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引言
隨著經濟水平的不斷發展進步,人們對建筑的要求也越來越高,為了實現我國可持續發展的戰略決策,改善原有的建筑設計方法,得出的被動式設計技術能夠滿足人們對建筑節能和環保的要求。由于被動超低能耗建筑的設計在我國應用時間還比較短,因此,在實際應用中存在一些問題。下文在介紹我國被動式超低能耗建筑應用實踐的基礎上,簡要分析了其設計基礎和實際應用。
1被動式超低能耗建筑設計的重要意義
現階段,在市場經濟快速發展的背景下,人們的生活質量和生活水平得到了極大的改善,人們對生活環境和工作環境的要求也越來越高。隨著經濟的發展和科技的進步,我國的建筑迎來了蓬勃的發展,但是因為建筑業對能源消耗量比較大,所以,建筑行業快速發展的同時,對各種能源消耗及對環境影響也越來越大。自實施可持續發展戰略以來,我國對環境保護問題越來越重視,同時,通過調查研究發現,節能減排、環境保護以及可持續發展等,對于提高我國居民的生活質量有非常密切的聯系。隨著人們生活質量及生活水平的提高,現代人對環境質量的要求也在不斷的提高,傳統的建筑理念、模式和設計都已經不能滿足現代人的需求。如果只是遵循傳統建筑理念要求來進行設計,而沒有把人們的理念要求融入到建筑設計中,不僅不能實質性起到環境保護的作用,也不符合當前我國全面發展的要求,所以,就有必要改進、創新建筑設計。基于這個原因,被動式低能耗建筑設計自從被提出以來,就受到了高度關注、重視,因為其符合節能環保、綠色建筑的概念,所以,得到了人們廣泛的認可、接受。
隨著城市化進程的不斷加速,節能環保的概念已深入人心,而建筑行業一直是人們關注的焦點,建筑設計時如何確保建筑節能環保,已經成了設計師的必須要考慮的關鍵問題。被動式超低能耗建筑設計是基于建筑地區經濟、文化和氣候條件,使用環保的可再生能源來進行建筑設計。被動式超低能耗建筑設計能保證建筑的實用性、舒適性,同時還能實現節能環保的經濟效益。被動式建筑設計的設計原則與以往的建筑設計理念不同。以往的建筑概念是人工控制環境,使用暖氣、空調以及其它設備來控制環境,滿足人們滿意的室內熱環境,不過主動控制消耗能源量大,隔絕室內和室外自然環境流通,長期在這種環境中居住會影響人體健康。被動設計技術的原理是通過自然能源為建筑物提供供暖和通風,使室內和室外的環境融為一體。如:住宅室內溫度在18~26℃時人體舒適度最佳,我國地區的氣候環境大多能夠滿足人們生活最適溫度,通過室外太陽能升高室內溫度,這不但能夠使人們生活得更舒適,并能減少能源消耗,從而實現建筑低能耗。
3被動式超低能耗建筑設計基礎分析
3.1氣候環境分析
在被動式超低能耗建筑設計過程中最主要的是考察分析建筑環境,我國現有的建筑設計人員雖然有很多環境調查分析知識,但當前的實際應用中氣候分析工具和定量計算方法還有很多缺點。在分析環境氣候的實際工作中,通常使用表格分析法和圖像影響分析法,從兩種角度分析環境,進而得到人體熱舒適范圍。我國地大物博,各地環境差異十分明顯,在分析環境舒適度時,這兩種方法仍然存在很多不足,因此我國設計師必須要建立一套綜合各地區氣候、環境特點的完整的分析系統。
3.2室外自然氣候精細化表征方法
除了分析建筑環境之外,被動式超低能耗建筑設計基礎還包括從人體熱舒適、建筑熱環境的角度分析室外氣候特征,用準確數字準確表達。目前我國已基本形成了適合國內氣象數據準確描述方法,具體過程是:收集過去30年氣候數據整理氣候數據(補齊殘缺)提取典型所需氣候要素(包括干球濕度、日輻射、風速等)分析平均干球濕度、風速、日輻射數據CDF處理上面的氣候要素計算的氣候要素長期累積分布函數和每月累積分布函數結合上面的數據加權選擇月份格式轉換后,輸出典型年結果。這種方法表征室外自然氣候,是被動式超低能耗建筑設計的基礎。
3.3人體熱舒適和室內微氣候的關系分析
通常來說,建筑節能效果越好,室內微氣候越接近人體的熱舒適。因此,建筑設計時應分析人體熱舒適和室內微氣候之間的關系,這是被動式超低能耗建筑設計的另一個基本條件。因為氣候的多樣性,人體熱舒適和室內微氣候之間的關系應以季節變化為基礎。
4在建筑工程中的應用
4.1保溫隔熱系統
在某供暖地區,廣泛應用被動式超低能耗建筑設計,主要體現在保溫隔熱系統。(1)外墻保溫采用B1級模塑聚苯板,厚度在200~250mm之間。這種材料的導熱系數不大于0.032W/(m•K),在成分中具有紅外吸劑,反熱輻射、吸收能力比較高。在模塑聚苯板周圍安裝300mm寬的防火隔板,改善外保溫層的耐火性能。(2)使用雙層保溫板,用粉聚苯顆粒保溫砂漿填補密封地板縫。
4.2門窗系統
在建筑門窗系統中,最重要的是防水、保溫、氣密性,同時也是最難處理的,其能耗損失大約占總建筑能耗的30%。因此,當建筑工程采用被動式超低能耗設計理念時,應在門窗傳熱系統的設計中引入這一理念,并且還要考慮太陽能透射比等因素。為此,窗戶可以使用PVC塑料材質,填充物使用高效發芯材料。窗玻璃采用真空復合玻璃,采用耐性更好的暖條代替傳統的鋁合金隔斷,窗框和窗洞之間的間隙采用自粘預壓自膨脹密封膠帶。
4.3應用自然通風、采光
在被動式超低能耗建筑的設計中,采用自然通風、采光是最直接有效的節能措施。根據生態建筑標準,建筑通風、采光設計應該充分考慮自然條件,利用自然光營造良好的光線環境,適合人們生活、工作環境需求。我國大多數地區都是溫帶氣候,充足的自然光為建筑照明設計提供充足的條件。自然采光設計,首先確定自然采光策略和基本方案,在此基礎上選擇玻璃材料、窗戶材料,決定是否需要開窗,以及人工照明和自然采光結合的問題。例如:在某地區某建筑改造中,用鋁制擋光板來吸引光源,同時反射太陽輻射,從而減少建筑能耗。
4.4阻斷建筑熱橋
在建筑工程中,因為建筑構件的保溫層厚度等因素,存在著熱橋現象,其主要體現在陽臺的設計上。在被動式超低能耗建筑設計中,主體結構可以和陽臺板分開,中間采用保溫材料,厚度和墻體相似。或者把陽臺門設計成內形式,門窗采用保溫材料覆蓋,也可改善建筑室內的隔熱效果。
5結束語
隨著社會的可持續發展被動式超低能耗建筑得以相應的發展,并且成為了一個前沿問題。實踐證明,結合當地氣候特征的被動式超低能耗建筑是可行的,可以有效地節約能源,傳承區域文化。所以,應該大力推動、發展被動式超低能耗建筑的設計。未來的建筑將繼續朝著“高效節能”的方向發展。被動式超低能耗建筑設計是一個復雜的優化過程,不僅需要考慮人體舒適度和自然氣候,而且還考慮當地經濟條件和文化背景以及當地生態環境和文化等各個方面。所以,在建立被動式超低能耗建筑設計系統的時候,需要解決人體的需求規律和室外計算條件,研發出可以協調各種因素的現代節能技術。
參考文獻
[1]張曉露.被動式超低能耗建筑設計基礎與應用[J].門窗,2016(12):25.
Abstract: the design is given priority to with passive and active technology optimization for the principle of German low energy consumption, passive room construction. In energy-saving performance and even have a lot of index more than the United States green building LEED evaluation of requirements, this is due to the German industrial rigorous index system construction: the heating terminal heat consumption, an energy consumption of building energy-saving index quantification such as standard, so that the designer can use all sorts of energy saving of the convenient comparison method or the possibility of energy saving equipment, thus the system more efficient economy get energy saving method. And because the market for energy conservation of the building acceptance to a great degree by investment and profit is the balance of the influence, the German energy-saving building through the "demand minimize" and "supply optimization" principle, make gains can be predicted. China to study German advanced building energy conservation experience, not simple technology stack, build energy-saving index system, the energy efficiency label the authentication system and the market mechanism, which can be a reason that there is in the full implementation of the building energy efficiency will do road.
