建筑物理热环境作业总结

1、建筑热环境优化设计报告 报告提要报告提要一：案例分析案例分析 1.合理进行建筑布局，创建美丽城市 （1）海市陆家嘴的整体规划 （2）郑州CBD整体规划 2.技术当与人文进行巧妙地结合，丰富建筑个性 （1）塞维利亚世博会英国馆分析 （2）德国RHEINELBE科学园分析二：“小荷小荷”别墅热环境优化设计别墅热环境优化设计 （1）对“小荷”别墅的现状分析 （2）针对“小荷”别墅进行特定的建筑热环境优化设计 概述概述 在进行建筑热环境的优化设计时，可以从以下几个方面入手 1合理调整建筑布局 2注意建筑的朝向 3对建筑形体进行优化 4合理设计窗墙面积比 5根据地理气候设计围护结构的材料 6组织良好有效

2、的通风遮阳 此次作业总结中，我主要从以下两个方面对建筑热环境的优化设计进行分析：一：合理进行建筑布局，创建美丽城市 在城市当中，热岛效应和温室效应日益严重，城市渐渐地无法成为人们的适宜的生活场所。很多人迫不得已居住在城市之中。然而，从建筑热环境的设计方面讲，合理的建筑布局将有助于改善城市的气候，为城市中的人们提供良好的生活环境，从而实现“城市让生活更美好”的理念，以下分别对上海陆家嘴和郑州CBD的布局 规划进行分析，试图探索“可持续发展”的城市模式，推进绿色发展、循环发展、低碳发展，建设美丽中国。二技术当与人文进行巧妙地结合，丰富 建筑 个性 由于建筑是技术，艺术与文化的共同产物，在进行建筑设

3、计的时候，不能够过分的顾及一方。比如，人们对工业文明的崇拜，滋生出很多冷漠无情的建筑；由于全球化的影响，各个地区的建筑拥有同一副面孔，从而失去了地域性，失去了本土的文化特色。因此，只有将建筑技术与当地的文化进行巧妙地结合，才能创造出舒适，理性又富有个性的建筑，以下分别对塞维利亚世博会英国馆和德国RHEINELBE科学园进行分析，试图寻找到高技术与本土文化，高技术与高感情的结合点。一，合理进行建筑布局，创建美丽城市一，合理进行建筑布局，创建美丽城市 在城市当中，热岛效应和温室效应日益严重，城市渐渐地无法成为人们的适宜的生活场所。很多人迫不得已居住在城市之中。然而，从建筑热环境的设计方面讲，合理的

4、建筑布局将有助于改善城市的气候，为城市中的人们提供良好的生活环境，从而实现“城市让生活更美好”的理念，以下分别对上海陆家嘴和郑州CBD的布局 规划进行分析，试图探索“可持续发展”的城市模式，推进绿色发展、循环发展、低碳发展，建设美丽中国。上海市陆家嘴的整体规划上海市陆家嘴的整体规划 理查德理查德 罗杰斯罗杰斯理查德理查德罗杰斯简介罗杰斯简介 理查德罗杰斯，英国建筑师。代表作有著名的“千年穹顶”，与福斯特合作设计的香港汇丰银行和与意大利建筑师皮阿诺共同设计的巴黎蓬皮杜艺术和文化中心等等。以“高技”设计知名。罗杰斯事务所一直不断追求的是从其他领域学习和引用有利于环境的技术，使用先进的，干净的生产方

5、式来建造建筑。罗杰斯的目光不仅集中在建筑的生态问题上，他在城市可持续发展问题上做过积极的探索。上海陆家嘴新区规划就是其中的一个例子。上海陆家嘴简介上海陆家嘴简介陆家嘴金融贸易区是中国上海的主要金融中心区之一，位于浦东新区的黄浦江畔，面对外滩。整个金融贸易区总面积共有28平方公里，其中规划开发地区为6.8平方公里，已有约100座大厦落成。1990年，中国国务院宣布开发浦东，并在陆家嘴成立全中国首个国家级金融开发区。经营人民币业务的外资金融机构，必须在陆家嘴金融贸易区开设办事处，因此陆家嘴是不少外资银行的总部所在地。目前共有多家外资金融机构在陆家嘴设立办事处，当中经营人民币业务的包括汇丰银行、花旗

