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案例1项目地点 浙江省湖州市安吉县经济开发区剑山村项目参与方德国驻上海总领事馆安吉县墙体改革办公中国矿业大学建筑设计院项目亮点 在环保理念上得到国际环保人士的推崇,联合国环境规划署亚太地区办事处总代表史任达认为这种建房模式在全球有推广价值。项目综述: 1)项目背景(项目拟解决的问题、问题根源) 目前农村住宅建筑中应用最广泛的一种材料就是红砖,红砖学名“实心粘土砖”,这种被我们熟视无睹的建筑材料,却是破坏土地、消耗能源、污染环境的一种资源消耗型产品。国家早就明确规定:2003年6月30日前,在170个城市的新建住宅,禁止使用实心粘土砖。国务院办公厅关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知(国办发200533号)指出:分期分批禁止或限制生产、使用实心粘土砖,并逐步向小城镇和农村延伸。浙江省在2007年6 月30日前要淘汰70%的实心粘土砖瓦厂。但实心粘土砖在农宅依然唱“主角”,到目前为止,当地的新建农宅都是砖混结构,几乎没有见到新型的、可持续的结构体系。据调查,江浙一带农民每建一幢新房需要消耗的实心粘土砖在68万块,砖窑烧制粘土砖每万块砖耗用标准煤1.3吨左右,按此推算,一幢农宅所需粘土砖约需消耗标准煤10吨,如果加上砌砖用的水泥,材料的能耗更为惊人。目前我国农村年平均建成住房7.4亿m,据测算为烧制这些粘土砖共消耗4500万吨标准煤,同时排放大量的二氧化碳及二氧化硫气体造成生态环境的破坏;另外,废旧的实心粘土砖的不可降解性,是最令人头疼的环保难题。安吉的新民居具有样本意义,为农村建筑的可持续发展引入新的思路。2)项目目标1、成为农村可持续建筑的实验示范区,为后续新农村建筑提供示范。安吉是全国第一个生态县,在全国有较强的辐射影响力,项目的推广具有优势。2、通过对乡土建筑的正确认识和最优化设计,为相关政策法规的制定提供借鉴。1、延续传统的建房技能,弘扬民族的建筑文化,成为生态文化实践示范区。 2、创建资源循环利用理论体系。通过国际社会来推动政府制定绿色建筑的激励机制,让农民养成先种树,再建房的生产方式,形成森林的资源的良性循环,促进林业的可持续发展。 3)项目设计1、项目尝试了农民建房采用就地取材的方式,并继存了中国民间部分优良的建房技艺。第一幢民居,墙体采用就地取材的生土用现代工艺结合传统的夯建方式建成,第二幢民居70%的材料是回收或就地捡来的,木框架则利用了农民拆除的旧屋料,建造了房屋。2、项目有效的降低了资源消耗和农居建设成本。项目第一栋房屋建成后,经计算比同等面积的民居少消耗30吨标准煤(目前农民都选用高能耗的建筑材料),并节约建造成本约30%。在室内通风、建筑隔热、建筑保温、室内采光、建筑外立面、功能分区、雨水处理、饮用水处理、能源提供、建筑美学、环境艺术等多个方面对中国传统的农居有极大改善。3、项目为中国广大农村居民建造住房供了良好的示范。项目的理念与技术较容易复制,并且项目也积极让广大农村青年模仿此模式建造农居。项目不仅可以让农民住上与环境更加和谐的住宅,更减少了不可循环建筑材料对于环境的破坏,以及对于资源的消耗,更大程度的维持了农村经济的可持续发展。4、项目为广大中小学生提供了意义深远的教育理念。目前项目不仅得到国际组织的关注,更为重要的是让当地,以及上海来参观的中小学生得到启发与环境保护、资源节约方面的教育。以后,项目会让更多的中小学生参观。