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关于生态住宅小区设计的思考

文章来源: 添加时间:2016-11-28

关于生态住宅小区设计的思考

葫芦岛市城乡规划局 冯立新

 

生态住宅,或称绿色住宅和可持续发展的住宅,虽然提法不同,基本内涵是相同的,对其将成为21世纪建筑、规划设计主流的认识也是相同的。人类的聚居生活是人类与自然之间相互作用、相互选择、相互适应的结果。在可持续发展战略日益成为人类共识的今天,人们对可持续发展人类住区的追求也蓬勃发展起来。但是,要把生态住宅小区的建设付诸实施,不仅涉及社会上的方方面面,同时还要解决很多认识上、技术上的,以及建设体制上的问题。

生态住宅小区的发展是实现住宅建筑可持续发展战略的关键

尽管可持续发展已经成为大家的共识,但其原则在住宅小区设计中的体现从内容到方法还缺少一致的认识,在实施上的差距就更大。可持续发展是在人类发展与环境、资源的尖锐矛盾中提出的。对可持续发展,不能仅用几个环境指标来表示,要看到它是在生态系统规律上提出来的一种发展模式,要求在发展中注意可持续利用和不给环境造成不可恢复的破坏,因此它是一种新的生态价值观,也已逐步地成为规范我们社会行为的重要指导原则。

建筑对环境和资源的影响不仅涉及面广,而且极其深刻,特别是对于我国高速发展的城市来讲,更是影响巨大。高密度和高强度的建设活动,使城市生态景观快速发生变化,城市生态系统和外部环境进行着大量物质与能量的交换,仅就建材而言,我国钢、水泥、平板玻璃、建筑陶瓷、卫生陶瓷、砖、砂、石几项生产耗能达1.6亿多吨标准煤,占全国能源生产的13%左右。我国新型墙体材料的产量虽然增加很快,但实心粘土砖仍然占80%以上,不仅年耗煤达5000多万吨,而且是每年要毁掉10多万亩土地资源,还要向环境排放大量的有害气体和温室气体。

建筑系统在使用、改造和拆除过程中,比建造它还要发生多几十倍的能量与物质的交换。有资料表明,一个建筑使用6年所消耗的能量就相当这个建筑建造过程中所消费的能量,而建筑的寿命要达到50—100年。在建筑使用能耗中,仅占全国人口14%的采暖人口,每年用于采暖的能源高达1.3亿吨标准煤以上,占全国能源生产的10%,保温不良的墙体材料造成的热损失估计达1.2亿吨标准煤,按单位面积计算,我国住宅采暖能耗相当于发达国家的3倍。与此同时夏季空调和现代照明的耗能也在以惊人的速度发展。可以说建筑系统是生物圈中一个重要的能量与物质材料的流动环节,它的可持续发展对实现可持续发展战略有着特殊的重要意义。

一个建筑体系,是否可称为生态建筑体系,其界定的原则,不在于它是否应用了某种生态设计的技术方法,而是要从以下两个观点考虑它是否贯彻了可持续发展的原则,一是要从建筑全寿命周期过程中,对环境和资源影响的考虑;另一个就是要从建筑材料及使用功能,对室内、室外,对局地、区域及至全球环境和资源影响的考虑。只有在这个方面达到一定标准的建筑体系,才能做到节约能源、资源,无害化、无污染和可循环。因此,生态建筑体系是符合生态调控规律的建筑体系。

由于我国现行的基本建设管理体制,把一个连续的建设过程分段进行行政管理和建设运作,使得各自去研究其改革与发展,这就难于建立整体生态建筑观,难以体现全方位、全过程控制的原则。现在,建筑材料工业部门已经十分重视并采取措施解决材料生产有关的环境问题,且重新审视人们消费方式和材料选择的生态意义,解决材料高能耗、不可循环和对人体与环境污染的问题。在施工阶段的管理中,也比较注意了建筑施工与建筑材料运输过程中的污染控制,注意了墙体改造和建筑节能,还有很多施工单位开展了ISO14000的贯标。但是对建设工程项目起决定作用的项目策划、规划和设计阶段在贯彻可持续发展战略上不仅意识差,也无有力措施。

