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作者:罗华莹 单位:中铁大桥勘测设计院有限公司
桥梁建成以后虽然不像高速公路和铁路一样将道路两边的生态圈完全隔离开来,但是桥上公路和铁路运营过程中产生的噪音对野生动物都有震慑作用,桥梁下方产生的阴影也会让野生动物产生惧怕心理,体量较大的基础会对桥下生态廊道有一定阻隔作用,影响野生动物的迁徙、植物的生长、通航和泄洪能力。桥上雨水等污水如果直接排放到桥下路面或河流中,也会造成对河流和地下水的污染。桥梁废弃后的不利影响虽然我国现代桥梁建设时期不长,但是已经有不少桥梁处于废弃状态,这些桥梁均没有达到桥梁的设计使用期就已经废弃,加上若干年后不少桥梁达到设计使用期后也会面临着被废弃的命运,对于这些废弃的桥梁,如果处理不恰当,造成的大量建筑垃圾将对环境造成巨大威胁。
桥梁中引入“绿色设计”的概念,其基本思想旨在使桥梁在整个生命周期内(即从概念设计阶段到建造、使用乃至废弃后处理等各个阶段),对生态环境的危害最少,资源和能源的利用率最高,能源消耗最低,尤其是不可再生资源。在桥梁设计与建造之初就要预先想出对策以减少桥梁在整个生命周期内对环境产生的负作用,不能等桥梁建成以后对环境产生了不良后果再采取防治措施。桥梁建设过程中应考虑因素桥梁施工过程对环境的影响最大,产生的废弃物也最多,施工之前应该进行合理的施工组织设计,减少对环境的破坏,一切污水或废弃物都不能直接排放或堆放在地表。桥梁施工中的辅助材料、辅助工具等要争取循环利用,对废弃物中的各种有用成分,要实现二次开发,实现废弃物的回收利用,施工中产生的污水或生活污水需经过净化处理后循环利用,这样不仅可减少桥梁对生态环境的不利影响,还可提高资源的利用率。桥梁建设过程中或多或少都会对环境造成一定破坏,当桥梁建成之后,对已破坏的环境应该采取一定的补救措施,避免进一步恶化。桥梁使用过程应考虑因素虽然桥梁建设过程中对环境的破坏最直接,但是由于桥梁服役期是一个漫长的过程,桥梁在服役过程中对环境的影响也是最漫长最不显眼的。因此,桥梁在设计之初就应考虑减少桥梁建成后对环境、自然物种带来的不利影响,如连接德国与意大利的勃伦纳高速公路(Brenner)在奥地利境内穿越阿尔卑斯山区之生态敏感地段时,为了使阿尔卑斯山地之形态完整、生态连续,消除高速公路对自然物种资源的分离,将该段高速公路用高架桥梁全程通过。由于桥梁工程造价昂贵且回收再利用较难,所以应尽量延长其寿命,设计过程中应采用最优化原则,节约能源,降低能耗,使资源消耗量最小。另外,还应尽量减少不可再生资源的消耗,尽量利用可再生资源或可分解材料,实现资源和能源的可持续发展。如桥梁使用过程中装饰照明需要较多的电能,而目前这些电能大多还是由发电站提供或由化学能转化过来的,而利用自然界的可再生资源,如太阳能、风能、潮汐能、水流产生的能量是一种既环保又节能的途径,还可以减少发电站或废弃化学物对环境的污染。近日意大利建筑师就利用桥梁独特的地理环境(即长期暴露于自然环境下)以及其挺拔的高度收获两种不同的绿色能源———太阳能和风能,提出了一种通过太阳能和风能发电的桥梁设计理念。桥梁废弃后应考虑因素为了使桥梁的价值发挥到极致,需要在桥梁设计阶段就充分考虑桥梁废弃后的再利用问题,使桥梁结构具有可检性、可修性、可换性、可强性、可控性及可持续性。对于达到设计使用年限的桥梁,应进行检测来确定其承载能力,对于可继续使用的桥梁应重新设定使用年限。对于承载能力不足的桥梁,可降低等级或加固改造后使用。地震或战争常常使未达到设计使用年限的桥梁遭到损坏,尤其是上部结构的损坏,若损坏后桥梁基础承载力良好,可对原基础重新评估后再利用。如德国莱茵河上某桥,原设计为悬索桥,战争中遭到破坏后,战后在原有桥墩基础上重新修建了一座钢箱梁桥,以代替原来受毁坏的悬索桥,如图2所示。若贸然将原有桥梁彻底炸毁后重新修建,不仅造成大量建筑垃圾需要处理,新建桥梁也是对资源的一种浪费,且每新修建一座桥梁都会对环境造成一次较大破坏。
桥梁设计牵涉多个学科,多个领域,桥梁设计之前不仅要预测到桥梁建设、使用过程中可能造成的各种不利影响因素,还需要考虑桥梁达到使用年限后的问题,各种因素应该在概念设计阶段就提出来,并协调好各因素间的关系,不能等问题出现后再想解决的办法。设计过程中不仅应考虑功能、安全、经济、美观等传统因素,还应把桥梁在整个生命周期内对环境的不利影响放在同等重要的位置。桥梁设计者应该站在未来可持续发展的战略高度,在设计之初就应考虑桥梁在建设过程、使用过程乃至废弃后的处理问题,尽量延长桥梁的使用寿命,减少对环境的不利影响,让桥梁设计成为真正的“绿色设计”。
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“绿色校园”,是指在全寿命周期内,最大限度地节能、节地、节水、节材,保护环境,减少污染与碳排放,为人们提供健康、适用、高效使用空间,与自然和谐共生的校园。在中国人民大学新校区规划设计中,基于对场地环境气候和建筑功能的基本解读,形成总体的规划布局分区策略,通过校园规划物理环境仿真技术(主要是指风环境模拟、日照模拟及典型立面的采光遮阳模拟三个方面)的应用,对规划设计方案的生态适应性进行反复验证和改进,最后形成合理的规划布局和建筑单体设计控制导则。
2.1通过功能与场地气候解读,划定基本功能区
通过对校园功能需求的解读,以及周边环境的分析,充分考虑使用便捷、城市关系、资源共享等因素在功能上进行合理布置。公共教学实验区位于校园中心板块,包含了公共教学、实验组团和标志性建筑图书馆。学院区根据各自不同的学制特点相互组合,并分为东西两片。考虑到北京地区夏季主导风向为东南风,冬季主导风向为西北风。规划布局以冬季防风为主,同时兼顾夏季和过渡季自然通风。规划设计中将宿舍类建筑布置在地块北侧,以阻挡冬季冷风,同时地块东南侧布置体育区,体育运动场地多,建筑较少,以确保夏季通风流畅,其余部分体育场地结合学生生活区布置。公共活动区位于南北轴线末端和北面生活区中间。以湖面为中心设置了学生事务中心、文体中心和荣誉堂三组建筑。专家公寓及教工区位于东面,位置相对独立,享有宜人的居住环境,便于与城市联系。资源共享与对外交流区包括了对外交流中心、国际园、校部机关办公楼,布置于基地南面,在使用上保持相对独立且靠近城市道路,方便对外事务与活动的开展,校部机关办公楼位于入口西侧。
2.2保护原有植被,建立立体生态绿化网络系统
在校园开放景观空间设计中,运用景观生态学原理,建立立体生态绿化网络系统,一方面保护基地内原有植被;另一方面,利用立体种植实现区域划分。根据不同分区的空间异质性,由生态廊道延伸出绿轴,形成联系和划分各组团的中心绿化,再由组团绿化渗透到各节点内部。选用与当地气候、土壤相适应的物种,利用不同物种在空间、时间和营养生态位上的差异来配置植物,最终形成乔灌草结合、层次丰富、配置合理的复合植物生态群落。利用绿地凋落和绿肥等土壤适应物,进行再循环和再利用,形成群落自肥的良性循环机制,从而减少施肥、除草和修剪等工作,降低绿地建设费用。此外,立体生态绿化网络系统的建立,为各建筑组团气候调节形成了园区内组团级的开放绿化空间,有助于缓解热岛效应,改善空气质量,同时为夏季自然通风预冷和空气质量改善提供渠道。
2.3合理布局建筑组团、改善校园微气候
