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生态节能住宅设计模式有哪些

时间:2014-05-22 11:22 作者:小萍 点击:

  生态节能建筑是指在尽可能利用当地的环境和自然条件,不破坏当地的环境,确保生态体系健全运行的同时,考虑节能设计标准要求,着重满足建筑物能耗指标的建筑。生态节能建筑不仅要达到节能生态的效果,而且要增加房屋的舒适度。改善提高住宅室内环境的舒适度,这就要求在现今的住宅项目设计模式中从热功环境、空气质量、声环境、光环境等方面通盘考虑,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。现有的探索主要集中反映在:建筑中节约土地资源,节约能源,节约水资源的研究;改进建筑材料性能,促进建筑材料地方化,绿色化的研究;提高建筑室内空气质量,改善建筑舒适度的研究;对旧建筑的改造和再利用的研究等方面。

  但与此同时我国地处世界上两个最活跃的地震带之间所经过的地区,是一个多地震国家。这样就带来新的问题,即如何结合建筑抗震设防要求,通过选用相应的结构形式、建筑材料和抗震设计,适应并结合生态节能建筑的特点,形成一整套可行的,适合的,内部有机相连的生态节能体系。这一体系对我们的建筑,尤其是住宅建筑的设计模式带来了新的挑战。

  节能抗震住宅是各项成熟技术的一个综合体。以新型抗震节能系列建筑结构体系、高效地源热泵技术(采暖、制冷、供生活热水)、太阳能利用系统等若干种行业领先、可靠、成熟的技术为支撑,并通过精心设计及自控系统协调整合,在不增加建造成本的前提下,建造可抗八级及以上地震、冬天不用燃煤供暖、夏天不用空调的节能、抗震、环保住宅。这是高舒适、低能耗抗震住宅!

  一、新型抗震节能系列建筑结构体系的特点及优势:

  ㈠、复合墙结构体系:

  适用范围:集承重和保温与一体,用于8层以下建筑,设防烈度为7、8、9度地区,代替砖混结构。

  1.结构自重比砖混结构减轻50%、受力合理。

  2.抗震性能优异(大震不倒、中震可修、小震不裂),可抵御10度地震烈度。

  3.保温节能、隔音效果明显,达到国家65%的节能标准,免去外保温工序,保温措施与建筑同寿命。

  4.节省大量耕地:按1万㎡建筑省1亩地计算,每年城市新增7亿㎡建筑,若30%采用该体系,则每年省2.1亿亩土地。

  5.墙体薄,增大使用面积5-10%,安全适用、美观(不露梁、柱、角)。

  6.施工方便快捷,可实现建筑工业化等。

  ㈡、壁式框架空心剪力墙结构体系和约束混凝土结构体系:

  适用范围:用于设防烈度为7、8、9度以下所有地区的小高层、高层居住建筑和公共建筑。

  1.结构自重轻;提高抗震性能;可工业化生产,缩短工期和确保工程质量。

  2.技术先进、工艺简化、与传统结构体系进行比较,可以节省大量钢材和水泥:(钢材约50%、水泥约10%)、既降低了建筑造价,又间接节能减排,比其它常规结构降低工程造价约5-10%。

  3.经科技部、建设部权威专家鉴定:“综合技术达到国际先进水平”。

  二、“一机三供”高效地源热泵系统的特点及优势:

  1.概述:地源热泵技术成熟,欧美用了几十年,我国推广了十年,主机已发展到第四代,关键技术压缩机全部进口。但是配套技术、室外地下换热技术、室内末端设施以及三者的技术集成水平却各有千秋,节能效果和寿命大有差距。

  该系技术利用浅层地能资源进行供热、供冷、供生活热水,不仅高效节能,节约大量的常规能源,缓解我国的能源紧张形势,而且在北方没有集中供热,没有燃气的地方和小城镇及广大农村地区需求量很大,具有良好的经济效益和环境效益。

  2.原理:浅层地能是地球浅层土壤层或水中的温度常年保持13~18℃的温度能。“地源热泵”是以地下土壤或水为热源,水为载体,在封闭系统中循环,通过少量电力(9W/㎡左右)让压缩机作功,通过热交换将浅层地能提升到所需的温度,以地板辐射等方式为冷热末端系统输送到室内进行采暖、制冷的系统。

