绿色生态建筑设计的案例介绍.ppt

,.,*,*,国外,绿色生态建筑,设计,案例,中国建筑科学研究院上海分院 绿色与生态建筑研究中心 邵文晞,1,.,目,录,吉巴欧文化中心,国外绿色建筑发展,建筑通风借鉴案例,6,7,国外绿色建筑特点介绍,1,2,英国诺丁汉大学朱比丽分校,巴克雷卡德总部,3,4,墨尔本政府办公楼,9,德国商业银行总部大厦,8,建筑研究组织办公楼,5,森斯伯瑞英国大型连锁超市,10,绿色与生态建筑研究中心,2008-11-4,2,.,国外绿色建筑发展,3,.,绿色建筑的提出,一九八一一九九九 年来,NASA,所测得的 地球南极臭氧层破洞 日渐扩大,的,情形,4,.,绿色建筑的提出,1992,年巴西的里约热内卢“联合国环境与 发展大会”，与会者第一次明确提出了“绿色建筑”的概念，绿色建筑由此渐成 一个兼顾环境关注与舒适健康的研究体系，并在越来越多的国家实践推广，成为当今 世界建筑发展的重要方向。,5,.,绿色建筑星级评价标准,世界各国的绿色标准情况,Eko Profile,Promis E,LEED-CCaannaaddaa,GBTool BREEAM-Green Leaf,BREEAM,Eco Effect,Eco Quantum,LEED,CASBEE,GOBAS,ESCALE,E-ttoopp,HHKK-BEAM,1992年里约热内卢召开第,一次地球环境高峰会议,NABERS,SBAT,6,.,国际绿色建筑等级划分,BREEAM（英）,通过、好、很好、优秀,LEED（美）,一般、铜牌、银牌、金牌、白金,NABERS（澳）,05星级,CASBEE（日）,根据环境性能效率指标BEE，给予评价，表现为QL二维图,HK-BEAM（港）,满意、好、很好、优秀,ESCALE（法）,标准工程、优秀工程、较差工程,ESFGB（中）,、,7,.,国外绿色建筑特点,8,.,国外绿色建筑特点,绿色建筑研究由建筑个体、单纯技术上升到体系层面，由 建筑设计扩展到环境评估、区域规划等多种领域，形成了 整体性、综合性和多学科交叉的特点。,都体现了“四节”和环境保障的可持续发展要求，并将其 贯穿到建筑的规划设计、建造和运行管理的全寿命周期的 各个环节中。,通过建立权威的绿色建筑评估体系制度，规范管理和指导,，强化市场导向。,绿色与生态建筑研究中心,2008-11-4,9,.,绿色建筑设计的案例之一,英国诺丁汉大学朱比丽分校,建筑规模,：占地面积,12,万平米，建筑面积,4.1,万平米。,获奖情况,：英国皇家建筑师协会杂志的年度 可持续性奖,建筑功能,：信息中心、教学中心、服务中心,绿色与生态建筑研究中心,2008-11-4,10,.,英国诺丁汉大学朱比丽分校,基地策略,废弃地再利用,自行车工厂用地,朱比丽分校,11,.,基地策略,1.3,万的线性人工湖将建筑与郊 区住宅连接起来，成为一处新的“绿肺”,英国诺丁汉大学朱比丽分校,建筑边缘的水渠对雨水进行自然 的回收利用，每年可以收集,6000,多立方米,绿色与生态建筑研究中心,2008-11-4,12,.,基地策略,。,通风设计,在面湖立面的地面层设计许多,通风百叶,，沿着水面风起冷却的效应，整个气流穿过中庭空间，最后流窜到背立面的八个楼梯间，由所谓的“,烟囱效应,”让使用过的气流上升穿过整个圆形，类似烟囱的楼梯间，最后经由一个,3.5,公尺高的铝制,风杓,（,windvane,）排放出去，完成整 个低耗能，被动式的空气循环动作。,英国诺丁汉大学朱比丽分校,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。,绿色与生态建筑研究中心,2008-11-4,13,.,2008-11-4,绿色与生态建筑研究中心,14,.,英国诺丁汉大学朱比丽分校,。,风斗,它可以在风速,240m/s,之间顺利运作，由周围空气流动所产生的,真空效应,，让室内空气可以自然的被吸拔出来，也因为尾部有一个类 似扰流板的构造，让风杓永远随着不同的风向转动，除了是一个风向 旗之外，也让排气的一端永远处在下风处。,为风扇耗能的,1/100,15,.,英国诺丁汉大学朱比丽分校,采光策略,。,遮阳设计,该项目在东、西、南向立面设置了大量木制可动式,水平遮阳板,，在 不阻挡对视线的情况下，达到一定的遮阳效果，将整年的室内温度在 不借助空调之下，控制在摄氏,30,下。在太阳日照最大的南向立面设 置可,电动调整,的遮阳棚，以避免太阳直射所造成的高温与眩光。