完成基本功能分区后,引入物理环境仿真技术对规划组团进行多种的布局方式验证。在风环境模拟过程中,采用计算机流体力学CFD软件优化校园整体规划方案,通过多组团之间相互关系、组团内建筑的组合方式的优选,使校园内公共活动区域及建筑物周围15m高处风速小于5m/s,保证室外行人的舒适性。冬季建筑物前后压差不大于5pa,避免冬季较强的冷风渗透,减少建筑物冬季采暖能耗。夏季75%以上的建筑前后保持15pa左右的压差,避免局部出现涡旋和死角,保证建筑充分利用夏季、过渡季的自然通风潜能。根据以上分析结果,将高层宿舍放于基地北侧形成连续界面,在冬季能够有效挡住北风。南面教学及学员建筑结合利用绿色生态带底层局部形成架空,使内部院落能够有效得到舒适通风。因此在规划过程中,会对以后的教学及科研建筑单体提出架空率的要求,在校园北侧界面提出界面连续率的要求。在东南侧的球场和体育馆,密度和高度较小,体育馆采用流线型设计,对减少夏季风阻碍具有积极的作用。同时,在组团规划设计时采用计算机软件进行日照模拟严格计算日照间距(图7),校园规划方案中两栋建筑间的间距可以保证后排建筑底层在大寒日获得不低于2小时的满窗日照。考虑到现代教育不再仅仅局限于课室,室外活动日益增多,设计中对校园外部空间进行重点关注,确保室外开敞空间在冬季可以获得充足的阳光照射,以适应现代校园活动日益多元化的发展趋势。
2.4提高围护结构热工性能,降低建筑能耗
通过合理设计防晒墙、绿色中庭、缓冲边庭,通风楼梯间,通风井等形式,可以改善室内的热环境和空气质量。注重建筑体形朝向选择,楼间距以及窗墙面积比,采用遮阳措施,充分利用自然通风和天然采光,可以有效降低建筑能耗。通过计算机动态模拟方法确定建筑照明能耗、空调能耗和采暖能耗之间的平衡点。确定外遮阳详细构造,根据教学、办公、实验、住宿等不同的使用功能,为建筑单体选用不同的围护结构。对宿舍等热工性能要求高的建筑,采用外墙外保温、屋面保温和楼梯间隔墙保温,以及高效节能窗、双层通风玻璃幕墙、低辐射玻璃等节能措施。对于集中在白天使用的建筑,则采用了遮阳板、节能窗、种植绿化屋面和阳光间等节能措施。根据以上原则对校园中建筑制定建筑单体设计指导手册,从保温隔热、遮阳、通风、照明四个角度对后期建筑设计进行限定,从制度上确保校园规划生态适应性策略的延续性。
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2.建筑材料污染。如建筑物中的混凝土、石材、地砖、瓷砖等,这些材料中放射性物质形成的氡,是一种无色无味的天然放射性气体,对人体危害极大。
3.家具污染。成品家具是各种板材、木材经过加工后制成的产品,在加工过程中不可避免地会使用到胶粘剂、油漆等其他材料。它们释放出的有害物质不仅仅是甲醛,还可能存在苯、甲苯、二甲苯、总挥发性有机化合物(TVOC)等多种有害物质。人们比较关注木家具中的甲醛污染,但常常忽视软体家具中的苯污染。实际上,软家具经常大量使用含苯胶黏剂,人吸入过量的苯系列物质后,轻者头晕、恶心、乏力、皮肤干燥、意识模糊,重者可致昏迷,甚至肝肾衰竭,引发血液病。
综上所述,在选购各种装饰装修材料和家具时,必须要求材料的有害物质的含量低于国家有关室内装饰材料的10项国家标准。另外,为了减少建筑材料中氡的逸出,除了注意选材之外,还可以在建筑材料表面上涂料,起到降低室内氡气浓度的防护作用。环保家具的用料是倾向自然的、省能源的、低污染的、易回收的,本身不含有害物质,不会释放有害气体。即使不再使用,也不会成为环境的负担,易于回收和再利用。
二、现代家居的节能
发展节能型住宅,不仅能节约城市能源开支,还能给住户带来许多切实的好处。现代的家居设计时要考虑到资源的综合利用和节能问题。要尽可能的选用节能型材料,如节能型门窗、节水型座便器、节能型灯具,要尽量利用太阳能和自然光进行室内采光,降低能源的消耗量。家居建筑能耗,主要包括住宅空调、炊事、照明、家用电器、电梯、通风等方面的能耗,而空调、通风能耗约占建筑总能耗的2/3左右。由于我国住宅的墙体、屋顶和门窗单位面积的传热量,为气候条件接近的发达国家的2—5倍,所以,解决住宅建筑节能的关键主要从以下几个方面着手。
1.科学的规划布局与合理的建筑设计。本住宅区的规划布局应根据地方气候特点,因地制宜,使建筑群的规划布置和建筑物的平面布置有利于自然通风,保留自然水域面积,增加植被绿化,减少硬化地面,形成小区微气候。规划中还应注意尽可能争取最有利的建筑朝向,采用南北向或接近南北向,使建筑冬季可以增加太阳辐射得热,夏季可以减少太阳辐射得热,且与当地夏季的主导风向一致。建筑物的单体设计应控制其体型系数,将体型系数控制在一个较低的水平上,以减少其护结构的传热损失,降低建筑能耗。夏热冬暖地区居住建筑的平面布置还应有利于组织夏季凉爽时间的穿堂风。
2.提高建筑围护结构的保温隔热性能。影响建筑能耗最直接的因素是建筑围护结构保温隔热性能的优劣。我国现有居住建筑围护结构的热工性能普遍较低,直接影响了室内热舒适度。处于夏热冬暖地区的广州,夏天普遍需要空调,建筑整体的耗能量大。居住建筑节能设计标准,把提高建筑围护结构的热工性能作为核心内容,这也是建筑节能的最有效手段。建筑围护结构主要包括屋顶、外墙和外窗三个部分。屋顶:屋面的保温隔热与防水是其主要功能,常规的屋面保温材料与防水材料存在性能单一问题,防水的不能保温,保温的不能防水。屋顶的建筑材料推广采用屋面保温、隔热、防水一体化体系的材料和做法。采用高效的保温隔热屋面,其传热系数、热惰性指标应满足标准规定,有条件的可采取屋顶绿化等措施,降低夏季太阳辐射得热。屋面的保温措施有:一种是采用保温隔热材料,如加气混凝土、轻质陶粒混凝土、XPS挤塑聚苯板、膨胀聚苯板、以聚氨酯;另一种是在屋面种植草、灌木等绿化措施,这种方法既环保又可增加居民的休闲活动空间。
外墙:墙体的保温分为外保温和内保温。外保温的保温性能不但远高于内保温,而且由于保温材料本身散发少量有害物质,对家居的室内环境有影响。推广具有低热转移值的墙体节能材料有,一种是外墙自保温材料,如墙体使用陶粒混凝土砌块、蒸压(粉煤灰)加气混凝土砌块、蒸压(砂)加气混凝土砌块、蒸压(石粉)加气混凝土砌块;另一种是外墙外保温材料,如XPS挤塑聚苯板隔热保温系统材料、EPS挤塑泡沫板隔热保温系统材料等,保温隔热效果都很好。在南方地区夏季,建筑外墙的东、西面受日照时间很长,这两个面墙的外墙保温是家居节约空调能耗的重要部位。现在很多居住楼盘多为欧州风格,外墙采用色彩比较深的颜色;这很容易吸收热能,在夏热的家居中很浪费空调的能耗,不利于节能环保。所以热保温隔热措施还包括外墙表面尽量采用浅色设计,以反射太阳辐射热。
外门窗,建筑围护结构热工性能最薄弱的环节是窗户,在建筑能耗方面,铝、钢、塑窗散热量平均约占建筑护结构总散热量的50%。因此,控制窗墙比,提高窗户的保温隔热性能,是提高建筑护结构节能指标的有效途径。一方面,在保证居室采光通风条件的前提下,控制窗墙比,减少外墙传递的热量;另一方面,外窗采用中空镀膜玻璃PVC-V塑钢门窗、断桥铝合金门窗节能门窗,可降低外界的噪音分贝又增加玻璃的强度,使节能住宅的隔热性能大大提高,夏季需要空调降温的时间相应减少。南方地区的东、西面外门窗还应采用合适的外遮阳措施,结合外立面造型,形成整体有效的外遮阳系统。
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深圳体育新城安置小区是深圳市为申办2011年世界大学生运动会而建设的住区,需要解决5个村落的500户居民的拆迁安置问题。因为由政府投资,资金受到严格控制,工期紧张,需求也非常特殊。在整个项目设计过程中,我们清晰地认识到对项目的分析和定位非常重要,原住民对设计的满意度将直接影响工期和拆迁进度。综合考虑各种制约因素,我们通过规划与设计阶段的精确控制,实现了低成本适宜技术的绿色建筑目标,该小区也获得2006年国家财政部、建设部第一批可再生能源建筑应用示范项目(图1,图2)。
