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淺談節能技術在園林設計中的應用
       近年來隨著全球能源問題備受關注,能源節約型園林也逐漸進入人們的視野。園林設計行業內已經悄然掀起一陣“節能風”。     1節能技術在園林設計中的應用     如何在園林設計中既展現園林美景,又實現節能減排,筆者認為“節能技術”是關鍵。隨著綠色能源利用技術的普及和完善,為園林設計師們提供了更加多樣的節能手段與方法。    
1.1節能技術的分類    
      目前節能主要包括兩種途徑:被動式節能和主動式節能,最早被用于建筑節能領域。“被動式節能設計”來源于英文“passivedesign”,強調建筑對氣候和自然環境的順應之意。“主動式節能設計”(activedesign)是與“被動式節能設計”相對的概念,前者通過建筑設備來維持舒適性,后者通過建筑本身和外環境的合理設計來達到目標。    
1.2主動式節能技術在園林設計中的應用    
      園林的主動式節能設計是指借助太陽能光伏板、風車、泵等其他復雜的機械控制系統,即通過自然要素以外的人工手段,收集、貯藏和再分配能源的設計方式。主動式節能前期投入較大,必須通過專業的工業設計才能發揮系統的效率。它的優點在于能夠定時、定量地控制、儲存、轉化可再生能源,這是被動式節能無法實現的
     主動式節能雖然具有定時、定量等優點,但因為節能設備操作復雜、成本高、回報效益低等原因,常常遇到紙上談兵的尷尬局面。目前它更多用于園林局部設計,比如節能燈、園林風車等。   
1.3被動式節能技術在園林設計中的應用    
1.3.1被動式節能設計方法     園林的被動式節能設計依托于現有場地條件與氣候特點,通過積極的造園手段,合理利用植物、地形、構筑物、建筑等園林要素綜合調節場地環境,以達到微氣候平衡的設計方式。被動式節能是降低絕對能源損耗的重要手段。     園林使用效果的舒適性很大程度上取決于場地內部的自然環境條件。被動式節能設計的關鍵在于,要從使用者的角度考慮園林總體布局,正確把握場地內部的光照、降雨、風向等自然因素的特征和變化規律,利用傳統造園手法,趨利避害。不依靠復雜的技術,依然能夠為使用者營造舒適的戶外環境。
     具體設計時應考慮以下幾個方面:    
(1)場地環境分析     除了對場地的方位、周邊環境、土壤、植被、水源、建筑及構筑物進行調查分析之外,應特別重視區位氣象特征以及場地所在位置的小氣候特點,尤其太陽光照和季節風向的變化。     被動式節能設計首先應考慮并重視太陽光照的變化規律,目的是捕捉并吸收太陽帶來的光和熱,從而延長室外環境可以作為愉快享受的時段。自然風是場地設計時所要考慮的另一個重要因素,園林設計可以通過多種手段促使空氣流動起來:夏季利用氣流的制冷效果,減輕炎熱,冬季則引入暖風,改善環境舒適度。最后要特別注意室內與室外空間的聯系,如交通的可達性、景觀色彩、質感及風格特點,游人欣賞效果等因素。    
(2)使用者需求分析     園林綠化最終是為使用者服務。“人”不僅是園林環境的體驗者,同時也是環境塑造的參與者。因此在設計時,必須充分考慮“人”的因素,比如尺度、心理、地域習慣等。基于充分合理的人群需求分析,設計師可以創造出既美觀,又能滿足調節心情、精神療養等功能要求的園林環境。    
(3)設計構思分析     被動式節能設計應當考慮藝術性與舒適性相結合,兼顧經濟實用性,精心地利用太陽、自然風、雨水、植物、土壤等自然因素進行設計,可很好地解決季節性變化帶來的環境問題。此外,在園林設計時創造包含被動式節能技術的環境以達到減少絕對能源損耗的目的,是人居環境設計的強大驅動力,也是當今園林設計關注的重點。    
