壹、項目背景
“生態效益的戰略設計”是由美國生態建築師威廉?麥唐納（WilliamMcDonough）與其合作夥伴***同完成的壹個對美國加州大學戴維斯分校新校區進行規劃設計的項目，旨在為近7000名新生、教職工營造生態舒適的生活環境，榮獲了2004年ASLA專業獎項。在2001年美國加州能源危機的背景下，如何節約能源成為該項目的規劃重點。依據美國部分城市年平均太陽輻射量的統計數值比較（如華盛頓州的西雅圖3.67kWh/m2?d，阿拉斯加州的費爾班克斯3.99kWh/m2?d），設計者認為戴維斯市（5.10kWh/m2?d）具有優越的太陽能資源，因而將太陽能光伏系統的利用納入了項目的規劃設計當中。
二、項目規劃
1.建築規劃
（1）建築方向的規劃規劃的建築朝向向東偏轉10度（圖1中網格表示），既可保證南面的采光、滿足冬季時住戶對於光照的需求，也可減少夏季時建築對午後太陽熱量的吸收，緩減室溫的浮動。此外，夏季時午後的風從南部和西南部穿過此區域，可為其提供自然降溫的機會，冬季時當風從南面吹進時由於西北面建築墻體的阻隔而被分散減弱（圖1中波浪線表示）。流過該區域的水流則引向較為蔭蔽的北部、東北部，通過蒸發降溫來彌補風力的不足，同時也可避免水體的過度蒸發。（2）建築高度的規劃規劃區域內的建築物高度由冬季的日照決定，應保證冬季時建築的陰影不能將街道完全覆蓋。夏季，建築的南部和西部太陽輻射強，此區域可通過使用特殊的建築材料來緩減室內溫度的波動，並適當配植壹些落葉類樹木，為建築提供蔭蔽；由建築群圍合成的大尺度庭院可以捕捉風漩渦（圖2中環狀表示），庭院內精心配植的植物則用以疏導微風。（3）建築空間的擴展通過精心設計，維持並提升戶外空間微氣候的舒適度，可刺激環境的使用，增加人們的戶外停留時間，從而減少建築的使用能耗。如圖3所示，建築的屋頂空間和垂直空間都可以通過優化形成可用的私人或公***戶外空間，而通過設置地下停車場則可進壹步擴展戶外空間的面積；在建築內部形成開放空間，不僅可以改善建築的光照和通風條件，也可為住戶提供較為舒適的休憩空間。
2.建築單體設計
設計者理想中的建築單體如圖4所示。材料上：在建築南部安裝大型窗戶增加采光；建築內部使用能吸收且緩慢釋放太陽熱力的建築材料以收集太陽能；建築頂部種植草皮形成綠色屋頂。設備上：將太陽能光伏板應用到露天車庫中，在收集利用太陽能的同時也起到壹定的遮蔽作用；使用太陽能熱水器，減少能源消耗；建築內部使用地面輻射供暖，創造溫度適宜的室內空間。裝置上：在南向窗戶上部設置可移動遮陽板，滿足不同季節、不同時間段對太陽光照的不同需求；建築頂部設置推拉式通風機增加空氣流動。此外，在建築南側還應合理配植壹些落葉樹種，滿足住戶夏季遮陰、冬季采光的需求。
3.生態措施
圖5為建築規劃中涉及的生態性措施，除了前文中提過的在建築頂部使用太陽能光伏發電板、種植草皮之外，設計者還提出在建築組團內使用透水鋪裝，並設置含有廢棄物處理系統的植草池、應用先進節水技術的植被窪地等來加強場地對雨水的控制。而植物配植方面則要求選用適應性強、便於管理的鄉土樹種，這也是時下生態園林中重點強調的問題。
三、項目采用的節能措施
1.采暖措施