6、银行、渣打银行、东亚银行等。 （一）放射性布局（一）放射性布局 以一个圆形的中央公园为核心，周围的建筑成放射状排列。 以三条同心圆的环路组织起来：第一条环路主要为步行者和自行车服务；第二条环路主要用于电车和公共车的交通；第三条则用于轿车。 使这片区域的建筑都在步行距离之内，避免了当代中国城市常见的自行车，行人，私家车拥挤在一条马路上的现象。（二）建筑功能合理分区（二）建筑功能合理分区 办公区和商业区都集中在地铁站附近，居住建筑.医院.学校以及社区服务设施等配置在中央公园周围和河滨。 通过区别控制各建筑物的高度，可以在提高用地整体建筑密度的情况下保证各建筑的日光照度，而且丰富了天际线景观。（三）

7、生态节能（三）生态节能 通过减少交通节点和污染，以及建筑的低能耗化，这一新区的总能耗将能降低到面积相等的普通城市的70/100。而且能为居民提供更舒适的生活，工作交通环境。郑东新区郑东新区CBD整体规划整体规划 黑川纪章黑川纪章 黑川纪章简介黑川纪章简介 1934年，黑川纪章出生于日本的爱知县。1957年毕业于京都大学，后又到东京大学深造，先后获得建筑学硕士和博士学位。他少年得志，26岁就崭露头角，28岁时开设了黑川纪章建筑与都市设计事务所。如今已是国际知名的建筑师和城市规划师。 黑川纪章的创作生涯分为两个阶段：20世纪70年代以前的“新陈代谢”或“舱体”时代和70年代中期以后的“共生思想”时

8、代。1960年，新陈代谢派在其宣言中阐明了自己的观点：他们认为城市和建筑不是静止的，而是像生物新陈代谢那样处于动态过程中。作为其主要成员之一的黑川纪章在此基础上又提出了“变形”的概念和“点式刺激法”。他预言未来的建筑将以“建筑作为一种结构”的理论而广为人知。 共生城市思想是黑川纪章对日本城市现代化发展过程的反思，怎样保证办公、居 住、交流、经济一体化。而城市中的人文和文化沉淀决不简单是视觉的效果，它是一 种人与人的交流、人与生态的交流、人与人居环境的交流，这正是“新陈代谢”理论的 精髓。郑州郑州CBD简介简介 郑东新区位于河南省省会郑州市区东部，是郑州市委、市政府根据国务院批准的郑州市城市总体

9、规划，为实施拉大城市框架、扩大城市规模、加快城市化和城市现代化进程战略而投资开发建设的新城区。该区以迁建的原郑州机场为起步区，以国家郑州经济技术开发区为产业支撑，西起107国道，东至京珠高速公路，南自机场高速公路，北至连霍高速公路，远期规划总面积约150km2，相当于目前郑州市已建成市区的规模（建成区面积132km2，市区常住人口260万人），将在未来2030年内建成。 （一）环形城市（一）环形城市 在郑东新区的设计中，黑川纪章用抽象的方法来展现东方的传统文化，CBD与 CBD副中心通过一条约37公里长的运河相连，两岸是40米高的建筑，以商业、 文化、居住等功能为主。建筑外侧依次为15米、20

