可持续发展建筑ppt课件

可持续发展建筑,1,英国新议会大厦 Portcullis House 19982000,地 点：Location: London, UK 建筑师：Architects: Hopkins Architects 面 积：Area: 20,000 m2 可持续的设计方法： 预制模块蓄热材质、置换式通风、带热交换装置的空调机组。地下水制冷自然采光与遮阳系统改善城市交通 Sustainable Design Features: Prefabrication, Thermal mass, Displacement ventilation, Air-handling plant with heat recovery, Ground cooling, Day lighting & Shading system, Water recycling, etc.,2,图1-1 伦敦新议会大厦外观 (External view of New Parliamentary Building),3,英国伦敦新议会大厦位于一片环绕着众多世界建筑遗产的重要地块上，夹在西敏寺宫(现英国议会大厦)和苏格兰场(原伦敦警察署)中间，面向泰晤士河。 同时，地铁线路区线和环线地铁(District and Circle Lines)在基地下斜穿而过，计划中的茱比丽线地铁(Jubilee Lines)则分布在基地下更深的位置。建造新议会大厦的同时要保证茱比丽线地铁(Jubilee Lines)以及新的西敏寺地铁车站的建设。,基地概况,4,图1-2 地理位置示意图 (The site),5,图1-3 基地剖面图 (Site section),6,设计概况,新议会大厦主体六层结构，狭长的四边围合玻璃顶中庭，主入口朝向泰晤士河。议会大厦的外围负荷支撑在地下车站箱型结构的连续墙上，由于斜穿基地而过的区线和环线地铁(District and Circle Lines)的影响，围合中庭的内圈只有六个点可以通过地下车站箱型结构来支撑 。,图1-4 轴测透视图 (Isometric views),7,图1-5 平面功能布局示意图 (Floor function layout),图1-6 从伦敦新议会大厦办公室俯瞰中庭 (Office overlooking the courtyard),底层的玻璃顶长方形中庭为工作人员提供了餐饮、阅读和交流的公共空间，其下为地铁站的售票厅。 二层以上为议员办公室和会议室。,8,图1-7 底层平面图 (Street lever floor plans),图1-8 三层平面图 (Second floor plans),9,除了六个顶层房间几乎所有的办公室均有朝向内院或街道的阳台及外凸窗，尽享景观。,图1-9 典型办公室内景 (Internal view of office),图1-10 典型办公室平面图 (Typical office floor plan),10,图1-12 中庭屋顶木构架 (Roof structure of courtyard),图1-11 中庭内景 (Internal view of courtyard),11,可持续设计策略,新议会大厦的设计将建筑设计、结构设备设计、可持续设计以及建造过程和方式等整合为一体，进行了统筹安排，主要运用了以下方法：, 预制模块 运用预制的标准化构件是项目的目标之一，主要的建筑模块都是在工厂预制并在基地组装。保护了基地和周边地区的环境，也便于废料和可回收的设施等在预制工厂里回收。在此项目中，承重的砂岩柱子、混凝土楼板和拱券铜质的立面单元以及建筑用的通风管道等都是预制构件。,12,蓄热材质 室内外露的混凝土地面提供了良好的蓄热性能，同时浅色地面帮助折射自然光线至室内深处。架空楼板与可拆卸的隔墙由50mm的混凝土板制成，增加了室内空间的热容量。所有这些外露混凝土构件就像一个大的热循环交换器帮助调解室内温度的波动。楼板架空层作为风室来循环气流。在夏夜，通风系统可以引入室外冷风进入楼板架空层，降低楼板。屋顶和隔墙的温度。,13,遮阳与采光系统 立面设计中一体化的遮阳板不仅提供了遮阳功能并且可以将自然光反射到室内。室内均匀分布的自然光减少了对人工照明的需求。同时一套精密的灯光控制系统被用来进一步将人工照明的能耗控制到最低。在由三层玻璃组成的高性能外窗的中空夹层内布置了可调节的百叶，这些黑色百叶在冬天能更好地吸收太阳辐射。,14,图1-13 窗户剖面详图 (Section detail of window),15,新议会大厦里运用了一个“厚立面”的设计手法，即在每一个立面单元的两侧柱子内预埋铜质送风管与排风管，所有管道汇聚于屋顶塔楼内的带有热交换系统的空调机组。室内空气从三层玻璃窗的中空层吸入至窗户两侧的风管内，经过立面内预埋的管道一直上升到屋顶塔楼。