5、用这种建造方式,和目前浙江农民的建造模式相比,建造一幢农宅可节约煤炭30吨(因烧制粘土砖、水泥钢筋所消耗的),减少二氧化碳排放一百余吨,造价降低30%,因减少了混凝土的使用,减轻了对自然河流和矿山的负面影响。 案例2生态校园:英国诺丁汉大学朱比丽分校项目概况:朱比丽新校园项目设计的确定是通过1996年的一次竞标,诺丁汉大学的意图是将这一新校园塑造成为英国中部的一个可持续发展范例。最终,迈克.霍普金斯建筑师事务的设计以突出的生态设计特征胜出,其最后的实施是与结构工程公司阿热普(Ove Arup & Partners), 景观建筑师麦卡锡(Battle McCarthy) 共同合作完成的。项目于1997年底动工,1999年12月由女王正式为其揭幕开放使用,其总造价约五千万英镑。经过两年九个月的时间,霍普金斯的设计将一废旧的工业用地最终转变成了一个充满自然生机的公园式校园(图2, 3, 4)。2001年,这一项目成为了英国皇家建筑师协会杂志的年度可持续性奖得主(RIBA Journal Sustainability Award)。项目设计 项目的基地距主校园约有一英里,通过自行车和公交可以很方便的进入到诺丁汉城市中心。约12公顷的月牙形基地是在原有的自行车工厂用地的基础上更新再利用的,这是对英国总的可持续发展策略在实践中的体现,即鼓励对位于城市中的工业等废地的充分再利用。基地的环境条件很具有挑战性:东北面是巨大的工业仓储设施,而在西南面则是典型的英国郊区住宅;如何有机的衔接这两个完全不一致的城市肌理,是面临的首要问题。霍普金斯的设计是建造一沿基地自然弯曲的水体,从而起到软化边界和缓冲的作用。校园的主要建筑体块也因此沿一线展开,并由一架空廊道贯穿;建筑群体的背面则由一林荫道连接,并与基地的两个出入口连通。 整个新校园约41,000平方米的建筑面积,可供2,500个学生使用。位于基地中央,“漂浮” 在水面上的螺旋倒锥形建筑物是校园的信息中心,包括图书馆和计算机设施,是整个校园的视觉焦点;考虑到无障碍设计,建筑内部不设楼梯,完全由一螺旋上升的坡道和位于中央的电梯贯通。与信息中心相对的建筑体块是中心教学与服务设施,包括银行,学生会,和倒插在中庭中的一300座的会议演示厅等。在这一中央建筑体的北侧,带有两个中庭的建筑体块为商业学院使用;南侧并联的三个带有中庭的体块为教育学院使用;位于中央的大中庭是开放式的学生餐厅及多功能使用。在基地两端的建筑体则为学生公寓,提供给600个本科生和150个研究生使用。 通过上面的简介,在对于这一建筑群体的形态组织和功能使用有了一定了解的基础上,将主要从基地策略、采光策略、通风策略和其它策略四个方面做近一步的展开。这些策略的一个重要环节就是如何通过建筑与技术手段减少对能源的消耗,从而达到保护环境,创造具有生态可持续性的建筑系统的目的,所以这些策略也可统称为建筑的低能耗策略基地策略 基地环境的整体组织与利用是这一项目的首要考虑,因其决定着建筑小环境的质量及与其大环境的关系协调。霍普金斯的设计重点是13,000平方米的线性人工湖,使其成为有机的缓冲体,将新建筑与郊区住宅连接起来,对于整个城市则成为一新的 “绿肺”。在这一水体的设计上,人工化被尽量避免,而试图营造一种人工的自然平衡:通过建筑边缘的水渠对雨水进行自然的回收利用;通过培养水生动植物去带动水体的生态循环,从而减少人工保养费用等。另外,通过沿湖廊道的设置,自然的将人工环境与自然环境衔接起来,互相渗透。在营造自然环境的同时,另一方面就是如何通过建筑的空间组织,有效的利用这一环境资源,这是最基本的生态设计手段,也是最有效、简单易行的。