绿色建筑及材料分析及案列.ppt

绿色建筑分析 LOREMIPSUMDOLOR 导读 谈到空气污染 人们往往只意识到大环境中的大气污染 却对居室内空气污染认识不足 其实 居室内的污染对人体的侵害更为直接 这种小环境是大环境的组成部分 它与人们朝夕相伴 与健康息息相关 绿色材料的概念是在1988年第一届国际材料科学研究会上首次提出 1992年国际学术界给绿色材料定义为 在原料采取 产品制造 应用过程和使用以后的再生循环利用等环节中对地球环境负荷最小和对人类身体健康无害的材料 01 PartOne 绿色建筑 概念的澄清 绿色建筑的 绿色 并不是指一般意义的立体绿化 屋顶绿色建筑花园 而是代表一种概念或象征 指建筑对环境无害 能充分利用环境自然资源 并且在不破坏环境基本生态平衡条件下建造的一种建筑 又可称为可持续发展建筑 生态建筑 回归大自然建筑 节能环保建筑等 绿色建筑是在建筑的全寿命周期内 最大限度地节约资源 节能 节地 节水 节材 保护环境和减少污染 为人们提供健康 适用和高效的使用空间 与自然和谐共生的建筑 绿色建筑评价标准 GB50378 2006 经济效益 环境效益 社会效益 节能 环保 适用 绿色建筑三大要素及其三大效益 节能 节水 节材 节地室内环境质量 智能控制 减少环境污染减少二氧化碳排放 健康 适用 高效 02 绿色建材 绿色建材 1992年 国际学术界明确提出绿色材料的定义 绿色材料是指在原料采取 产品制造 使用或者再循环以及废料处理等环节中对地球环境负荷为最小和有利于人类健康的材料 亦称之为 环境调和材料 建材工业是国民经济非常重要的基础性产业 是天然资源和能源资源消耗最高 破坏土地资源最多 对大气污染最为严重的行业之一 绿色建材又称生态建材 环保建材和健康建材等 绿色建材是指采用清洁生产技术 少用天然资源和能源 大量使用工业或城市固态废弃物生产的无毒害 无污染 无放射性 有利于环境保护和人体健康的建筑材料 绿色建材的分类 生态环境材料 分为如下几种 1 气环境材料 净化空气材料2 水环境材料 净化水材料3 地环境材料 改良土地 利用废渣4 循环材料 零排放废气 废水和废渣5 保健环境材料6 空气净化建材7 饮水净化材料8 保健抗菌材料9 健康功能材料 绿色建材与传统建材相比可归纳以下五个方面的基本特征 1 其生产所用原料尽可能少用天然资源 大量使用尾矿 废渣 垃圾 废液等废弃物 2 采用低能耗制造工艺和无污染环境的生产技术 3 在产品配制或生产过程中 不得使用甲醛 卤化物溶剂或芳香族碳氢化合物 产品中不得含有汞及其化合物 不得用铅 镉 铬等种金属及其化合物的颜料和添加剂 4 产品的设计是以改善生产环境 提高生活质量为宗旨 即产品不仅不损害人体健康 而应有益于人体健康 产品具有多功能化 如抗菌 灭菌 防霉 除臭 隔热 阻燃 防火 调温 调湿 消磁 防射线 抗静电等 5 产品可循环或回收再利用 无污染环境的废弃物 绿色建材的基本特征 03 案例 诺曼福斯特 诺曼福斯特 一 适宜的室内温度 湿度二 尽可能多的自然采光 减少人工照明能耗 三 自然通风 减少机械通风能耗 德国法兰克福德意志商业银行总部 中庭自然采光 室内绿化与中庭采光 生态建筑大师 托马斯 赫尔佐格的作品 托马斯 赫尔佐格在从事建筑设计活动中除了运用各种新材料 新构件 新系统之外 也一直在研究和开发更新 更生态 更合理的材料 构件和系统 如 佩托卡波那外墙体系 菲舍尔立面组装系统 日光栅格系统等 托马斯 赫尔佐格更关注的是建筑与周围环境协调基础上自身的节能程度 技术的精确性和高效性 通过精心设计的建筑细部提高资源和能源的利用效率 减少不可再生资源的耗费 来达到对生态环境的关注 托马斯说 生态建筑 并不是简单的绿化和阳光 其真正的目标是为了节省资源 能源和保护环境 托马斯 赫尔佐格的大量作品所遵循的生态建筑设计原理和策略 1缓冲空间的营造 现代建筑物理学研究表明 使用者对于建筑空间的热舒适性不是一个恒定的指标而是一个区域 并且这个区域还由于季节 