上海世低碳建筑

摘 要：在发展低碳经济的道路上,建筑的“低碳”注定是绕不开的话题.阐述了低碳建筑的内含,提出了“建筑节能设计”与“建筑节材设计”是二氧化碳减量对策的两大主轴,并围绕“建筑节能设计”和“建筑节材设计”对上海世低碳建筑进行了分析.

关 键 词：低碳建筑　上海世　建筑节能　建筑节材　太阳能

中图分类号：TU56　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2010)09-101-02

1.引言

目前地球环保最大的危机在于地球气候的高温化,亦即由于大气温室气体大量增加,使进入地球大气圈后的太阳辐射因温室效应而难以重返大气圈外,因而使地球气温日益高升而危及地球环境.而在大气温室气体中又尤以CO2占比最大,且残留寿命最长,所以CO2减量已成为国际环保政策的首要目标.

一个经常被忽略的事实是：我国建筑业碳排放量几乎占了全国碳排放总量的50％,这一比例远远高于运输和工业领域.因此在发展低碳经济的道路上,建筑的“低碳”注定成为绕不开的话题.低碳建筑是指在建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的整个生命周期内,减少化石能源的使用,提高能效,降低CO2排放量.

2、“建筑节能设计”与“建筑节材设计”是二氧化碳减量对策的两大主轴

建筑产业的CO2减量问题,首先是日常使用能源：研究发现当代亚洲国家建筑物日常消耗能量之CO2排放量,几乎占有建筑物生命周期CO2总排放量6-8倍以上：其次是出自于建材生产中的CO2排放：建材的CO2排放,并非建材本身会释放CO2气体,而是因为建材的生产过程消耗电力、煤、石油、天然气等能源,而释放出大量的CO2,所以建筑如何节能和如何节材是CO2减量问题的关键,“建筑节能设计”与“建筑节材设计”是二氧化碳减量对策的两大主轴.

2.1　建筑节能设计

建筑节能设计主要包括围护结构,采暖、制冷和照明以及新能源三部分.

2.1.1　围护结构节能

目前外墙节能技术主要是墙体的复合技术(内附保温层、外附保温层和夹心保温层三种),我国采用夹心保温作法的较多.门窗节能技术主要是中空玻璃、镀膜玻璃(包括反射玻璃、吸热玻璃)、高强度低辐射镀膜防火玻璃、采用磁控真空溅射方法镀制含金属银层的玻璃以及最特别的智能玻璃.屋顶节能技术主要是利用智能技术、生态技术来实现建筑节能的愿望,如太阳能集热屋顶和可控制的通风屋顶等.

2.1.2　采暖、制冷和照明节能

采暖、制冷和照明是建筑能耗的主要部分.采暖、制冷和照明的节能技术主要有使用地(水)源热泵系统、置换式新风系统、地面辐射采暖等.

2.1.3　新能源的开发利用

新能源的开发利用主要有太阳能热水器、光电屋面板、光电外墙板、光电遮阳板、光电窗间墙、光电天窗以及光电玻璃幕墙等.

2.2　建筑节材设计

建筑节材设计主要包括两大部分,第一是结构的合理化和轻质化,第二是材料的可再生和可回收.

2.2.1　结构的合理化和轻质化

“结构的合理化”亦即在兼顾安全与美学的原则下,以最有效的结构系统来建造建筑,籍以减少建材用量,从而达到减低CO：排放量,这是釜底抽薪的CO2减量对策.所以,建筑应尽量避免一些不必要的装饰、不合理的造型和不必要的建设.北京电视台就是一个颇存争议的建筑,它由两座高达230米、镂空的巨大“Z”字形三维立体交缠在一起；两个略微倾斜的高层塔楼,在100多米高的地方相互连接,使建筑出现了巨大的空洞,无论从哪个角度看建筑,都能窥见楼后面的建筑.这种怪异的造型使其空间显得很不实用,并造成防火避难上的困难,同时因为结构的不合理使其躯体造价为70亿元的天价.

“结构的轻质化”亦即尽量使用钢构造、木构造和高性能钢筋混凝土构造.因为传统的钢筋混凝土结构主要由高耗能、高污染和高CO2排放的水泥所铸成,另外传统的钢筋混凝土结构的高自重也是高CO2排放的主因.目前在先进国家中,一般大众住宅大部分是木建筑,而大型建筑物则大半为钢构造建筑,钢筋混凝土建筑则仅存于少数昂贵的公共建筑中.

2.2.2　材料的可再生和可回收

建材的可再生和可回收,可极大减少新建材使用量,这无疑有助于节约地球资源与减少建材生产时的CO2排放量.同时更可减少建筑拆除时的废弃物,进而减少污染.

3.上海世低碳建筑浅析

上海世通过一系列的低碳设计、低碳建设、低碳运营,践行“低碳世博”的口号.低碳世博不仅让人们对低碳建筑有了新的认识,也促进了建筑行业对“绿色低碳”的有益探索.

3.1　世是太阳能应用的样板工程

如何优化能源结构、提高能源使用率,充分发挥新能源的优势和潜力,已成为人类必须面对的现实问题.此次世以太阳能为代表的新能源技术得到了大量应用.

3.1.1　太阳能发电

在整个世博园区,世博中心、中国馆、主题馆等都安装了太阳能电池组件等设施,发电能力总计达5兆瓦.其中,主题馆屋面铺设了3万平方米的太阳能板,为国内最大的单体面积太阳能屋面.而按上海市目前标准的光照条件来计算,仅主题馆和中国馆就可年均利用其光伏组件发电284万度,相当于每年节约标准煤约1000吨,减排二氧化碳约2500吨、二氧化硫约84吨、氮氧化物84吨、烟尘762吨.