二、建设生态住宅小区的必要性。

随着人们环境意识的增强,住宅小区的环境质量越来越受到重视。许多以“绿色”、“生态”、“健康”为理念的小区被建造出来,但是,这些小区中很多只是停留在小区的绿化、美化的层面上,并未涉及生态住宅的内涵。概念上的模糊、认识上的混乱以及统一技术标准和评价方法的缺乏,已成为住宅产业可持续发展的制约因素之一。

国际上发达国家纷纷以生态住宅或可持续发展住宅为主题制定相应的评价指标体系,其宗旨是在保护生态环境和节约各类资源的基础上,在住宅全寿命的各个环节(材料生产及运输、建造、使用、维修、改造、拆除)体现节约资源、减少污染,创造健康、舒适的居住环境,以及与周围生态环境相融合这三大主题。

生态住宅小区设计的若干思考

1、生态住宅小区设计以可持续发展战略为指导,以保护自然资源、创造健康、舒适的居住环境,与周围的生态环境相协调为主题,推进住宅产业的可持续发展。

(1)、设计、施工与维护、管理统一规划,强调“整体设计”思想,强调建筑的全寿命周期设计方法。单独的某一项技术不能称之为实施了生态设计。1999年国际建协20届大会通过的北京宪章中指出:“建筑单体及其环境历经一个规划、建设、维修、保护、整治、更新的过程。建设环境的寿命周期恒长持久,因而更依赖建筑师的远见卓识。将建筑循环过程的各个阶段统筹规划。”这里给出了整体设计的概念,就是从全球环境与资源出发、应用经济可行的各种技术和建筑材料,构筑一个建筑全寿命周期的住宅生态建筑体系。

(2)、以促进住宅小区节约资源(节能、节材、节水、节地)及防止环境污染的基本目标。

(3)、以科技为先导,促进生态住宅技术创新机制的形成,为科技成果转化提供依据。

(4)、指导适合生态住宅的新技术、新工艺、新产品、新设备的开发与推广应用,逐步形成符合市场需求及产业化发展的生态住宅体系,促进生态住宅产品的系列化开发、集约化生产、商品化配套供应。

(5)、为生态住宅技术的评估认定及相应产品的认证提供依据,规范生态住宅建设市场。

(6)、提高生态住宅小区的规划设计、建筑设计及建设水平,做到有所创新、有所突破,实现社会、环境、经济效益的统一。

2、生态住宅小区建设方法之探讨

(1)、小区环境规划设计

小区规划应符合国家和地方有关标准、规范要求,立项申报应符合国家和地方规划的程序,合理选择住宅建设用地,避免有害环境对居民的影响和干扰。

避免将建筑建在不适合建设的场地,减少区位选址给环境造成的负面影响。综合考虑土地改良、开发强度、防灾减灾、远离污染等几方面因素,确定小区选址计划。

保护耕地,对荒地、废地进行改良,成为适宜的住宅用地,充分利用土地资源。住宅建设应当保护绿地、保护生活环境和自然资源。选择住区用地不得破坏地形、地貌、自然水系和森林。

住宅建设应当充分考虑到人文环境可持续发展的需要。保护、继承、发扬文化传统的精华、突出地方特色。在人文景观方面重视历史文化保护区的空间和环境保护,将建筑密度、建筑高度控制在国家和城市规划规定的范围内。建筑形态和造型上尊重周围已经形成的城市空间、文化特色和景观;优先选择已开发且具有城市改造潜力的地区。充分利用土地资源,选择适当的容积率,保持建设用地和绿化用地等各项用地平衡。

保证居住环境的安全,对自然灾害有充分的抵御能力。对小区用地的地质与水文状况做出分析,其用地应位于洪水水位之上(或有可靠的城市防洪设施),充分考虑到地震、火灾、泥石流等自然灾害的应对措施。运用新技术、新材料提高小区的防灾性能。

保证居住小区的健康的生活环境。避免位于污染源的下风向或下游方向,保证空气、水的清洁;避免噪声、光等因素带来的污染。空气、水、噪声的标准应当符合国家的相应规定。

(2)、能源与环境设计

住宅设计在保证提供健康、舒适的室内热环境的基础上,应采取有效的节能措施改善建筑的热工性能,降低建筑全年能耗,应积极采用对环境污染小的可能再生能源,并提高采暖、空调等耗能系统的效率,最大限度地减少建筑对能源的需求和对环境的污染,以实现可持续发展的目标。