Key word: Germany low-energy buildings, energy efficiency index system, energy certificate system
中圖分類號:TE08文獻標識碼:A 文章編號:
隨著全球氣候變暖問題越來越嚴峻,歐盟國家加強了溫室氣體減排的力度。根據聯合國環境規劃署的統計,歐美國家建筑能耗占社會終端能耗的比重越來越大,約為30%~40%以上。2007年3月歐盟國家與政府首腦會議提出了三個“20%”的節能減排目標:即在2020年以前將溫室氣體的排放量在1990年水平上降低20%,2020年前將一次能源消耗降低20%,2020年前可再生能源的應用比例提高20%。德國在建筑節能方面走在歐洲各國的前列,在建筑節能領域已建立了比較完備的法規制度、政策、標準和技術體系,在建筑節能的不同領域也制定了相應的促進計劃、政策工具和市場推廣機制。
1、德國低能耗建筑
低能耗建筑最終目標是建筑不通過傳統的采暖方式和主動的空調形式來實現舒適的冬季和夏季室內環境。采用的主要節能技術包括:
(1)、加強建筑圍護體系的保溫性能;
(2)、提高建筑的氣密性能;
(3)、機械送新風并進行熱回收;
(4)、低熱負荷的采暖方式。
德國低能耗建筑能效指標體系
1.1.1、德國建筑節能標準由高能耗到低能耗再到被動房經歷了七個階段:
1.1.2、德國低能耗建筑能效指標體系的特點:
(1)、建筑物不再將單個的建筑構件視為評判能效的關鍵標準,而是將建筑物看作一個完整的系統進行計算和評估;
(2)、建筑物能耗不再僅限于年采暖熱需求,而是擴大到這個供暖、制冷、照明、通風、熱水制備以及相關輔助能源;
(3)、建筑物應達到一個主要和一個次要條件,限定了兩個能效指標,一方面是建筑物的一次能源需求不得超過限定值;另一方面建筑圍護結構的傳熱系數必須滿足最低能耗水平。
1.1.3、德國低能耗建筑的分類:
1.1.4、對被動房必須滿足相應的能效指標:
(1)、年采暖終端熱耗≤15kWh/(m2?a);
(2)、最大供熱負荷≤10w/m2;
(3)、用于采暖、生活熱水和家庭用電的年一次能源消耗≤120 kWh/(m2?a);
(4)、超溫頻率≤10%。
1.1.6、低能耗建筑能效指標體系的意義
在低能耗建筑能效指標體系中,一個重要的數值就是一次性能源指標,單位是 kWh/(m2?a)。也就是它標志著建筑物每平方米,每年的能量消耗。它就是在考慮了所有建筑能耗相關的因素的基礎上得到的。德國能效指標體系把建筑物消耗能量進行量化,并且可以對已建成的和設計中的建筑物,進行比較準確的指導。設計工作者可以很方便的比較使用各種節能方法或者節能設備的可能性,從而系統的得到較為經濟有效的節能方案。
1.2、德國建筑能源證書制度
2007年德國在建筑節能條例 (EnEv2007),全面引入能源證書制度。能源證書制度在德國強制性推行,要求德國境內所有的建筑,在新建、翻修或者更換所有人的情況下,必須出示達標的能源證書認證。能源證書是以控制單位建筑面積能耗為核心的節能體系;它使不同地區的建筑物對于能源的消耗有了可比性,并且能夠用較為準確的數值對設計中的建筑物能耗進行評價。
1.2.1、德國建筑能源證書主要記錄建筑的技術情況:
(1)、建筑地址、建造年限、設備年限、建筑面積等基本信息;
(2)、建筑物每平方米每年的采暖制冷能耗值、一次性能耗值、建筑物每平米每年的CO2排放量等能效指標;
(3)、建筑護結構綜合導熱系數的計算值和EnEv所要求的最大允許值等建筑維護結構性能指標。
1.2.2、能源證書制度的市場運作
德國在 2000 年就已經成立了德國能源聯邦署(是由德國聯邦經濟和技術部、德國聯邦交通、建設與城市發展部和德國聯邦環境、自然保護與核能安全部共同出資50%,復興信貸銀行集團出資50%共同組建的有限責任公司)。主要職責:推廣宣傳能效標識認證制度;提供低息的國家貸款資助個人以及企業進行節能改造;給采用好的節能設備的個人或者企業以一定的資金獎勵等。德國規定公共建筑的能源證書必須懸掛在該建筑公共部分如門廳等處,以利公眾監督。能源證書有效期為10年,屆時需要重新審核更新。
1.2.3、德國建筑能源證書認證制度的意義
(1)、普及和提高建筑物耗能和節能的意識到每幢建筑物,每家每戶,每個人;
(2)、鼓勵投資者和建造者在建造建筑物和配置建筑物設施時采取節能措施;
(3)、為買房人和租房人提供建筑物經營成本信息;
(4)、推動和促進對已有建筑物節能措施的投資。
2、德國低能耗建筑能效指標體系、能源證書制度對中國低能耗建筑的啟示
中國在丹麥哥本哈根舉行聯合國氣候變化會議前夕,公布了溫室氣體減排計劃,承諾2020年為止溫室氣體排放比2005年下降40%至45%。這是中國首次宣布溫室氣體減排清晰量化目標。建筑領域溫室氣體的排放已達到世界溫室氣體排放總量的30%左右。由于建筑節能的成本收益相對于其他行業(工業、交通)更高,因此建筑節能應該成為中國實現其減排目標的優先發展領域。
2.1、中國低能耗建筑發展的現狀
經過10年的發展,使節能技術水平逐漸提高,從重視單項技術到綜合全面的建筑節能技術解決方案,可再生能源利用率逐步提高。
2.3、對中國低能耗建筑發展的啟示
(1)、健全我國建筑節能標準,我國現行的建筑節能的判定都以建筑構件或技術設備的單項能耗為基礎,缺少對整個建筑物一次能源消耗的定義和限值,應以能效指標作為建筑性能的核心,使不同技術系統有機聯系起來,將不同技術應用性能的客觀運用。
(2)、健全我國對綠色節能建筑的經濟性評價,傳統的節能標準強調單項技術及設備的疊加應用,缺乏整體性,導致成本增加。通過全壽命周期成本計算, 建造成本,運營成本,回收成本.有效評估控制建筑成本和投資風險,提高建筑的可持續性而獲得更大的經濟回報。
(3)、健全綠色節能建筑項目在全壽命周期內的質量監控制度。與歐洲相比,我國建筑項目的實施速度快。設計施工和后期使用粗放,而高質量和細節控制正是綠色節能建筑必不可少的前提條件。
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綠色低碳生活正成為一種社會時尚,節能環保逐漸滲透到人們生產生活的方方面面,國民愈加認可節約水電、少開空調、少開車等綠色低碳的節能生活方式。在此背景下,博物館作為社會公共建筑的重要組成部分,其建筑設計需體現和融入環保節能理念,避免房屋建筑出現不必要的資源浪費,切實解決房屋建設造成的環境污染問題。
1博物館建筑設計中運用節能環保理念的必要性
在我國建筑行業迅猛發展的進程中,博物館建筑設計普遍存在嚴重的資源浪費情況,人們對建筑外觀存在強烈的求美心理,不夠重視設計格局的整體性,忽略了環保與節能等方面的設計要求,盲目追求內部環境的舒適與外形的精美,引發生態環境問題。此外,有些建筑建設者、使用者、設計者自身不具備良好的節能環保意識,設計構思不縝密,導致建筑的節能環保之路愈加坎坷,在此形勢下亟待采取有效策略融入節能環保理念,改變建筑工程資源浪費現狀[1]。
2博物館建筑設計中節能環保理念的具體體現
(1)在節能環保型建筑材料上的體現。材料是一座建筑是否具有節能環保設計優勢的最直觀體現,其選擇與應用情況直接決定著建筑質量和使用效果。從現階段來看,大部分博物館建筑還存在尚未普及應用節能環保型材料的問題,需提高節能環保型材料的設計與實踐運用率,發揮其具有的經濟優勢、降耗優勢。現在建筑材料市場中的環保型建筑材料愈加多樣化,可將其作為常規施工材料的替代品,在設計階段綜合分析材料運用全過程,避免材料運輸、貯存、使用等環節發生不必要損耗,盡可能將塑料材料回收品有效運用到現代博物館建筑設計中[2]。(2)在清潔型能源上的體現。雖然風能與太陽能這兩種清潔性能源近年來的應用范圍愈加廣泛,已經滲透到房屋建筑設計中,然而要想提高清潔性能源利用率,還需要加強對清潔型能源的多方開發與綜合利用,使其充分體現在博物館建筑工程中,使建筑附近太陽能發電系統更加完善,有效降低電能損耗,提高電力儲存能力,為博物館晚間用電提供更優質的服務[3]。(3)在初始設計中的體現。建筑工程中的初始設計十分重要,是整個工程建設的前期工作,將節能環保理念體現在初始設計中能夠從建筑現場氣候、地質、水資源的考察入手,了解自然情況,做好設計規劃,防止發生建筑重建現象。設計人員需要分析能否將附近自然資源融入博物館建筑建設中,提高自然資源利用率,合理開發和利用周邊清潔型能源,加強對不可再生資源的有效保護,最大限度地避免環境污染,切實降低建筑建設所產生的資源壓力[4]。(4)在施工過程中的體現。博物館建筑施工作業以節能環保理念為指導思想,將其視為基本施工原則,采取符合環保型材料使用需求的施工工藝,選擇環境友好型的施工機械設備,在施工現場及時清掃建筑垃圾,制定可體現出節能環保理念的施工方法,綜合工程成本低、耗能少的施工目標,給社會建設出滿意的低碳博物館。
3博物館建筑設計中節能環保理念的融入路徑
3.1在照明系統中的融入路徑