3.1.2　太阳能景观设计等

除了用于发电,太阳能还被充分应用到世的景观设计和公共设施建设的细节中.在园区内,形态各异的太阳能景观灯、太阳能指示牌、太阳能喷泉和动态景观等随处可见：而既能避雨又能发电的太阳能长廊、太阳能停车场和充电站、太阳能分类垃圾桶等也都集体亮相,让游客随时随地体验到太阳能技术给生活带来的新变化.

3.1.3　太阳能低温热水发电

上海企业联合馆在屋顶上布置了2200平方米的太阳能集热屏,与许多其他世博展馆使用的光伏电板不同的是,这些集热屏上布满了充满水的管道,在吸收太阳能的情况下,管道内可以产生95℃的热水.更重要的是这样的太阳能发电装置在夜晚仍然可以利用水的余温工作,借助低温热水发电新技术,输出电功率超过200千瓦以上,电能可以提供建筑展览和日常用电需要.低温热水发电的意义在于,以前150℃以下的工业热水被当作冷却水浪费掉,这一新技术的投入运用,将使大量能源得到再利用.

3.2　世对新型建筑材料做了一次集中展示

上海世,各展馆对新型建材和施工做了一次集中展示.按照世的惯例,各国家馆均为临时建筑,因此在场馆设计过程中要求他们尽量采用可循环利用、可再生材料建造,同时考虑废弃物的处理.

3.2.1　建筑材料可再生

印度馆穹顶、馆内座位均由竹子构成,成为世博园区唯一以竹子为主要材料建设的国家馆.而万科馆的场馆全部是用稻脊所做成的外墙.英国的“种子圣殿”则是由6万根内含各种植物种子的透明杆组成.

3.2.2　建筑材料可回收利用

整个德国馆使用了1.2万平方米的神奇薄膜,覆盖展馆顶部及四周,用来遮阳隔热.这种特殊材料制成的膜,展览结束后可以经过技术处理后制成遮光板、特殊遮阳伞,甚至是购物袋等产品.而韩国企业联合馆建筑的外立面也采用了可再利用的合成树脂膜材料,世后将被“剥下”,做成环保袋,放在超市供市民领取.另外上海企业联合馆昵称“魔方”,它所有的材料则是容易被人当成“垃圾”处理的废旧光盘.

3.2.3　建筑结构可灵活拆分

为了完全实现回收再利用,不仅建筑表面材料可以回收,建筑本身也可以灵活拆分.这一理念在北京馆的建设过程中得到充分体现,北京馆在建设过程中没有用全面焊接的方式,而是采用“螺栓+点焊”的技术,确保将来对建筑材料的完整拆分和利用.世结束后,北京馆的所有钢梁、LED屏幕将实现百分之百的回收利用.同样,挪威馆被设计成15棵可以独立形成结构的“树”,作为一个可以拆分的建筑,以便世结束后回收再利用.

3.2.4　建筑材料环保多功能

透明混凝土是意大利馆的亮点.透明混凝土就是在混凝土中加入玻璃质地的成分,使得透明混凝土能如幕墙玻璃一样可透过光线,参观者可以透过墙看见馆内外物体的轮廓,这使得整个意大利馆显得明快而通透.另外,透明混凝土还能利用各种成分的比例变化,达到不同透明度的变化,从而实现在不同场合发挥不同的功能.

3.3　世为城市水资源利用提供了样本

随着城市化进程的加快,城市水资源的循环利用也越来越显示出它的重要性,此次上海世展示了水循环和水处理技术上的先进经验,为城市水资源利用和管理提供了样本.

3.3.1　水的储能循环应用

江水源热泵和地源热泵等分散式能源利用装置则是考虑到临近黄浦江的优势.世博轴及地下综合体工程、演艺中心、世博中心、城市最佳实践区等都将采用这些设备,在夏季将建筑物中的热量转移到水源中,而在冬季则从水源中获取能量.通过利用江水源和地源系统,在冬季预计可节约能源费用30％左右,在夏季,则使制冷效率提高7％,从而使得整个世博园区内的空调运行费用降低20％.

3.3.2　人工湿地处理污水

来自四川成都的活水公园案例馆则是利用人工湿地处理污水.在活水公园内的广场地下有一个厌氧处理沉淀池.收集社区和公共空间的雨污水并进行初步处理.随后,通过高坡的自然落差,被初步处理过的污水流入人工湿地生物净化系统.那里有鱼鳞一般的植物床和养鱼塘,污水通过植物、鱼类的吸收转化,达到净化目的.最后再经臭氧氧化塔进行消毒处理后经由卵石铺地的小溪流入亲水空间.

4.结束语

“低碳世博”是2010年上海世的核心理念,园区内诞生了200多栋时尚的绿色建筑,它集中展示了各国的屋顶、墙体、室内立体绿化的新技术,展示了新能源应用、节能减排的低碳生态新理念,成为一个精美绝伦的低碳建筑、立体绿化、环境保护博览会.然而,由于世的规模和持续的时间有限,所以在短期内集中宣传低碳理念和展示低碳技术的效果也是有限的.世的低碳效应,应当着眼于长期的发展,从绿色健康意识、产业结构升级、技术进步、政策试点、基础设施建设等等方面,为长远的低碳发展注入强大的后劲.