随着我国城市化进程的不断推进, 建筑能耗占全社会总能耗的比例将越来越高。其中, 城市住区作为城市开发建设的主要部分所占比重很大, 如何使城市住区在高速建设的同时达到节能减排的目标是未来城市发展的重点。因此, 推行低碳住区规划设计, 使住区建设和运行的“碳排放”控制在较低水平将对我国建设低碳绿色城市起到十分重要的作用。大连积极响应国家节能减排的目标, 做到了节能目标和节能模式的“双跨越”。笔者将结合大连两个优秀的低碳住区规划设计案例, 共同探讨适应我国国情的低碳住区规划设计。
大连市地处欧亚大陆东岸, 东濒黄海, 西临渤海。区内山地丘陵多, 整个地形为北高南低, 北宽南窄;地势由中央轴部向东南和西北两侧的黄、渤海倾斜。同时, 大连具有海洋性特点的暖温带大陆性季风气候, 全年日照总时数为2500--2800小时, 年降水量550～950毫米, 属于严重缺水城市。此外, 大连处于东亚季风范围, 夏半年盛行偏南风, 冬半年盛行偏北风, 年平均风速较大, 为3～6米/秒。针对大连的具体地理环境和自然气候条件, 笔者认为大连地区住区规划的生态策略应该从风环境优化、绿化系统优化、水系统优化和能源系统这几个方面进行优化, 从而使各个系统发挥最大效益。
低碳技术应用在住区风环境优化, 主要体现在改善住区局部气候, 实现节能减排目标。不合理的风环境设计, 将增加围护结构的散热量和建筑能耗。合理的风环境规划应从建筑群平面和空间两个方面进行考虑。平面主要是考虑建筑组群的几种排列方式, 空间方面的考虑主要是从建筑高度上对住宅楼体合理搭配。
建筑群的平面布局一般有周边式、自由式和行列式等。但大连属于寒冷Ⅱ (A) 区, 因此大连地区住宅的布局方式除了应合理引导夏季风进入住区内部之外, 还应避免冬季寒风进入小区。此外, 建筑布局与朝向应将大立面朝向夏季主导风向, 而应将小立面朝向冬季主导风向。做好冬季的防风设计。而周边式布局方式对于冬季寒冷气流的入侵又具有非常明显的效果。
大连地区内山地丘陵多, 平原低地少, 整个地形为北高南低, 因此建筑群的布局方式应该结合地势, 合理布置。为避免楼房风害 (1) 和涡流区 (2) 的形成, 应在在空间规划布局时, 调整两栋建筑之间的相互位置, 采取“前低后高”和有规律的“高低错落”的布置方式。
低碳技术应用主要体现在住区绿地的保护与利用上, 提升住区自然生态系统的生态服务功能, 达到提高温室气体的吸收, 实现低碳排放的目标。良好的绿地体系需包括两个方面的要素:一是成体系的绿化系统, 形成整个城市的斑块、廊道、节点体系。二是绿地的生态效益取决于绿地内部所有植物的总绿量。对住宅区绿地, 目前的规划控制只有面积这一量的控制指标, 没有质的控制要求。应采用平均叶面积指数、绿视率等指标进行辅助控制、并引导设计。本设计除了满足规定的绿地率求, 还应该考虑屋顶绿化和立体绿化, 在植物配置设计时以平均叶面积指数等指标为指导, 坚持乔灌草的结合, 形成小范围的植物群落, 追求绿化生态效益的最大化 (图1) 。
低碳住区的水系统优化, 主要体现在使用生态、低能耗的水处理系统, 实现水资源的收集与再利用。
居住区规划设计的水环境系统需要进行全面的规划。给排水系统, 污水处理及回用系统, 雨水收集及利用系统, 景观以及绿化用水补水系统都要在规划阶段予以综合的考虑。通过合理的竖向设计, 有计划地收集屋顶雨水, 并且通过自然形态的渠道、水池将雨水汇集集中保存作为人工湿地的部分水源。经净化处理后, 既保证了水量, 也保证了大面积的河道水体的清洁程度。其中, 毛管渗滤土地处理技术是一种较有代表性的污水地下渗滤处理系统。有不影响地面景观 (而且有利于地表植物生长) 、建设和运行管理费用低、氮磷去除能力强、处理出水水质好、可用于回用等特点。 (图2) 。
低碳住区的能源系统优化技术, 主要体现在建筑物本体低碳技术、低碳建筑能源供给系统和低碳建筑设备系统这三个方面。具体包括:围护结构节能技术、常规能源和新能源的使用、余热的回收利用和蓄能技术、供热制冷系统、冷暖供给末端系统、配电照明系统和设备变频系统。
低碳住区的能源系统在保证建筑物一定舒适度的前提下, 通过合理的建筑设计和选材降低建筑对能源的需求和排放, 并集合低负荷建筑外围结构、节水、节电, 选用高能效比的设备提高化石能源利用效率, 同时使用太阳能、风能、天然气等可再生和绿色能源代替常规不可再生能源可有效降低建筑能耗。太阳能、地热能, 可向建筑提供采暖、空调、热水等方面的能源供给, 并大量节约电力和常规能源, 实现低碳排放。此外, 在选用节能技术时, 可采用太阳能蓄热与地源热泵的联用技术实现采暖;还可采用太阳能吸收式制冷技术与地源热泵联合实现制冷。