博物館建設中照明系統設計必不可少,照明對于現代社會人們生活、學習、工作、娛樂的重要性不言而喻,將節能環保理念融入照明系統,可引入BAS照明設計方案,合理運用照明裝置,為建筑使用提供更舒適的照明體驗,讓室內場景得以與照明系統協調統一[6-7]。
3.2在門窗設計中的融入路徑
門窗雖然在博物館建筑整個工程中的比重不大,但門窗的作用和影響不能忽視。設計人員將環保節能理念融入門窗設計,可通過擴大門窗開闊建筑使用者的視野,強化采光效果,打造明亮寬敞的房屋[8]。為了避免由于擴大門窗給房屋保溫效果造成的不利影響,應嚴格控制門窗擴大的面積,同時選擇具有保溫節能優勢的新型門窗材料,保證門窗的密封性,增強門窗保溫性能。
3.3在屋面設計中的融入路徑
進行博物館屋面設計時,選擇吸水率低、強度高、導熱系數小且具有良好保溫性能的屋面絕緣材料,在屋頂瓦片和防水層內放置這些材料。使用聚苯乙烯和輕質混凝土板材時,保證水泥黏合劑與散裝材料應用過程科學合理,注意材料防潮與不透水問題,嚴格控制材料混合比例,獲取最佳隔熱效果[9]。
3.4在綠化的融入路徑
縱觀我國城市化建設現狀不難發現,高層博物館建筑逐漸增多。由于底層與高層存在明顯的溫度差異,高層容易在炎熱夏季出現房屋內部溫度過高的情況,影響使用者舒適感與身體健康,甚至存在曬傷使用者的風險隱患。對此,可將環保節能理念融入博物館建筑綠化設計中,應用爬山虎等植物對房屋內部溫度起到靈活調節的作用,既能達到保護的效果,又能改善室內條件,建筑整體環境得到了美觀美化,人們在使用建筑時也減少了粉塵、二氧化碳等有害物質吸入,空氣凈化率明顯提高,這是行之有效的建筑節能環保設計措施[10-11]。
4博物館建筑設計中節能環保理念的體現與融入現狀
整體來看,國內博物館建筑設計效率和水平不斷提高,引入了越來越多的新理念、新技術、新材料、新設備、新工藝,為節能環保理念在房屋建筑設計中的體現與融入創造了便利條件,促進了低碳型博物館建筑數量的增加和規模的不斷增大。但是,不可否認現階段博物館建筑設計中節能環保理念的體現與融入還存在一些問題,具體如下。
4.1環保設計水平較低
盡管近年來節能環保已經成為社會發展的主要潮流,各領域很大程度上增強了節能環保意識,但博物館建筑工程設計與節能環保之間的結合還不夠密切,實踐起來面臨諸多難題,相較于發達國家而言,國內博物館建筑工程節能環保設計水平還存在一定差距,無法真正體現節能環保理念的應用意義。
4.2進展速度慢
節能環保理念在我國建筑領域設計工作中的引入時間較晚,很多人對此認知不足,難以理解其必要性和重要性,在設計博物館建筑時盲目重視短期經濟效益,缺少環境保護的自覺性、責任心,限制了節能環保政策在博物館建筑領域的實施推廣。
4.3協調發展困難
很多博物館建筑節能環保設計流于形式,施工中在落實節能環保措施時沒有把控整體,難以協調發展,導致建筑只在某一工程上表現出極高的節能環保強度,其他工程施工中則基本沒有體現。
4.4人才匱乏
人才是研究博物館建筑節能環保設計工作并將其推廣應用到實際項目的實踐者,而當前國內此方面人才明顯不足,許多博物館建筑設計人員專業水平有限,難以順應時代進步趨勢、掌握節能環保設計手段,工作中設計理念滯后、設計方法單一、設計模式固定,嚴重影響了博物館建筑節能環保設計整體水平的提升。
5博物館建筑設計中節能環保理念的體現與融入建議
首先,加強法律約束。法治社會以法律依據為規范標準,博物館建筑節能環保設計也不例外。為了規范節能環保設計,保證建筑具備良好的節能環保效果,加強相關法律法規建設,應通過節能建筑材料標準化立法等工作,為建筑綠色能源進程提供最大助力,壯大博物館建筑節能環保產業,全面發展。其次,加大宣傳力度。政府有關單位及博物館建筑項目負責人應加大建筑節能環保設計的宣傳力度,將門窗節能、屋面節能等設計內容通過官方微信公眾號、廣播、電視、宣傳冊等宣傳到位,讓更多人關注博物館建筑節能環保設計,促進該項工作的飛躍式發展。地方政府應響應國家號召,出臺超低能耗建筑的扶持政策,在新農村建設與公共建筑中率先推廣超低能耗建筑,為低能耗保溫材料、門窗建筑設計方案提供一次性資金補貼或貸款資金等扶持政策,加大宣傳影響性,促使更多博物館建筑項目主動參與到低能耗建筑體系中。最后,重視人才培養。高校與博物館建筑設計院應加強校企合作,共同培養出符合低能耗建筑建設需求和現代社會發展趨勢的節能環保設計人才。
6結束語
總之,將節能環保理念融入博物館建筑設計中,可以最大程度上節材、節水、節地、節能,避免污染環境,保護生態環境,給人們創造高效、舒適、健康的博物館使用空間,打造與自然和諧共生的現代博物館建筑。在建筑設計中要堅持建筑、人、自然環境協調發展的總體目標,避免破壞自然環境。
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人類社會的文明是從森林的砍伐中解開了序幕,在土地的耕耘中誕生了科學文化。但是不斷發展和進步的人類文明也在不斷破壞和摧毀著我們賴以生存的地球環境,地球環境持續惡化使世界生態環境發生重大改變,如冰川消融、海面升高、洪水泛濫、干旱頻發、物種滅絕、疾病流行等對人類的生存構成了嚴重威脅,引起了全世界的關注。人們基于社會可持續發展、生態系統自然平衡的原則,以實現建筑壽命周期過程中能源資源、人居環境、生態環境的和諧統一為目標,提出了生態建筑、綠色建筑的新理念。
一、 “綠色建筑”理念的內涵、提出和發展。
在20世紀60年代,美籍意大利建筑師保羅?索勒瑞(Paola Soleri)把生態學(Ecology)和建筑學(Architecture)兩個詞合并為“Arology”,首次提出了“生態建筑學”。70年代一些學者遵循“保護地球環境、節約資源、確保人居環境質量”的基本原則提出了“綠色建筑”理念。1992年聯合國環境與發展大會通過的《21世紀議程》中又提出了“可持續建筑”的新理念。上述三種理念都無一例外地把“注重以人為本和可持續發展,提供健康、舒適、安全的居住、工作和活動的空間。并最低限度的影響環境”作為最終目標。世界上許多國家都在發展各自的標準和評估體系,中國在2008年舉辦奧運會時,根據“綠色奧運、科技奧運、人文奧運”理念也制定了自己的標準和評估體系。但從研究走向來看,都把“超低能耗、最大限度地利用自然采光、自然通風”作為綠色建筑的最重要、最基本的標準條件。
二、關于我國新時期綠色建筑建設方向的探討
1、加強城市規劃、人居建設項目前期的環境影響報告審批;人口、建筑物要低密度化、高層建筑布局要分散化。
城市是人類社會文明發展形成的必然產物,城市化建設是社會發展的必然走向。根據《國家人口發展戰略研究報告》顯示,到2020年,我國的全國人口要控制在14.5億,城市化率將達到53%。一個城市總建筑面積的50%以上是用來居住的,一個人一生2/3以上的時間都是在居住區度過的。由此可見,一個城市、居住建筑的合理規劃、布局對人類的生活質量有著至關重要的作用。
在進行項目竣工驗收時,政府部門要嚴格按照批復文件進行檢查驗收,保證綠地面積。堅決杜絕“I期是綠地、II期搞建設”或者“驗收時花崗巖上種草皮,驗收后揭走變街區”等弄虛作假現象的發生。
2、限制低層高、走廊式新世紀“筒子樓”的建造。
隨著城市化建設的加速發展,城市建設用地的供應形勢會日益嚴峻。拆遷改造將是未來城市建設的主要發展方向,調查發現拆遷安置成本已占到地產企業成本的70%。
設計師們為了適應地產企業建筑造型更美,建筑面積更多的需求,又要滿足規劃條件建筑密度的限制,從而采取降低層高、內廊式布局等設計手段來滿足,造成我們身邊“新世紀筒子樓”層出不窮。內廊式布局的先天缺陷就是戶間干擾大、通風條件差,套內不通透;低層高的設計又大大影響了建筑物室內外空氣的對流和采光。特別是建筑物背陰面的家庭自入住之日起,就注定無法享受到自然的光照,為滿足使用要求使用不得不過多的使用人工光源和空調系統,而消耗更多的能源。調查還發現,由于戶型布局和結構限制,一般高層住宅的衛生間大多是沒有通風和采光的暗間,暗衛生間空氣中病毒和細菌總數是有通風光照衛生間的10倍以上,因為有效地通風和光照可以使衛生間更干燥,以帶走和殺滅空氣中的病毒和細菌。特別是由于人們生活水平的提高,空調系統的廣泛采用,居室越來越密閉,衛生間的空氣隨人類活動被帶入其他居室,形成整體套房污染。而病毒和細菌依附在空氣中的懸浮物上隨著溫度的上升而上浮,停滯在房間大約2/3層高的空間,所以當室內凈空空間低于2.6米時,會對人的身體健康造成極大地危害。醫療數據顯示,在密閉的居室生活的人比一般人在呼吸系統和神經系統疾病的發病率上高出45%。
所以設計師在工作時要多從使用者身心健康角度出發,充分考慮建筑的自然通風和光照,減少低層高、走廊式新世紀“筒子樓”的出現,
3、杜絕“短命型”工程的審批建設,嚴防垃圾工程產生。
近二十年來,中國成為世界上年新建建筑量最大的國家,每年20億平米新建面積消耗了全世界40%的鋼筋和水泥。在我們創造世界第一的同時,我們還在創造每年高達4億噸全球最多的建筑垃圾,這其中有大量的“青壯年”建筑在上演著一場場非正常死亡。