在考虑优化朝向与视野的基础上,主要的教学建筑朝向西南主导风方向,以获得最大的对风源与日照的利用;同时,通过中庭的设置,在建筑内形成 “风道”。夏季时,主导风经过湖面得到自然的冷却;在冬季时,靠近住宅区的树林则成为有效的风屏障。采光策略:采光是影响人工环境质量的一项重要指标,可以将其分为人工照明和自然采光两种方式。采光的低能耗策略就是在人工照明与自然采光之间形成一种平衡,即尽量减少人工照明,而充分利用自然光。在这一策略的指导下,朱比丽校园主要教学建筑的内部被安置了被动式红外线移动探测器和日照传感器,并由智能照明中央系统统一控制:当一教室有人使用时就会自动判断是否使用人工照明,代替了人工开关;如果室内有足够的自然光线,人工照明就会自动关闭,从而节约能源。在充分利用天然日照的同时,也要对其进行有效的控制。为了避免日照直射形成室内眩光,朱比丽校园主要教学建筑的外立面窗口上部被安装了水平的木百叶,而且每片百叶的上部被漆成白色以增强光线的反射。这些外百叶与窗内百叶共同起到光栅的作用,将光线充分、均匀的导入室内深处。此外,在朝向西南夏季主日照面的窗口上被装置了可拆卸的临时性遮阳帆布,用以防止夏季时因过多获得直接日照所产生的室内过热,从而避免不必要的制冷能耗。通风策略: 对于自然风的利用是体现可持续性与生态设计的另一重要方面。有效的自然通风可以创造一种清新自然的人工环境,同时减小依靠机械通风的能耗。朱比丽校园设计所采用的通风策略可以称作:热回收低压机械式自然通风,它是一种混合系统,即在充分利用自然通风的基础上辅以有效的机械通风装置。这一系统是在欧盟资助的研究项目的基础上试行的,也可以说是阿热普工程公司多年实践经验的积累。“集热片”与“风塔”: 这一通风系统的使用在建筑上表现为两个明显的特征:一个是25毫米乘以125毫米见方的太阳能集热片,它们被集成在中庭屋顶的6毫米厚的吸热强化玻璃中,用于提供驱动机械通风扇的能源,同时它们起到一定的遮阳作用;另一个是“风塔”,其主体为楼梯间,在顶部是集成的机械抽风和热回收装置,在建筑外部呈一造型独特的金属 “风斗”:通过其旋转以确保排出气流总是朝下风向,从而形成最大的正负压差,加强抽风效果。据观测,通过使用这一装置所节省的能耗不到风扇耗能的百分之一,但它们被认为在树立生态建筑标识性上有着更高的价值。系统运作这一系统的运作或气流的组织可以理解为 “穿越式” 和 “机械低压式”两种的混合。所谓 “穿越式”就是通过建筑窗口的设置形成穿堂风,这一点充分体现在中庭的设计上:在室外温和气候状态下,气流在凹进的中厅入口的引导下,经过大门上部开启的玻璃百叶进入到中厅内,再经过中庭另一端屋顶上部的玻璃百叶排出,从而利用开口的高差形成有效的穿越(图20,21)。所谓 “机械低压式”,就是在机械的辅助下,充分利用 “烟囱效应” 在建筑内部形成自然风循环,这尤其适用于酷热或寒冬气候条件下,当建筑窗口关闭时。 其循环路径为:新鲜的空气通过处于风塔上部的机械抽风和热回收装置被引入到风道中,然后进入到各层楼板的夹层空间,进而在楼板低压发散装置的辅助下进入到室内;而废气的排出是通过走道和楼梯间的低压抽风作用,最终又回到风塔上部,再经过热回收或蒸发冷却装置,通过风斗排出(图22,23)。其它策略除了上述的三个主要的与建筑形态密切相关的策略,朱比丽校园设计中还采用了以下几个相关策略。首先,在保温隔热的处理上,使用了暴露的强化混凝土柱和梁腹,以充分利用其良好的蓄热性(图24);同时在建筑屋顶处使用了人工覆土,以减小屋顶的热损失(图25)。