建筑主体节能:根据国家节能标准以及热工分区,对建筑围护结构的热工性能进行计算、比较和分析,选择优化的建筑围护结构,最大限度地降低建筑基础能耗水平。宜采取动态方法计算建筑全年的空调采暖能耗,并进行围护结构的热工设计的优化。在采暖地区,建筑设计应注意加强围护结构的保温;在夏季炎热地区,应充分考虑屋顶保温、遮阳、夜间通风等隔热降温措施的使用。

常规能源系统的优化利用:在满足建筑居住功能和居住者健康舒适要求的基础上,减少建筑对常规能源的需求量和因使用常规能源对环境造成的污染。在设计采暖系统时,应进行详细准确的热负荷计算,确定系统各设备装机容量的大小;结合当地实际条件,选择最优化的采暖系统方案和采暖能源供应形式;积极稳妥的采用各种有效先进的设备、技术措施,确保采暖系统在最优化的状态下运行,节约能源,减少污染。在城市规模、市政管网设施等条件适宜的地区应推广热电联产、集中供热等大型采暖方式;在有合适的低温热源可以利用的地区可考虑采用热泵等采暖方式;对以电为主要供热能源的地区,电力峰谷差大的地区宜采用蓄热技术;泵、风机等动力输送设备宜采用变频技术,集中供热对热网系统进行优化设计,并加强保温;对于集中供热的采暖末端应设有热计量装置和温控阀等可调节装置。

空调系统的设计和系统容量的选择应基于详细准确的冷负荷计算,结合当地实际条件,选择最优化的空调系统方案和能源供应形式,应注意与采暖供冷空调方式的居住小区,应采用有效措施来减少输送系统的能耗损失,应采用先进的控制调节措施,优化整个系统的运行,对以电力为主要能源的空调系统,在峰谷差大的地区宜采用蓄冷技术,以减少尖峰负荷,泵、风机等动力输送设备宜采用变频技术,末端应设有温度可调节装置,集中供冷时末端应设有冷量计量装置。

热水供应系统:应选用适宜的热水制备能量来源,小区不得自建燃油、气、煤锅炉集中制备热水,整个系统应采用良好的保温等有效措施以减少输送系统的能耗损失,应设置先进灵活的控制调节装置。提倡和鼓励利用工业废热回收和其他废弃能量来源制备热水,在条件允许的情况下是,尽量采用与其他设备系统集成化的热水供应系统方案,确定系统最优化的运行模式,并确保系统在该模式下运行。

家庭炊事系统的设计应采用热效率高的燃具作为炊事器具,采用符合国家城镇燃气质量标准的燃气作为炊事能源,供应方式宜优先选用管道供气等。

在建筑规划和单体设计中要充分考虑利用自然采光,合理设计照明点,采用高效节能的照明设备,设计相应的照明节能控制措施。尽量有效的利用自然采光,如合理利用反射面、利用天窗照明等,保持室内适当的照度要求,合理确定室内不同功能要求房间的照度标准,采用高效率、节能的照明灯具和设备,楼梯间等公共区域照明系统中采用各种自动控制手段,如声控、定时开启等。

小区中应优先采用无污染的可再生能源,如太阳能、水能、地热能、风能、潮汐能、生物能等。通过使用可再生能源或其制备技术,调整和优化建筑能耗结构,减少非再生能源的消耗,同时减少因使用矿物燃料能源对空气环境造成的污染。

由于小区建筑耗能直接或间接导致各种污染物排放量,所以要采取各种有效措施降低建筑耗能对大气的污染,使建筑耗能产生的各种污染物控制在国家标准规定的范围内,并最大限度地降低污染物的含量。优先使用CO?2排放量低、不含硫或含硫量低、NOX排放量和悬浮颗粒物产生量少的洁净燃料或能源,禁止采用高污染燃料。提高燃烧效率和耗能系统的效率,减少对大气有污染燃料的消耗量,推广低NOX燃烧技术与设备。禁止使用小型燃煤设备和锅炉,对小区集中供热的燃煤锅炉须设高效除尘系统,并尽可能设脱硫装置,应对家用燃烧设备产生的废气进行有组织的高空排放,减少低空污染。

(3)、室内环境质量控制

室内环境质量包括室内空气质量、热环境、光环境和声环境四个方面。室内环境质量应以满足居住者健康、舒适生活的基本要求为前提条件。室内环境质量各项指标均应符合国家现行标准规范的规定。