所以只有引入科學嚴謹的評估和監督機制,才是避免因城市規劃短視、工程質量低劣而造成巨大的資源浪費的根本途徑。
4、加大新型低能耗、零能耗建筑的建設。
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.080
建筑節能是實現我國節能減排重大戰略決策的主要任務之一。我國北方地區建筑采暖能耗占當地全社會能耗的25%左右,占我國建筑總能耗的40%,是我國建筑節能的重點[1-4],為此,2015年10月我國住房城鄉建設部公布了《被動式超低能耗綠色建筑技術導則(試行)》以推動我國超低能耗建筑[5]。
本文提出了節能可控式分戶暖氣片熱量計量系統(energy-saving controllable household radiator heat- metering system and charging,簡稱HRHCS),并對其進行深入研究,基于智能控制、能源等角度,設計提出了幾種典型的HRHCS,并對其應用前景進行了分析[6-7]。
1 HRHCS方案
1.1 系統整體方案
如圖1所示,HRHCS由電源、閥控系統、定時系統、進水管道、回水管道、暖氣片、顯示調節系統、熱量計量系統、進水管口及回水管口等組成。其中,電源為鋰離子儲能電池,供給系統中閥控系統、定時系統、熱量計量系統等所需電能;閥控系統控制閥門開關,由閥門驅動直流電機、電磁繼電器及其控制電路組成。當室內溫度低于室內設置最低溫度時,閥控系統中電磁繼電器打開電源,直流電機驅動打開閥門,閥門打開后電磁繼電器切斷電源;當室內溫度高于室內設置最高溫度時,閥控系統中電磁繼電器打開電源,直流電機驅動關閉閥門,閥門關閉后電磁繼電器切斷電源。熱量計量系統實現HRHCS熱量使用的計量,由熱量計及兩側閥門組成,在熱量計出現故障時,關閉兩側閥門可以取下熱量計進行更換或維護。
HRHCS本質上屬于供暖功能模塊,其內部定時系統通過設定時間開關閥門實現室溫控制。依據供暖針對性不同,HRHCS又可以進行設置為不同模式:(1)基于用戶人群可以設置為老人專用模式、兒童專用模式、成人專用模式等三種;(2)基于室溫控制模式,可以設置為溫控及紅外探測感控;(3)基于功能控制模式有可以設置為溫暖舒適型、平安健康型、抗力鍛煉型等類型。
1.2 基于時間溫控模式
基于時間溫控模式HRHCS采用最簡單的時控方式,尤其適合于有固定作息時間的家庭,如具有固定上下班規律的上班族、學生等。當家里沒人時,可以將室內取暖閥門關閉;在將要回家前五分鐘,打開取暖閥門,讓室溫在人到家時剛好提升上來。
基于時間溫控模式的設定時間范圍可以為天制、周制、月制甚至年制,即可以設置一天內、一周內、一月內甚至一年內閥門的開關時段,如圖2所示。復雜設置方式可以利用網絡通過數據庫方式直接導入模式完成,如此實現了供暖的精確時效控制。時控范圍、時控初始時間、時控模式等均可以通過顯示調節系統設置或者選擇。
當然,基于時間溫控模式的HRHCS也可以同時與其它控制模式組合聯用,如圖2所示,與基于室溫控制模式中的手機遙控模式聯用,通過手機遙控實現閥門開啟時間的精確控制就更為便捷、節能。
1.3 基于用戶人群模式
不同供暖用戶人群,對所需求的室內溫度是不一樣的。如圖2所示,按供暖用戶人群細分,可以分為老人專用模式、兒童專用模式、成人專用模式。一般說來,老年人身體較弱,冬季容易怕冷,故而其房間設置供暖溫度要高些,一般為22-26℃;兒童火力旺,在太暖和的房g反而容易因外出受涼感冒,因此其房間設置供暖溫度可以低一些,一般為14-18℃;一般成人房間設置供暖溫度居于兩者之間,一般可取18-22℃;客廳為全家主要活動場所,溫度適中較為合適,一般設置20℃左右;門廳、衛生間等取暖溫度設置可以更低些,取16℃;廚房因為其他房間熱量的傳遞,其溫度即使不供暖也會維持在6℃以上,如此還有利于蔬菜等保鮮。如此設置,既考慮了不同人群體質因素,同時從自己房間出門到外,還有客廳、門廳等需要穿過,減少了冬季由于室內外大溫差變化對人體的影響。
1.4 基于室溫控制模式
基于室溫控制模式究其實質而言屬于點溫度控制,如圖2所示,具體可分為普通溫控模式、紅外溫控模式及手機遙控溫控模式三種:(1)基于室溫控制的普通溫控模式,取室內某一地點溫度為控制溫度點,進行室溫控制,該控制溫度地點可以為室內任意一處,設定室內最低溫度與最高溫度,在室溫低于設置的最低溫度時,閥門開度增大;當室溫高于設置的最高溫度時,閥門開度減小。如此實現室溫的自動調節。(2)基于室溫控制的紅外溫控模式通過紅外探測感知室內沒有人時,閥門開度關閉,由此減小室內熱量消耗。在紅外探測感知室內進入人后,閥門開度開到最大,以盡快提升室內溫度至設置溫度范圍。室溫提升的過程時間可以根據需求進行調整,該過程正好有效避免了人由室外直接進入較高溫度室內因溫差過大而引起的不舒服問題。(3)基于室溫控制的手機遙控溫控模式則是通過手機遙控HRHCS閥門開關,實現室溫遙控效果。
1.5 基于功能控制模式
基于功能控制模式則以人為本,具體說來可分為溫暖舒適型、平安健康型、抗力鍛煉型等類型:(1)溫暖舒適型HRHCS實際上就是目前普通取暖方式,它強調人體對于溫度的舒適感覺,室溫要求不低于18℃。(2)平安健康型HRHCS強調人體的身體健康,其室溫設置上可以更低,強調人體感知的不僅是溫度,更重要的室內外溫差,根據人體適應性不同,進行室溫設置,對于一般健康人群,其最低室溫設置一般為不讓人凍傷為目的,一般可設為12℃,最高室溫設置為22℃;對于怕冷人群,最低室溫設置可以高些,但一般不會超過16℃,最高室溫設置為26℃;對于怕熱人群,最低室溫設置回更低些,可設置為8℃甚至更低,最高室溫設置為20℃。(3)抗力鍛煉型HRHCS則是全能型設置模式,此時不再注意能耗情況,其提供了鍛煉身體的一種模式,就是為了提高身體抵抗高溫、低溫、高溫差、低溫差的能力,即使是夏季室內也可調整為冬季三九嚴寒環境,冬季下室內亦可將溫度調整為夏季酷暑環境,當然,夏季時也可讓室溫更高,冬季時也可讓室溫更低;同時,人處于室內時室溫也可變化,室溫變化的速度也可以調節。具體原理圖如圖2所示。
2 功能拓展
HRHCS本質上是一個傳熱、換熱功能模塊,它可以與太陽能、地熱能、風能、生物質能等其他能量供應模式結合,形成更為環保節能的取暖模式。
HRHCS中所需電能由光伏板組件將太陽能轉化為直流電,直接儲存在鋰離子電池中,由鋰離子電池供給系統用電;太陽能集熱板將太陽能加熱水,當加熱到設定溫度時,將熱水存儲到集熱裝置中,當室內溫度降低需要HRHCS供暖時,HRHCS中閥控系統驅動其內直流電機打開閥門,集熱裝置中儲存的熱水自其中流出實現取暖效果;當室內溫度升高到設定的室內最高溫度時,HRHCS中閥控系統驅動其內直流電機關閉閥門。
2.1 太陽能HRHCS
萬物生長靠太陽,太陽能具有普遍、無害、巨大、長久等其他能源供給模式無可比擬的優點。若完全以太陽能供給HRHCS,則其原理示意圖如圖3所示。
HRHCS中所需電能由光伏板組件將太陽能轉化為直流電,直接儲存在鋰離子電池中,由鋰離子池供給系統用電;太陽能集熱板將太陽能加熱水,當加熱到設定溫度時,將熱水存儲到集熱裝置中,當室內溫度降低需要HRHCS供暖時,HRHCS中閥控系統驅動其內直流電機打開閥門,集熱裝置中儲存的熱水自其中流出實現取暖效果;當室內溫度升高到設定的室內最高溫度時,HRHCS中閥控系統驅動其內直流電機關閉閥門。
2.2 地熱能HRHCS
地熱能HRHCS原理示意圖如圖4所示。世界五大地熱資源中有三大地熱資源與我國有關,地熱能供暖是僅次于地熱發電的地熱開發利用方式,以地熱能供給HRHCS無論對于我國的地熱綜合開發利用還是節能減排都具有重要的現實意義。
2.3 太陽能+風能HRHCS
當然,根據以上思路,還可以進一步拓展,根據實際條件采用更為靈活的兩能源、三能源甚至更多種能源的復合能源供給模式,譬如太陽能+電能,太陽能+風能等,以便HRHCS節能的同時,還可以保證其運行效果的可靠性。這里僅以太陽能+風能HRHCS為例,其參考原理示意圖如圖5所示。
鑒于風能更適合于發電,而太陽能則既可以發電,又可以直接熱利用,這里太陽能+風能HRHCS中所需電能均由風能提供,風力發出來的電首先儲存在鋰離子蓄電池中;太陽能僅進行熱利用。
3 結論
模塊化功能模塊HRHCS應用更靈活。基于時效(時間)角度,HRHCS形成了供暖的全時間范圍的精確時效控制,基于用戶人群模式、室溫控制模式、功能控制模式,可以形成更有針對性的不同類型的HRHCS。同時,HRHCS可以與太陽能、地熱能、風能、生物質能等其他能量供應模式結合,實現了建筑能耗取暖零能耗。HRHCS節能環保,綠色健康,安裝簡單可靠,制造成本低,地區適用范圍廣,不僅適用于現有北方集中供暖系統,尤其適用于南方濕冷地區。
參考文獻:
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[5]住房和城鄉建設部.被動式超低能耗建筑技術導則(試行)(居住建筑)[R].2015.