服饰 使用者的不同发生一定偏移 这也就是说 单纯使用机械空调措施并不能满足使用者舒适度的要求 而且大量消耗能源 营造缓冲空间就是根据建筑使用功能的区别 针对不同使用频率的建筑空间进行不同处理的设计原理 在赫尔佐格的作品中 常常把辅助空间或不能使用的消极空间作为缓冲空间来保证主要使用空间的舒适度 主要表现为几种策略 1 鲜明的空间分区 赫尔佐格的作品总是把使用频率较少的辅助空间置于北向 利用保温良好的材料形成封闭空间 这样的缓冲空间既可以遮挡北来的寒风侵袭 也由于分时供能而最大现对的节约了能源 在青年教育中心的平面布局中 经常使用的客房空间置于在南向 而辅助的卫浴布置在北向 仅在使用时快速升温即可 使用时再供能 使用频繁 持续供能 根据空间使用频率鲜明划分空间 与卫生间节水方式类似 2 中庭空间的营造 霍次大街住宅中庭 一 中庭空间由于温室效应能在冬季发挥重要的保温作用 但常常因夏季过热需降温而消耗大量的能源 赫尔佐格策略 利用空间高度以形成足够的温差来带走热气流 同时维护结构一定要真正起到遮阳的作用 在霍次大街住宅开发项目中 在寒冷冬季 中庭收到太阳辐射而温度升高 能大幅度的减少临近住宅的取暖能耗 而夏季余量能够透过大厅屋顶上的开口排出室外 同时凉爽的空气从底层进入 以保证建筑能在夜里冷却下来 中庭空间发挥了良好的热缓冲的作用 从而使住宅空间的热环境相对稳定 从而节约能源供给 中庭空间能量交换图 3 温度洋葱 的措施 就是按照不同的使用温度要求 把不同使用空间从内向外依次布置 通过设置具有梯度的空间 达到最大限度的节能 在Pfalz的小别墅项目中 将需要保持较高温度的洗澡间置于建筑最深处 其他空间依次布置 最外层还设置太阳房作为室内外缓冲空间 以保证室内温度稳定 1 北向光线的利用 北向光线属于漫射光 且带有的太阳热量 其常用手法是通过反射作用 较少 因此在赫尔佐格的作品中被大量使用把北向光线均匀引入室内 在汉诺威26号展厅中 为了给高大展览空间提供质量的均匀照明 光线通过大面积北向天窗上的百叶 折射到展馆室内屋顶上巨大 反射板 而引入更远的公共区域 从而使光线均匀分布 在林茨的设计中心项目中 通过在屋顶上的一种塑料格栅 将北面光线反射 折射进入室内 而将南侧直射光线过滤 这样就使展示区获得高标准的采光 且不牺牲室内热舒适度 也不增加额外能耗 汉诺威26号展厅 林茨的设计中心 折射 反射改变光线线路 特定材料使光线均匀分布 自然通风是在满足建筑换气量的同时并不增减额外能耗而是建筑降温 从而提高室内舒适度 相对于现今大量使用的机械通风和制冷来说 自然通风具有方便 清洁的优点 但是也具有低效的缺陷 在赫尔佐格的作品中 一方面最大限度地利用和组织自然通风 另一方面也把机械通风作为必要的补充 进而满足室内舒适度的要求 这里重点分析其组织自然通风的方法 大致可分为 一般建筑的通风 大厅型空间的通风 高层建筑的通风 3自然通风的组织 1 一般建筑的通风小体量建筑的自然通风往往采取直接利用外窗进行空气交换的方式 同时 也有利用内部空间的得热不同 即热压通风 由于空间内不同的温度而产生了热空气向冷空气处流动的现象 而进行的通风设计 在著名的雷根斯堡住宅中 南向的玻璃温室 在冬季 发挥白天收集储存热量 晚上释放热量 阻隔室外寒气的缓冲空间作用 在夏季 则因下部空气受热升温而向北侧上部出气口运动的气流 并把室内多余热带走 雷根斯堡住宅冬夏通风分析图 夏季白天 反射遮阳 空气流通带走热量 夏季夜晚 热压通风 热 冷流动 冬季白天 储蓄热量 冬季夜晚 释放白天储热 2 大厅型空间的通风大体量的建筑空间仅靠热压通风效果并不明显 为了更好的促进自然通风 风压通风常常与热压通风一起发挥作用 在 气流从开阔高出通风口处进入狭窄渠道后速度骤然增加的现象 而大空间出风口的上部常设有阻流式封盖板 其作用不仅是遮挡保护出风口 还由于其一定距离 且设计成中间下部凸出的形式 形成文丘里效应极大促进室内空气流出 另外 在进行通风设计时 由于大厅规模及使用性质不同 