,16,.,采光策略,水平木百叶，每片上 都被漆成白色增强光线 的反射,英国诺丁汉大学朱比丽分校,17,.,采光策略,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：当教室 有人使用时系统就会自动判 断是否使用人工照明，从而 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,18,.,英国诺丁汉大学朱比丽分校,。,中庭设计,所有的建筑物皆由具玻璃顶盖的中庭所串联，整个中庭可以说是 一个,小型温室,，可以在寒冷的冬天储存适当的太阳热能以达到一定的 舒适度，并减少暖气的使用。,中庭内种满中型,植物,，由植物保湿遮荫的特性，自动调节室内温 湿度，而且让由靠湖面进气口的冷风在进到室内时有预暖的效果，减 少寒冷带来的不适与能源浪费。中庭屋顶玻璃所采用的,半透明太阳能 光电板,每年所产生的电能约,45,000kWh,，足以供应建筑物整年的机械 通风电能需求，让机械通风耗能不用依赖石化能源。,19,.,英国诺丁汉大学朱比丽分校,20,.,绿色建筑设计的案例之二,巴克雷卡德总部,巴克雷卡德总部是英国当代低能耗办公大楼的典范，在英国建 筑研究中心环境评价方法（,BREEAM,）评估中获得了“优秀”等 级。,该项目较大限度的利用了,自然通风和采光,，采用多种,遮阳,方式，并利用了建筑旁边,湖水,的冷量来降低室内温度。,21,.,22,.,绿色建筑设计的案例之三,建筑研究组织办公楼（BRE，Building Research Establishment）,这座未来办公楼坐落于瓦特福德（,Watford,）市郊的建筑研究所,（,BRE,）。该区域地处英国南部，气候温和，受噪音和空气污染影 响的程度也最轻。该建筑采用被动建筑设计，结合先进的节能技术，是一较为成功的绿色生态建筑。,建筑规模,：建筑面积,2024,平米,获奖情况,：英国绿色建筑优秀奖,建筑功能,：办公室、会议室,23,.,建筑研究组织办公楼,。,该建筑办公室的层高,3.7m,，比起普 通办公室来高出很多。这样较高的 层高保证了,自然光照明,的需要，在 上班时间，,95,以上的室内能够有 足够的自然光照明。大窗和南侧室 外的百叶窗结合，尽量争取了最大 的阳光，而且这些百叶窗也可以避 免眩光。,24,.,建筑研究组织办公楼,。,可以看到遮阳板的具体细 节。,遮阳百叶,由半透明的,陶瓷材料制成，可以阻挡 直射太阳光，但会将阳光 漫射入室内，百叶的角度 可以自动控制，也可以由 办公室的使用者人工调节。,南侧外墙局部仰视,25,.,建筑研究组织办公楼,。,南侧的窗户使用了,反射玻璃,，还配有,电动卷帘,来减少夏季的 太阳热吸收。,。,建筑的周围还种植了,落叶树,，在夏季提供遮阳，冬季则改变 寒风的流线。,26,.,建筑研究组织办公楼,。,南侧立面上有五个高耸的,风塔,，每个风 塔直径,1.2,米，高度,4.5,米，并装有玻璃 益于采光，通风口有低速风扇，可以在 炎热或无风时帮助通风；在气温适中时，可以直接打开窗户通风。,27,.,建筑研究组织办公楼,纵剖面及自然通风示意图,28,.,建筑研究组织办公楼,楼板下部细节,楼板外部表现,29,.,建筑研究组织办公楼,夏天自然通风示意图,夏天通风塔通风示意图,30,.,绿色建筑设计的案例之四,吉巴欧文化中心,吉巴欧文化中心位于南太平洋中心的 一个美丽的小岛，距澳大利亚昆士兰东岸 公里处。该建筑通过巧妙的设计 使绿色生态技术与当地文化相结合结合，通过双层皮系统实现了被动通风，其设计 者伦佐,皮亚诺也因此获得了当年的普利兹 建筑奖。,建筑规模,：建筑面积,2024,平米,获奖情况,：普利兹建筑奖,气候情况,：气候温暖潮湿，属热带草原气,候，一年的温度变化相对较小，年均气温,30,。,12,月到次年,3,月为雨季，夏天比较潮 湿，相对湿度超过,80%,。,建筑功能,：展览馆，多媒体图书馆,31,.,吉巴欧文化中心,。,双层皮与被动通风设计,为了在建筑物内部形成被动式通,皮亚诺设计了双层皮系统。建筑的外 皮分两层，分别由外部弯曲的肋板和 内层垂直的肋板构成。这两排肋板都 由胶合板制成。,这,双层皮系统,能让空气在两层肋板 之间自由的流通。设在外层的开口则 用于引导来自海洋的季风，或者引导 所需要的气流。而设在顶部的天窗则 被用于调节空气的流通。