保材料
建筑设计中经常会使用一些新型的环保材料,这些材料的开发和使用取代了以往那些高耗能高污染的建筑材料,不仅降低了建筑成本和施工难度,而且还实现了建筑的环保无污染,提高了建筑的整体质量和使用效能。
4.3降低设计施工中的人为施工污染
建筑施工过程中,难免会产生一定的施工污染,最为常见的就是由于施工材料和方法选用不当所带来的对周边环境的污染,如固体废弃物污染,空气和水源的污染,噪音污染等等,降低施工中的人为污染可以对环境改善做出很大的贡献。首先,在选择建筑材料时,要尽量在保证预算的前提下,选用更加环保污染低的建筑原材料,同时,建筑设计者的设计要尽量简约,避免产生多余材料的消耗;其次,施工人员要选择科学合理的施工技术和方法,在保证工程进度的同时,降低对周边环境的污染,要合理安排施工时间,并管理好现场施工人员的污染环境的行为。
5结束语
为了实现人类社会的可持续发展,在经济发展过程中寻求与自然环境之间的平衡点是至关重要的,建筑行业的发展亦是如此,要想实现整个行业快速健康的发展,就必须在设计环节中将自然环境因素充分考虑在内,绿色环保的设计理念和建筑风格是未来建筑人所不断探索和追求的目标,要在设计中加入新型技术和材料的应用,才能够建设出更多符合时展潮流的绿色建筑。
作者:李媚媚单位:梅县建筑设计院有限公司
1建筑能源审计内容
建筑能源审计的主要内容包括建筑基本概况、建筑用能系统状况、建筑能源管理状况、文件检查、现场测试等多个方面。建筑基本信息和建筑用能系统的审计主要包括建筑围护结构、采暖系统、空调系统、照明系统、配电系统、室内设备系统、给排水系统、燃气系统、综合服务系统及特殊能耗等;建筑能源管理状况包括建筑能源管理机构及管理现状的审计;文件审查包括调阅能源账目文件、相关的用能设备原始文件,审阅能源管理文件,审阅设计图纸和运行记录等;现场测试主要包括大楼巡视和室内环境测试,其中大楼巡视是结合文件审查结果及建筑基本信息表,确定建筑能耗和管理的总体情况,并对大楼内的制冷机房、锅炉房等设备机房进行巡视,以便确定各用能系统是否存在管理不善、运行不当、能源浪费、无法调节等问题,而现场测试是从建筑内各种不同用途的房间中随机抽检10%的面积的房间,检测室内基本环境状况(温度、湿度、CO2浓度、照度)。
2建筑能源审计案例分析
2.1建筑概况
该建筑位于大庆市,总建筑面积70800m2,属于商场类大型公共建筑。地上4层,地下1层,建筑总高度22.2m,标准层高为5.1m。围护结构底部采用砖砌筑,外贴红磨光花岗岩,上部墙体采用高级外墙面砖,其他部分采用玻璃幕墙。
2.2建筑用能系统概况
(1)配电系统。该建筑设有容量为1000kVA的变压器4台,容量为1250kVA的变压器2台,容量为1600kVA的变压器1台。
(2)空调通风系统。该建筑采用集中式空调系统,共有三台离心式冷水机组,冷量均为500kW,两用一备,室内送风采用风机盘管,共有20台新风机组,制冷量在10~12kW,功率4.4kW。空调水系统采用两管制变流量冷水系统,冷却塔、冷冻水循环泵和冷却水循环泵均为三台,与冷水机组一一对应,根据商场室内温度控制启停。共有轴流风机43台,其中回风机21台,排风机22台,功率均为7.5kW。
(3)采暖系统。商场自配一台2MW燃气蒸汽锅炉,并设有换热站,高温蒸汽经换热站换热交换为采暖热水,采暖系统为散热器采暖及热风幕(只在商场进门口设置)。
(4)照明系统。建筑内设有筒灯、射灯、T5节能灯、卤素灯、日光灯等多种灯具,全楼照明总功率为1114476W。灯具主要靠员工自身手控,一个开关控制3~4个灯具。
(5)室内设备系统。建筑内共有300台电脑,50台传真机,200台打印机,2台复印机,43台熨烫机,92台饮水机,27台液晶电视(不含家电区样品),另有四楼餐饮、娱乐、美容美体、摄影设备若干,四楼设有影院,影院总功率为158056W。除影院外全楼设备总功率约497213W。