1.集成化设计
在规划过程中我们成立专门的沟通组及设计组,同步开展工作,从而保证不会因为工期缩短而降低质量。我们一方面与建设方沟通,以求更好地实现安置政策;另一方面与村民沟通,以保证我们的方案能够更贴近村民需要,也为方案后期的顺利实施打下必要的基础。为了更顺利地与村民深入交流,我们还专门选派了会方言的建筑师参与沟通。考虑到原住村民的客家文化背景,在对客家民居已有的研究基础上,我们又引入社会学、民俗学、植物学等学科学者协助建筑师进行协同设计,丰富了方案的内涵。
2.精细化设计
为满足原村民自住房与出租房分开、每个村要相对集中等要求,针对用地紧张的情况,我们将相对比较安静的东部设为自住区,西侧为小户型出租区。5个村从南到北依次排列,通过道路、景观、幼儿园、会所等公共设施来间接区分,而不是用围墙生硬地隔断,这样既保证了整个小区设计一体化,又满足了居民的基本需求。我们采用数字化手段,从定性判断走向定量验证,力图把常规技术作精,提高舒适度的同时节约资源。结合日照模拟,调整总平面布局,使所有住户都能达到规范中的日照要求,并借助通风模拟验证了小区内每栋建筑都有顺畅的通风(图3)。为避免西面城市道路的噪声影响,我们将此区域建筑平面设计成折线,功能定位为单身公寓,既形成组团和院落空间,又使建筑自身成为小区的噪声遮挡屏障,并在户型平面上用走廊和厨房对噪声进行二次遮挡,以便减少对卧室的干扰,在阳台等细节方面也综合考虑了技术要求。环境设计方面,利用模拟技术确定喜阴植物与喜阳植物的分布区域,以指导景观设计师合理选择树种及种植位置。此外,我们对建筑护结构也进行了精细化的节能设计。
3.适宜性技术的运用
根据项目的实际情况适当选用新技术,如研发半集中式太阳能热水利用技术;利用湖面做人工湿地,结合MBR技术作中水处理,降低一次性投入和运行费用;利用沼气等等。
按照国家绿色建筑评价标准预估,深圳体育新城安置小区有望达到三星级,项目的总投资为10亿,其中绿色建筑增量成本为6150万元,占总投资额的6.15%。2007年8月自住区部分已经封顶。
二、绿色建筑设计理念
设计阶段真正体现绿色建筑本质的价值观,将对项目的可持续发展起到决定性作用,也是以较小的成本代价最大限度控制能源消耗量的重要环节。建立绿色思维是进行绿色建筑设计的先决条件,绿色思维是以“创新为魂”、“平衡为本”的思维模式创新性地从事建筑设计活动(图4)。其根本第一是创新,第二是平衡。创新将对绿色建筑设计的理论、方法、内涵产生一种革命性的冲击——观念更新、设计内涵增加、设计方法改变、甚至设计管理体系也会随之变化,这部分变革是软性的,因此一直没有得到建筑师的足够重视。绿色建筑的推行必然要应用新技术、新材料、新设备、新工艺,这些革新是硬性的,与投资造价密切相关,现今建筑师设计绿色建筑时往往视之为“良方”,而忽略了自身的主导作用。我们应该提高对软性技术创新的关注度,这是建筑师的责任,也是以最少的资源代价获取最大效益的关键控制点。
平衡是绿色设计的核心,包括纵向平衡和横向平衡两种。纵向平衡针对有全生命周期的项目,在设计阶段就要充分考虑从建设到拆除的全过程,而不应停留于将房子建成的阶段性任务。在横向平衡中,绿色建筑设计中关于节地、节水、节能、节材、室内空气品质、运行管理等方面,实际是受制于功能、造价、形式以及政治、经济、气候、人文管理等诸多因素的。所以绿色建筑一定是平衡各方面因素后产生的结果,建筑师不一定在每个要素上都作到最好、最精,但是应尽量使综合成本、技术、环境、功能、性能、艺术等方面达到整体优化(图5)。
创新、平衡之下的绿色建筑设计应提倡“精宜之道”。“精”指常规技术精细化,具体项目具体分析;分类、分级、分层思考技术策略;定性、定量验证;从经验中挖掘、提升常规技术的效能,减少资源的浪费。“宜”是四新技术应用适宜化,在风险管理意识下应用与项目定位匹配的四新技术。新技术应用一定会有风险,不能因“新”而盲目应用,也不能因为有风险就不用。科学的做法是:针对项目具体情况分析应用的模式和范围,控制和化解风险。作到“精宜之道”需要工作模式的变革,比如集成化的工作模式、数字化的设计手段、科学化的逻辑判断及持续化的效能验证。其中集成化在精宜设计中最为关键,不仅是设计自身,而要从源头开始,让建设方、设计者、使用者共同参与。另一方面,资源节约和高效利用源于各学科的集成而不仅仅是应用一项技术或设备。比如应用高性能的钢筋是节材措施,但建筑结构合理、降低含钢量、少用钢筋混凝土也是节约材料、降低造价,这更需要设计过程中的精细化,避免为戴“绿”,而进行技术“冷拼”或为“绿”而“绿”。
推进循环经济已成为我国的发展战略,绿色建筑是建筑领域循环经济的具体表现之一,如何科学地将其实现,值得我们深思。我国的现实条件与面临的问题都说明我们不能照搬发达国家的做法。我国是从农业经济跨越到知识经济时代的,特别是我们目前处于城市化进程的顶峰期、建筑设计和建造的时代,探求中国的绿色建筑如何在市场经济环境下发展,建筑师不仅要关注高技术支撑下的实验建筑和示范建筑,更要研究如何设计量大、面广且低成本的绿色建筑。
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在绿色设计整个产品的生命周期中,必须要考虑产品的环境属性,其中,绿色设计产品具有可拆卸性、可回收性、可重复利用性等性质,并以环境属性为设计目标进行绿色设计,以此来满足环境目标、保证产品的功能等要求。绿色设计具有“3R”原则,表现在回收、重复使用、减少量化等方面。在此期间,不仅要减少物质消耗、能源消耗,减少有害物质的超标排放,还要及时回收产品或零件并将其再生循环利用。绿色设计还具有以绿色技术为原则而进行的绿色产品设计,它的主题思想就是把预防污染、环境因素等措施纳入设计阶段过程中,并把环境性能当作绿色产品的出发点或者说目标,尽力将产品对环境的影响降到最低。
三、工业设计中绿色设计的方法
1.选择绿色材料。
在满足基本功能要求的前提下,绿色材料可以再生、回收、减少污染、耗能少等特征,并具备良好的环境兼容性。并且选择绿色材料必须具备三大原则:第一,优先选择低耗能、少污染的材料;第二,优先选择可再生材料;第三,尽量选择环境兼容性好的材料,避免选用有危害的材料。
2.拆卸性的设计。
在满足功能要求、使用要求的基本前提之下,为了节约拆卸成本和降低工业产品的转配,在拆卸的过程中,必须要注意的拆卸方法。第一,明确被拆卸的零件,并减少拆卸的工作量;第二,估预产品的构造,避免零件的污损和互相影响材料的组合;第三,拆卸比较方便,选择合适的紧固办法,减少固定原件的数量,并简化操作的方式,让拆卸工程具备安全作用;第四,容易分离,避免增加其他材料作为辅助,对不同的材料也应当具备识别功能;第五,减少零件的复杂性和多样性,并采用标准化的产品零件。
3.可回收性的设计。
在进行绿色产品设计的前期,应当充分的考虑到材料的回收性,并且还要计算回收材料价值的大小、方法、处理结构等一系列法人文头,以此来达到材料能源和资源的最大化的回收利用。这样不仅方便于零件的分离、拆卸,而且还能使得零件在重复利用和设计的过程中得到必要的重视。
4.绿色产品的成本研究。
目前,我国传统的成本分析和绿色产品成本分析所具备的分析模式是不一样的。因为,在绿色产品设计的前期,必须要考虑到产品的再生利用、回收等性质,所以,在成本分析的过程中,就要考虑污染物的代替、拆卸等相对应的环境成本。相对于企业来说,是否需要支出环抱的费用,也会在产品的成本上产生一定的差异,在同一个项目中,世界上各个国家或地区所产生的实际费用,也会让企业的成本产生差异。因此,在进行任何一个产品设计时,都要都绿色产品的成本进行合理的分析,以此来达到设计出绿色程度高、总体成本低的绿色产品。