[6]欒曉文,王學升,周相鑫等.可控式分戶暖氣片熱量計量裝置:中國,ZL200920280905.3[P].2010(11):17.
進入21世紀,全球城鎮化進程加快、經濟快速增長,但是人口急驟增加、資源萎縮、環境惡化,使人類面臨著嚴峻挑戰.在建筑物的建造和使用過程中不僅消耗大量的能源與資源,而且破壞了環境,因此,對于節約能源與資源,提高使用效率,緩解能源資源短缺的矛盾,保護和改善環境,各國政府與工程界都進行了不懈的研究與實踐,提出了綠色建筑的理念.
綠色建筑亦稱為生態建筑、可持續發展建筑.在建筑經濟學領域,綠色建筑措施帶來了社會效益、環保效益和經濟效益.在設計領域,綠色建筑采用建筑集成設計方法并遵守環境設計準則,將建筑物作為一個完整的系統,綜合考慮建筑的間距朝向、形狀、結構體系、圍護結構等因素.綜合國內外專家的研究,綠色建筑可理解為在建筑的"全生命"周期內,最大限度地保護環境、節約資源(節能、節水、節地、節材)和減少污染,為人們提供健康、適用和高效地使用空間,最終實現與自然共生的建筑物.因此"綠色建筑"是一個有機的整體概念,它貫穿于建筑物的規劃、設計、建筑、使用以及維護的全過程,覆蓋建筑物的整個生命周期,"綠色建筑"是自然環境的一部分,與之共同構成和諧的有機系統.
綠色建筑是追求自然、建筑和人三者之間和諧統一.綠色建筑不是奢侈品,不應該追求表面的貼金和技術措施的大而全.一定要選擇自己適應的技術,針對特有的自然地理環境條件和使用要求,利用先進的模擬分析工具,因地制宜的確定可能的、適度的技術措施.建筑的綠色化設計必須進行定量的評價分析.
綠色建筑中主要涉及能源和環境兩大問題,我們的研究實踐途徑也包括兩個方面:一是傳統民居建筑中的綠色化手段研究,另外是現代建筑綠色化設計實踐.下面主要介紹后者.現時期的綠色建筑設計主要范圍有以下幾點:
1 建筑熱量平衡,節約能耗建筑熱量平衡,節約能耗.意思就是減少建筑中的能源的散失,在建筑中合理利用和有效利用能源,不斷提高能源利用率.這其中主要涉及耗能大的方面就是北方地區的采暖和南方地區的隔熱.建筑采暖和隔熱是建筑節能的關鍵,如何有效地做好建筑采暖和隔熱工作,建立可持續發展的建筑環境是值得探討的問題.國內的熱平衡主要體現在構造方面,國外的有些做法是利用建筑本身的設計.
1.1 德國新國會大廈的熱平衡系統的處理穹頂下造型奇特的錐體內設置的通風管道吸走室內熱空氣,并通過熱量轉換器將其中的熱量吸收.這一錐體可以使新鮮空氣進入室內后緩慢地擴散到室內各個角落,然后變熱、上升、排出.這對室內人員的舒適感很重要,而且減少了通風的噪聲.
1.2 建筑通風系統的設中國建筑能耗在通風方面總量大、比例高、能效低、污染重,已經成為影響可持續發展的重大問題.通風不僅僅是單純的空間的換氣,還包括調節室內溫度,濕度.尤其是工廠的通風,要達到降溫、采暖、吸塵、排毒、凈化的目的,保證職工的安全和健康.國內雖然在技術和材料方面跟國外相比還有一定的差距,但是在這方面已經作了不少的研究.
1.3 清華低能耗示范樓---綠色建筑研究中心室內環境控制系統有限考慮被動方式,用自然手段維持室內熱舒適環境.根據北京地區的氣候特點,春秋兩季可通過大換氣量的自然通風來帶走余熱,保證室內較為舒適的熱環境,縮短空調系統運行時間.
利用熱壓通風和風壓通風的結合,根據建筑結構形式及周圍環境的特點,在樓梯間和走廊設置通風豎井,負責不同樓層的熱壓通風.在建筑頂端設計玻璃煙囪,利用太陽能強化通風.此外在建筑外立面合適部位設置開啟扇,使得室外空氣在風壓通風的作用下可順暢地貫穿流過建筑.
建成后的清華大學超低能耗示范樓建筑總能耗可有效控制在常規建筑物能耗的1/3以下,冬季可基本實現零采暖能耗,夏季最熱月整個圍護結構的平均得熱僅為5.2W/m2,護結構導致的建筑耗冷耗熱量僅為常規建筑的10%.此外能源、設備、照明等系統采用了多項節能和可再生能源技術,示范樓單位面積全年總用電量僅為北京市同類建筑用電量指標的30%.
2 建筑自然物的生態平衡生活經驗和研究結論告訴我們,良好的辦公環境對人的工作效率和心理狀況會產生有益的影響.現在的建筑師傾向于創造一種完美的建筑生態空間,提高室內空間環境的舒適感,提高空氣的清新度.使人們身臨其境能夠享受大自然的詩情畫意,起到回歸大自然的作用.換句話說就是用自然的方式來調節空氣質量.國外的技術發展實現了建筑的功能、美觀、生態的完美結合.
例如:法蘭克福商業銀行總部大樓建筑平面是三角形,由三枚"花瓣"和"中莖"組成."花瓣是辦公區域,"中莖"實際是中庭,從下到上為面朝內的辦公室提供天然的排風通道,起到拔風效應.每一個辦公空間都能享受通風和采光.電梯,樓梯和服務設施都集中在三個角內,以強化辦公室與花園的村落氣息.通過建筑設計或改造建筑設計使室內、外通透,或打開部分墻面,使室內、外一體化,創造出開敞的流動空間,讓使用者更多地獲得陽光、新鮮空氣和景色.炎炎夏日,辦公樓里面卻涼爽宜人,在這里面找不到中央空調之類的制冷設備,樓里面采用的是全新的"空調"系統,耗能只有傳統空調的一半,但舒適度卻高出很多.具有緩解城市熱島效應,改善屋頂熱工性能等作用,因此,這種綠化是一種值得推廣的建筑方式.
3 建筑水處理中國是一個泱泱大國,但是水資源是有限的.幾次的水污染,使人們已經充分認識到水資源的重要性.積極地做好水資源的利用,包括很多方面:熱水的循環利用、太陽能的熱水利用、污水的處理、中水回收等.在建筑采暖中主要關心的是熱水的循環利用.很好的利用這種循環,能為建筑節省很多能耗.
例如:德國新國會大廈的水供暖平衡系統的處理大廈自帶的熱能工廠所提供的能量在滿足日常供暖或降溫需要后,剩余的熱能將被用來加熱從深達 300 米的地下蓄水層中抽出的地下水,然后再送回低層中存儲,以這種手段來利用多余的能量.絕熱性能好的地層能有效地防止這些熱水的熱損失.在冬季,熱水被抽出來為室內供暖,在夏季,熱水則用來驅動制冷設備,以提供冷卻水.地層中的冷卻水在炎熱的天氣則可抽出來作為天花板冷卻系統中的冷卻劑.熱水回收,完全不同于中央空調以往的熱回收技術,熱回收效果非常高,對廢熱的回收效率最高可超過80%.
4 結論
生態建筑,可持續發展的超低能耗建筑是國家"十五"科技攻關項目"綠色建筑關鍵技術研究"的技術集成平臺,用于展示和實驗各種低能耗、生態化、人性化的建筑形式及先進的技術產品,并在此基礎上陸續開展建筑技術科學領域的基礎與應用性研究,示范并推廣系列的節能、生態、智能技術在公共建筑和住宅上的應用.項目包括建筑物理環境控制與設施研究(聲、光、熱、空氣質量等)、建筑材料與構造(窗、遮陽、屋頂、建筑節點、鋼結構等)、建筑環境控制系統的研究(高效能源系統、新的采暖通風和空調方式及設備開發等)、建筑智能化系統研究.是向社會、大眾宣傳、展示建筑節能和可持續發展建筑概念、技術和產品的展臺.建筑節能是落實以人為本,全面、協調、可持續的科學發展觀,減輕環境污染,實現人與自然和諧發展的重要舉措,走生態良好的文明發展道路的重要體現,是節約能源,保障國家能源安全的關鍵環節,是探索解決建設行業高投入、高消耗、高污染、低效率的根本途徑,是改造和提升傳統建筑業、建材業,實現建設事業健康、協調、可持續發展的重大戰略性工作.