大有恬园住宅小区建筑群体顺应地形采用自由式行列布局, 依据夏冬季主导风向进行总体布局, 日照、通风和避风均设计良好, 并结合地势由南向北采用斜列式和错列式布置, 形成了南低北高的空间格局。小区住宅群的豁口迎向夏季主导风向, 为整个小区创造了良好的室外自然通风环境利于自然通风;北向住宅群的豁口避开了冬季主导风向, 在冬季北侧的楼房能挡住寒冷的气流入侵。同时小区在每栋住宅楼的背向转角处都种植了大片的灌木和树木。这些绿化能够改善楼体局部的风场, 能够将涡流区降到最低, 实现了住宅的二次防风。
大有恬园小区的主入口结合中水处理系统设置了水景绿化, 并形成水景滨道。小区中间是一条大的景观轴线。结合小品、绿化、以及广场, 层层递进, 形成整个小区的主要室外活动场所。住宅楼体、小品、绿化的相互围合, 为前后两栋楼形成了单独的活动空间。并通过景观节点将整个小区的绿化连成一体。开发公司历时三年, 种植种苗10万株, 并将成活的树苗移栽到小区, 配合少量优质草坪, 使小区的绿化覆盖率高达50%。坚持乔、灌结合, 落叶与常绿结合, 草坪不大于绿地面积的25%, 植物种类不少于60种、植被的载重, 大大提高了二氧化碳的吸附能力。
大有恬园全面利用污水、雨水、地表涵养水和地下水等可利用水资源, 开发建设了中水人工循环利用系统、地表水半自然循环利用系统和地下水自然循环利用系统, 并使之有机结合, 形成了大有恬园独创的生态住宅的水循环利用系统。
大有恬园设计通过丰富的景观设计, 营造小区微气候缓冲带, 达到净化空气、降低噪音、调节温度和湿度的作用。同时, 该小区设计通过合理的竖向设计, 大量收集雨水, 并将汇集的雨水中水循环利用系统, 使污水经过隔栅过滤和隔油处理后进入水库, 经过二次毛管渗滤系统和消毒系统达到居民冲厕、景观绿化、清洁道路、消防、商业服务和刷洗车辆的用水标准, 实现小区内污水零排放。
大有恬园建立了供热热源系统、热煤传输系统、受热本体三位一体的节能体系, 具体包括, 住宅单户保温体系、低温辐射地板采暖体系、供暖节能体系、太阳能热水体系和墙改节能体系。在提高能源利用率的同时, 还可降低温室气体的排放量。首先, 大有恬园将建筑四面墙体采用整体保温隔热措施, 并对地面、楼梯间墙和分户隔墙采用外墙外保温技术, 外墙贴有5厘米厚的苯板, 地面和天棚采用的是低温地面辐射采暖技术。同时, 采用中空玻璃和具有三重密封功能的平开窗, 实现了住宅单户保温体系。其次, 低温辐射地板具有采暖蓄能效率高和散热均匀的特点, 因此, 采暖供水温度一般为40～45℃, 回水温度为30～35℃, 就可以达到室内正常采暖温度要求, 直接节能20%。再次, 建筑屋顶设置光电两用承压式太阳能热水器, 利用自来水压力自行补水, 以太阳能代替电能。每户居民配有140升的光电两用的承压式太阳能热水器, 同电热水系统比较, 节电达95%, 整个示范小区每年节电至少200万度。最后, 大有恬园住宅结构体系采用异型框架体系, 围护结构和内隔断结构没有采用粘土实心砖和粘土空心砖, 不仅加强了保温隔热性能, 提高了建筑的整体节能效果, 同时也减少了钢筋的用量, 达到了节材的目的。
采用上述低碳生态策略进行规划的住区是提高环境质量和实现住区可持续发展的必要措施, 也是形成低碳生态社区的重要影响因素。本文将为今后大连地区的规划设计提供科学理论支持。
(1) 高层建筑的两侧与顶部, 气流速度因气流通道变窄而增加, 形成强风。
(2) 吹向高层建筑的风可在建筑迎风面高度2/3处以下部分形成涡流区。
摘要：本文在研究大连气候特征的基础上, 提出适宜大连当地气候、地理环境等要素的低碳规划策略。从案例入手, 对住区规划设计方面进行分析, 通过建立模型进行思考, 探讨了如何通过居住区建筑的布局、平面选型设计、日照、通风、绿化系统、水系统、能源系统等方面达到低碳的目的。最后指出只有从住区规划设计本身考虑, 选择适宜的低碳开发策略和建筑技术, 才能建造出真正的低碳住区, 提高城市可持续发展能力, 打造和谐人居环境。
关键词：建筑能耗,大连住区规划设计,低碳策略
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