四、工业设计中绿色设计中的实例分析
在工业设计中,我们为了更明确得了解绿色设计的实际应用,因此,结合了一些在工业设计中存积多年的宝贵教学经验,运用一些实际案列,对工业设计产品中,会出现的绿色设计进行全方面的分析和调查。公共电话亭的绿色设计,此设计在设计外形上具备简单直观的效果,并在造型上也显得生动形象,表达出回归经典的简洁,开启了绿色设计在产品的造型上的发展和趋势。在此工业设计中,设计者对绿色设计的可拆性进行研究和深入探索,才设计出这样的公共电话亭,其需要的固定原件少,拆卸方式简单、安全,容易分离,并且采取了标准化的零件使用,确定必须被拆除的零件,因此,在整个设计过程中,都是简单方便,是顺应市场发展的需求,以及符合当即时代的绿色产品设计。
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(二)设计中缺少人性的关爱设计的本质
在于对人性的关爱,也是绿色设计的基本出发点。居住环境最讲究的便是舒适和温馨,就算是利用最先进的技术的设计成果,如果没有亲和温暖的感觉,那也只是机械的简单组合并没有实际的意义。室内设计中的见物不见人和以偏概全的手法是对人性关爱的漠视。体现在对老龄人群、残疾人群、特殊职业人群生活环境的设计,也体现在设计者专业技能基本素养的缺失。随着我国人口老龄化,客观上已十分迫切地提出了这方面的问题。比如,一个家庭一般会有老中青三代人在一起共同居住,家庭成员由于存在不同的年龄阶段就不可避免的在空间使用上有各有各的需求。可我们日常生活中的住宅设计对家庭成员间不同的个性需求却很少做出考虑。这也使得原有的户型空间划分方式不能完全适用于所有家庭的需求。因此,在人口老龄化及个人寿命不断增长的当今社会中,我们更多地需要能够应对时间变化的室内设计。
二、绿色室内设计的改善
在“绿色室内设计”中,“绿色”所表达的已经不是“植物的物质表象”这一自然属性,而是具有“生态环境良性循环”的含义。要不仅仅需要在绿色建材应用上下功夫,更需要在设计理念、设计手法等方面进行综合考量。
(一)转变设计理念
对于设计师来说,室内设计并不只是单纯地做设计,而是给予房屋居住者的精致礼物以及引领他们进入更加和谐美好的生活方式的道路。当代人们对室内环境的要求已经不仅仅满足于对物质和技术方面的需求,而是在保证健康安全的前提下,满足人们在精神方面的需求。在这种现象下,室内设计师必须不断提高自己的实践水平与理论知识,并深入了解人们的行为心理与环境的关系,以一种更为负责的方法去创造室内空间装修的构成形态、存在方式,用更简洁、长久的造型尽可能地延长其使用寿命。在室内设计中提倡绿色设计,更替惯用的室内设计路径,严格依循环保理念,尊重原初的自然规律,增添环保架构下的原料利用。要限缩没能再生的那些资源耗费,创设健康舒适的、带有科学要素的新居室。
(二)倡导弹性设计
在对室内环境进行设计创造时,必须把保障安全和有利于人的身心健康为前提,同时,不同的群体对于室内设计有着不同的要求。一方面,大多数正常人有着自身独特的个性化需求;另一方面,对弱势群体来说需要方便自身生活的个性化设计。因此,设计师应该根据收集到的客户信息,在充分了解客户的喜恶、脾气性格、生活习惯、工作性质、身体结构等一系列情况的基础上,分析理解并进行室内创作。在这方面日本的住宅事例值得我们参考和学习。他们的传统居住室内设计多通过隔扇的开闭将位于起居室与卧室之间的开放日式房间作为公共空间与私密空间之间的缓冲空间,此外缓冲空间可当做老年人白天交流、活动等的滞留场所或是特殊情况下作为护理人员的就寝场所。
(三)充分发挥自然设计
充分发挥“自然设计”的理念,把生态环保的室内设计和装修作为基本要求,使室内的设计和表现形式更接近自然,更健康环保。例如,室内的自然采光设计、绿化设计等方法都是自然设计理念的体现。
1.采光设计采光设计对于室内的实用性、环保性又是一个挑战。在现代住宅中,最大限度地利用自然采光,不仅可以节约能源,并且在视觉上使人更加舒适,在心理上更加亲近。在室内设计中要注意考虑自然采光和人工光源之间的关系,包括灯具的特性,以及与自然光结合后的照明质量,在自然光不同的情况下开启不同区域的灯具,以节约能源。?在设计已经有了基本构架的建筑时,采用增加窗户数量和调整窗户位置等手段都可以加大采光量,选择透明玻璃或者透明屋顶材料装饰也都是很好的方法。
2.绿化设计随着城市化建设进程的加快,城市内部的绿化地区正逐渐被各种建筑物所替代,人们处于现代化的城市中对大自然的渴望更加明显,所以,在室内设计中融入绿色环保理念,不再仅仅是为了室内美观,而是要强调室内环境的自然性和健康性,满足人们对大自然的渴望。为了更加有效地实现室内空间的绿色化,进而更好地满足居住者的生理与心理的双层需要,我们可以按照房间的实际空间情况来引入或者再现自然景观。绿色植物目前是大多数家庭的首选家庭装饰物,它们能够增加室内空气氧气含量、减少灰尘、吸收有毒有害气体,有效改善空气质量和营造健康的居住环境。比如花卉等等,使人类在房间内就可以享受大自然带来的恩惠,这种做法不但可以净化室内空气,还可以为人们带来轻松、愉快的好心情。
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最近几年由于我国经济的快速发展,我国各行各业都得到了快速的发展,其中设计行业也是,在发展的同时环境也得到了一部分的污染。“绿色环保”理念应运而生。当然了,绿色的室内环境能够提高人们的生活质量,并且能够陶冶人们的情操以及情怀,使人们更加向往健康的生活。想要绿色设计能够更快的走进千家万户,就要不断地寻求新的资源,并且对现在的资源进行充分的使用。对绿色设计而言,是对当前室内设计进行进一步的设计,把人工环境设计成为环保以及节能以及生态环境最佳的生活环境。
三、绿色设计理念在室内设计中的应用表现
随着我国室内设计的快速发展,在室内装修中进行的投资也是越来越多,随之而来,室内设计给环境造成的污染也是越来越严重,这也是我们需要面对的一个比较现实的问题。因此,绿色材料将会逐渐发展成为主流的装修材料,而代替传统的材料。这样才能在一定程度上改善我们生活的环境和生活质量,并且给我们生活的环境提供一个清洁和优雅的氛围,使得人们能够更加的健康的生活。
1.绿色家具的引用
(1)木材。对于木材的使用,本身木材对人是没有什么危害的,但是木材在制裁的过程中采用了灭菌的处理,因此采用灭菌处理的木材,才会对释放出一种对身体健康有影响的气体。
(2)人造板。随着人们对居住环境的要求越来越向简洁的方向发展,使用人造板作为家居的人越是越来越多,由于人造板在板子被灭菌的时候会进行消毒,消过毒的木板会释放一些有害的气体,但是经过人工的规划对于木板所释放的甲醛的量进行了限制,保证了人体的安全。
(3)塑料。在家具的使用当中,塑料经常出现在一些构件当中,塑料对人的影响,是由于塑料的添加剂的原因,在塑料的添加剂中包含着很多对身体有害的物质,这些物质不仅会被身体吸收,而且流入生物链中以后,还会对更多的生物以及环境造成严重的伤害。
2.绿色空间布局
室内设计中空间的布局对于室内设计是极其重要的,合理的布局能够使得居住的环境更加的舒适。由此,空间的布局就相当于室内设计的灵魂一样重要。在室内设计中一定要注意舍内空间要显得更加的立体一些,是空间在人的感觉下能够更加的宽敞,并且一定要注意室内通风以及减少居民对于空调得依赖感。并且还要融入室内设计环境内部更加深层次的文化与技术内涵。
3.自然要素的融入
