I. 프로젝트 배경
"생태 혜택 전략 설계" 는 미국 생태 건축가 윌리엄이? WilliamMcDonough 와 그의 파트너 * * * 는 캘리포니아 대학 데이비스 캠퍼스 새 캠퍼스 계획 및 설계 프로젝트를 완료하여 거의 7000 명의 신입생과 교직원을 위한 생태적으로 편안한 생활 환경을 조성하고 2004 년 ASLA 프로페셔널상을 수상했습니다. 200 1 California 에너지 위기의 맥락에서 어떻게 에너지를 절약하는가가 이 프로젝트의 계획의 중점이 되었다. 미국 일부 도시의 연평균 태양 복사량 통계 대비 (예: 워싱턴 시애틀, 3.67kWh/m2? 알래스카 페어뱅크스 d 3.99 킬로와트 시간/평방 미터? D), 디자이너는 데이비스 시티 (5. 10kWh/m2? D) 우수한 태양열 자원을 갖추고 있어 태양광 광전지 시스템의 이용이 프로젝트의 계획과 설계에 포함돼 있다.
둘째, 프로젝트 계획
1. 건물 계획
(1) 건물 방향을 동쪽 편향 10 도 (그림 1 에서 메쉬로 표시) 로 계획하면 남쪽 채광이 보장되고 주민들의 겨울 조명 수요가 충족되며 여름 건물에 의한 오후 태양열의 흡수가 줄어들어 완화된다 또한 여름에는 오후 바람이 남쪽과 남서쪽을 가로질러 이 지역을 통과하면 자연 냉각을 위한 기회를 제공할 수 있다. 겨울바람이 남쪽에서 불어올 때 서북층 벽의 장벽으로 인해 분산이 약화된다 (그림 1 중파선에 표시). 이 일대를 흐르는 물은 그늘진 북쪽과 북동쪽으로 유인되어 증발 냉각을 통해 바람의 부족을 메우고 물의 과도한 증발을 피할 수 있다. (2) 건물 높이의 계획 구역 내 건물 높이는 겨울 일조 상황에 따라 결정되며 겨울 건물 그림자가 거리를 완전히 덮을 수 없도록 해야 한다. 여름에는 건물 남부와 서부의 태양 복사가 강렬하다. 이 지역에서는 특수한 건축 자재를 사용하여 실내 온도의 변동을 줄일 수 있으며 낙엽 나무를 적절히 재배하여 건물에 그늘을 제공할 수 있다. 건물로 둘러싸인 대규모 정원은 그림 2 의 고리에 표시된 바람 소용돌이를 포착할 수 있으며, 정원에 정성껏 심은 식물은 미풍을 나누는 데 사용된다. (3) 건축공간의 확장은 세심한 설계를 통해 실외 공간의 미기후의 편안함을 유지하고 높일 수 있으며, 환경 사용을 자극하고, 사람들의 실외 체류 시간을 늘려 건물의 에너지 소비를 줄일 수 있다. 그림 3 에서와 같이 건물의 지붕 공간과 수직 공간을 최적화하여 사용할 수 있는 개인 또는 공공 실외 공간을 만들 수 있으며, 지하 주차장을 설정하여 실외 공간의 면적을 더욱 확대할 수 있습니다. 건물 내부에 개방공간을 형성하면 건물의 채광과 통풍 조건을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 주민들에게 더욱 편안한 휴식 공간을 제공할 수 있다.
2. 단체 건축 설계
디자이너의 이상적인 건축 단량체는 그림 4 에 나와 있습니다. 재료: 건물 남쪽에 큰 창문을 설치하여 조명을 늘리십시오. 건물 내부에서 태양열을 흡수하고 천천히 방출할 수 있는 건축 재료를 사용하여 태양열을 수집합니다. 옥상에 잔디를 심어 녹색 지붕을 형성하다. 설비: 노천 차고에 태양광 광판을 응용하여 태양열을 수집하고 이용하며, 일정한 차단작용을 한다. 태양열 온수기를 사용하여 에너지 소비를 줄이다. 건물 내부는 복사 바닥 난방을 사용하여 온도가 적당한 실내 공간을 만듭니다. 설비에: 남향 창문 위에 활성 차양을 설치하여 계절과 시간대별로 태양광에 대한 다양한 요구 사항을 충족합니다. 밀고 당기는 통풍기는 건물의 맨 위에 설치되어 공기 흐름을 증가시킨다. 또한 건물 남쪽에 낙엽교목을 합리적으로 심어 주민들의 여름 음영과 겨울 채광의 필요성을 충족시켜야 한다.
