低能耗健康建筑与可持续发展

低能耗健康建筑与可持续发展

提要提出了低能耗健康建筑的概念，论述了它与人居环境可持续发展之间的关系，指出了实现低能耗健康建筑的四个关键技术领域是城市能源规划、节能建筑设计、城市微气候改善和建筑自动化。

关键词健康建筑人居环境能源可持续发展

1引言

随着我国国民经济的发展，城市建设发展加快，目前，城市化水平为30%。按照世界上城市发展的规律，这正是从起始阶段向城市化加速发展的转变阶段。在我国东部沿海地区，城市化水平接近或超过35%，已经进入加速发展阶段。这都预示今后5年及下个世纪我国城市化水平将有飞速发展。

城市化发展推动建筑行业的兴旺，随着人们对建筑环境要求的不断提高，北方地区建筑供暖，南方地区建筑空调，以及黄河下游、长江中下游流域建筑供暖与空调都成为极迫切的问题。近5年来，我国房间空调器产量持续以40%的年增长率上升，就充分说明需要的迫切性，但随之而来的是能耗的增加和对环境的污染。北方地区供暖耗煤已占全国总煤耗的11%以上，长江中下游地区空调器及热泵的发展已使该地区供电出现严重紧张的短缺。若充分满足这一地区建筑空调的要求，空调电耗将占该地区总电耗的30%以上，这将对这一地区的经济社会产生巨大影响。供暖燃煤直接污染大气，并释放产生温室效应的co2，这已是老问题。大量空调设备的使用会放出cfc物质破坏大气的臭氧层已成为全球性的环境保护问题。此

外，空调器在夏季将热量排入大气，在冬季又从大气中大量吸热，当空调器高度密集安装时，还会严重影响城市区域小气候。

城市化的发展使建筑能耗越来越大。工业发达国家建筑能耗占总能耗的30%-50%，我国的建筑能耗也达到总能耗的10%以上。目前，人类所消费的能源按目前绝大部分属于枯竭性能源（如石油、煤炭、天然气等），有关专家估计，按目前的能源消费增长率持续下去，枯竭型能源只能维持200-300年左右，因此人类面临的能源问题是严峻的。

当今的建筑除了能耗大的问题外，还存在病态建筑的问题。所谓与建筑有关的疾病指的是由于建筑物室内环境有害辐射（电磁辐射和放射性物质）、温湿度太高太低、生物化学有害物浓度太高等引起的各种疾病或身体虚弱。健康建筑指的是具有满足人们居住或生产等活动要求的适宜的热环境、光环境、声环境和空气环境的建筑物。其中热环境包括室内的温度、湿度、洁净度和空气的流动速度等，光环境包括建筑物室内外的照明和色彩等，声环境包括建筑物室内外的噪声、音响效果和震动等，空气环境包括室内外的空气的组成成分、气味等。

地球是人类生存与发展的基础，为人类社会的文明和进步提供了适宜的空间和丰富的自然环境。人类的绝大部分生活和生产活动在人居环境里进行，随着人们对建筑要求的提高，建筑一方面消耗更多的自然能源和资源，另一方面产生和排放更多的温室气体和废物。

2低能耗健康建筑的关键技术

低能耗健康建筑的实现涉及城市能源规划、节能建筑设计、城市微气候改善和建筑自动化等领域的科学技术的研究和应用。

2.1城市能源规划

全面解决建筑物的供暖和空调问题，对适应城市化的飞速发展，缓解能源紧张特别是电力供应不足问题，以及保护城市局部环境及大气臭氧层，都有重要的意义。解决这一问题的关键在于合理的城市能源规划。通过研究城市能源结构、能源转换、能源利用等环节，结合城市规划对整个能源系统进行总体设计，研究为解决建筑物供热、供冷、供然气等的需要应配置的最合理的能源转化与能源输送系统，重点为我国北方地区热电联产，长江中下游地区的供热、供冷方式，与集中供热、供冷相适应的大型蓄冷蓄热装置以及全面规划电力、煤气、冷热源继续能的能源系统。