通过对于自然景观来创造适合人的生态环境,以满足人们的生理以及心理需求。
4.绿色人文关怀设计的融入
绿色设计是要以人为本,把人作为核心,一切围绕着人来做服务,只有这样设计才能体现以人为本的人文关怀。倘若脱离了一切围绕着人的概念来做设计,设计出来的产品也不具有绿色理念,空间布局以及材料的选用都是没有任何环保意义的。
四、绿色设计理念在室内设计中存在的问题及分析
1.大量消耗不可再生资源
由于在室内设计中,很多人注重室内的奢华,这样就导致了大量的不可再生资源的浪费,不仅对环境造成了很大的污染,同时也使得我国不可再生资源进一步减少。
2.缺乏对丢弃装饰材料的再利用
由于室内装饰的很多材料,讲究的就是一个时效性,这样就造成了很多材料的浪费。
五、针对绿色设计里面在室内设计的问题的建议
1.提倡适度消费
室内设计讲究以人为本,以及绿色理念的设计,这就使我们的生活方式应该有所改变,应该适度消费,把生产以及消费维持在资源以及环境的承受范围之内。不能把环境作为发展的牺牲品。把绿色理念引入室内设计,扩展室内设计的内涵,把室内设计推向更高的层次和境界,这样也必然会对资源的可循环利用以及生态环保做出贡献。
2.节约资源
绿色设计的科技含量还体现在资源的节能方面,提倡节约和循环使用室内设计的建筑材料,对于不可再生的资源尽量低耗使用,对于可再生的资源也要尽量的降低消耗。在室内设计中实行资源的循环利用,这是现代建筑的可持续发展的基本手段以及绿色理念设计的基本特征。
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价体系分析以生命周期评价方法对绿色产品工业设计进行评价,主要是以改善环境为目的,对各类绿色产品的设计、生产等进行全面的评估,并对环境负荷做出分析,从绿色产品设计以及生产过程中采取相应的改进措施。以下主要从清单评价分析、影响评价分析、对评价的改善等方面进行分析,具体如下:
2.1清单评价分析对绿色产品工业设计的清单评价分析,主要是根据对产品清单的分析来确定产品的功能单元以及系统边界等,并结合产品的生命周期来建立各个阶段的流程图,从而实现对环境污染程度的量化评价,如废气、废物、废水等对环境产生的污染程度等,再根据评价结果来对绿色产品生产进行改进。清单评价分析主要从以下两方面进行:(1)要对绿色产品生产过程中的所有数据进行标准化处理,通过对各项数据的量化评价来实现对绿色产品工业设计流程的改进;(2)对绿色产品工业设计建立生命周期清单,定期对清单表格进行分析,并对表格上的各项数据进行综合评价,分析绿色产品对生态环境的污染程度以及主要产生的污染因素等,再不断对其进行改进。
2.2影响评价分析影响评价是基于生命周期评价的绿色产品工业设计评价体系的重要组成之一,主要通过对绿色产品产生的环境影响、生态系统影响、人身健康影响等方面的评价,来确定绿色产品生产过程中存在的不足。对绿色产品工业设计的影响评价分析主要从以下三个步骤进行:(1)要对影响进行合理分类,以生命周期作为基础,对环境的影响进行分析,如NO2、SO2、固体废弃物等方面的排放对环境的影响。通过对环境的影响进行分类来了解绿色产品生产过程中可能存在的对环境的影响因素,并对其进行改进;(2)对以上得出的影响因素进行量化分析,最终确定表内的各个干扰因素对环境产生的影响状况;(3)通过比较评估的方式来对不同环境产生的影响进行相互比较,同时要注重对环境产生潜在影响的因素评价,这样才能确保评价的有效性。
2.3对评价的改善分析通过以上对绿色产品工业设计评价的分析得知,绿色产品在设计生产的过程中,对生态环境以及人身健康带来一定的危害,在经过对危害因素进行量化之后,可以对影响因素进行定位,更有利于绿色产品设计的改进。以生命周期评价的绿色产品工业设计评价体系,主要是根据对生态诊断结果来改进产品的结构以及材料,避免或降低绿色产品对生态环境以及人身健康带来的危害,为人们的健康以及生态环境的发展打下夯实的基础。
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我们可以在一套包括建设环境和生态环境之间相互作用的框架里,构筑这些需要考虑的要素。这些相互作用类似一个开放系统的概念。基于以上要素,这些相互作用可被归纳为几种基本类型:
被设计系统的外部相互依赖性(系统的外部或者环境关系);
被设计系统的内部相互依赖性(系统的内部关系);
能量和物质的内外交换(对系统输入);
在一个设计的生态研究途径中,我们必须同时考虑所有这几方面因素以及它们的相互关系。
二、关键的衡量标准
1.评估对建筑的需求:把使用者置于硬件之前考虑;评估提供内部环境系统保障的水平。在对设计进行投资之前,从生态敏感的角度,评估设计要点、项目依据和使用者要求。
2.评估建筑用地:地段规划(例如建筑位置、凹凸轮廓、道路和铺装区域等)应该基于生态的土地使用方式。建筑要布置在地段内,对所处地方的生态系统产生最少的破坏和影响的部分。结合有当地特色的动植物种群,提高地段的生态价值。
评估风对当地的影响:减少风对步行者和周围建筑影响。
检验对其他建筑的阴影遮挡;确定建筑在地段中的位置,要避免存在的对附近建筑和地段的遮挡。建筑的体形可以基于地段的日照包络线,从而避免对附近的地段潜在的阴影遮挡。这一点影响到比邻地段潜在的太阳能应用以及温带气候地段的越冬情况。
检验室外噪音:通过设计,保证暴露的最近的居住建筑室外的噪音强度,低于一天中早晨7时至夜间11时中任何时段的背景噪声水平不少于5分贝,并且不超过至夜间11时至次日早晨7时中任何时段的背景噪声水平。
3.评估建筑的属性:加入材料的完整再生周期和再生可能性因素,考虑在建设和维护过程中用到的材料里体现出的能量价值的作用。考虑地方性材料在建筑主要构件中的作用。
评估建筑物对环境的影响:检验建筑生成物中材料和能源流动带来的环境影响。
评估自然资源消耗量和再生材料:具体安排材料来考虑自然资源枯竭(例如木材/来自可持续资源的木材产品)。适宜条件下破损材料的再利用。
评估危险材料:在任何可能的、无法获得经济的可供选择方案的场合,避免具体使用已知的危险材料(如木材防腐剂)。
评估建筑施工的影响:建筑施工操作不应当导致地段内以及附近地段的生态系统破坏。一个"可持续"的设计的长期成功,也需要对施工、委托和建筑使用的控制予以格外的重视。
需要承包商写进合同的环境操作包括:发展及实现一个该工程的环境方案;尽可能减少废物;充分利用能量及其他资源,防止污染;尽可能利用再生或可再生材料或部件;尽量减少交通需求(包括运进/出材料);合理地处理不可避免的废物,包括完全服务从有关法规。工程结束时清理现场。
评估外部景观设计:通过地段规划和景观设计可以实现微观气候改善。四项主要因素影响人的舒适度:日光辐射、气温、空气流动、温度或降水。当这些要素的综合效果不对人产生不适的压力时,条件就达到了人的舒适范围。室外气候越接近这一范围,创造室内气候所需要的能量就越少。景观形式能够对建筑的能量消耗起到有益的作用,因而减少费用,改善微观气候。景观设计应当以改善建筑周围空间的微观气候为目的,为使用这个空间的人们提供更舒适的环境。提供一个建筑与景观结合的设计充实地段的特征。被设计的系统与景观植物的结合,造成当地生态系统的发展和弹性。利用竖向景观和植物降低周围的气温。
4.评估建筑操作的影响:最大限度地被动式能量系统利用周围能量的渠道:建筑体形、建筑朝向、立面设计、日光控制装置、建筑外观色彩、竖向景观、自然通风,要设计能够让所有使用者理解并且实现控制的简单的控制措施。
最大限度地利用不可更新资源(例如光电能源)。