排出的室内热空气可以在冬天经过热交换系统预热进入建筑的新风，在夏天则被直接排出室外；新鲜空气在冬天经过预热，在夏天被地下水降温后，从屋顶塔楼向下通过预埋于柱内的送风管以及架空楼板层送入需要的办公区域。 室内与灯具、玻璃外窗相结合的一体化设计的灯架既可以遮阳。作为自然光的反射板，同时也是室内的排风口，它能够直接排走80的室内空气，20玻璃外窗的通风夹层内的空气，同时也带走了自己所带灯具产生的热量。, 通风系统,16,图1-14 通风设计示意图 (Ventilation strategy),17,图1-15 办公室置换通风方式示意图 (Displacement ventilation in the office),18,热交换系统 装置在每一个屋顶小塔楼内的热交换器以85的工作效率从要排出室外的空气中回收热量，保证100的新鲜空气送入办公室，杜绝了空气再循环带来的健康问题。室内陈旧的空气从塔楼顶部排出，新风从塔楼底部的百叶进入，通过热交换器进行热量交换。 制冷系统 在新议会大厦中没有使用带CFC的制冷系统，冷源取自地面以下120m深处温度约为14的地下水。结合置换式通风系统和大楼良好的蓄热性能，完全可以利用这种制冷方式而不需要启用冷冻机，从而避免臭氧层的破坏，节约了能耗。,19,水循环 为进一步利用这些地下水当地下水经过制冷系统循环后被排入中水系统，用于冲厕等功能。除此之外也应用了低水量水槽、喷雾龙头等一系列措施来减少整幢大楼的用水量。 改善了交通与城市景观 上下一体化的议会大厦和地铁车站从根本上改善了这个地块。议会大厦底层的连廊和商店成为城市公共生活的一部分，加宽的人行道使得大桥街(Bridge Street)与沿泰晤士河的基堤道(Embankment)的转角拥堵情况有所改善。西敏寺地铁车站的建设以及与茱比丽线相接的其他主要地铁交通干线将这个地块与城市公共交通网结合到了一起，更方便游客到达这个世界建筑遗产地块游览参观。,20,GSW公司总部改建与扩建工程 GSW Headquarters 1999,地 点：Location: Berlin, Germany 建筑师：Architects: Sauerbruch Hutton Architects 面 积：Area: 48,000 m2 可持续的设计方法： 自然通风、自然采光双层立面热容量的利用、热能回收利用、遮阳措施 Sustainable Design Features: Natural ventilation, Daylighting, Double facade, Thermal mass, Heat recovery,21,图2-1 GSW总部外观 (External view of GSW headquarters),22,设计的基地位于柏林城中央的Friedrichstadt区域，从18世纪开始，柏林城中央的这块区(Friedrichstadt)经历了不同时期的城市规划。1945年轰炸后开始的战后重建，使得这个区域的不少街区充斥着1980年代的低密度住宅，这就是开始进行设计前这个地块所呈现的城市景观。而对城市发展的研究同时证明Friedrichstadt区作为一个城市重要的组成部分揭示了城市的社会、文化与政治历史。,基地概况,23,图2-2 总平面图 ( Site plan),24,这个项目是对一座20世纪50年代柏林重建时期最早的办公塔楼进行的改建与扩建。业主是柏林最大的住宅协会GSW。他们从20世纪60年代中叶就拥有了这座16层的办公楼，并在20世纪90年代发起了一个设计竞赛以寻得改建和扩建这个总部大楼的最佳方案。原总部大楼拥有10,000m2的办公面积，新的设计方案要求增加20,000m2GSW自用的办公空间。 项目建设开始于1995年6月，1999年9月完工。除了30，000m的办公空间在底层还布置了1,600m2的商店和餐厅。原有的旧办公大厦的立面除了窗户全部进行了改造，内部空间也作了重新装修与改建。,设计概况,25,图2-5 沿Koch大街底层外观,图2-4 柏林城市结构,图2-3 西侧外观,26,图2-6 平面图 (Floor plans),27,图2-7 入口大厅剖面图 (Section entrance hall),图2-8 新高层办公楼剖面局部放大图 (Principle high-rise section),28,图2-9 东侧外观 (view from east),图2-10 蛋形“药盒”与新高层办公楼 (Pillbox as counterpoint to the new high-rise slab),29,可持续设计策略,与设计之初整个方案力求从基地的物理形态与历史因素中寻求设计的关联性相似，新的高层办公楼希望尽可能地利用自然界的太阳能与风能来减少办公楼自身的运营能耗 (预期节能40)。