10、米高的多层居住区。CBD 与CBD副中心这两个令人耳目一新的环形城市通过如诗如画的运河紧密相连，构造出一个中国传统文化的“如意型”。这是郑东新区的图腾，也是郑东新区的 鲜明个性。（二）构建生态回廊（二）构建生态回廊 郑东新区远景总体发展概念规划通过道路、河渠、湖泊的绿化构建生态回廊，并将龙 湖生物圈与嵩山生物圈、黄河生物圈有机相连，充分体现了“以人为本”的设计理念， 进而实现了人与自然的生态和谐。也充分体现体现了黑川纪章“共生”思想。（三）线性城市轴线（三）线性城市轴线 保持平衡状态下成长的线性城市轴线，成长中防止交通向中心部集中的环 形系统，整个区域是由可成长代谢的整体式组团系统都体现了新陈

11、代谢的理念。共生城 市思想是黑川纪章对日本城市现代化发展过程的反思，怎样保证办公、居住、交流、 经济一体化。 城市中的人文和文化沉淀决不简单是视觉的效果，它是一种人与人的 交流、人与生态的交流、人与人居环境的交流，这正是“新陈代谢”理论的精髓在郑东新区的规划中，黑川纪章大胆设计了一个和杭州西湖面积相同的人工湖龙湖。他解释说：“人是从水中生出来的，如果没有水，人不能活下去。” 湖面使周围的小气候得到了良好的改善。小结小结1，以绿化为中央核心的布局：陆家嘴为中央公园，郑州cbd为环湖的中央公园，通过植物的蒸腾作用和水的较大的比热容的特点营造了良好的自然环境。2，合理布置功能分区避免人群的过分集中，

12、通过放射性布局，其实相当于把CO2进行分散布置，降低了环境的承载压力。3，与周围环境有机融合，营造绿色生态区，成为城市中的绿色带。二技术当与人文进行巧妙地结合，丰富二技术当与人文进行巧妙地结合，丰富 建筑建筑 个性个性 由于建筑是技术，艺术与文化的共同产物，在进行建筑设计的时候，不能够过分的顾及一方。比如，人们对工业文明的崇拜，滋生出很多冷漠无情的建筑；由于全球化的影响，各个地区的建筑拥有同一副面孔，从而失去了地域性，失去了本土的文化特色。因此，只有将建筑技术与当地的文化进行巧妙地结合，才能创造出舒适，理性又富有个性的建筑，以下分别对塞维利亚世博会英国馆和德国RHEINELBE科学园进行分析，

13、试图寻找到高技术与本土文化，高技术与高感情的结合点。 塞维利亚世博会英国馆塞维利亚世博会英国馆 格雷姆肖格雷姆肖 尼古拉斯格雷姆肖(Nich01as Grirestlaw)是英国建筑界一个极为显赫的形象。他与诺曼-福斯特(Nomml Foster)、理查德罗杰斯(Richard Rogers)一起成为高技派运动的领导人，并且在最近20年的时间里创造了许多杰出的建筑。他痴迷于建筑学和工程学的结合，他对于细节设计精细而纯熟的掌握为他赢得了世界范围内的声誉。 纵观格雷姆肖的作品，我们能发现一种稳定的进步。随着生产技术的提高，他逐渐善于创造出一种“精确施工的美”，一种“优雅传递结构的美”。在细致考虑建

14、筑特征和工程结构特点的同时，格雷姆肖还十分注重建筑物与生态环境的和谐一致，他十分关注室内外的交汇界面建筑表层的设计，偏好以理性的工业化外墙构造出自由的、生物形体般的外部造型；加上透明、半透明的外墙及屋面，将建筑看作一个生命体，与环境间进行着有机的对话，因此有人称他为“仿生高技派”建筑师。尼古拉斯尼古拉斯格雷姆肖简介格雷姆肖简介塞维利亚简介塞维利亚简介气候介绍气候介绍：塞维利亚是欧洲最热的城市，夏季的最高温度常常高达45，昼夜温差可以高达20以上，夏季降雨量极少。建筑特点建筑特点：传统的应对方法使用厚重的石墙体隔热，墙体表面刷成白色一反射太阳热，窗洞口开得尽可能小，配有内院，并在内院中以喷泉或水