(4)自然風在園林設計中的處理     空氣流動形成風,改變風速是改善熱舒適的最有效辦法。園林設計應當通過調節風速的變化,實現有效利用自然風的目的。    
      首先合理搭配布置園林要素,利用空氣流動創造出制冷的被動式微氣候。例如可以利用小徑、地形、座椅、涼亭、廊架等簡單的景觀元素形式,對空氣加以引導、聚集或者加速。宜人的風速會隨著環境溫度的變化而變化,通常令人舒適的氣流速度不大于0.3m/s[1];但是夏季由于空氣溫度較高,利用空氣的流動直接吹到人體上,以便在濕熱的環境下通過蒸發作用,加大人體的散熱量,從而達到降溫的效果,這時需要的氣流速度也應該相對較大。    
      其次,園林場地總體規劃布局時也要充分考慮自然風的影響,特別是活動空間場地位置的選擇應當考慮主導風向因素。冬季溫暖空間的設計由太陽方位決定,而季節的環境條件差異在創造供夏季使用的微氣候基礎中起到重要作用。比如冬季應當盡量避開不利風向(北方冬天的西北風),引入有利風向(南面暖風);夏季應當合理利用主導風向來組織自然通風,注意主導風向與冬天的差異,通過被動式園林要素的恰當布置,可以設計出通風降溫的涼爽空間。    
      此外,由于風中包含空氣溫度,即存在冷風和熱風的區別。在運動過程中風的冷熱性質也會發生變化。當吹過大面積的水體或者綠地時,會因為周圍環境中水分的蒸發作用而降溫;但是通過大面積的硬質鋪裝時,鋪裝中吸收的熱量會傳遞給氣流,溫度隨之上升[2]。因此在園林設計里,盡量減少硬質鋪地面積,或者將硬質鋪地與水體、綠地交叉布置,以調節小氣候溫度。   
  (5)太陽輻射在園林設計中的處理     太陽輻射是來自太陽的電磁波輻射,它直接決定地表空氣的溫度變化,并主導地球的氣候變化。太陽輻射有利有弊,既是提高冬季溫度的天然能源,又是造成夏天溫度過高的罪魁禍首。通過園林中的植物配置,可以有效調節太陽輻射。    
        植物是大自然提供的自動調節太陽輻射的天然手段。據調查研究顯示,植物具有很好的遮陽防輻射降溫作用。陽光射到樹林上,葉子表面能夠反射約20%-25%的太陽輻射,樹冠能夠吸收約35%-75%的太陽輻射,剩下約有5%-40%的太陽光會直接透過樹冠投射到地面。茂盛的樹冠能夠阻擋并吸收共約50%-90%的太陽輻射熱能,而草坪還可以吸收80%左右的太陽光線,從而大幅降低地表溫度,減少了人為降溫而產生的能耗。因此屋頂綠化、垂直綠化對于調節建筑室內溫度效果十分明顯。
     植物遮陽與建筑構件遮陽最大的不同之處在于能量流向。遮陽構件在吸收太陽能之后,自身溫度會顯著升高,其中一部分熱量還是會通過各種渠道重新傳遞到空氣中;而植被通過光合作用將太陽能轉化為生物能,植被本身溫度并沒有顯著提高,而且還儲存了能量。最為理想的太陽輻射調節植被是高大的落葉喬木:在夏季,茂密的枝葉可以很好的阻擋灼熱的陽光;在冬季喬木落葉后,溫暖的太陽光會透過稀疏的枝條照射在大地上。這也是普通固定遮陽構件所不具備的優點。(圖6,7)植物尤其適合遮擋西曬時高度角很小的陽光,樹葉濃密的直立樹種不但可以提供良好的景觀,還可以控制夏季黃昏前的太陽輻射。    
(6)水在園林設計中的處理     水是園林設計中重要組成元素。除了塑造水景,還能夠調節環境氣候,比如降溫,增濕等。在夏季,湖面、池塘邊的溫度就要比硬質鋪裝廣場低,更適宜人的休憩和游玩。
     此外,水體的凈化、循環利用也是園林設計中的重點。使用人工機械設備凈化水體,不僅增加成本,還損耗能源。因此將水的循環利用和造園手法相結合,實現節水節能的“自然化”。