Abstract: Our country has entered the construction of well-off society, started the implementation of goal of strategy of the third pace, implementation of the national economic and Social Development tenth five year plan, accelerate advance socialistic modernization new phase of development. Keep the energy, the sustainable development of economy and environment we face is a major strategic problem.
Key words: building; energy-saving technology; security measures
摘 要:隨著我國社會的發展,城市化進程不斷加快。城市規劃成為國家倡導的可持續發展的城市建設的首要任務。但是,在城市化進程中出現的問題不容忽視。本文將從城市規劃現狀入手,分析當前我國城市規劃中的問題并提出相應的解決措施。
關鍵詞:城市化進程;城市規劃;可持續發展;問題
Abstract: With the development of our society, city changes a process to be accelerated ceaselessly. City planning is the primary task to become a national advocate for the sustainable development of in the construction of city. However, in the city in the process of problem not allow to ignore. This article from the proceed with of current situation of city planning, analysis of current problems in city planning and puts forward the corresponding solution measures.
Key words: city to change process; city planning; sustainable development; problem
中圖分類號:TU201.5
節約建筑用能是貫徹可持續發展戰略和實施科教興國的一個重要方面,是執行節約能源、保護環境基本國策和《中華人民共和國節約能源法》的重要組成部分。要實施建筑節能,必須要對建筑節能及其技術有深入的了解,正確理解建筑節能技術政策,建立科學、有效、適用的建筑節能保障措施,才能夠保證建筑節能技術能夠廣泛推行。
一、建筑節能的概念
建筑節能的研究與開發從上世紀七十年代至今已經歷了二個階段。簡言之,二十世紀七十年代提出的建筑節能,其本質內涵僅僅著重于通過能源節約以降低資金投入,是最淺層次的建筑節能概念。二十世紀八十年代中后期提出建筑節能己經將其升華至節約資源的高度,是基于資源有限論的理論框架而得來的。二十世紀九十年代重提建筑節能,則把建筑耗能與自然生態和人類社會的可持續發展結合起來,是最具積極意義的節能概念。此概念的要義在于,人類社會要發展,而且必須發展,能源則是其發展的動力之源,也就是說人類社會必須以耗能作為其發展支撐平臺。這種最具科學意義的建筑節能概念并非不要消耗能源,而是需要大大提高能源的利用效率(即為居住者所提供衛生舒適的居住條件與所消耗的能源量之比),大幅度減少對環境的污染,減少溫室氣體的排放,這實際上也就是“生態建筑”、“綠色建筑”的重要內涵。
就建筑節能的整體框架思想而言,建筑節能應是指在建筑的全壽命周期內(尤其是在其運行使用期間),盡量減少寶貴的稀缺的常規能源的消耗量。
建筑物在運行期間對常規能源的消耗主要來自采暖與空調能耗、炊事和飲食能耗、熱水供應能耗、家電能耗以及照明能耗等方面(各部分能耗大體比例見下表);所耗能量資源主要是化石類燃料能源(如煤、石油、天然氣、液化氣等)、電能和熱能(如熱水、熱氣)。在國際上,它是與工業、農業、交通運輸能耗并列,屬于民生能耗,一般占全國總能耗的30~40%左右。由于建筑用能關系國計民生,量大面廣,節約建筑用能,是個牽涉到國家全局,影響深遠的大事情。
建筑能耗各部分所占的比例
建筑能耗的構成 采暖空調 熱水供應 電氣 炊事 備注
各部分所占的比例(%) 65 15 16 4
二、建筑節能技術與建筑節能技術政策
建筑節能技術是一門以建筑節能科學為基礎,同時需以不影響人們感覺舒適度為前提的包含了建筑、施工、采暖、通風、空調、照明、電器、建材、熱工、能源、環境、檢測、計算機應用等多個領域的綜合性技術。技術政策,是國家為實現一定歷史時期的任務規定的有著技術發展的行動準則.建筑節能技術政策屬于技術政策范疇。建筑節能技術政策是以促進建筑節能技術發展,利用建筑節能技術減少建筑
耗能、提高建筑中的能源利用效率,為促進經濟增長、社會發展、人居環境和健康等服務而采取的集中性和協調性的措施。建筑節能技術政策主要研究政府促進建筑節能技術發展的政策以及利用建筑節能技術服務建筑節能的政策兩個方面,重點是促進建筑節能技術新產品、工藝和服務的政策。我國從上世紀80年代中期開始推選建筑節能,其總體思路是由北而南,由輸入型節能為主向輸入型與輸出型節能并重轉變。從內容上看,我國建筑節能技術政策的歷史演變可分兩大部分:節能技術行業標準的演變和其他技術政策的演變。
三、建筑節能保障措施
1、政策保障
(1)施行節能性能化政策
在與現行相關建筑規范的有效銜接的基礎上,制定切實可行的節能性能化政策,積極推進節能建筑性能化設計和評測。建立健全科學、量化、可評價的節能性能化指標體系,減少法規對設計創新的限制,通過一定的綠色建筑評估標準或綠色建筑性能化規范(如美國的LEED標準,我國的《建筑性能評定標準》等)對建筑進行廣泛的性能評定。還應建立健全建筑節能統計報告制度,掌握分析建筑節能進展情況。
(2)制定節能激勵政策
根據《節約能源法》和《可再生能源法》研究制定節能經濟激勵政策,從財政投入、稅收、金融等方面支持建筑節能,在政府的宏觀指導下推進建筑節能工作。對于達到建筑節能標準的建筑物,應享受減免固定資產投資方向調節稅等稅收優惠和經濟上給予貸款、貼息等傾斜政策。對于節能產品應給予稅收優惠和貸款支持。建筑節能科研開發推廣項目,應列入地方科研計劃,增加財政撥款和信貸,增加資金投人強度,并形成多方位、多層次的科技資金投入體系。同時實行精神獎勵與經濟激勵并行的節能激勵政策,實現建筑節能的新飛躍。
(3)制定高能耗建筑、材料及設備應用制約政策
制定高能耗建筑、材料及設備應用制約政策,各類高能耗建筑、材料及設備的能耗規定指標,對這些高能耗建筑和企業的耗能量進行嚴格限制,建立能進能出的市場準入和退出機制。原有高能耗建筑、企業必須進行設備、工藝、技術的更新改造;一些產能過剩,設備、工藝、技術落后,能耗和單位產出能耗過高的企業要被淘汰;大力支持高能效設備的研制和生產,淘汰低能效的設備;在建筑節能和設備應用等各方面推行有效的節能措施。
2、管理保障
(1)完善建筑節能管理條例
完善寧波地方的建筑節能管理條例。建立健全新建大型公共建筑執行節能強制性標準的監管機制,加大監管力度,把建筑節能工作落到實處。在對設計環節嚴格監管的同時,要加大對施工和竣工驗收的監管力度。嚴格落實施工圖審查制度。對達不到建筑節能設計標準的設計文件堅決不得通過施工圖審查。建立健全并嚴格執行建筑節能工程施工跟蹤監管和竣工驗收備案制度。
(2)健全建筑節能管理機構
建立健全建筑節能機構,充實機構人員,安排專項資金,加強機構建設,強化機構職能。統籌協調建設各部門工作分工,明確各相關主體的責任和義務。進一步健全領導工作機制。增強綜合協調能力,建立健全各部門互相聯動配合的工作機制,確保管理機構的正常運轉,增強宏觀調控力和微觀控制力。
(3)規范建筑市場監管體系