3. 생태 조치
그림 5 는 건축 계획과 관련된 생태적 조치를 보여줍니다. 태양전지판과 위에서 언급한 건물 꼭대기에 잔디를 심는 것 외에도, 디자이너는 건물 집단에서 투수 노면을 사용할 것을 권장하고 폐기물 처리 시스템이 있는 풀밭과 고급 절수 기술이 있는 식물 웅덩이를 설치해 대지 빗물에 대한 통제를 강화할 것을 제안한다. 한편 적응력이 뛰어나고 관리가 용이한 향토종 나무를 선택해야 하는 것도 현재 생태원의 중요한 문제다.
셋. 프로젝트에서 취한 에너지 절약 조치
1. 난방 조치
(1) 지열 시스템은 공기와 달리 계절에 따라 온도가 크게 변동하며 지하 온도는 상대적으로 일정합니다. 여름에는 건물에서 방출되는 열이 순환관에 흡수되어 대지에 전달된다. 겨울에는 순환관이 지구에서 열을 흡수하여 바닥과 건물로 전송하여 가열한다. 지열 시스템은 일반적으로 한 건물의 전체 냉방 수요와 80 ~100% 의 난방 수요를 충족하도록 설계되어 난방 (실내 또는 차내 난방, 환기 및 에어컨을 담당하는 시스템 또는 관련 장비) 의 에너지 소비를 크게 줄여 에너지 효율을 높입니다. 또한 더러운 공기가 대류를 일으키기 쉽지 않아 실내 공기를 깨끗하게 유지하는 것이 가장 편안하고 건강한 난방 방식이다. 하지만 데이비스는 추운 계절이 길기 때문에 지열 시스템의' 난방' 이 주변 환경으로 확대되어 겨울이 끝날 때까지 시스템 효율성을 떨어뜨릴 가능성이 높기 때문에 적용 과정에서 이 문제를 완화하는 데 주의해야 한다. (2) 열 펌프는 지열 에너지와 같은 재생 열원을 사용하여 많은 어플리케이션에 가장 에너지 효율적인 난방 및 냉각 전략을 제공할 수 있습니다. 그것은 좋은 전환율을 가지고 있으며 에너지 소비와 이산화탄소 등 오염 가스 배출을 줄일 수 있다. 그러나 열 펌프의 성능은 열원의 특성에 크게 의존하기 때문에 열원이 불안정한 경우 추가 보조 장비가 필요하고 비용이 상대적으로 비싸기 때문에 실제 응용에서는 배전망의 용량에 따라 열원을 선택해야 합니다. 열원을 열 부하 (예: 학생 기숙사) 에 가깝게 하여 송전 비용을 절감하고 최적의 사용 효율을 달성하는 것이 좋습니다.