（1）地熱系統不同於空氣溫度會隨著季節呈現明顯的波動，地下溫度是相對恒定的。夏季，建築物釋放的熱量由循環管線吸收後轉移到大地；冬季，循環管線從大地吸收熱量再將其轉移到地板上、建築物上供人采暖。地熱系統的設計通常可以滿足壹個建築物全部的冷卻需求，以及80%～100%供暖需求，大幅削減對於HVAC（室內或車內負責暖氣、通風及空氣調節的系統或相關設備）的能耗，高效節能；且不易造成汙濁空氣對流，可維持室內空氣的潔凈，是最舒適健康的供暖方式。但是，由於戴維斯寒冷季節的時間較長，地熱系統的“加熱”很可能延伸至周邊環境，從而降低系統的有效性直至冬季結束，故而在應用過程中需註意緩解這壹問題。（2）熱泵通過使用可再生熱源（如地熱），熱泵可以為諸多應用提供最節能的加熱和冷卻策略。其具有良好的轉化率，可減少能源消耗以及二氧化碳等汙染氣體的排放量。但是由於熱泵的性能高度依賴於熱源的性質，在熱源不穩定的情況下還需其他輔助設備，且造價較為昂貴，故而在實際應用中需根據配電網的能力進行選擇，最好使熱源靠近熱負荷（如學生宿舍）以降低輸配電成本，達到最佳的使用效率。
2.降溫措施
（1）植物降溫綠色植物不僅可以在夏季形成涼爽舒適的視覺景觀，還具有提供遮陽、改善空氣質量、緩解夏季最高溫度等降溫作用。在該項目中，設計者主要從地面綠化和屋頂綠化兩個方面進行了闡述分析。就地面綠化來說，研究模擬在加利福尼亞州的薩克拉門托增加30%（每家3棵）的地面樹木覆蓋率，結果顯示全年用於降溫的能源節省了約30%。就屋頂綠化而言，夏季的空氣溫度可使砂石屋頂的表面溫度升高到140℃～175℃，而同等條件下綠色屋頂的溫度不會超過77℃，這將大大減少制冷能源的消耗；此外，傳統的屋頂結構經過20年便會開始退化，而綠色屋頂通過減小日溫度和年溫度的浮動，可將退化減慢至35年，在延長房屋使用壽命的同時降低維修和更換成本。當然，植物降溫也具有壹定的局限性，例如對於樹木的維護有壹定的技術與費用需求；另外，樹木的生長需要陽光，這對太陽能光伏電板等的使用也具有壹定限制。（2）通風降溫通風的方式可分為自然通風和機械裝置（如風扇）通風。自然通風是由空間內部和外部之間的溫度差，或建築物兩側的壓力差驅動產生的。為了促進交叉通風，壹個建築物相對的兩側應設有通風孔或可活動的窗戶，且需避免在兩者之間設置大型障礙物（如墻壁）；在多單元建築群中的某個住宅單位往往只有壹個面可與外部連通，這種情況下在建築頂部設“空中通風道”也可促進內部空間的空氣流通（圖6）。調查顯示，在壹戶人家全年的能源消耗中，使用風扇等電器設備為室內空間通風所產生的能耗占顯著比例。在該項目中建議不使用或只在夏季最熱和冬季最冷時期使用電器設備，其余時間則通過推拉式通風機（以風力為動力）進行自然通風，盡量將對於電器設備的使用時間最小化。需要註意的是，在戴維斯，夏季的夜間溫度通常白天低很多，夜間冷卻的時間應加以控制，避免過度冷卻而造成的對於取暖設備的使用，從而導致額外的能源消耗。
3.廢水與雨水處理措施
項目中主要采用人工濕地來對廢水與雨水進行處理與利用，並提出了4個基本應用：壹是淺層沼澤系統，以相當大的流域面積為基礎（通常超過1.67ha），需要相當大的空間、穩定的基流或地下水供應以供養新植的濕地植物；二是池塘濕地系統，包括壹個池塘區域和壹個淺層沼澤區域，其中池塘可以減緩流入的徑流流速，匯集沈積物並去除汙染物（此系統需要的空間較小，並被認為是最穩定的系統）；三是延長滯留的濕地，具有臨時徑流調蓄功能，可縮小濕地占用的空間；四是袖珍濕地，適用於不具有穩定基流來源、水位波動頻繁的較小型場地，最適合幹旱的條件（不易監測，相比其他的系統不穩定）。考慮到戴維斯的年降雨量較低，以及衛生和氣味等問題，濕地建議選址在具有廢水處理系統的場地。