15、池吸收热量等。塞维利亚西班牙广场由伊斯兰建筑改建的王室居所 设计中对这些传统措施也做了适当的借鉴。但是在这里，格雷姆肖是用轻盈的钢结构和玻璃外墙，配以恰当的技术处理来同时满足建筑艺术表达和适应环境的需求。 在格雷姆肖的这个设计中，气候条件是决定建筑设计的主要因素，尤其是博览会在夏季举行。对于气候和生态的考虑是最根本的出发点。建筑占地36.6米宽、61米长。建筑设计就是要为这么大一片区域创造荫凉。如果用常规意义上的空调手段，将消耗大量的能源。英国馆采用多种技术手段和不同的建筑元素，并将它们有机地综合起来去对气候做出反应。（一）巨大的瀑布墙（一）巨大的瀑布墙 这些因素中，最重要的是一面巨大的瀑布墙

16、，在东立面上。这面瀑布墙的技术和艺术细节由水雕刻家William pye完成。水流从精确控制喷射形状的喷嘴中喷出，沿抛光的钢板表面流到墙下的水池中，形成一道围绕建筑的“护城河”。流水有物理上和心理上的清凉作用，不但使建筑充满了生命力和动感，也有效阻止了阳光对室内温度的影响。此外，水的流动和蒸发所带走的热量也使得建筑周围的微气候变得凉爽一些。同时，这些流水也是一个很好的装饰性主题元素。流水飞流而下，覆盖整个结构，赋予建筑一种更透明、更轻柔的“皮肤”。 环境控制理论和建筑造型的另一个重要元素，是风帆型的遮阳板。这些遮阳板是表面用PVC材料处理过的高分子织物安装在弯曲成型的钢管上，他们分布在屋顶和立

17、面上，可防止金属屋顶面板及墙面变得过热。在造型上他们也是重要的元素，轻盈的形象给人以风帆的联想，而且有助于更清晰地凸现建筑的结构逻辑。更重要的是，这些遮阳板上安装有光电转换元件，在强烈的阳光下产生的电能用来驱动瀑布墙的水泵循环用水，使建筑的能耗进一步降低。屋顶使用空调，而且在空调开放时，计算机系统能够精确协调各空调器的动作，提高空调的作用效能。（二）风帆型的遮阳板（二）风帆型的遮阳板（三）（三）“水箱墙水箱墙”n建筑西侧的墙面最容易受热，格雷姆肖在这里使用了“水箱墙”这一创意。整个墙面用钢制的水箱垒积而成，箱内装满了水。这些水箱吸收西晒时的太阳热，在夜间则将这些热量释放出来，平衡高达20的昼夜

18、温差。通过各种综合手段的使用，在整个展览期间，英国馆的室内温度始终控制在28，部分微环境温度保持在22 （四）照明设计（四）照明设计n在照明设计上也充分注意了能源的节约。白天英国馆通过东侧墙面的反光来为室内大空间提供照明；夜间照明考虑建筑艺术效果，特别注重了瀑布墙的照明设计。室内还安装有部分荧光材料，夜晚可用冷光照明。（五）容易装配和拆卸（五）容易装配和拆卸 这样的建筑可以很容易装配和拆卸，因此可在许多大型展品都运进展厅后才去最后完成整个建筑。这样的处理在很大程度上也是出于对生态问题的考虑，同时也取得了很好的建筑造型效果。建筑的结构采用了翻转的弓形桁架组成。这些规则排列的桁架展现了建筑的结构之

19、美。刷成白色的钢板在施工中不需要焊接，所以拆卸和再安装都很容易。整座建筑除了混凝土基础以外及首层的地面外，其他都是可以“打包”带走的。在考虑结构形式的时候，特意参考了工业建筑的模数体系，这样在展览会结束后，英国馆可以拆卸重组成一个工业车间，避免了材料的浪费，这也是建筑生态考虑中的一环。 在这次博览会中，多数展馆的设计师费尽心力去表达它所代表国家的文化内涵的时候，格雷姆肖大胆地将注意力转向了技术，尤其是环境控制技术，努力去证明建筑师对生态问题的关心，也以实践来表明；高技术建筑并不是财大气粗的投资商和傲气十足的建筑师们才可以享受的玩具，而是具有实实在在地为人类服务的潜力。通过技术与国家文化内涵的结