办公楼的形状，建筑的位置以及建造所使用的材料都是围绕着如何节能进行的。,30, 极大化自然采光 玻璃幕外墙为办公环境创造了最佳的自然采光条件。狭长的建筑平面使得一年中大部分时间都能获得良好的自然采光。,图2-11 自然采光 (daylight),31, 双层立面 为减少建筑内的热量流失东西向建筑外墙均采用了双层立面。东立面的两层玻璃外墙之间间距20cm，这20cm的空气夹层就作为每层的通风层；而西立面的双层玻璃外墙相互之间有1m的间距，使这个夹层起到一个“太阳烟囱”的作用。,图2-12 双层立面 (Buffer zones),图2-13 新高层办公楼局部轴测详图 (Isometric of high-rise construction),32, 热容量的利用 建筑的顶棚几乎没有被其他装饰材料遮挡或包裹，暴露的主要混凝土结构的热容量可用来调节室内温度。尤其在夏季，混凝土结构在白天所吸收的热量能够利用夜间自然通风来冷却，在白天，冷的混凝土结构又可以吸收室内的热量来给建筑降温。,图2-14 蓄热材料 (Thermal moss),33, 遮阳设施 建筑的室内遮阳是通过东西立面双层玻璃夹层中布置的遮阳百叶来实现的。它和可开启的玻璃窗一样可以人为控制，此外一个建筑中央控制系统每天分别在早上和下午两次操控这些百叶开闭，以防止室内过热。,图2-15 遮阳设施 (Solar protection),图2-16 遮阳百叶与西立面在不同 时段的表现,34, 自然通风 西立面双层玻璃夹层中的空气由于传导作用产生负压从而能够吸收新鲜空气进入建筑内。位于屋顶的“风帆”屋面所造成的负压协助了西向双层立面中的自然通风过程。当东西两侧双层玻璃外墙的窗户开启时，新鲜空气从东流向西。由于要控制“太阳烟囱”底部与顶部的开口，“太阳烟囱”内的气流是独立于外界气候条件的，使得气体交换频率相似于机械通风系统。,35,图2-18 新高层办公楼“风帆”屋面详图 (Wind proof),36, 热能回收 由于冬季室外空气过冷以至无法用采暖系统来预热进入建筑内的空气因此冬天在建筑内启用机械通风设施，当室内的热空气被排出的时候经过机械通风设施中的一个热交换装置来回收热量使新进入通风系统的冷空气得到预热。,图2-19 热能回收 (Energy regain),37,戴姆勒克莱斯勒办公及住宅楼 Daimler Chrysler 19931999,地 点：Location: Potsdamer Platz , Berlin, Germany 建筑师：Architects: Richard Rogers Partnership 面 积：Area: 57,800 m2 可持续的设计方法： 中庭、朝向控制、自然通风、利用太阳辐射、夜间自然制冷 、遮阳措施等 Sustainable Design Features: Atria, Orientation, Natural ventilation, Solar radiation, Night cooling, Shading devices, etc.,38,图3-1 B4办公楼外观 (External view of B4),39,波茨坦广场(Potsdamer Platz)是1 9世纪柏林市中心,二次大战中，广场遭到严重毁坏。由于它地处美、英、法、苏管辖区的交界处，并有柏林墙横穿广场。使这繁华一时的城市中心，在战后被沦为没有人烟的隔离区。 1990年德国统一之后，戴姆勒奔驰(现为戴姆勒克莱斯勒)公司有意在这一地区实施一大型建设项目。波茨坦广场成为了柏林战后最大的一项私人投资项目地和欧洲最大的工地。 新的地铁车站、商业和娱乐中心赋予了波茨坦广场新的生命，尽管新的广场建设看起来过于人工化，更像是旅游景点，但是随着周围地块住宅公寓的建设，广场逐渐恢复了以往的神韵，成为欧洲最生动的广场之一。,基地概况,40,图3-2 城市肌理以及波茨坦广场周围公共开放空间与道路 (City context, major open space and route around potsdamer platz),41,1993年，理查德罗杰斯事务所(Richard Rogers Partnership)赢得了在戴姆勒克莱斯勒建设基地上三幢建筑(B4、B6，B8)的设计权，总建筑面积为57，800m2。三幢建筑的功能由办公、商业与住宅组成。商业娱乐功能布置在B4、B6办公楼的12层以及B8住宅楼的13层。 在遵循柏林传统方块形街区的城市肌理，以及满足一系列苛刻的设计条件如：建筑不能超过9层高度，需围合内院并囊括几层高的商业娱乐设施等条件限制下，罗杰斯事务所设计的戴姆勒克莱斯勒办公及住宅楼以其低能耗的设计以及现代的建筑语汇赢得了人们的广泛关注,设计概况,42,图3-3 办公楼及住宅楼总体外观(External view of B4,B6&B8),图3-4 办公楼及住宅楼能耗比较表(Energy consumption of B4,B6&B8),43,可持续设计策略,三幢建筑均是大约50m见方的体块，围合内院。