2. 냉각 조치
(1) 식물 냉각 녹색식물은 여름에 시원하고 편안한 시각경관을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 햇빛을 차단하고 공기의 질을 개선하며 여름 최고 기온을 완화한다. 이 프로젝트에서 디자이너는 주로 지상 녹화와 지붕 녹화에 대해 설명하고 분석합니다. 지상 녹화의 경우 캘리포니아 새크라멘토 지상 나무 커버율이 30% (가구당 3 그루) 높아진 것을 시뮬레이션한 결과, 연간 냉각에 사용된 에너지가 약 30% 절감된 것으로 나타났다. 지붕 녹화의 경우 여름 기온은 사암 지붕 표면 온도를140 C ~175 C 로 올리고, 같은 조건에서 녹색 지붕 온도는 77 C 를 초과하지 않으므로 냉방 에너지 소비를 크게 줄일 수 있습니다. 또한 전통적인 지붕 구조는 20 년 후에 열화되기 시작하는데, 녹색 지붕은 일온과 연온의 변동을 줄임으로써 열화를 35 년으로 늦추어 집의 수명을 연장하고 유지 관리 및 교체 비용을 낮출 수 있다. 물론, 식물 냉각에도 한계가 있습니다. 예를 들어, 나무 보전에는 일정한 기술과 비용 요구 사항이 있습니다. 또한 나무의 생장에는 햇빛이 필요하며, 이는 태양광 광전지 패널 사용에 대한 제한도 있다. (2) 환기 냉각 환기는 자연 환기와 기계 장치 (예: 팬) 환기로 나눌 수 있습니다. 자연 환기는 공간 안팎의 온도차나 건물 양쪽의 압력 강하에 의해 구동된다. 교차 환기를 촉진하기 위해 건물의 반대쪽에 통풍구나 활동창을 설치해야 하며, 그 사이에 큰 장애물 (예: 벽) 을 피해야 합니다. 다중 단위 건축 종합체에서는 주거 단위의 한 표면만 외부와 연결될 수 있습니다. 이 경우 건물 맨 위에 "공기 환기 파이프" 를 설정하면 내부 공간의 공기 흐름을 촉진할 수도 있습니다 (그림 6). 한 가정의 1 년 에너지 소비 중 팬 등 가전제품을 이용해 실내 공간을 환기시키는 에너지 소비가 상당한 비중을 차지하는 것으로 조사됐다. 이 프로젝트는 가장 더운 여름과 가장 추운 겨울에만 전기 설비를 사용하지 않거나 사용하는 것을 권장하고, 나머지 시간에는 밀고 당기는 통풍기 (풍력구동) 자연 통풍을 사용하여 전기 설비 사용 시간을 최소화할 것을 권장합니다. 데이비스에서는 여름철 야간 온도가 낮보다 훨씬 낮기 때문에 야간 냉각 시간을 조절하고 과도한 냉각으로 인한 난방 설비를 사용하지 않기 때문에 추가적인 에너지 소비가 발생한다는 점에 유의해야 한다.
3. 폐수 및 빗물 처리 조치
본 프로젝트에서 건설된 습지는 주로 폐수와 빗물의 처리와 활용에 사용되며, 네 가지 기본 응용이 제기된다. 하나는 얕은 늪 시스템으로, 상당히 큰 유역 면적 (보통 1.67ha 보다 큼) 을 기반으로 하며, 새로 재배한 습지 식물을 지원하기 위해 상당한 공간, 안정적인 기본 흐름 또는 지하수 공급이 필요하다. 두 번째는 연못 지대와 얕은 늪지대를 포함한 연못 습지 시스템으로, 연못은 유입유출 속도를 늦추고 퇴적물을 수집하고 오염물을 제거할 수 있다. (이 시스템은 필요한 공간이 적고 가장 안정적인 시스템으로 여겨진다.) 셋째, 체류 습지를 연장하고, 일시적으로 유출을 배출하는 기능을 갖추고 있어 습지가 차지하는 공간을 줄일 수 있다. 네 번째는 주머니습지로, 기본 유원이 안정되지 않고 수위 변동이 잦은 작은 장소에 적합하며 건조 조건에 가장 적합합니다 (모니터링하기 어렵고 다른 시스템에 비해 불안정함). 데이비스의 연간 강우량이 낮고 위생과 냄새 문제를 감안하여 습지를 폐수 처리 시스템이 있는 곳에 설치하는 것이 좋습니다.
넷째, 중국의 응용 현황과 계몽
환경 오염으로 인한 기후 악화는 적절한 실내 기후 환경을 얻기 위해 전기 장비에 지나치게 의존하게 하여 대량의 에너지 소비와 심지어 오염 가스 배출을 초래하고, 오히려 기후 악화를 악화시켜 심각한 악순환을 형성한다. 우리나라 국민경제의 지주 산업 중 하나로 건설업계의 에너지 절약 감축은 이미 국내 수많은 학자들의 관심과 연구를 불러일으켰다. 생태효과 전략 설계' 프로젝트에서 제기된 생태이념과 생태조치는 중국에서 다양한 수준의 응용과 발전을 얻었다.