减少由于消耗能量而产生的二氧化碳;控制二氧化碳生成少于50千克/年·平方米。
控制酸雨:锅炉的氮氧化物排放量,应低于200毫克/千瓦小时。
避免由于CFCs,HCFCs和卤素引起臭氧消耗:使用不含卤素的无臭氧消耗制冷设备;结构与围护部分用无臭氧消耗的隔离。
通过设计,实现可循环材料的储存:适宜条件下,为隔离储存供再利用的废物和可循环的收集物,提供充分的空间。
最大限度地利用自然通风的被动系统。被动吸烟和潮湿:把占多数的空间设计为自然通风,禁止在室内吸烟;避免需要潮湿的植物;在非自然通风场所,慎重设计温度系统;室内空气质量应当在C25升/人(例如不经过再流通的完全新鲜空气);利用自然通风装置。
最大限度地利用自然和人工照明的被动系统:通过照明,在办公室提供高质量的视觉舒适。尽量扩大利用日光的工作面积,达到用于办公的总面积的至少80%,达到英国制定的日光照明标准BS8206的第二部分。有输出波动的所有灯具(例如荧光灯),都应当安装高频镇流器;使用灯具隔栅或特制玻璃等。
检验热舒适和过热:尽量减少由于利于被动式设计因素来补充计划中的自然通风和夜间制冷措施,而产生过热不适风险。通过CIBSE一致的计算实现令人满意的操作。
控制室内噪音:在办公室和会议室所实现舒适的声学环境。私人办公室和小会议室――40分贝;大会议室――45分贝,建筑的声音隔绝和降低噪声与英国标准BS8233:1987一致。
检查寿命周期内的能量消耗(例如能量转换的有效性),尽量减少操作中的能量消耗,它本身正是在建筑能量使用中占最大份额。
评估水污染:减少地段内水流失,以从地表水流失方面,在源头管理污染。促进水分吸收和返还地下水。
评估交通运输能量:尽量减少地段内小轿车停车;制定政策鼓励公共交通,不提倡使用小轿车。评估室内空气质量:微粒过滤;
评估空气质量/二氧化碳;装修/保养;通过可开启窗提供自然通风,保持CIBSE推荐的换气率。避免空气闭合流通;利用室内植物吸收VOCs。
设计内部水保存:以减少从干管到饮用水的需求量为设计目标。水循环计划;雨水利用;废水处理计划:下水道沉积物利用;水效率管理措施;水泄露;景观地区的浇灌系统应当利用;雨水应当被收集并循环(如用于卫生间冲水)。
减少或恢复废弃材料和热量:通过设计,恢复由建筑操作而产生的废弃材料和热量;考虑储藏运输供循环的材料。
检查内部装备:基础建筑提供可以变动位置的会议室和商务中心。通过设计,避免浪费;家具布置允许经过最小的改动而实现灵活的人员分组安排。检查危险材料的使用。
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1.2发展绿色节能建筑的重要性
能源紧缺已不再是一个地区或是一个国家的事情,当前全世界各国都面临着严竣的能源紧缺问题。特别是近年来,我国加快了城乡建筑化的进程,这就使建筑行业的发展速度不断加快,这也导致建筑行业的能源消耗量越来越大,而且占全国总能源的一半左右。由于建筑的高耗能,从而使我们能源紧缺的现象更为严竣。在这种情况下,则需要加快建筑设计理念的转变,加快建筑设计方法的改良,在建筑设计过程中有效地融入节能环保的理念,采取切实可行的措施和方法有效地降低建筑的能耗,实现对能源和环境的有效保护,确保建筑、人与自然环境的协调发展。
2绿色节能建筑的设计原则
2.1环保节能
建筑行业属于高能耗行业,需要大量的资源,但对资源利用率却较低,而且在施工过程中会对人类生存的环境带来较大的破坏,所以在绿色节能建筑设计过程中,应充分的遵循环保节能的原则,从而实现建筑的绿色化和环保化。
2.2与自然生态环境以及人文环境相结合
在绿色节能建筑设计过程中,需要充分地利用当地的文化特色,因地制宜,就地取材,与当地的建筑资源及气候条件有效结合,使建筑不仅具有较好的地域特色,而且能够与自然生态环境和人文环境有效地融合在一起,实现动态性的平衡,从而实现建筑、自然环境和人的和谐统一,使其成为一个整体共同发展。
2.3健康宜居
建筑物具有较高的价值,但其价值更多的是体现在使用功能上,能够有效地满足居住、办公及其他功能性需求。
3绿色节能建筑的设计技术
3.1电气节能技术
在现代建筑的实施过程中,电气化节能技术的应用已经成为绿色节能设计的重要方法,其在节约能源方面起到重要的作用。电气化节能技术通常包含以下几个方面:(1)配置供配电系统时,尽可能简单安全,通常不要让同一个电压变配电的级数高于两级,另外变配电所应尽可能贴近负荷中心,这样线路电压能够持续稳定,减少能源的损失;应该选择节能型的变压器,降低变压器的空载损耗;选择适用的配电干线电缆,这能起到减少电压损失、保持热稳定性等作用。(2)照明。照明设计是绿色节能技术的重要组成部分,因为照明是现代建筑的必须设计环节,良好的照明设计可以营造舒适、高效、节能的建筑空间。照明设计不是随便配置照明灯具就可以了,必须遵循合理的照度标准。设计合理的照度值可以减少电气系统的能源损失,实现节约能源的目的。(3)电机。电机是一种感性负载设备,其会产生无功电流,从而引发滞后作用。如果无功电流经由高低压线路传到用电设备的末端,就会加大变压器与线路的功率消耗。
3.2隔热技术
利用隔热技术能够起到有效地降低能耗的作用。建筑能耗会受到围护结构热传导性能的影响,一旦围护结构隔热性能较差时,当定外温度较高时,则会导致热量传导到室内,给制冷系统增加负荷,而在冬季,围护结构则会将室内的热量散发到室外,从而导致室内温度降低。因此采用先进的隔热技术,对围护结构的传导性进行有效控制,可以降低能耗。(1)选用合适的外墙材料,可以对外墙传热指数进行有效控制,这样通过降低墙体的传热性能,同时在设计可以选择适宜的外墙结构,并设计保温的墙体结构。通过外墙保温的设计,可以有效避免冷热桥现象的发生,而且还能够实现对主体结构的有效保护,有利于楼房使用期限的延长,对节约资源和提高能源的利用率具有极其重要的意义。(2)在绿色节能设计过程中,需要加强对门窗的隔热改造。近年来,我国建筑在设计过程中多使用落地窗、玻璃门和外飘窗等,这样对于采光和通风起到非常好的效果,但隔热性能较差,所以在具体设计时,需要选择与当地气候特点及室内需求相适应的玻璃,有效提高门窗的密封性能,避免产生不必要的能耗。
3.3可持续资源利用技术
如今,清洁能源利用技术的应用可以缓解一部分能源压力,并且清洁能源几乎不会产生污染,十分符合“健康宜居”的要求。主要的清洁能源有:(1)自然光源。自然光免费而且适宜人类的视觉承受力,因此在建筑设计时,应该考虑如何最大程度利用自然光源,相关的技术有光线的折射、反射以及衍射原理,还可以利用导光管、棱镜以及采光窗等进行光源利用。(2)太阳能。当前在建筑设计中太阳能技术应用较多。近年来,利用太阳能来进行供电也得以应用,但由于其技术设备较为复杂,而且设备较为昂贵,所以太阳能发电技术广泛推广具有一定的难度。(3)风能。目前风能的利用率相对较高。风能的利用形式很多,可转化为电能、热能、机械能等,随着技术的不断进步,风能将更多地应用到建筑行业中去。
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1.2节约能源原则
对于绿色建筑最基本的要求是最大程度的降低各种能源的消耗。所以,在进行暖通设计的过程中,应该对制冷系统、通风系统以及采暖系统等能源问题进行充分的考虑,注重建筑工程内外部环境的协调性,最大程度的对高性能以及可再生材料进行使用,进而提高原材料的使用效率,降低建筑企业的环境污染以及能源浪费。
1.3循环利用原则
实现节能环保最重要的途径就是对资源以及材料进行循环利用,循环利用不是指运材料的重复性使用,二是把暖通空调系统中的材料以及设备进行统一的回收,使其送到加工工厂,进行熔炉重铸,变废为宝,进而实现资源的循环再利用,从而实现产品、废品、原材料的良性循环利用。