进风口的位置也选用了不同的形式 一般进风口在建筑下部 如汉诺威26号展厅项目中 新风从距离底面4 7m高度吹进 冷空气缓慢下降后逐渐升温后再从高起的屋顶排出 气流缓慢下降后又上升的过程可以最大限度地回收室内上升空气的余热 还减少了对工作区使用者的影响 也使大空间内气流尽量均匀 汉诺威26号大厅通风示意图 文丘里效应 气流从开阔高出通风口处进入狭窄渠道后速度骤然增加的现象 而极大促进室内空气流出 风压与热压结合 4 应变界面的构造 有学者评价赫尔佐格的建筑作品 发挥主要作用的不是结构 而是动态而变化的表皮 它与特定场所发生联系 对变换的环境做出回应 我们认为 在赫尔佐格的作品中 不仅仅是表皮发挥了构造良好的室内舒适环境 而是由内向外的各个界面共同构建了一个与自然相协调的生态环境 建筑界面阻断光线和热量的交流 隔绝声音 存在的目的是分隔不同的空间质地 遮蔽雨水等 同时 界面还作为不同空间质地的中介物 有将若干空间质地在不同空间之间转移传递的作用 如采光 通风 采声等 建筑界面的效应 1 建筑的外界面 在他的作品中 建筑外界面表现为一种选择透过的 膜效应 特征 一种是根据北极熊皮肤的特征而发明的TWD外墙板材 这是一种半透明的黑色板材上有透光保温材料的构件 其特征是大量吸收太阳辐射热并存储后缓慢释放到室内空间 在双户住宅和青年教育中心客房等项目具有使用 双户住宅 应用TWD外墙板材 另一种是 双层立面 构造 DoubleSkin 即两层立面 中间形成空腔的形式 这种界面形式具有保温 隔热 通风 隔声 遮阳等综合的生态效应 双层立面中间空腔作为环绕主要空间的走廊 外层界面内侧的遮阳百叶避免过多太阳辐射 上下贯通的连续外层界面的腔体内 由于 烟囱效应 形成良好的自然通风系统 中间空气间层能有效保持主要空间热稳定而大量节省能源 在夏天 双层立面顶部的带形天窗可以开启 使空气可以从屋顶上方排出 在冬季 废空气被抽至双层立面之间 再由地面管道引导至热回收设备中 自然通风系统保证了空气循环 减少了机械通风的运行 另外 由屋顶太阳能光电池供电的风扇强化了通风作用 可见 双层立面 可用于不同规模的建筑中 都能发挥良好的生态效应 德国贸易博览会有限公司大楼 双层立面 2 建筑的内界面 一般来说 内界面主要包括内部直界面和水平界面因此 垂直界面的设计上也相当灵活 在巴伐利亚的工作室设计中 室内空间的分隔是可移动的胶合板墙 根据使用的需要进行自由推拉 从而最大限度满足空间使用灵活性 巴伐利亚的工作室 另外 在室内水平界面不仅作为承重构件 还作为散热或制冷设备发挥作用 这种措施实际上与传统的火坑或火地的设计如出一辙 其优势是采用了大面积 小温差的热影响方式能够在最少耗能情况下营造最佳的舒适空间 水平界面被加热或制冷来影响室内热环境 德国贸易博览会有限公司大楼 建筑工业养老基金会扩建等项目中使用过此方式 竞赛中可以考虑的的对绿化建筑有利的基本问题 一 最大化使用绿地 屋顶花园和节地 二 建筑对风能的利用考虑 气流与热量的考虑 如中庭气流 立面洞口气流 三 对光能利用的考虑和日照考虑 04 案例二 清华大学建筑设计研究院办公楼 案例简介 设计楼从1997年开始进行策划 按照设计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 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 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 热缓冲中庭 边庭 在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 热缓冲中庭 边庭 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 防晒墙与架空屋顶 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