沪上生态家论文

1、 姓 名: 丁亮 学 号: 20102405 专业班级: 建筑学三班 课程名称：节能建筑设计 任课老师： 金熙 二一四年十二月二日 沪上生态家摘要：2010上海世博会之上海案例馆“沪上生态家”建筑元素探源，依据地面入口之天井绿，穿堂风，自遮阳；内部主体空间之立体绿化，微藻除碳，风笼，采光；屋顶设计之老虎窗，屋顶能源设施，以及环保的建筑材料的顺序，发展海派建筑元素与现代绿色生态建筑在文化与结构中共同的深层关系，深入技术层面分析生态环保低能耗建筑电构造原理。本文从空间布局，应变策略，材料与技术的设计表达这三个方面逐一的分析这栋建筑。关键词：沪上生态家；绿色建筑；节能；资源利用 1. 空间功能布局1

2、.1总体介绍 在2010世博园区浦西段的e区里，集中来许多代表不同国家的特定城市为提高人居生活质量所做出的公认，创新和有价值的最佳实践案例，这里就是本届世博会的创新和亮点城市最佳实践区。 目前，在城市最佳实践区的北部，已建成了由来自全球15个城市，分别以居住，办公和商业为主导功能的实物案例组合而成的模拟生活街区，以展示体现各个国家城市“建成环境的科技创新”所带来的美好城市生活，其中有一幢白墙青砖黄瓦，极具江南民居特色的四层楼的房子，醒目的矗立中北区广场上方，居住组团的门户入口处，这就是代表东道主上海的城市实物案例“沪上生态家”。(如图1-1）图1-1 区位图 “沪上生态家”占地面积1300平方

3、米，建筑面积3147平方米，地上四层，地下一层，建筑屋面高度为18.9m，世博会期间作为上海生态人居展是案例，与北侧伦敦案例，西侧马德里案例相邻，共同构成居住组团，世博会后将改建成办公集群永久保留。（如图1-2）1.2理念定位 “沪上生态家”紧扣城市最佳实践区居住建筑案例需求，针对上海作为发展中国家之夏热冬冷地区，高密度大城市代表的地域气候特征和经济发展水平，开展文化创意和理念定位，旨在建设一个诠释世博主题，展示最新成果，引领未来发展的智能化生态住宅展项。它的理念目标体现四个特征：主题延续性母体生态理念的传承和世博主题的呼应；文化地域性中国上海地域文化和本土建筑特色；创新自主性自主创新适宜技术

4、应用和集成示范；水平先进性中国上海2010国际先进技术水平。图1-2 区位图延续母体“节约能源，节省资源，保护环境，以人为本“十六字生态建筑理念，呼应世博会“城市，让生活更美好” 的主题，在方案的策划和设计中注入人文内涵，遵循“天和节能减排，环境共生，地和因地制宜，本土特色，人和以人为本，健康舒适，乐活健康可持续的价值导向“的主题，在方案的策划和设计中提炼出了“关注节能环保，倡导乐活人生“的全新生活理念。1.3平面图分析 “沪上生态家”平面呈凹字形，半包围中庭设计，游客浏览路线呈回字形，借助中庭楼梯向上延伸。进入一楼中展馆后首先将穿越的是“时间之桥”。在这个带有江南园林九曲桥元素的展区，可以通

5、过互动触摸屏了解到上海这座城市中改善居住生活质量，建设人居生活环境中所取得的历史成果。再往里走就是“警示剧场”，这个圆形的笑剧院中，将通过影响直面生活中看似微小的问题，其实已经深深的影响了整个城市甚至世界的可持续发展。从进食剧场出来，便是通向二楼的由绿萝垂挂掩映的中庭风笼，它是用废弃钢材回收处理后拼装焊接而成的，楼梯台阶由旧砖头砌筑而成。与第一层相比完全不同，这里有青年公寓，三口之家和三代同堂，还有海宝机器人互动专区。青年公寓以“高效办公，自在生活“为主题，展示无纸化阅读和led多功能照明营造的soho时代。三口之家以“健康环保时尚欢乐“为主题，展示电子涂鸦墙，3d点时，灯光环境控制系统营造的