20、合，创造出新的建筑形式。德国德国RHEINELBE科学园科学园德国气候以及建筑特色分析德国气候以及建筑特色分析气候分析气候分析：德国处于温湿的西风带，属于西欧海洋性与东欧大陆性气候间的过渡性气候。西北部主要呈海洋性气候，夏季不热，冬季不冷。东部和东南部的大陆性气候特征显著，冬冷夏热，最冷时气温可达-10度，最热时超过30度。 平稳温和是德国气候的总体特征，温度大起大落的情况很少。冬季平均温度在1.5度（低地）和-6度（山区）之间，夏季平均温度为18度（平原）至20度（南部谷地）左右。建筑特色建筑特色：在德国，建筑风格存在着明显的地区差异，在南德巴伐利亚地区处处可见的是清新明快的巴罗克式建筑；而

21、在北德则多是庄重严谨哥特式建筑。各地的建筑是与其地区的文化传统密不可分的。 （一）（一）“拱廊拱廊”的概念的概念 这一建筑形成了德国RHEINELBE科学院区的轴线，为整个科学园区提供了一个技术研究中心。建筑的主要构思来源于当地传统的城市“拱廊”，这些拱廊遮蔽着来来往往的行人，并容纳了商店餐饮等设施。这一研究中心发展了“拱廊”这一概念。 在建筑临湖（西侧）设置了一面巨大的玻璃幕墙，幕墙后就是科学园区“的拱廊”一个贯通三层，宽约十米，长约300米的公共区域。它是向整个园区开放的，行人从这里通过，使用内部的商店餐饮等设施，享受临近人工湖的亲水乐趣；同时这一巨大的拱廊作为办公主题和外界之间的气候缓冲

22、区，也对研究中心的内部气候调节和提高能源效率起到重要作用。 在“拱廊”之后，阵列着9个主要的研究设施，总面积约19200平方米，一起共用一个地下停车场。各研究设施朝东的立面只简单用木材和铝构成，窗户用热绝缘玻璃以及法式窗户，带有计算机自动控制的百叶。总平面图德国的拱廊建筑（二）光电板（二）光电板 在屋顶有巨大的太阳能光电板，据说面积为第一，平均每年能够生产200000KW的电力。这套太阳能光电系统由欧洲议会资助。光电板朝南成排排列，阵列为123MX123M规模，产生的电力除建筑内部使用外，还并入国家电力网络供电。据估计，在其30年的使用周期内，这一系统将能避免4500T二氧化碳排入空气。（三）

23、高效率的能源管理（三）高效率的能源管理 高效率的能源管理是设计的焦点。玻璃幕墙用 热绝缘玻璃构成，而且可以根据季节的变化而调整。在冬季所有的幕墙玻璃板是关闭的，但在夏季，下面4.5M高，7M宽的玻璃板可以用计算机控制的马达打开，使“拱廊”的室内能够享受到湖面冷却的空气并让人们达到湖滨。在夏季，各研究设施利用地板下的管道系统来降温，外部的雨棚保护地板，以免过热。 建筑的运行由能源管理系统控制。人工照明由光感器传来的数据结合室外光线条件，人员照明需要由计算机控制。每一扇通风窗被打开，都会将信息传递给计算机，计算机将关闭相应的供暖系统。朝西的玻璃幕墙获得的热量用来加热水，露出的混凝土天花作为热飞轮来