另外,建筑的外墙被覆以红杉木板条,除了具有良好的蓄热性外,在中庭内部还起到吸声作用;也许更为重要的是,通过对这一材料的使用,创造了一种充满自然特性的环境感受(随着气候的变化,木材的色彩会发生变化)。还有,校园提供了600个可以锁铐的自行车位,以鼓励学生使用更为环保的自行车系统。结语;基于校园使用后的监测,建筑的能耗被估算为85千瓦时每平方米每年,这一数字低于英国建筑能耗指标ECON19的自然通风办公建筑的良好标准:112千瓦时每平方米每年 。 并且校方认为,与主校园相比这一新校园达到了60%的节能效果。不过在校园的使用过程中也出现了一些问题,如人工湖曾因水体过溢而涌进教学建筑;还有,朝向湖面的窗体的帆布遮阳和冬季保温效果不佳等。如果撇开这些问题,应该说由霍普金斯建筑师事务设计的这一新校园是一大胆的尝试,即基于对建筑的可持续性与生态的考虑,如何将城市景观环境,建筑与技术有机的结合在一起,创造出新的建筑形态与环境。另外,从这一实例,应该认识到:可持续性或生态在这里并不只是时髦的词语和概念,它们在建筑上的实现是建立在强有力的技术,研究与资金支持上的;是严谨科学与建筑师创造力的结合产物;而且走向真正的可持续性和生态建筑的实践,是一个不断总结、学习的过程,朱比丽校园也许并不是一个完全成功的例子,但通过对其使用后的不断监测与评估,将使我们认识到它是不是真正实现了可持续性或生态,或者说只是获得了一种形式而已。案例3Jubilee Campus, University of Nottingham (UK)这个建筑是university of Nottingham的新校园,好像是计算机系和经管系的校区,如果我没有记错的话。离主校院不远,大概有1公里,之间有校巴免费接送。因为该校从90年代开始学生的数量不断的增多(其中可能有不少的中国留学生吧),学校就决定在1996年举行了一次投标进行新校园建设。落成之年是golden jubilee of the university(不知道是50周年还是和天主教的什么年有关了),所以就命名为Jubilee Campus. 该建筑群有教室,图书馆,餐厅和宿舍,还有景观,可谓是一个完整的生态社区。工程耗资总共有5千万英镑,其中部分是得到EU奖金的资助。业主有足够的经费,于是在为校园提供良好的教学环境和住宿环境的同时,还想把建筑作为一个地区的可持续发展(生态)的建筑可参考的例子。(这个可能和后来需要申请辅助资金有关)。参加锦标的有Feilden Clegg,MacCormac Jamieson & Prichard, Michael Hopkins。 最后Michael Hopkins赢得。结构以及设施工程是Ove Arup & Partners 景观设计: Battle McCarthy。 Michael Hopkins 的方安的目标是在资金的控制下达到最大的生态效应。地段原来都是工业厂房,图片看来是已经废弃掉的。建筑师因势就宜,把建筑放在海拔相对高的北边,而把湖和景观放在南边。水在这个建筑群相对来说显得非常重要的,在建筑的周围都设置了小水道把雨水引入湖里面。这个景观带于是就形成了建筑群和城市边界的缓冲带,不但为学生提供一个宜人的休息场所而且还从新塑造了自然空间从而把野生动物引入人的空间。把主干到设置在建筑背面,防止建筑里面有车辆的出现,使得人在建筑环境中感到格外的安全。改造后:建筑周边的水道建筑由4个部分组成:住宿区, 教学区, 研究中心(图书馆)和400人餐厅总体来说主要建筑都是围绕着良好的景观点布置的。相对单体来说每个教学建筑都有共享的中厅,于是形成了E行的平面模型:建筑材料的使用:建筑师注重材料的生态效应,于是选择了木材贴面。