6、贴心生活范围。来到三楼后，首先看到的是一面特质墙，它再现了“沪上生态家”为将“城市垃圾变废为宝”所使用的各种绿色墙体材料：长江淤泥砖，混凝土空心砌块，粉煤灰砌块，回收旧砖等，充分体现了倡导节材，变废为宝的理念。穿过再生广场就是三代同堂的客厅，再往里是餐厅和卫浴间，三代同堂则以“亲情沟通，节水环保“为主题，展示家庭信息交流系统，水处理中心，智能厨房等营造的高效能居住空间。第四层则是专门为老人设计的乐龄之家，依次为乐龄客厅，乐龄护理，乐龄书房，竹林乐园。乐龄之家以“安全，舒适，心情“为主题，通过健康监测设备、固态照明、无障碍卫浴等，为城市里越来越多的老年人量身定做居家养生之所。（如图1-3）图1-

7、3 平面图2设计应变策略2.1资源回用2.1.1废旧建材 由于上海每年有大量的建筑拆迁，会产生大量的建筑垃圾，该项目全部采用高性能再生骨料混凝土作为结构材料，另外将砖块和钢材再回收。(如图2-1） 图2-3 空心砖图2-2 雨水收集图2-1 混凝土2.1.2雨水利用 由于上海地区降水充沛，将其资源化利用，基于该地区污染严重，所以采用砖块过滤。（如图2-2）2.1.3中水系统 生活污水直接通过中水系统再利用。2.2环境宜居2.2.1自然通风 上海地区全年平均风速3.0-3.6m/s，室外平均气温为18.5摄氏度，所以可以通过水平风道（风压通风）为主，中庭拔风（热压通风）为辅，充分利用自然通风。2

8、.2.2LED照明 根据人们在不同状态下对环境光线的需求d研究，调控灯光，营造时尚贴心的生活氛围。调配不同波段的led不仅能照明还能促进植物生长，花卉、水果、蔬菜的保鲜。2.2.3建筑绿化 采用模块绿化、种植槽垂直绿化、挂壁式中庭绿化和生态水池净化空气。2.3节能减排2.3.1围护结构 由于上海夏热冬冷，所以外墙采用长江淤泥空心砖作为填充墙，外立面采用隔热涂料或隔热砂浆，保温层采用无机保温砂浆，内立面采用相变材料与脱硫石膏复合系统。外窗中有效控制窗墙比的情况下提出双层窗的节能构造理念。屋面则采用金属屋面节能体系、上人屋面节能体系、不上人屋面节能体系和种植屋面节能体系四种。（如图2-3） 图2-

9、5图2-4 2.3.2光伏发电 采用非晶硅太阳能光伏发电系统，它具有一定的地域适用性，便于建筑一体化设计、安装和调试，转化率为8.5%。(如图2-4）2.3.3风力发电 上海地区风速较快，结合屋面钢结构系统一体化安装6台垂直轴静音风机，共计3kwp，并做建筑立面的标志性元素，特点是启动风速较低、噪声小、效率高、易维护等。（如图2-5）2.3.4节能电梯 采用两台新颖的无机房观光电梯，采用能量回馈技术和变频调速技术，实现电梯的运行节能。2.3.5燃料电池 由于SOFC（固态氧化物）燃料电池较其他燃料电池具有良好的部分荷载特性，因此“沪上生态家”主要架构啦以SOFC燃料电池为核心的住宅建筑能源供应

10、模式。3建筑材料与技术的设计表达3.1资源回用3.1.1废旧建材 旧城改造时的老石库门、砖用于砌筑建筑立面，铺砌楼梯踏面及雨水回收景观水池等；用旧厂房拆迁回收的型钢经处理后拼装焊接加工成“生态核”、钢楼梯等钢结构构件。建筑的主体结构均采用高性能再生骨料混凝土，其中用矿渣粉、粉煤灰等工业废料代替部分水泥，用回收的旧混凝土粉碎取代碎石作为混凝土骨料，使混凝土成为绿色环保型建材。高性能再生骨料混凝土具有较好的工作性、力学特性和耐久性。（如图3-1,3-2）图3-2 废弃钢材图3-1 废弃钢材 3.1.2雨水利用 雨水作为一种自然资源，污染轻，水中有机物较少，溶解氧接近饱和，钙含量低，总硬度小，经简单