(6)综合服务系统。建筑内每层设有三对扶梯,一共4层,共有18部扶梯,单台功率11kW,直升梯3部单台功率18kW,货梯(液压电梯)2部,单台功率30kW,共计23部电梯,总功率312kW。其中直升梯从一层直达四层,在中间不停。
(7)特殊区域。该建筑一层设有消控中心,主要设备功率约为2000W。四楼餐饮区采用天然气及电进行烹饪,四楼餐饮区厨房用电设备总功率515317W。一楼超市区食品加工设备总功率约为653232W。
(8)给排水系统。给水系统主要分为生活用水和消防用水。最高日用水量为473m3/d,最大时用水量58m3/h,生活用水系统最大秒流量为5L/s;室内消防用水量为70L/s,其中消火栓用水量为40L/s;自动喷洒灭火系统用水量为30L/s,室外消防用水量为30L/s,火灾初起时十分钟消防贮水量为18m3。消防水源来自室外消防水池,有效容积为540m3。
(9)燃气系统。建筑采用天然气锅炉作为冬季采暖热源,同时四楼餐饮区烹饪采用天然气。
2.3建筑常规年能耗概况
由于该建筑是商场类大型公共建筑,其照明用电在其电量总消耗中占有较大比重,所以常年电耗相对比较平均,起伏不大,但是6、7、8月份是空调使用最频繁的季节,导致用电高峰出现在这三个月。年耗水量最低点出现在4月,分析主要有两点原因,一是四月是采暖季与非采暖季交界,室内温度偏低,人员耗水量需求减少,二是四月是商场消费淡季,顾客量相对较少,所以综合以上两点原因,耗水量最低值出现在4月;而7、8两月是炎热的夏季,且是暑期消费旺季,所以耗水量最高;另外1、2月份是春节消费旺季,人流量相对较大,耗水量也有显著增加。耗气量在采暖季较高,在非采暖季很低,其中1月为年最冷月,耗气量出现最高值;随着室外气温的升高,耗气量由1月向两端逐级递减;4月、10月为采暖过渡季,耗气量明显减少;非采暖季燃气消耗来自四楼餐饮区烹饪用气,7月天气炎热,餐饮区以凉菜为主,烹饪用气量最少,出现耗气量最低值。
2.4建筑能耗结构
通过分拆计算得到建筑用电分项(即空调通风、供暖、照明、室内设备和综合服务系统等)能耗及占总能耗百分比。由于地处严寒地区,采暖能耗仍是所有能耗分项中比重最大的一项,占总能耗的35.08%,同时由于夏季短暂,空调使用时间短,所以空调能耗在所有能耗中所占比率并不突出,为8.58%;由于该建筑为商场类大型公共建筑,所以室内照明能耗所占比重明显高于其他大型公共建筑和国家机关办公建筑,达到20.49%;另外,由于该商场集餐饮娱乐于一体,超市及四楼餐饮区有大量冷柜、烤箱及其他食品储存、加工设备,同时使用天然气进行烹饪,所以在特殊区域能耗一项比例较高,达到23.00%;商场内23部电梯能耗占总能耗比例的4.92%;而根据商场类建筑服务的特殊性,熨烫机、电脑、电视、打印机、传真机等室内设备所占比例为4.54%;消控室能耗仅占0.01%;其余未审计能耗占3.40%。
2.5节能潜力分析及改进建议
结合该建筑能耗结构特点,主要针对围护结构、空调系统、采暖系统、配电系统,提出节能改进建议。
(1)由于设计年代相对较早,并未执行公共建筑节能设计标准,建议进行建筑围护结构改造,依据公共建筑节能设计标准对热桥部位做外保温处理。
(2)目前商场内冬季室内采暖温度设定为22℃。远远高于采暖设计规范对于冬季室内设计温度的规定(《供暖通风设计手册》中规定商场为15℃),建议将冬季采暖室内设计温度降低;建议过渡季节尽量使用室外新风,同时根据建筑内用途不同,调节不同区域的风机盘管,根据气温的变化和用冷场合的变化,适时增开或关、停冷水机组,在满足空调需求的前提下,尽量少开机组和减少机组的运行时间,建议在大楼内布置一定数量的温度传感器,定时定点采集温度,根据温度实时控制启停冷水机组;建议将冷冻水及冷却水循环水泵改为变频。
(3)严格限制效果灯的功率,更换光源时尽量采用高效率光源;效果灯的开关时间一定要严格控制,非营业时间严禁开启;办公区的照明要杜绝长明灯,做到人走灯灭;目前商场内有电子镇流器和电感镇流器两种,当荧光灯作为商场的主光源时,采用电子镇流器或复合式镇流器来取代电感镇流器;可以通过采用分相无功功率自动补偿装置来改善供电系统功率因数,以达到节能的目的。