     總之,被動式節能方式主要采取因地制宜的自然節能方式,利用園林自身組成要素收集、利用天然能量。它具有低費用、少維護、景觀化等優點,為使用者提供優質、舒適的戶外環境,目前已在園林設計中被大量使用。
     1.3.2被動式節能設計的潛在效益     被動式節能設計利用大自然產生的能量流動,節約不可再生能源的消耗,同時保持環境的舒適度;它不僅能減少能源損耗和運行設備的費用,也降低了建筑和園林的建造費用,因此能夠節約大量的建設、運營成本;從美學觀點來看,它對塑造場地的地域特征方面有著巨大作用,通過增加當地城市特色風貌的視覺特征,達到了保持地域特性的目的。    
被動式節能設計的潛在效益體現在以下幾個方面:
     (1)提高生產力     根據研究數據顯示,大量采用自然光照明可以提高使用者的生產力。洛磯山研究中心(RockyMountainInstitute)的研究表明:在商場內,有自然采光照明區域的平均銷售額(每平米銷售額)比人工照明區域要高。近幾年,全世界的經濟發展被國際能源價格的上漲所拖累,發展中國家的能源價格和發達國家一樣昂貴。為了能夠節約成本,提高生產力,被動式節能設計對于發展中國家的經濟和城市發展顯得更為重要。
     (2)減少運輸費用     因為被動式節能設計中所利用原料是純天然能源,因此是免費的,這樣購買能源和設備的費用就大幅下降。而且根據研究數據表明,通過被動式節能設計可以減少40%~80%因為遠距離運輸而產生的不可再生能源消耗[4]。
     (3)降低設備投資費用     在園林綠化建設與初期運營投資中,購買和運行室外環境控制系統設備的費用占據了相當一部分。能源節約型園林的本質就是要減少相關動力設備系統的費用,從而節約園林綠化的成本。被動式節能設計減少不可再生能源的使用,這導致設計負載的減低(峰值負載),設計師就可以減少或縮小園林綠化環境控制設備的規格,從而降低造園成本。
     (4)減少污染     被動式節能設計的初衷就是為了能夠從根本上節約不可再生能源的消耗,同時就相應減少人為排放,如二氧化碳和其他溫室效應氣體,從而降低對生態環境的破壞。
     (5)合理分配資金投入     減少運輸費用、初期投資費用和后期養護費用,就可以將節省下來的資金投入到其他發展活動:個人、企業和政府的投資,從而增加GDP[5]。
     (6)推廣新能源開發利用     被動式節能設計可以推動城市可再生能源的利用,將在全球建立起可持續的能源系統。     2結語
     在未來,隨著節能技術的不斷完善和提高,能源節約型園林發展將呈現以下趨勢:
     (1)實現功能的多元化,形式和內容的多樣化     這是能源節約型園林發展的目標。能源節約型園林的設計建造將更趨向綜合功能方向轉化,注重發揮節能減排功效的同時,又強調經濟效益和藝術效果。
     (2)節能技術的進步,節能成本的降低     這是能源節約型園林發展的前提。各國已經積累了一定的基礎技術研究成果,并根據各自國情發展了相對成體系的節能減排計劃。可是在節能技術成本和應用上還是有很大的發展空間。
     (3)政策法規相繼出臺,執行力度加大     這不僅是能源節約型園林發展的保障,更是國家進步的重要體現。政府對能源節約型園林發展的重視和支持,客觀反映出國家對可持續發展的貫徹力度。
     (4)民眾意識逐漸提高,節能知識普及     這是能源節約型園林發展的意義所在。不僅通過園林綠化提高人民的生活水平,更期望借此對我國節能減排事業進行宣傳和推廣,讓百姓真正意識到可持續發展的重要性,并參與到其中來。  
天天酷跑修改