11、处理后回用比回用生活废水更便宜，水质更可靠。雨水的利用分直接利用和间接利用，间接利用指通过渗沟、渗渠等技术措施的采用，增加雨水的入渗回补地下水。路面雨水和屋面雨水的手机方式有两种，一种是无选择收集，另一种是有选择收集。 按照雨水处理工艺可以将雨水净化分为自然净化和物化处理。雨水的自然净化一般均与景观设计相结合，利用水景作为雨水的蓄水设施，而物化处理则相当于以雨水为中水水源的处理。 “沪上生态家”的雨水利用同时考虑了直接利用和间接利用。间接利用主要是通过绿地和透水铺装地面等，将室外公共活动场地、人行道等汇水面上的雨水进行雨水自然蓄渗回灌，以回补地下水，直接利用则是将收集屋面的雨水用于补充水景用水

12、，在美化环境的同时也削减了暴雨洪峰流量，实现了雨水的资源化利用。 “沪上生态家”的雨水的净化采用自然净化工艺，采用植物净化污染程度相对较低的屋面雨水。具体做法为将生态浮床与地下室景观水池相结合，景观水池水面上用可降解的高分子材料搭建浮床，浮床水面覆盖率为30%，种植同时具有净水和景观功能的水生植物。绿化景观设计采用自然式的水景观绿化，以室内观叶植物为主，当中穿插 些开花类水生植物来增强室内景观效果，使得室内外水景更好地融为一体。在水生植物的选取上，兼顾景观与水质净化功能，且随花期不同可更换，保持花期不断景象。(如图3-3,3-4）图3-4 浮岛植物图3-3 雨水收集 3.1.3中水系统 中水系

13、统按其服务范围可分为三类：建筑中水系统，是在大型建筑物或建筑群中建立的中水系统；区域中水系统，是在建筑小区或院校，机关大院内建立的中水系统；城市中水系统，是在整个城市规划区建立的污水回用系统。 “沪上生态家”中展示的先进节水技术和理念，包括先进的水处理技术、节水器具、非传统水源的利用等，以便让更多的人有节水观念，推动我国节水技术和产品的发展。“沪上生态家”中水回用技术，主体采用膜法技术，并结合生化处理的优点，使污水的处理回用具备能耗低、占地面积小、处理效果好等特点。 中水回用系统的广泛应用，在经济方面具有以下优越性：中水就近回用，缩短了运输距离，而且由于减少了城市供水和排水量，从而减轻了城市给

14、水排水管网的负荷，对总投资而言是经济的；以污废水再生作为水源，经济上低于开发其他水源。3.2环境宜居3.2.1自然通风 自然通风是在压差推动下的空气流动。根据压差形成的机理，自然通风可以分为风压作用下的通风和热压作用下的通风。在建筑的自然通风设计中，风压通风与热压通风往往是互为互补，密不可分的。一般来说在建筑进深较小的部位多利用风压来直接通风，而进深较大的部位则多利用热压来达到通风效果。影响自然通风技术应用效果的因素主要包括气象因素、城市局部微气候因素、建筑形状和内部设计等。(如图3-5,3-6） 图3-5 风压通风图3-6 热压通风根据周边的微气候特点，可以选择开窗方向、开窗面积等，组织自然

15、通风。根据测试，地面层风压不足，三层以上风压充裕，根据此特点，底层区域积极实施增强热压为主的自然通风，三层以上区域实施风压为主的自然通风。在窗户设计方面，建筑师需考虑确定窗户的形式，面积大小及安装位置，从而提升通风的效率、室内气流组织和室内热舒适。 在中庭设计方面，对于公共建筑，设计师利用大空间中庭的热压作用实现自然通风。由于中庭的特点是连通上下层的空气，热压拔风效果较易形成，但是在设计时应注意上下开口，利用开口面积和高度差的关系，设计开口的面积与方向。（如图3-7,3-8）图3-8 剖面 图3-7 入口3.2.2天然采光 采光中庭是建筑设计中一种常用形式，可将天然采光引入平面进深较大的建筑内

16、部，使空间变得明亮。“沪上生态家”中采用了这一方式来改善建筑中部及地下层的光环境。采光中庭设置于建筑的北侧中部，从地下一层一直通向四层，高度约22m，面积约120，天然光通过顶部天窗及北侧玻璃幕墙进入室内，使中庭、地下层及中庭周边的区域获得天然光。 “老虎窗”多指上海石库门住宅中的屋顶窗。“沪上生态家”中的“老虎窗”是一种间接采光的方式：利用导光百叶将光线反射至浅色顶棚，经顶棚再次反射后成为均匀柔和的天然光，再经过顶部玻璃窗进入室内。图3-9 中庭图3-10 LED照明 为了将天然光引入地下层，本项目在建筑南侧设置了一个下沉庭院。底部为低于地面4.5m的水景，具有较高的反射率的水面可以将天然光