加強建筑節能監督管理能力建設,結合國務院《建筑節能管理條例》的頒布實施,將建筑節能工作納入法制化軌道。各級行政主管部門應充分發揮監管職能,建立建筑物全生命周期內相互銜接的節能監管體系。進一步制定和完善民用建筑節能標準在實施過程中的監督要點,在建設項目可行性研究報告審查階段、初步設計審查階段、施工圖設計文件審查階段、竣工驗收階段、備案階段,各有關單位嚴格按照有關文件要求,抓好市場準入關、節能設計圖審關、工程監理關、驗收備案關,在建設各階段嚴格執行建筑節能標準。各級管理部門要把工作重點放在監管上,領導專門負責,部門之間相互銜接,聯動監管,使建筑節能進入全過程封閉式管理,對不符合節能強制性標準要求的建設項目,堅決不予審批、驗收備案、銷售和使用。建立違規舉報制度。各級建筑節能管理部門應根據實際情況建立健全建筑節能工作違規舉報制度,向社會公布舉報電話,及時糾正和處理違規行為。
(4)建立建筑節能服務體系
為使建筑節能有序地開展及可持續發展,應發動社會力量,設立各環節的能源服務公司,開展建筑節能服務工作,可以從方案策劃、設計評估、施工管理、用后評價體系諸方面進行科技咨詢,使建筑節能更具科學性、嚴謹性,起點更高,以市場來引導寧波建筑節能的健康發展。
3、技術保障
(1)技術優化
加大優化技術體系的推廣應用力度、制訂和實施優化技術體系的生產標準和建筑設計、施工技術規程,為建筑節能工作的推進提供技術保障.大力推動節能型堵體材料、門窗、保溫及采光技術的優化;建筑低能耗圍護結構組合設計方法的優化;低能耗建筑的綜合設計、環境控制和節能設計的優化;新能源供熱制冷成套技術的優化,包括地熱能、太陽能、地下和地面水體蓄能等的能源的開發利用;節能建筑和節能設備優選和集成,以及相應節能設計軟件的優化;利用相變貯能推動建筑物節能降耗技術的優化以及超低能耗建筑和綠色建筑的研發、示范和應用。
近零能耗綠色建筑指的是適應自然條件與氣候特征,通過氣密性能以及保溫隔熱性能高的圍護結構,利用新風熱回收技術,并采用可再生能源,提供舒適室內環境的建筑。近零能耗綠色建筑主要采用的是被動式設計策略,包括選取合適朝向、遮陽裝置、蓄熱材料、自然通風等,可以為人們提供舒適并且節省資源的方式,對人類社會健康發展具有深遠的意義[1]。目前應用在近零能耗綠色建筑智能輔助設計注意以軟件為主,例如PHPP等,但都不是專業的針對于綠色建筑的軟件,并且性能差強人意,成本也相對較高,很難普及。近零能耗綠色建筑智能輔助設計軟件極大地降低了成本,可以為近零能耗綠色建筑的建設提供有力的支持。
1系統簡介
近零能耗綠色建筑智能輔助設計系統采用多種主流技術進行軟件內部優化處理,提高軟件按鈕相應速度,具有數據高速處理功能,并在系統中加入了許多人性化設置,用來對近零能耗綠色建筑智能輔助設計進行管理。系統具有信息處理、后臺驅動管理等軟件參數,并對軟件進行在線控制管理。該系統還能夠進行背景圖片設置,設置信息的過濾以及設置自動登錄等功能,綜合提升用戶的體驗效果。系統主要包括施工圖管理、施工方案設計、鋼重量校核等功能[2]。
2主要功能
2.1系統登錄
用戶在界面內輸入有效的用戶名或密碼,輸入完成后,點擊界面內的登錄按鍵,即可成功登錄系統,如果用戶輸入的用戶名或密碼有誤,系統會彈出對應的錯誤提示框信息[3]。
2.2主頁
在桌面上的系統的圖標,雙擊之后會彈出一個窗口,在這個窗口中需要輸入用戶名與密碼,在輸入用戶名和密碼之后點擊登錄,進入到軟件的主界面中,其中含有多個功能按鈕和板塊信息供使用者查看處理(如圖1所示)。
2.3施工圖管理
在軟件的左邊是系統的核心功能欄,其中含有不同的按鈕信息和內容,其中的“施工圖管理”功能按鈕是對河道防護施工的設計圖的詳細管理,點擊后進入到對應的功能界面中,其中含有多個板塊信息和內容數據,供施工者隨時調用施工圖。
2.4施工技術管理
在軟件的左邊是系統的核心功能欄,其中含有不同的按鈕信息和內容,其中的“施工圖技術”功能按鈕是對河道防護施工過程中所涉及的技術信息內容的詳細管理,系統分為不同的板塊信息,點擊后切換出對應的功能菜單,包括:平面設計、支反力計算、鋼重量校核、批量生成,使用者可根據情況點擊使用。
2.5施工方案設計
在施工技術管理功能欄中點擊其中的子菜單按鈕,此功能是對施工方案的設計和參數設置,點擊后進入到對應的功能界面,其中含有多個功能參數和按鈕,使用者可根據情況點擊設置(如圖2)。2.5.1基本參數在施工方案設計功能界面中含有多個功能按鈕和板塊信息,其中基本參數欄是對工程施工基本參數的添加,使用者可根據情況填入信息,包括:型號、結構、載重、速度。2.5.2對重方案在施工方案設計功能界面中含有多個功能按鈕和板塊信息,其中對重欄是對工程施工中的鉆孔重量的添加,使用者可根據情況填入信息,包括:導軌——鉆孔導軌、對重導軌;鉆孔直徑——頂輪、導向輪,其中對重部分還需要對重位置、規格、對重輪直接以及偏移量進行設置[4]。2.5.3鉆孔方案在施工方案設計功能界面中含有多個功能按鈕和板塊信息,其中鉆孔欄是對工程施工中的鉆孔具體參數的添加,使用者可根據情況填入信息,包括:鉆空方式、鉆孔寬度、鉆孔高度、鉆孔廠家以及型號、設備廠家以及型號。2.5.4井道方案在施工方案設計功能界面中含有多個功能按鈕和板塊信息,其中井道欄是對工程施工中的實施的鉆孔井道參數的添加,使用者可根據情況填入信息,包括:井道凈寬、井道凈深、門洞寬、門洞高、門洞左右道井道左內壁距離(可選)。2.5.5軌道方案在施工方案設計功能界面中含有多個功能按鈕和板塊信息,其中軌道欄是對工程施工中的實施的鉆孔軌道參數的添加,使用者可根據情況填入信息,包括:軌——鉆孔導軌、對重導軌;鉆孔直徑——頂輪、導向輪[5]。2.5.6方案圖在施工方案設計功能界面中含有多個功能按鈕和板塊信息,其中左邊是對方案圖的詳細內容的呈現,讓使用者能快速的查看到具體的方案的平面圖(如圖3所示)。2.5.7樁孔方案在施工方案設計功能界面中含有多個功能按鈕和板塊信息,其中樁孔板塊是對河道防護施工的樁孔信息的添加,包括:鉆孔凈寬、樁孔凈深(凈高)、標準樁孔、主軌中心到各構件距離等。
2.6支反力計算
在施工技術管理功能欄中點擊其中的“支反力計算“子菜單按鈕,此功能是對工程施工中的支反力的詳細計算,包括:已知——安全鉗、升降載重、轉機重量、平衡系數;支反力——鉆機緩沖器承載R1、對重緩沖器承載R2、鉆機導軌荷載N1/N2、對重導軌荷載N3/N4。
2.7支反力參數
在支反力界面中含有多個板塊信息和內容數據,其中支反力是對其詳細參數的添加,使用者可根據情況填入具體的信息內容數據,包括:鉆機換成器承載R1,對重緩沖器承載R2,鉆機導軌負荷N1-N4。
2.8鋼重量校核
在施工技術管理功能欄中點擊其中的“鋼重量校核”子菜單按鈕,此功能是對灌樁中的鋼筋重量的校準(如圖4)。圖4鋼重量校核功能界2.8.1已知在鋼重量校準板塊界面中含有多個功能板塊信息內容,其中已知板塊可以填入已知的重量信息內容,其中含有多個功能參數和按鈕,包括:鉆機引擎機器自重、升降載重Q、鉆機重量P升降、對重重量P對重、其他重量、鉆機系統、平衡系數、平衡系數。2.8.2高級計算在上圖界面中含有多個功能按鈕,其中“高級計算”按鈕,是對校準計算的詳細重量的校準計算,點擊后進入到對應的功能界面中,其中含有多個功能按鈕和參數信息,包括:回歸公式、最值、Y對應的X。2.8.3批量生成方案在施工技術管理功能欄中點擊其中的“批量生成”子菜單按鈕,此功能是可以進行施工方案設計圖批量生成的快捷設置操作。2.8.4方案繪制設置在施工技術管理功能欄中點擊其中的“繪制設置”子菜單按鈕,此功能是可以進行施工方案設計的繪制工具的詳細設置。
2.9系統注銷
點擊退出系統按鈕,就給出相應提示,是否確定要退出系統,確定退出,直接點擊退出系統按鈕,則系統就會關閉,如需再次使用系統,則會回到我們的第一步操作,點擊確定按鈕,即可進行退出的操作。
3結語
智能輔助設計系統最關鍵的技術為Revit端合規性插件檢查技術與建筑信息交互技術,建筑信息交互技術采用Autodesk公司的LargeModeViewer技術來實現建筑信息交互,該技術具有無需安裝插件、強大的API功能等優勢,建筑信息交互技術主要包括四部分,分別為數據庫、項目和人員信息維護、角色信息維護以及評估管理。通過上述系統硬件與軟件的設計,實現了近零能耗綠色建筑智能輔助設計系統的運行,為近零能耗綠色建筑的建設提供有力的支持。
參考文獻
[1]張時聰,王珂,呂燕捷,等.近零能耗建筑評價的研究與實踐[J].城市建筑,2020,17(35):61-67.
[2]吉林建筑科技學院.被動式超低能耗綠色建筑智能輔助設計系統V1.0:中國,2020SR1237236[P].2020-01-08.
[3]信海輝,張姍姍.實驗室智能管理系統的設計與實現[J].電子元器件與信息技術,2021,5(03):210-211.