方形体块在东南方向的巨大开口成为建筑低能耗设计的重要特征，这使得内院能够最大限度地利用自然采光并且为内部办公室提供了良好的室外景致。,图3-5 办公楼及住宅楼平面构思示意图 (Concept design of B4,B6&B8),44, 办公楼节能 B4、B6办公楼都是终年自然通风同时利用晚间的自然制冷以及中庭内接收的太阳辐射等措施来减少能耗。两幢办公建筑相比于使用空调的传统办公楼减少了一半能耗,图3-6 自然采光 (daylight),45,图3-7 B6办公楼平面图 (Floor plans of B6),46,图3-8 B6办公楼平面剖面示意图 (Floor plans & sections of B6),47,1室内热环境： 依赖于自然通风和部分水冷粱的低温辐射作用，建筑室内的温度设定为全年高于28C以上的时间不超过60h。立面设计基于对太阳辐射和自然光的分析，同时为减少能耗设计了特别的遮阳方式。立面的玻璃窗在每层27m的高度内被水平向划分为三段可开启的窗扇位于顶部与底部，中部是固定玻璃。,图3-9 办公楼自然通风与遮阳设计示意图(Natural ventilation &shading design of B4&B6),48,根据相对应的遮阳措施，每段玻璃窗也分为不透明、半透明和透明三种，必要时可结合室外的遮阳卷帘。缤纷的玻璃窗构成了丰富的立面，同时最大限度地提升了与室外的视觉联系。,图3-10 办公楼立面设计分析示意图 (Faade analysis design of B4&B6),49,2自然通风： 办公楼内的中庭完全采用自然通风。商业裙房和办公楼中间的夹层作为风室新鲜空气由此送入中庭。为了完善中庭内的气流流向和热舒适度，在设计过程中进行了计算机模拟。中庭所能接收到的太阳能减少了冬季用于机械采暖的能耗自然通风保证了中庭入口区域以及与中庭周边相邻的办公区域内的室内舒适环境。,图3-11 B6办公楼剖面图 (Section of B6),50,图3-12 办公楼通风设计简图 (Ventilation strategy sketch of B4&B6),51, 住宅节能 B8住宅楼采用全年自然通风。住宅的节能设计得益于朝向的选择。这不仅能够获得太阳辐射，同时也保证了面对公园的良好景观视线。,图3-13 B8住宅楼平面图 (Floor plans of B8),52,对朝向、热损耗及太阳辐射的分析决定了整个住宅建筑的窗墙比，将住宅体块朝向东南可以使住宅内院和起居室最大限度地利用太阳辐射。为减少冬季热量损耗，在东北与西北向立面的开窗面积相对较小。面向内院的起居室在西南和东南向立面采用大面积玻璃窗，而绝大多数卧室被布置在东北或西北朝向。,图3-14 B8住宅楼立面分析图 (Faade analysis of B8),53,1冬日庭院： 被动式太阳能通过冬日庭院被最大限度地应用到西南和东南立面。冬日庭院成为直接接收太阳能的场所，也是一个气候缓；中区，冬日的冷空气在这里被太阳预热后进入生活空间，可滑动的铝合金百叶防止了夏天室内过热现象的产生。 2顶层住宅： 两层楼高的顶层住宅朝向内院的立面完全是玻璃幕墙，玻璃幕墙由钢结构支撑。这种钢结构在冬天内部贮水，吸收太阳热能起到热辐射的作用。遮阳系统和窗的开启通过电子操控，在夏天减少了热量的吸收并辅助了自然通风。,54,GBTool评价应用实例 加拿大约克大学计算机科学楼,加拿大约克大学计算机科学楼是位于多伦多市的一座3层新建办公楼，建筑总面积9,282m2。它是加拿大在寒冷地区建的第一个生态校园建筑。该建筑的生态化设计既包含了简单的技术措施，也有复杂的高技术。地处寒冷气候区是其最突出的特点，因此该建筑的生态设计的出发点是使建筑在寒冷气候下实现良好的保温性能，并且能够充分吸收太阳能。此外，该建筑设计还采用了具有自然通风散热性能的结构；可集热的中庭，并在屋顶安排了排热通道。建筑外墙还安装了可调节的反光玻璃等；同时还采用了屋顶绿化，完全自然采光和自然通风以及良好的隔音处理等生态化设计。该建筑在建成使用后，能源的消耗比相同条件下的一般建筑节约了50。 加拿大GBC评估小组运用GBTool对其进行了生态型建筑评价，各个评价分类图结果反映该建筑设计的生态性能是卓有成效的.,55,室内环境质量评价,维护管理效果评价,资源消耗对比图,环境荷载图,图4-1 用GBTOOL对约克大学计算机科学楼评价分类结果图,56,图4-2 计算机楼能耗与普通建筑对比,57,图4-3 约克大学计算机楼设计图,58,图4-3 约克大学计算机楼性能分析图及模型,59,