24、平衡室内外热交换。这些因素，加上玻璃幕墙良好的热绝缘性能及温室效应以及自然控制的百叶和自然通风，有力地保证了建筑对被动式能源的使用，建筑西侧的人工湖在夏季作为巨大的空调器来使用，同时也作为雨水蓄水池。1.热绝缘玻璃2缓冲区3直射太阳4地板下的供暖系统5太阳能光电装置6散热器7外部遮阳装置8排出的气体9吸入的空气10拱廊空间11办公区（四）分析图（四）分析图小结小结1.建筑的技术性的体现不是单独的炫耀，而是尊重当地的文化，做到一种新技术上的对文脉的传承。2.深入理解当地的气候特点，做到因地制宜。“小荷小荷”别墅热环境设计别墅热环境设计设计原则设计原则：1.尊重并保留原建筑的形态与功能2主要从建筑

25、热环境的优化设计方面进行考虑3“被动式”与“主动式”设计方法相结合，其中以“主动式”设计手法为主总平面图“小荷小荷”别墅现别墅现状分析状分析环境分析环境分析：别墅位于中国寒冷地区，其北部为山地地形，西侧有一条公路，东部临湖，因此热环境优化设计应满足冬季保温要求，并兼顾夏季防热体型分析体型分析：别墅主要有两大题块组成，西侧为一层高的圆柱形形库房区，东侧为楼层为三层的生活起居的主要空间，且该三层建筑的体型变化丰富，但并不利于获得良好的建筑热环境，因此如何充分利用凸凹的形体进行热环境的设计师本次设计的难点和亮点。一层平面图东立面图主体建筑功能分析主体建筑功能分析：一层自东向西：客厅，厨房，起居室，卫

26、生间，卧室二层自动向西：工作室，卧室三层:书房从功能来看，整体功能布局比较零散，每个房间均要求较高的热舒适度，由于该别墅不是长期居住类型，为度假别墅，因此改进采用VRV节能空调系统，实现灵活的空调调节使用。南立面图三层平面图二层平面图剖面图原建筑构造分析原建筑构造分析：（1）该建筑为框架结构，采用外墙外保温的设计手法，外墙的外侧贴聚苯乙烯挤塑板，外侧贴一层木材进行装饰和保护。（2）采用倒置式的保温屋面。（3）原有建筑的玻璃采用双层中空玻璃，钢塑复合窗，已经具有较好的性能。但是由于该建筑的开窗面积比较大，窗户的保温性能仍有待提高。（4）主要建筑采用集中式供暖的形式，耗能比较大。（一）针对体型的优

27、化（一）针对体型的优化（1）利用较大的屋顶面积优势）利用较大的屋顶面积优势 多余的建筑表面主要集中在主体建筑物的屋顶，一层屋顶面积成细长带状，因此将其上部种植绿化，提高屋顶的保温隔热能力。由于二层屋顶面积较大，可设置一个游泳池公主人消遣娱乐，同时也提高了屋顶的隔热能力。三层屋面为圆形，且面积较小，因此采用通风屋顶，并设计成浅色屋顶，与一层屋顶的绿色，二层屋顶蓝色的水相呼应。（2）有效利用曲折的遮阳板有效利用曲折的遮阳板 原有建筑的遮阳板采用的是绝热玻璃，是整个建筑看起来轻灵通透，并且已经具备较好的性能。优化方案根据屋檐上的遮阳板灵活的形态特点，把遮阳板改用和原有的屋檐尺寸类似的太阳能光电板，从而达到整个建筑能源自己的状态，同时也不会影响到整个建筑的视觉效果和设计寓意，达到技术与艺术的结合。（二）针对零散的功能布局和供暖（二）针对零散的功能布局和供暖要求的优化要求的优化 在不改变功能布局的情况下，使用VRV节能空调系统实现灵活的空调调节使用。 VRV空调系统，新风由带全热回收的热风换气机提供，可以实现分区域的独立调节，同时可以不用单独设置空调机房。VRV空调系统具有明显的节能舒适效果，该系统依据室内负荷，在不同转速下连续运行，减少了因压缩机频繁启停造成的能量损失