保障室内施工人员的身体健康和住宅交付使用时的室内环境质量。确保室内低浓度污染物不影响室内居住者的健康,为居住者提供舒适的生活热环境。充分利用天然光资源,合理进行住宅的人工照明设计,节约能源,提高住宅光环境质量,为居住者提供一个满足生理、心理、卫生要求的居住环境。建筑外窗的设置满足充分利用天然光资源的需要,根据不同光气候区的要求确定室内采光系数及窗地面积比,规定合理的人工照明设计要求。

采取行之有效的措施进行住宅室内外噪声的控制、住宅小区建设前搞好住宅声环境预测评价,在住宅平面设计、住宅隔声构件的选择及施工过程各个价段严把质量关,使之达到防噪、隔声的要求。

(4)、小区水环境规划

结合当地水资源状况和气候特点,合理规划和建设小区水环境,保证提供安全、卫生、有效的生活用水、环境绿化用水和娱乐景观用水,制定相应的节水、污水处理和回用、雨水收集和回用方案,对于严重缺水沿海城市应考虑海水利用方案。努力提高水循环利用率和用水效率,减少污水排放量,实现水资源的可持续发展和利用,改善小区生态环境。

采用低质低用、高质高用的用水原则,充分利用市政供水以外的水资源,如雨水、生活污水,经适当处理后进行回收与再利用。

建立合理的给水排水系统,满足小区环境规划的要求。保证足够的水量和水压向所有用户不间断地供应符合卫生要求的饮用水、消防用水和其他生活用水,及时将小区内的污水和雨水排放到指定场所。

保护小区周围的水环境,处理后的污水要达到周围水环境质量要求,实现污水处理的资源化和无害化,改善小区生态环境。对再生水进行合理的规划,使再生水资源发挥最大效益。再生水可作为景观用水、绿化用水、锅炉用水、消防用水、地下补给等。充分考虑利用地下含水层的调蓄能力,利用雨水自然渗透或人工回注补给地下水。

雨水的回收与利用。收集雨水用以在一定范围内补充小区用水,完善小区屋顶和地表径流规划,避免雨水淹渍、冲刷给环境带来的破坏。建立完善配套的集水、处理、储存、回用等设施。合理规划小区雨水排放渠道,保证排水渠道畅通。雨水处理后进行回用。屋顶雨水:屋顶雨水的排水系统的设计应符合建筑雨水排水系统的有关规范与要求,结合小区的实际情况进行有效的利用。对于雨水回用系统,应设置雨水初期弃流装置和雨水调节水池,雨水调节池的设计应与小区内水景设计相结合。地表径流雨水:小区应留有不小于35%的绿化面积,通过绿地草坪,最大限度增加雨水的自然渗透,以增大接纳雨水入渗的几率,补给地下水。铺装材料,特别是人行道,应采用多孔材质,以利于雨水入渗补给地下水。小区内严禁冬季使用盐水溶雪,防止污染车辆破坏生态环境绿化、污染地下水。

(5)、节水器具与设施

禁止使用国家明令淘汰的便器水箱、管材和有关的附属器具。坐便器:采用国家推荐的节水型便器水箱,在极度缺水地区试用无水真空抽吸坐便器。水龙头:根据用水场合的不同,可选用延时自动关闭式、水力式、光电感应式和电容感应式等类型水龙头;手压、脚踏、肘动式水龙头;停水自动关闭式水龙头;陶瓷片防漏水龙头等节流水龙头。淋浴器具:冷、热水混合器具(水温调节器);电磁式淋浴节水装置;节水喷头等。节水型用水家用电器:采用高效节水洗衣机、洗碗机等节水型家电。

(6)、材料与资源

实现建筑材料生产和运输过程中消耗的自然资源少,且能持久;消耗的能源少,产生的环境负荷小;实现材料的可重复使用、可循环使用和可再生使用,其废弃物不会带来环境问题;材料在使用过程中不产生对人体和环境有害的物质;减少垃圾的产出、暴露和运输,实行垃圾分类收集、处理和利用,减少对环境污染。

总之,生态住宅小区的建设,高新技术在这一领域中占有重要的地位,如新能源、新材料、生物工程等,同时因地制宜地采用地方性材料和技术以降低成本也已成为发展趋势。生态住宅小区的发展已从单项技术和产品的使用走向系统技术的集成,进而形成一个以可持续发展为战略、以高新技术为先导,全方位提升住宅品质的新领域。