(4)非办公时间关闭所有设备,切断电源,建议安装多功能电子定时器,严格控制用电时间;电脑主机、显示器、打印机、饮水机、复印机、碎纸机等办公设备减少待机能耗,长时间不使用时关闭电源;使用空调时关好窗户,白天可拉下遮阳设备,并注意下班后关闭办公室空调风机;纸张正反面打印,开展无纸化办公,更换办公设备时,采购节能产品和设备,建议采用节能饮水机。
(5)扶梯可改为变频调速,安装红外传感器及变频器,有客流时高速运行,无客流时缓慢运行或停转;货梯严格限制非运货人员乘坐;条件允许时,或节能改造时,在直梯上安装电梯回馈装置。
3结语
由于审计建筑数量仅为一栋,所以不能完全代表该类建筑能耗特点,但通过该建筑能源审计结果可以初步总结严寒地区商场类建筑的一些能耗特点:(1)由于商场内内效果灯数量很多,照明系统能耗在该建筑总能耗中所占比重较大,是主要能耗之一。(2)由于严寒地区夏季短暂,空调系统能耗在常规年能耗中所占比例低于其余地区同类建筑,但负荷高峰期逐月能耗也较高。(3)由于商场类建筑的特殊性,人体负荷补充了部分冬季采暖热负荷,所以采暖能耗低于同热工分区内其他类建筑。在今后开展的建筑能源审计在工作中,应加大同类建筑的审计数量,根据能耗数据分析总结同类建筑用能特点,找出用能薄弱环节,提出改进建议。
作者:李晓庆刘晓燕马川单位:黑龙江省防灾减灾及防护工程重点实验室东北石油大学土木建筑工程学院
1空调系统节能改造技术
在公共建筑中,中央空调是调节建筑内部温度的主要形式。对空调系统进行节能改造是一种效果明显且成本不高的技术手段。空调系统的技术改造可以从以下几个方面着手:
1.1对风机和水泵进行节能改造。如果能够降低空调系统中风机和水泵的能量消耗,就是从空调系统内部进行节能改造。我们可以通过利用变频技术的方式达到降低风机和水泵能耗的目的,还可以通过调节控制建筑内部温湿度的改变送风情况的方法降低能耗。此外,对冷冻泵和采暖泵进行单独设置也可以达到节能改造的目的。
1.2实行中央空调自动控制技术。依据公共建筑的用电情况自动对主机和其他空调设备实施相应调整的中央空调自动控制技术,可以在不改变公共建筑内部湿度和温度的情况下达到节约能源的良好效果。
1.3对主机房模糊变频控制进行改造。在公共建筑中,50%的能源消耗来自于冷冻机房设备的运行。为了使得冷冻机房的内部消耗降低且运行顺畅,对主机房模糊变频控制进行改造是首选。该技术在公共建筑中的应用价值非常大。
1.4增加新风换气技术。一般的公共建筑内部的通风条件都不是很好。为了达到通风的效果,很多公共建筑内部都是运用空调进行换风处理的。在夏季,新风温度比排风温度高,可以通过排风降低新风进入公共建筑内部的温度,以达到减少制冷,节约能源的作用。
2电力节能改造技术
电力节能改造既可以减少用电浪费现象,也可以使用电紧张的现状得到相对缓解。我们可以通过以下几个方面进行电气节能改造。
2.1对电能质量设备进行改善安装。在实际情况中,公共建筑中往往存在着大量的用电浪费情况,这也给相关设备造成更多的损耗。通过对电能质量设备的升级可以达到改善公共建筑用电效率的问题。
2.2实行电梯动能回馈节能技术。很多公共建筑中的电梯都是只消耗电能不自行储存能量。为了使电梯节能运行,我们可以在电梯中安装相关设置,以达到调节电梯速度和从机械能向电能转化的目的。2.3.3完善扶梯节能控制系统。由于一些公共建筑内的扶梯上并不是时刻都有人。为了能够节约一些不必要的电能浪费,可以让自动扶梯在人少或无人搭乘时减速或暂停运行。我们可以在扶梯口设置载客感应器,以达到节能运行的目的。这样就可以达到20%~60%的节能效果。
3结语
通过对公共建筑节能改造技术的理解和认识,可以更好地用来指导实践。公共建筑节能改造技术从各个方面出发,本着节能减排的原则,对公共建筑进行相应的改造。它对降低公共建筑的能源消耗和提高能源利用率起到很大的作用,促进了各项资源的合理运用。
作者:段理杰单位:河南省冶金研究所有限责任公司