17、反射至室内顶棚，从而达到提高室内照度的效果。（如图3-9） 3.2.3LED照明 “沪上生态家”室内LED照明的总体设计思路是在满足照明基本功能的前提下，强调装饰性和美学效果。充分应用现代科学技术与美学艺术的结合，集照明、装饰和艺术于一体，与建筑物、家具和陈设件相融合。（如图3-10）3.2.4建筑绿化 水面是重要的景观和生态载体，不仅具有灵动的光影之美，而且为众多的生物提供栖息空间，兼具多种生态功能。“沪上生态家”对南侧室外水体主要采用水中树池与人工浮岛相结合的绿化方式，对地下一层水体，其水体绿化也采用人工浮岛或水生植物盆栽的方式进行。“沪上生态家”南侧室外共有7个水中树池，水中树池种植槽为

18、立方体，种植槽底与自然土壤相通，以保障植物的良好生长。人工浮岛技术是以水生植物为主体，运用无土栽培技术为原理，以高分子原料为载体和基质，应用物种间共生关系，建立高效的人工生态系统。 “沪上生态家”对南墙绿化和西墙绿化分别采用绿屏叠加绿化及最新研发的壁挂式植物种植模块绿化。南侧墙面采用壁挂式种植模块绿化，以模块为种植单元。这种模式安全美观、节能生态、随调随配、成景迅速等优势，“沪上生态家”南墙面共有壁挂模块绿化12处，模块数各处不一，每处皆由三种植物组成，从西至东分别为橘黄崖柏、花叶常青藤和常春藤；西侧墙面由于下午长时间受到强烈的西晒阳光照射，需要垂直绿化来隔热降温，因此不适宜不耐干热植物的生长

19、。西墙采用在墙基等处开槽种植藤本植物爬山虎等绿屏技术。图3-11 负一层绿化 屋顶绿化是以绿色植物为主要覆盖物，配以植物生存所需的营养土层、蓄水层以及屋面所需的植物根系阻拦层、排水层、防水层等共同组成的。“沪上生态家”采用景天类屋顶绿化、容器类绿化、壁挂绿化等形式。(如图3-11,3-12）图3-12 里面绿化 3.3节能减排3.3.1围护结构图3-13 外墙构造 为有效解决“沪上生态家”的热、冷和湿的问题以及资源再利用的需要，其外墙采用长江淤泥砖作为填充墙，建筑外墙外立面采用隔热涂料或隔热砂浆，保温层采用无机保温砂浆，内立面采用相变材料与脱硫石膏复合系统。具有兼顾内外保温体系、与建筑主体结构

20、同寿命、气候是适应性良好、对环境友好、施工工艺相对简单等优势.(如图3-13）“沪上生态家”针对上海地区的气候特征，在有效控制窗墙比的基础上，提出了双层窗的节能构造理念。两层窗之间可以安放这样系统，窗户总体的传热系数、遮阳系数和气密性可有效控制，从而具有真正的气候适应功能，实现有效节能目标。主要有良好的控温功能、良好气密性等优点。（如图3-14,3-15）图3-15 双层玻璃窗图3-14 双层玻璃窗 “沪上生态家”根据项目需求，主要设计了四种屋面节能体系：金属屋面节能体系、上人屋面节能体系、不上人屋面节能体系和种植屋面节能体系。和其他节能体系相比，种植屋面节能体系以绿色植物为主要覆盖物而且具有良好的气候调节性能，可有效提高建筑整体节能效果，还可以改善为气候环境，净化空气，具有良好的固碳作用。(如图3-16,3-17）图3-16 屋面构造图3-17 屋面构造3.3.2光伏发电 “沪上生态家”根据可再生能源利用率占建筑住宅部分总能耗50%的技术目标。设计安装了总容量为12kw左右的非晶硅建筑一体化光伏并网发电系统。(如图3-18,3-19）图3-19 光伏板屋顶图3-18 光伏板构造 3.3.3风力发电 “沪