  3.特点:最低初投资、最低运行费、最低污染、最长寿命、恒温、静音。

  4.经济效益:实现“小功率供冷暖”(8-12W/㎡),只是分体空调装机功率的1/5。用电负荷节省4/5,输出的能量中80%为免费地能,20%为电能。比传统供冷暖方式低1/2以上;比常规地源热泵低1/3左右。

  5.社会效益:省煤、省电、省地、省水、低费用、零污染、可持续。

  6.适用范围:该系统是集成创新专有技术,可取代传统冷暖空调系统,针对不同建筑、不同地下岩土结构进行整体策划后做出最佳设计和最佳设备配置。可用于住宅、公建、工厂、医院、学校等从几百平方米的别墅到百万平方米的小区。

  国内住宅建筑行业国外相比,在设计模式方面仍有相当大的差距,且建立产品模型单一、片面,不能更好的,全方位的满足安全、舒适、美观的需要。要改变这些不利现状,唯一可行的就是在进行住宅设计时,建立新的设计模式,考虑一定的抗震条件,并结合生态节能的建筑设计概念,从而在保证抗震降低能耗的基础上提高住宅舒适度。即通过“整合设计”(IPD)这一理念,既在设计的最初方案阶段就有生态节能和结构抗震的专业人员介入,向客户灌输生态节能意识,并通过对项目的分析提出初步的生态节能和抗震方案,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,室内设计等各各个专业,通过各专业有机的整和,密切的协作,对建筑自身特点及区域自然资源、环境的深入分析,以及对当前成熟的高新技术及产品的应用,才能形成一整套可行的,适合的,内部有机相连的住宅模式。

  要在住宅建筑设计中综合抗震、生态节能等相关因素,笔者考虑运用层次分析原理,综合运用建筑材料、建筑设计、建筑结构、建筑抗震设计技术、环境工程等多学科知识,将住宅设计模式形式的总目标分解成抗震、生态、节能等若干分目标,再分析达到这些目标的因素,找出各因素的控制指标及它们之间的相互关系和逻辑顺序,用实验手段按这些指标逐步选择材料和结构形式,从而达到对现有的住宅设计模式进行修正和调整的目的。该模式的基本步骤为:研究目标→目标分解→确定关键因子和权重→建立控制系统模型→选取结构形式→选取合理材料→修正系统模型→建立住宅设计模式。细分如下:

  1、总目标的分解

  将总目标——住宅设计模式分解成:①抗震目标(m1):在满足当地的抗震设防条件下,更新抗震设防观念和思路;②生态目标(m2):提高住宅居住舒适度;③节能目标(m3):削减能耗的1/4-1/31

  2、达到这些目标的控制因素

  抗震目标(m1):①合理结构体系选择;②对抗设计和免震设计;

  生态目标(m2):①提高室内内空气品质技术;②健康住宅技术;③环境技术。

  节能目标(m3):①一次侧(输送)、两次侧(末端)设备节能技术:②能源系统集成化技术;③能源消费评价管理控制技术

  3、确定相应结构和材料的选择

  用实验手段按这些指标逐步选择材料和结构形式。考虑选择轻质骨架结构形式和材料,通过以柔克刚的节点设计,结合建筑材料、建筑设计、建筑结构、建筑抗震、生态节能建筑相关学科要求,通过整合设计,调整住宅设计思路。

  我国作为发展中国家,经济实力和技术条件与西方发达国家相比仍有较大的差距。如何结合国情,创造出适合我国的生态建筑发展道路是迫切需要解决的问题。采用新的住宅设计模式从新的视角来探讨住宅设计模式的创新,能拓宽现代住宅设计的理论研究空间。通过对抗震、生态、节能等相关因素的结合考虑,在已有满足抗震要求新的结构形式条件下,提供了一整套生态节能的建筑材料和构造做法,从而为今后住宅设计找到满足抗震、生态和节能的新型建筑设计模式。 

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