城市的能源规划首先要估算城市的能源需求，包括生活用能（热水、照明、电器、炊事、供暖、空调）和生活用能（工业、农业、林业、其它产业）的性质和用量。然后要考察城市的能源结构，对各种可能能源，如电能、煤、燃气、沼气、太阳能、风能、潮汐能、地热等，进行定性和定量的调查和研究。最后制定出城市冷、热、水、电、气等能源的统一、联合供应，以实现城市能源系统的最优的社会和经济效果。

2.2节能建筑设计

节能建筑的设计是充分利用建筑所在环境的自然能源和条件，

在尽量不用常规能源的条件下，创造出人们生活和生产需要的室内外环境。节能建筑的设计关系到三方面的研究内容：当地气候特征，室内环境的设计要求，以及建筑物结构特征。

当地气候特征指当地一年四季室外气象条件，如空气中的温湿度、风速和风向、日照率、降雨量、积雪量等。在冬季日照率大的地方，可以考虑太阳能的利用，如被动式太阳房、太阳能集热器。日照率大的地方则要考虑建筑物的有效遮阳措施。夏季昼夜温差的地方，可以利用建筑物的蓄冷特性进行自然冷却。

室内环境的设计要求包括对室内空气温湿度的要求。传统的设计方法要求空调的室内环境必须维持在一个比较狭窄的温湿度范围，如温度在25—28℃之间，相对湿度在50%—70%之间。空调设备的容量是根据维持整个空间要求的温湿度值来决定的。近年来大量空调建筑的使用已带来所谓空调建筑综合症的问题，即长期生活在空调建筑中的人出现的某种症状，如疲劳、易感冒、恶心等，总之是人体抵抗环境变化的能力降低了。这是由于空调建筑的室内环境比较稳定，空气温湿度变化小；另一方面由于空调建筑的密封性好，室内空气品质差，人们得不到足够的新鲜空气。

2.3城市微气候改善

城市化的发展使人类开始意识到建筑队城市微气候的影响。合理规划建筑形式与位置以改善城市小气候，妥善处理空调系统对外的热污染，以及全面考虑绿化、遮阳等队城市环境的影响将是城市建设规划和设计中的一个重要组成部分。

建筑群的布置应注意建筑物的空间和平面的布局，以减少和控制城市风沙和建筑之间的强烈辐射对环境的作用。

城市水资源的规划对微气候也起着明显的作用。河道的合理布置和走向，往往可以改善城市局部区域的热岛效应。

城市的三维绿化对防止夏季太阳强烈照射，改善空气品质和美化环境都能起到不可估量的积极作用。从气象观测数据可以知道，城市市中心的环境温度一般比郊区的环境温度高出3℃左右。城市市中心由于工业、商业、娱乐业等建筑密集，加上人口也相对多，交通拥挤，造成市中心的发热量相对大得多，形成局部热岛效应，如何改善市中心中的微气候已成为城市人居环境研究的一个课题。

2.4建筑自动化

建筑自动化指建筑设备系统（如供热空调系统、给排水系统、照明系统、运输系统、消防系统、保安系统、办公系统、通讯系统等）的监测、管理、运行和控制的自动化。智能大厦的基础是通讯自动化系统、办公自动化系统、大楼自动化管理系统、消防自动化系统和信息自动化系统的有机统一。建筑自动化要求建筑设备系统的合理设计、有效使用以及运行控制过程中的能量节约，以保证建筑设备在提供要求的建筑环境的同时，达到初投资、运行费和维修服务费最小的优化目标。

建筑自动化不仅是实现低能源建筑的必要条件，而且也是建筑安全、舒适和适应性的保证。随着建筑物规模的增大，对整个建筑的规划、设计和管理越来越像是对一个城市的规划、设计和管理。