2暖通设计中绿色建筑技术的应用分析
2.1绿色建筑中的蓄冷技术
在暖通设计中采用蓄冷技术,就是指在用电低峰时,运用能源进行制冷,并对其进行储蓄,在需要冷量时对其进行释放。其蓄冷技术的优势体现在能够避免用电高峰,降低能源的占用率,实现环保节电的目的。对冰蓄冷系统进行优化不但能够降低用电量,提高其经济效益,而且还能够减少能耗,实现节能以及低温送风。其主要的技术应用方式为:一是,在用电低谷的夜晚对冷量进行蓄积,并在白天的用电高峰期对积蓄的冷量进行释放,用于供冷,进而降低电费的支出;二是,一般而言,在相同的条件下,冰的蓄冷量要远远高于水的蓄冷量,因此,设计人员应该把暖通的蓄冷池设计为较小的容量,其在热容量损失小的情况下,就会在一定程度上降低能源的消耗;三是,当暖通空调中冷水的温度达到3%左右时,应该使用低温送风,降低风机动力与风量,进而起到节能的效果,此外,在夜间制冷剂基本处于满负荷的状态,其设备的利用率与工作效率较高,能够达到冰蓄冷系统优化的良好效果。
2.2设计结构与材料的优化
实现暖通设计的节能环保,最重要的就是对其结构的设计进行优化。近年来,暖通的设计主要依靠现代化的科学技术设备来满足用电客户的需求,然而其成本造价较高,同时也带来一定的空气污染、环境污染以及噪音污染。因此,相关的设计人员应该在设计结构的内部对其进行优化。比如:对室内的生态环境进行改善,我们可以利用绿色建筑技术对建筑物结构与材料进行改进,针对建筑物窗户的选择,为了能够使其吸收更多的太阳能以及具备良好的照明效果,就应该选择材质特殊的玻璃,在寒冷的冬季应该向其中充入双层惰性气体,提高光源的通过率,进而形成良好的温室效应。
2.3对自然通风的有效利用
建筑物的自然通风对室内的空气质量以及温度具有直接的影响,所以,在对建筑内部进行通风设计过程中,应该充分结合当地的气候条件,对自然风进行充分的利用。在使用暖通设备之前,主要是一来自然风对建筑物的内部进行换气,进而达到高效、环保、节能的目的。由此可见,建筑物应该具备有利于通风的格局与朝向,为了促使风更好的进入室内,应该对气流的阻力进行减小,对建筑的剖面、平面等细节进行充分的考虑。例如:相关人员在进行设计过程中,应该把门窗设计在同一条直线上,要具备大的开口面积,与此同时,针对风速以及风向的不稳定性,并该对百叶窗户进行合理的安装与调节,进而达到良好的通风效果。此外,还应该在建筑物内部进行楼梯间以及中厅的多种竖向设置,降低室内的温度,促进建筑物内部空气的流通率,进而避免开启换气设备,降低的能耗。
2.4太阳辐射暖通节能技术
作为一种理想型的清洁能源,太阳能是取之不尽用之不竭的,是最为绿色环保的能源。在进行暖通设计过程中,通过对太阳的光热以及光电的等技术的应用使其太阳能转换为热能,把热水箱以及响应的加热设备组成集热器,把地板采暖与温度控制器构建成循环控制系统,进而实现对室内气温进行季节调节的良好效果。如此一来,通过太阳能节约的资源与能源所蕴含的经济效益可观,通过太阳能节能技术的应用,实现了生产成本降低以及资源的节约,进而在最大程度上降低了环境的污染,实现了暖通设计的绿色环保目的。
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绿色的含义有很多,例如象征生命、和平、春天、大自然、安全、天然、环保、理想等等。我们所说的绿色食品,是引申天然、安全(无毒害)的意义。那么绿色产品中的绿色,含义又包括什么呢?当前绿色产品中的绿色大多是指环保、节能,这也是对绿色产品的普遍理解。但是这种绿色的理解是不全面、不完善的。绿色的含义是值得我们思考的问题,也会影响到我们产品设计中绿色思维应用的原则。
首先我们回顾一下绿色设计产生的历史以及绿色设计的含义。
绿色设计思想最早的提出是在20世纪60年代,美国设计理论家威克多·巴巴纳克(VictorPapanek)在他出版的《为真实世界而设计》(Designfortherealworld)中,强调设计应该认真考虑有限的地球资源的使用,为保护地球的环境而服务。当时还引起了很大的争议。后来,随着科技的发展以及人类物质文明和精神文明的不断提高,人类意识到生存的环境日益恶化,可利用的资源日趋枯竭,经济的进一步发展受到了严重制约,这些问题直接影响到人类文明的繁衍,从而提出了可持续发展的战略。20世纪80年代末,首先在美国掀起了“绿色消费”浪潮,继而席卷了全世界。绿色冰箱、环保彩电、绿色电脑等绿色产品不断涌现,广大消费者也越来越崇尚绿色产品。绿色设计在20世纪90年代成为现代设计技术研究的热点问题。
绿色设计的定义有很多,这里我们引用《绿色设计》中的定义:绿色设计(GreenDesign)也称生态设计(EcologicalDesign),环境设计(DesignforEnvironment),环境意识设计(EnvironmentConsciousDesign)。在产品整个生命周期内,着重考虑产品环境属性(可拆卸性,可回收性、可维护性、可重复利用性等)并将其作为设计目标,在满足环境目标要求的同时,保证产品应有的功能、使用寿命、质量等要求[1]。绿色设计的原则被公认为“3R”的原则,即Reduce,Reuse,Recycle,减少环境污染、减小能源消耗,产品和零部件的回收再生循环或者重新利用。
1.2绿色设计中的内容:
绿色设计的内容包括很多,在产品的设计、经济分析、生产、管理等阶段都有不同的应用,这里我们着重将设计阶段的内容作以分析。
1)绿色材料选择与管理
所谓绿色材料指可再生、可回收,并且对环境污染小,低能耗的材料。因此,我们在设计中应首选环境兼容性好的材料及零部件,避免选用有毒、有害和辐射特性的材料。所用材料应易于再利用、回收、再制造或易于降解提高资源利用率,实现可持续发展。另外,还要尽量减少材料的种类,以便减少产品废弃后的回收成本。
2)产品的可回收性设计
可回收性设计就是在产品设计时要充分考虑到该产品报废后回收和再利用的问题,即它不仅应便于零部件的折卸和分离,而且应使可重复利用的零件和材料在所设计的产品中得到充分的重视。资源回收和再利用是回收设计的主要目标,其途径一般有两种,即原材料的再循环和零部件的再利用。鉴于材料再循环的困难和高昂的成本,目前较为合理的资源回收方式是零部件的再利用。
3)产品的装配与拆卸性设计
为了降低产品得装配和拆卸成本,我们在满足功能要求和使用要求的前提下,要尽可能采用最简单的结构和外形,组成产品的零部件材料种类尽可能少。并且采用易于拆卸得连结方法,拆卸部位的紧固件数量尽量少。
4)产品的包装设计
产品的绿色包装,主要有以下几个原则:(1)材料最省,即绿色包装在满足保护、方便、销售、提供信息的功能条件下,应是使用材料最少而又文明的适度包装。(2)尽量采用可回收或易于降解、对人体无毒害的包装材料。例如纸包装易于回收再利用,在大自然中也易自然分解,不会污染环境。因而从总体上看,纸包装是一种对环境友好的包装。(3)易于回收利用和再循环。采用可回收,重复使用和再循环使用的包装,提高包装物的生命周期,从而减少包装废弃物。
2绿色设计思维的延伸
从前面4点原有绿色设计的内容可以看出,绿色设计的出发点主要是在技术层面上,从环境保护、节约能源的角度出发。这是“自然为本”的设计思想的反映,也体现了现代设计师的道德和社会责任心的回归。
但是,绿色设计不应该仅仅停留在技术层面上,更应该体现在设计的思维和原则上。绿色设计是在设计观念上的一次变革,要求设计师以一种更负责的方法去设计更加简洁、长久、完美的产品。例如1994年,philipstarck为法国一家公司设计的“绿色电视”,除了在技术上选用了一种可回收性材料,在造型和风格上,也体现了简约、持久、安全的“绿色”感觉。