人類社會的每次發展,都需要對能源進一步的使用與消耗。現在,我們以及面臨著全球性的能源危機,中國作為一個負責任的大國應該堅持可持續發展的策略。科學研究表明,總體環境污染(空氣、水、光、電磁和固體垃圾)中有34%與建筑業有關,并且建筑業也是一個耗能大戶,全球有50%的能量消耗在建筑的建造和使用過程中。建筑作為能源消耗最大的行業,最近幾年,正逐步走上大力發展高效環保節能的綠色建筑之路。
1 建筑材料的環保節能
1.1 建筑材料的生產和加工行業是一個典型的能源消耗型產業,其生產和加工過程中不僅耗費大量的能源,還會污染環境。因而,發展和推廣環保節能型建筑材料是勢在必行的。建筑材料要做到環保節能,就必須綜合考慮建筑材料的生產和使用能耗,盡量采用工業廢渣做原料,在保證一定材料成本的條件下,選擇保溫效果好的建筑材料。環保節能建筑材料是以最少的資料,并盡量利用工農業廢棄物及再生材料制造出的高效能建筑材料。在生產過程中也盡量減少對大氣污染和能源消耗。
1.2 環保節能型建筑材料的發展及應用現狀
1.2.1 環保節能型建筑材料的發展現狀
(1)廢棄植物纖維
廢棄植物纖維是一種具有多種用途的可再生生物資源,主要是指農作物秸稈、廢棄木質材料、廢棄竹子等。我國是一個農業大國,農作物秸稈等廢棄植物纖維資源十分豐富。
廢棄植物纖維具有很多良好的性能,在環保節能型建筑材料的開發與應用中具有很大的性能潛力。
(2)石膏建材
石膏類建材具有的優點:1)石膏的鍛燒能耗比較低(僅為水泥的1 /4、石灰的1/3),因而用石膏做建材可大大節約能源;2)石膏建材比實心磚、混凝土均節約材料;3)石膏建材具有可循環使用性,不產生建筑垃圾;4)石膏無毒無害,具有良好的耐熱、耐火性。
(3)泡沫玻璃
泡沫玻璃是集環保、保溫、阻燃、隔潮、吸聲于一體的新型建筑材料。其原料是廢棄的各種顏色平板或瓶罐玻璃碎塊,屬于廢物利用;生產的產品具有顯著的環保效益;生產過程不產生“三廢”。
(4)膜材料
建筑用復合膜材料具有透光性好、密度小、機械強度高、耐久、防火、保溫和抗紫外線等優良特性,因而成為新一代的環保節能型建筑材料。膜材對自然光的透光率可達20,因而可節省大量的照明用電。膜材有較高的反射率和較低的光吸收率,并且熱傳導性較低,這在很大程度上阻止了太陽能輻射進人室內,減少了熱量的傳遞,具有良好的保溫隔熱性能。膜材化學性能穩定,不會對環境造成污染和人體造成傷害,膜材作為一種綠色建材在發達國家得到了大力的推廣和應用。
(5)其他環保節能型建材
一種納米微膠囊相變材料可作為新型的環保節能型建筑材料,其主要成分為納米和微膠囊化的相變材料。納米在光催化作用下,能殺死病毒,消除VOC和無機有害氣體,能在不通人室外新風的情況下有效提高室內空氣品質,減少空調系統的能耗;同時,微膠囊相變材料通過相變,物質的分子結構迅速地發生轉變,在恒溫狀態下進行吸熱或放熱,在外界溫度變化時能有效地保持室內熱環境的穩定性,減少了能量的損耗,達到建筑節能的目的。
1.3 環保節能型建材未來發展策略
1.3.1 開發環保節能型建材,從根本上改變我國建材工業發展中存在的高投人低產出、高消耗、高污染、低效益的粗放式生產方式,選擇資源節約型、污染最低型、質量效益型、科技先導型的發展方式,把建材的發展和資源利用、生態保護、污染治理有機地結合起來,這是21世紀我國建筑材料發展的戰略目標。
1.3.2 我國建材行業未來發展戰略方向應該是:大力發展環保節能型建材,采用低能耗制造工藝和不污染環境的生產技術,盡量不使用含有對人體有害的、有機化學物質,兼顧可回收利用和循環生產,堅持走資源節約型和環境友好型的可持續發展道路。
2 我國建筑行業的發展策略
2.1 我國建筑技術發展現狀
當前我國在發展綠色建筑方面已接近高端技術研究領域的先進水平。讓我國的建筑業逐漸的擺脫了浪費、污染的大蓋帽,進入了一個全新的綠色產業時代。我國的綠色建筑具有超低能耗、健康空調、自然通風、天然采光、綠色建材、再生能源、資源會用、智能控制、生態綠化、舒適環境等十大技術特點。綠色建筑的建設必須符合國家對其制定的相關法律法規和標準規范。實現經濟、環境以及社會效益的統一。發展綠色建筑技術應著重以下幾點:
2.1.1 由于我國處于經濟快速發展的階段,建筑業是大量消耗能源與資源的產業,所以我們要改變高消耗,高污染,低效率的建筑模式,加強發展綠色建筑,達到可持續發展的方針。
2.1.2 我們要倡導城市緊湊型空間發展模式以及循環經濟的理念。全民參與挖掘發現綠色建筑的潛力,可以很好的處理滿足建筑功能和節能、節水、節材以及環保之間的關系。
2.1.3 我們要堅持技術創新,選擇資源消耗低,環境污染少以及科技為先鋒的新型綠色建筑道路。我們應當綜合核算建筑的效益以及成本,適應地方的經濟狀況,正確引導市場的發展需求,注重經濟性。堅決反對鋪張浪費。
2.1.4 我們應當在發展綠色建筑的同時,尊重地方的民族習慣,根據當地的資源條件等,遵循建筑理念,建筑出同時具有時代氣息以及地域風格的綠色建筑,注重其地域性。
2.2 綠色建筑的發展策略應該側重于環境保護方面
2.2.1 綠色建筑的能源觀:綠色建筑的能源觀是節能和環境,為了減少能源的消耗,綠色建筑改變設計觀念,依靠高科技節能技術,從而提高能源的使用率和開發出新的能源,從而來實現能源使用上的自給自足的效果。
2.2.2 綠色建筑設計觀和環境氣候之間的聯系:人類實現了用機械空調改善生活以及工作環境,但是它們的污染性以及高能耗,使得我們人類付出了經濟和能源以及環境污染的巨大代價。為了克服它的弊端,綠色建筑的設計按照人體的舒適要求以及環境氣候等條件來設計的。他注重地方性氣候與建筑之間的關系。從綠色建筑的設計觀來看,輔助設備系統是其次,最主要的是大自然,它是主要的供給者。
2.2.3 綠色建筑在技術與環境上,體現環境保護的特點:綠色建筑要求建筑的外層材料和結構,它是要作為能源轉換的界面的,必須具備能夠調節氣候的能力,讓室內的氣候穩定。
3 結語
建筑材料的環保節能是落實可持續發展重要國策和科學發展觀的重要政策。建材的環保節能不僅是一個經濟問題,更重要的是一個國家發展的戰略性問題。政府、媒體都有責任與義務去引導消費者,只有這樣我國環保節能型建筑的發展之路才能更加開闊。建設行政主管部門應強化監管力度,讓環保節能工作得到貫徹落實,使建筑真正達到降低能耗、節省開支、節約資源和環境友好的目的。建筑節能型社會,需要大家的努力和參與,讓健康、舒適、低能耗建筑在祖國大地蓬勃興起,造福人民,造福社會。
參考文獻
綠色建筑是指在建筑的全勖周期內,最大限度節約資源,節能、節地、節水、節材、保護環境和減少污染,提供健康適用、高效使用,與自然和諧共生的建筑。
綠色建筑的“綠色”并不是指一般意義的立體綠化、屋頂花園,而是代表一種概念或象征,指建筑對環境無害,能充分利用環境自然資源,并且在不破壞環境基本生態平衡條件下建造的一種建筑,又稱為可持續發展建筑、生態建筑、回歸大自然建筑、節能環保建筑等。
“十三五”推進領域及重點
全面推進:從城鎮擴展到農村,從單位建筑擴展到城市街區(社區)等區域單元,從規劃、設計、建造擴展到運行管理,從節能綠色建筑擴展到裝配式建筑、綠色建材,把節能及綠色發展理念延伸至建筑全領域、全過程及全產業鏈。
推進重點:建筑整體及門窗等關鍵部位節能標準提升、高性能綠色建筑發展、既有建筑節能及舒適度改善、可再生能源建筑應用等重點領域實現突破。
主要目標
(一)到2020年,城鎮新建建筑能效水平比2015年提升20%,部分地區及建筑門窗等關鍵部位建筑節能標準達到或接近國際現階段先進水平。
(二)城鎮新建建筑中綠色建筑面積比重超過50%,綠色建材應用比重超過40%。
(三)完成既有居住建筑節能改造面積5億平方米以上,公共建筑節能改造1億平方米,全國城鎮既有居住建筑中節能建筑所占比例超過60%。
主要任務
(一)加快提高建筑節能標準及執行質量。修訂城鎮新建建筑相關節能設計標準,提高建筑門窗等關鍵環節的節能性能;強化工程各方主體建筑節能質量責任,探索建筑節能工程施工質量保險制度;對超高超限公共建筑項目,實行節能專項論證制度;加強建筑節能材料、部品、產品的質量管理。
(二)全面推動綠色建筑發展量質齊升。實施建筑全領域綠色倍增行動;嚴格控制建筑節能標準執行質量;實施建筑全產業鏈綠色供給行動:大力發展裝配式建筑,加快建設裝配式建筑生產基地,培育設計、生產、施工一體化龍頭企業;完善裝配式建筑相關政策、標準及技術體系。積極發展鋼結構、現代木結構等建筑結構體系。積極引導綠色施工。推廣綠色物業管理模式。
(三)穩步提升既有建筑節能水平。持續推進既有居住建筑節能改造;不斷強化公共建筑節能管理:開展公共建筑節能重點城市建設,推廣合同能源管理、政府和社會資本合作模式(PPP)等市場化改造模式。
(四)深入推進可再生能源建筑應用。擴大可再生能源建筑應用規模;提升可再生能源建筑應用質量。
(五)積極推進農村建筑節能。積極引導節能綠色農房建設;積極推進農村建筑用能結構調整。
保障措施
(一)完善政策保障機制。建立財政資金激勵政策體系,研究對超低能耗建筑、高性能綠色建筑項目在土地轉讓、開工許可等審批環節設置綠色通道。