业主原来担心在校园建筑运用木材是否妥当,后来还是因为它良好的热效应所说服了。预制木材贴面把主体建筑全包起来,加上一个Warmcell insulation 保温层,在建筑外形成一个“呼吸”外皮。其不但有良好的热阻性能(U-Value:0.287),而且能够吸收湿气。在中厅的外墙中还加了一层麻布作为吸音层。建筑节能策略1:良好的保温层入前说建筑的外墙用木片条贴面加 Warmcell insulation layer U-Value值是0.287。玻璃采用北欧规格的低U-Value玻璃建筑节能策略2:低能耗的通风系统建筑背面楼梯顶上都有一个机械通风系统(以后介绍),形状像似一个斗篷帽子。专门用来处理室内气流通风的。原来建筑师打算用自然通风系统,可是考证发现自然风并不能有效的建筑教学区,于是就采用了机械系统。尽管建筑在全年大多数时间内都在运行这个系统,但是通过制动控制系统在一些日子内通过打开南边的玻璃和热压效应可以得到良好的自然通风效果。建筑的朝南以最大限度的得到太阳辐射。同时建筑中厅用作为一个阳光房,进入教室的气流在这里得到加热。建筑很注意自然采光设计:建筑的形状和布局;合理开窗和天窗都提供了足够的自然光。而且建筑能部也有监测系统以控制没有必要的人工采光。整合太阳能板设计是这个建筑的一个特点。所谓整合设计就是在做建筑设计的时候就把太阳能光电板设计考虑进去,而不是后来才加的。建筑师考虑了适合的太阳水平角和高度角把光电般安置在中厅。同时为了减小其对自然光的影响特意把它安置在中间。在这些策略下,这个教学区的能耗不到85kW每平方米每年。而一个好案例的标准为190kW每平方米每年。案例4该工程为中国办公建筑绿色化研究攻读博士学位论文的实践部分。在该次研究中,笔者基于对全球环境恶化引出的绿色建筑运动与办公建筑自身发展的趋势分析,首次对中国未来办公建筑的发展明确和系统地提出了“绿色化”并且对该概念进行了逻辑的诠释,更研究了适合中国国情的办公建筑设计策略。这个研究成果最终以该设计中心楼作为其实践探索来体现。所以该设计中心楼不仅仅带有了适合的设计技术和策略,更富有深刻内涵的理论含量。设计者认为办公建筑“绿色化”实质上追求工作者健康与自然环境健康的统一体。要达到这一目的,设计者认为不能单调的强调高技术的应用或所谓的低技术途径都将是不行的,而需要多种适宜手段与设计策略的成果结合。建筑工程介绍:清华大学设计楼位于中国北京清华大学主楼前区中心绿地(“绿十字”区)东侧,建筑面积约6800平方米。主要用作于清华大学建筑设计研究院进行生产、教学、科研等用房。因为获香港爱国人士伍舜德先生和伍威权先生捐助港币600万元,故称伍威权楼。由于该在项目中清华大学建筑设计研究院得到了足够的研究和开发建设资金,同时也自己充当了业主、设设计者以及使用者的三从角色,所以在中国建筑界来看该项工程作为实践研究项目有着起其他工程无法比拟的先天优势。也正因为业主的最高决策层正对绿色化运动的高度重视和研究的开展导致了该项工程成为了办公建筑绿色化的探索项目。为此,清华大学建筑设计研究院专门成立了设计小组(其中包括了建筑、暖通、经济预算、给排水等)并且得到了清华大学热能工程系暖通专业研究小组的积极配合。设计楼从1997年开始进行策划,经过多轮方案演变而得的。其目标除了探索绿色(生态)建筑的试验,追求节能外,还为工作人员创造一个高效、健康的室内工作环境。 建筑包含有大小不等的设计工作室、办公室、展览室、多功能厅外,还有一个视听设备齐全、独具风格的学术报告厅。