四、我國的應用現狀與啟示
環境汙染帶來的氣候惡化使得人們過分依賴於電器設備來獲得適宜的室內氣候環境，從而造成大量的能源消耗甚至汙染氣體的排放，繼而加重氣候的惡化，形成嚴重的惡性循環。作為我國國民經濟的支柱產業之壹，建築業的節能減排已引起了國內眾多學者的關註與研究，“生態效益的戰略設計”項目中提出的生態理念與運用的生態措施在國內已有不同程度的應用與發展。
1.太陽能光伏
建築能耗主要由建築的建造能耗與使用能耗兩部分產生。現代城市中，建築能耗在人類活動所有能耗中占據相當大的比重，其中又以建築使用過程中消耗的電能為最。太能光伏發電系統可以將清潔可再生的太陽能直接轉換為電能，在壹定程度上減少建築的電能消耗，目前在國內已有壹些將其應用到建築中的案例。由東南大學建築學院、東南大學建築設計研究院與瑞典皇家工學院產業生態系聯合設計的中國普天信息產業上海工業園智能生態辦公樓，其在建築頂面安裝有10kW實驗性太陽能光伏電池，可產生占建築總用電量4%的電能，主要用於建築外立面的照明與EPS系統充電。但是由於成本等問題，太陽能光伏建築在國內的應用尚處於探索階段，今後的發展還需依賴於技術的完善與政府的扶持。
2.綠色屋頂
相較於太陽能光伏發電系統，綠色屋頂在我國的應用則更為普及。隨著社會的發展與科技的進步，如今的綠色屋頂已不僅僅局限於在建築頂面鋪設草皮那麽簡單，可以種植各類花木、安置小品設施營造舒適宜人的“空中花園”，也可以栽培各種蔬菜形成具有農家趣味的“空中農場”或是作為教育基地，對於建築頂面的利用可以說是到了極致。被世界屋頂綠化協會授予“世界屋頂綠化科研教學示範基地”稱號的南京紫東國際創意園，其園區內所有建築的頂面均規劃建設為屋頂花園或空中農場，實現100%屋頂綠化，對於空中農場中種植的蔬菜均不使用農藥、化肥，產出的有機蔬菜供應園區食堂。在相關政策、規範的推動下，屋頂花園的建設在我國北京、廣州、上海等大型城市已初具規模，中小型城市還需政府的積極宣傳與引導。
3.人工濕地
人工濕地這壹新型汙水處理措施雖然在我國的起步較晚，但發展迅速，不論是理論方面還是實踐方面均取得了壹定成果。在2006年沈陽世界園藝博覽會的環保園，2008年為迎接北京奧運會而建的北京奧林匹克森林公園以及2010年上海世博園的後灘公園等三個舉辦大型國際盛會的園區中都有人工濕地汙水處理技術的應用。其中，北京奧林匹克森林公園更是國內第壹個全面以中水供給園內水系及主要景觀用水的大型城市公園。位於其南園的人工濕地園總面積為41500m2，濕地氧化塘面積為30500m2，采用中國科學院水生生物研究所自主研發的“復合垂直流人工濕地”專利技術，每天可處理來自清河汙水處理廠的2600m3再生水和來自公園主湖的20000m3循環水，並種植了香蒲、水蔥、蘆葦、千屈菜、菖蒲等10余種水生植物，在凈化水質的同時也營造了良好的景觀環境。需要指出的是，人工濕地雖然具有諸多效益，但並不能完全代替天然濕地，我們在大力研究與發展的同時更應該順應自然規律，積極保護地球的“天然之腎”。
更多關於工程/服務/采購類的標書代寫制作，提升中標率，您可以點擊底部官網客服免費咨詢：/#/?source=bdzd