在绿色设计的定义中也提到了“在满足环境目标要求的同时,保证产品应有的功能、使用寿命、质量等要求”。这主要是针对在产品设计中体现的人性化设计思想,因此绿色设计可以说是人性化设计思想的进一步深化。
人性化设计的原则可以概括为“以人为本”,在设计中以人为轴心进行设计思考。“以人为本”不单单是指个体的人,更包括整体的人,即社会的人、环境的人、宏观的人类。从这一点出发,“自然为本”实际上和“以人为本”是异曲同工。在以往的产品设计中,由于过分强调了个体的人、小范围的人,忽略了宏观的人类乃至整个社会和自然环境,从而导致了资源匮乏、污染严重等种种问题的出现。但是现在我们不能犯同样的错误,即只强调宏观的人,从而忽略的个体的人。绿色产品在环保、节能的同时,还要能更好的满足产品的使用者(个体的人)的要求,包括功能要求、安全要求、舒适性、经济性、美观等等。强调宏观的人,忽略个体的人,这也许正是目前许多绿色产品的一个误区。比方说现在有很多种绿色产品,虽然做到环保了,但是其价格比同类产品要高出很多,而且在功能性、美学性上还不如同类产品,我们怎么能说这种产品是一种真正意义上的绿色产品。
绿色设计的含义是“以人为本”设计原则的体现,绿色思维也是人性思维的反映。因此,我们在产品设计中,绿色设计的内容除了前面提到的4点外,还要加入一点,就是产品的人性化设计,即注重产品能更好的满足个人的需要,包括功能更加完善,使用起来更加安全、舒适,外观更加美观等。产品设计中的绿色思维还应该包括安全、自然、人性的含义,这样才能算得上真正意义上的绿色产品。
3结束语
绿色设计被称为是“工业生产的又一次效率革命”,而且已经成为目前产品设计中的一个主流方向,在很长一段时间内,都会是产品设计中需要考虑和注重的设计原则。但是,到目前为止,绿色产品大都是在某一个技术方面可以做到“绿色”,而并非在产品的整个生命周期实现完全意义上的“绿色”。绿色设计不应该仅仅停留在技术层面上,更应该上升到设计理念和设计原则的高度。因此,我们要明确产品设计中绿色思维的真正含义以及如何应用绿色的思维进行设计,这样才会设计出更多更好的绿色产品,体现出绿色的含义。希望我们的未来可以生活在更多的绿色当中,我们身边可以有更多真正意义的绿色产品。
参考文献:
1.刘志峰、刘光复,《绿色设计》[J]机械工业出版社,1997
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1.2绿色建筑设计方案综合评价的基本准则
绿色建筑设计理念所体现的资源利用效率、环境和社会效益,无疑是可以让建筑的可持续发展得到促进的,但我们也知道,绿色建筑具有更广泛的主体需求,其层次性更强。与绿色建筑设计综合评价的目的相结合,经济型和适用性的统一,让主要的指标进一步的突出且指标之间要有可比性是评价的时候需要遵循的原则。
2绿色建筑设计方案综合评价的理论和方法
2.1系统工程理论
对绿色建筑设计进行综合性的评价是一个非常复杂的过程,在各层级评价因素之间存在的关系主要是:横向的交叉和纵向的从属关系,经过对评价因素进行分类、分层后建立一个完备的、易于操作的指标评价体系,通过一定的方法计算选出综合性最好的方案。
2.2可持续发展理论
所谓的可持续发展就是不仅让当代人的需求得到满足,又不让未来人们的满足受到威胁的发展方式,也就意味着进行适当的发展。绿色建筑设计的综合性评价重视的是建设多元化的需求,一如既往的对多因素的综合效益进行重视,实现人、自然、建筑的协调性可持续发展,是对可持续发展理论核心思想的体现。
2.3全寿命周期费用评价理论
全寿命周期费用评价理论的主旨是把绿色建筑看成一个生命系统,在这个生命系统中以全寿命作为一个阶段,在这个阶段中对物质投入和产出进行评价作为这个系统在技术经济上的指标。在绿色建筑体系中,它的全寿命周期成本主要有建筑投资和维护成本。根据绿色建筑设计方案综合评价的意义,综合性评价的过程为:评估目标的确立、相关评价要素的收集并进行数据化、分析指标与综合评价、下结论与改进建议等阶段。由于需求维度的目标比较多,所以多因素综合评价法比较适合绿色建筑设计方案的综合性评价。
3基于综合性能分析背景下的绿色建筑设计优化对策
以总额和性能分析为背景的绿色建筑设计优化对策,把建筑设计过程和设计深度作为基础,可以把建设设计分为四个阶段:决策设计阶段、开始设计阶段、扩大初步设计阶段和施工图设计阶段,通过对地域、环境、资源等性能的综合考虑,利用评价标准指导绿色建筑设计同时辅以高科技软件分析建筑的主要性能,让绿色建筑的科学性、客观性进一步的提升。
3.1绿色建筑地域性空间组织模式设计优化
对绿色建筑进行建筑设计的时候需要以传统的建筑设计为基础然后加上如地理、气象、技术、文化和环境等相关的参数,对自然生长的规律进行依赖是绿色建筑地域空间组织模式设计的优化原则,在建筑设计的过程中加入地域元素,对人在绿色建筑中的感受重视起来,对设计优化主要表现在:优化设计技术、视觉形式、空间关系等,并与地域建筑技术水平、文化水平,地方发展情况相结合。进行研究、调查、转换等,以便于设计模式得以控制,绿色建筑的效果得以优化。与此同时,绿色建筑的生态系统是由人、地质、大气环境、土壤等元素组成的。通过对绿色建筑的综合性能进行考虑,确保绿色建筑能对地域风格和价值系统进行整体的体现,并以地理环境的变化为基础,让地域环境系统和谐相处的优化目标得以实现。
3.2绿色建筑设计流程的优化
《绿色建筑评价标准》是绿色建筑设计过程中的准则,然后对现有的绿色建筑过程的设计进行优化:首先,对设计团队进行优化,由于组成绿色建筑设计团队的人员非常复杂,绿色建筑项目设计团队应该基于绿色建筑的目标,对配设计团队进行员工的配置,落实责任。第二,对决策设计进行优化,设置特殊的绿色设计团队然后进行绿色建筑启动仪式,如开展绿色建筑的可行性分析,对绿色建筑的现场技术、设备、交通等进行深度的分析,不能止于表面,一定要深入本质的进行研讨、分析;第三,优化初步设计,对初步设计进行优化的过的主要表现有:开展绿色建筑设计研讨会、规定绿色建筑设计的总要求、发展绿色建筑设计、确定绿色建筑设计的审查指标等等。第四、优化扩充设计,优化扩充设计的过程表现在:开展绿色技术深化实施研讨会、对绿色建筑进行扩充设计、对扩充绿色设计图纸进行审查、设计图纸模拟(综合建筑能耗、室内的通风、采光情况);第五,优化设计施工图纸,优化施工图设计的主要流程是:对绿色施工图纸设计进行深化、绿色建筑设计图纸完工、对施工图纸进行严格的审查(要是参数发生变化的时候,应该以计算机为基础进行模拟的校对、审核、会签)、施工图设计完工。
3.3绿色建筑设计方案评价指标优化
当前,对建筑环境进行整体性能评价的系统主要包含的指标有:水、材料、能源、空气质量和其它指标该,但内容的评价系统、操作模式、结构、结果的表达和绿色建筑的决策模式相比具有一定的距离,很难满足设计师在优化绿色建筑设计的需求,在分析绿色建筑环境的时候使用Ecotect软件,通过总结可以对绿色建筑综合性能评价指标进行获取,让每一项综合评价指标独立于彼此,可以对绿色建筑的综合性能从不同的角度进行反应,根据绿色建筑功能的要求对指标的权重进行设置,可以使用的方法主要有相关系数法、专家评分法等几个常用的定权方法,对权重的评价指标进行确定,通过采用Ecotect仿真程序对方案的性能进行分析,然后通过TOPSIS算法进行分析综合的结果,让获得的评价指标达到最佳和EcotectTOPSIS决策模型。