建筑主入口立面朝西,长轴沿东西向布置,南侧为三层高的室内中庭,光线充足并有较大面积的天然植物及草坪等。针对绿色化目标,设计小组在建筑设计和设备采用了多层次的设计策略,在遮阳、防晒、隔热、通风、节电、节水、利用太阳能、楼宇自动化、绿化引入室内采取大量具体措施。按照设计者的意图可归纳成缓冲层策略,利用自然能源策略,健康无害策略和整体设计策略,在下一节将会细细介绍。由于该项设计的成就突出,从而在中国国内获得不少奖项。总体设计介绍:设计楼建筑平面基本呈长方形,设计紧凑、完整减少了冬季建筑的热损失。长轴为东西方向,楼、电梯间与门庭、会议室等非主要工作室,布置在建筑的东西两侧,缓解了东西日照对主要工作区域的影响。工作空间划分为大开间开敞式设计工作室区域与小开间办公室,其可以根据不同功能需要加以安排,使工作室的布置具有一定的灵活性。建筑南向是一个3层高的绿化中庭,不但能为员工提供一个生机勃勃的良好景观与休息活动空间,而且可以有效地缓解外部环境对办公空间的影响。1.缓冲层策略热缓冲中庭(边庭)在的设计中比较明显的算是在南向的一个体积较大的绿化中庭。虽然那只是一个位于建筑南部的边庭,但是其物理功能内涵较之传统的位于建筑内心的中庭要丰富。其基本概念如图所示:在冬季,该中庭是一个全封闭的大暖房。在“温室作用”下,成为大开间办公环境的热缓冲层,有效地改善了办公室热环境并节省供暖的能耗。在过渡季节,它是一个开敞空间,室内和室外保持良好的空气流通,有效的改善了工作室的小气候。在夏天,中庭南窗的百页遮阳板系统能有效的遮蔽直射阳光,使中庭成为了一个巨大的凉棚。中庭南侧为全玻璃外墙,上部开设了天窗,从而利用中庭顶部的反射装饰板,保证开敞办公室的天然光利用。设计小组还认为中间的“光廊”采用了一部分天空光线,帮助提高设计室的天光照度。热缓冲中庭(边庭) 图防晒墙与架空屋顶该建筑的主入口为西向,因此如何有效地防止西晒成为热缓冲策略的重要组成部分。在最早的方案中,设计小组曾经考虑采用加拿大伟视(Vision Wall)公司的三层夹膜low-e玻璃产品用作建筑全部外窗和幕墙,由于其具有良好的热性能(其热阻为普通双层真空玻璃的8倍,同时透明度也极高)。但最终根据经济性的比较(其价格是一般国产双层玻璃的近10倍),以及维护方面的考虑(配件与玻璃均需要进口,不易更换、维护),最终放弃了这一想法,确定采用缓冲层的概念,即在西向设计一面大尺度的防晒墙,这面由混凝土制成的防晒墙完全与建筑脱开,在夏季与过渡季节,可以完全遮挡西晒的直射阳光。同时防晒墙与建筑主体之间的空隙(4.5m宽)还有利于室内空气的流通(拔风作用)并可保证主体建筑室内的均匀天光照明。在冬季,防晒墙能有效的遮挡西北风,在阳光照度大的天气甚至还能积蓄热量而成为一个蓄热体,在建筑西侧形成一个热保护层,从而有效缓解外部气温对建筑内部的影响。除此之外,从建筑造型角度看,防晒墙的设计手法和细部处理给人们以一种新颖的感觉,极富有个性的。图2该建筑缓冲层概念的另一个重要体现是架空“天棚”的设计,其在夏季其对于屋顶的热缓冲作用也是十分明显的。除了通过架设太阳能板,可以充分利用太阳的辐射能量并遮蔽直射阳光外,通过架空层的空气流动,也能迅速带走热量,降低屋顶表面的温度。同时屋顶的棚架结构为办公楼今后的发展也预留了一定的余地。遮阳板系统设计小组认为适当的遮阳设计对减少太阳辐射进入建筑内部是十分必要和有效的,所以该建筑很注重遮阳板系统的设计。目前许多比较先进的办公建筑中使用了可自动调节的遮阳装置,可以

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