1. 태양 광 발전
건물 에너지 소비량은 주로 건물 에너지 소비량과 사용 에너지 소비에 의해 발생합니다. 현대 도시에서는 건물 에너지 소비가 인간 활동의 모든 에너지 소비량에서 상당한 비중을 차지하는데, 그 중 건물 사용 과정에서 가장 많은 전력을 소비한다. 태능 광전지 발전 시스템은 깨끗하고 재생 가능한 태양열을 전기로 직접 전환하여 건물의 전력 소비를 어느 정도 줄일 수 있다. 현재 국내에는 이미 건축에 적용된 사례가 있다. 동남대 건축학원, 동남대 건축설계연구원, 스웨덴 로열공대 산업생태계가 공동으로 설계한 중국 푸천정보산업 상하이 산업원 스마트생태청사는 옥상에 10kW 실험형 태양전지를 설치해 총 건물 전력의 4% 를 차지하며 주로 건물 외관 조명과 EPS 시스템 충전에 쓰인다. 그러나 비용 등으로 인해 우리나라의 태양광 광전지 건물은 여전히 탐사 단계에 있으며, 미래의 발전은 여전히 기술의 향상과 정부의 지원에 달려 있다.
2. 녹색 지붕
태양열 광전지 발전 시스템보다 녹색 지붕의 응용이 중국에서 더 인기가 있다. 사회의 발전과 과학기술의 진보에 따라 오늘날의 녹색 지붕은 옥상에 잔디를 깔는 것만큼 간단할 뿐만 아니라 각종 화초와 나무를 심고, 시설을 배치하고, 편안하고 쾌적한' 공중정원' 을 만들 수 있으며, 각종 채소를 재배하여 농가의 정취가 있는' 공중농장' 을 형성하거나, 교육기지로서 옥상에 대한 궁극적인 이용이라고 할 수 있다. 세계지붕녹화협회가' 세계지붕녹화과학연구시범기지' 라는 칭호를 수여한 남경자동 국제창조원은 원내 모든 건물 꼭대기에 지붕정원이나 공중농장을 건설하여 100% 지붕녹화를 실현할 계획이다. 공중농장에서 재배한 채소는 농약비료를 사용하지 않고 생산된 유기농 채소는 구내 식당에 공급된다. 관련 정책과 규범의 추진으로 베이징 광저우 상해 등 대도시의 옥상가든 건설은 이미 규모를 갖추기 시작했으며 중소 도시는 여전히 정부의 적극적인 홍보와 지도가 필요하다.
3. 습지를 건설하다
건설 습지는 새로운 하수 처리 조치로서 우리나라에서 시작이 늦었지만 발전이 빨라 이론과 실천 모두에서 어느 정도 성과를 거두었다. 건설 습지 오수 처리 기술은 2006 년 선양세계원예박람회 환경보호원, 2008 년 베이징올림픽을 맞아 건설한 베이징 올림픽 삼림공원, 20 10 년 상하이엑스포 후탄공원에 적용되었다. 이 가운데 베이징 올림픽 삼림공원은 중국 최초로 재생수로 수계와 주요 경관수를 공급하는 대도시공원이다. 남원에 위치한 건설습지공원의 총면적은 4 1500m2 이고 습지산화탕 면적은 30500m2 입니다. 중과원 수생생물연구소가 자체 개발한' 복합수직류 건설 습지' 특허 기술을 보유하고 있으며, 매일 청하 오수 처리장 재생수 2600m3, 공원 주호 순환수 20000m3, 민들레 파, 파, 갈대, 늑대풀 등 60 톤을 처리할 수 있다. 습지를 건설하는 데는 많은 이점이 있지만 자연습지를 완전히 대체할 수는 없다는 점을 지적해야 한다. 대대적으로 연구하면서 자연의 법칙에 순응하며 지구의' 자연의 신장' 을 적극적으로 보호한다.
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