,风，,32,.,吉巴欧文化中心,当有微风的时候，天窗打开以促进通 风。而当风力变强时，天窗关闭。由于当 地的气候非常炎热，双层的屋顶系统收到 了良好的效果。外层屋顶上方达到,50,时 内层屋顶上方只有大约,30,。两层屋顶 之间的空气层有助于减缓室内温度上升的 时间。,，,33,.,借鉴项目,办公楼,项目为,14,层,loft,办公楼，地上建筑面积,2.5,万,m2,，两层地下室。计算目的在 于为中庭及走廊区域的通风设计提供依据，创造适宜的人员活动区域。,34,.,800m,1640m,58m,（,L,）,42m,（,W,）,80m,（,H,）,500m,35,.,网格划分,36,.,外场边界条件,（以,3.6m/s,夏季典型工况为例）,风速随高度变化满足海尔曼公式：,式中：,v,v,(,h,2,),1,21,h,v1,距离地面高度,h1,处的风速，,m/s,；,v2,距离地面高度,h2,处的风速，,m/s,；,a,常数，取决于大气稳定度和地面粗 糙度,上海市杨浦区夏季风向频 率玫瑰图（,1993-2002,）,外场风速边界条件,37,.,夏季典型工况（,3.6m/s,）东南风,断面速度分布,外场压力分布,办公大楼,38,.,各墙面压力分布,Pa,东,南,正压,正压,北,西,负压,负压,39,.,东南向及屋面压力分布,Pa,西、北及屋面负压,（有利排风）,东、南向正压（有利进风）,40,.,窗户编号,压力值,（,Pa,）,窗户编号,压力值,（,Pa,）,窗户编号,压力值,（,Pa,）,窗户编号,压力值,（,Pa,）,东,1,7.6,南,1,2.61,西,1,-8.58,北,1,-5.24,东,2,7.5,南,2,2.6,西,2,-8.94,北,2,-5.53,东,3,7.48,南,3,2.64,西,3,-9.1,北,3,-5.92,东,4,7.52,南,4,2.59,西,4,-9.43,北,4,-6.47,东,5,7.6,南,5,2.58,西,5,-9.75,北,5,-7.1,东,6,7.77,南,6,2.576,西,6,-10.06,北,6,-7.7,东,7,7.96,南,7,2.37,西,7,-10.33,北,7,-8.2,东,8,8,南,8,2.69,西,8,-10.51,北,8,-8.6,东,9,8.02,南,9,2.58,西,9,-10.65,北,9,-8.85,东,10,8.27,南,10,2.91,西,10,-10.66,北,10,-8.94,东,11,7.78,南,11,2.4,西,11,-10.51,北,11,-8.9,东,12,7.04,南,12,2.3,西,12,-10.15,北,12,-8.68,东,13,4.03,南,13,-0.17,西,13,-9.65,北,13,-8.3,东,14,-3.4,南,14,-5.02,西,14,-10.4,北,14,-7.82,41,.,内场计算,通风舒适性温度范围确认,建筑通风舒适性采用,de Dear,和,Brager,提出的通风舒适区理论，在,80%,的可 接受度时，则根据式（,2,）舒适区关系式为：,0,t,a,out,5,22.85,T,0.31,t,21.3,5,t,33,a,out,31.53,a,out,33,t,a,out,40,0,t,a,out,5,upper,（,1,）,舒适区温度上限,T,upper,T,lower,0.31,t,a,out,14.3,5,t,a,out,33,33,t,a,out,40,15.85,24.53,舒适区温度下限,T,Lower,（,2,）,上海地区夏季室外通风计算温度为,32,，根据（,1,）（,2,）两式计算得到 夏季通风舒适度温度范围为：,24.22,-31.22,通风舒适性空气龄确认,按照采暖通风与空气调节设计规范,GBJ19-87,，人员需要的新风量为,25m3/(h.,人,),。假设走廊活动人员数为,50,人，算得空气龄上限为,3000s,42,.,79.9m,74.6m,十一,-,十四层小办公室,三,-,十层大办公室,二层商店、小会议室、咖啡厅 一层大厅、商店 地下车库（非计算区）,43,.,计算区域划分,通风窗户,计算区域,扩,大 前 室,中庭,首层,标准层,44,.,CASE1,夏季外部风速,3.6m/s,典型工况,计算条件：,窗户开启度：首层：,1m,（,W,）,3m,（,H,）,二层：,1m,（,W,）,2.0m,（,H,）标准层：,1m,（,W,）,2.5m,（,H,）,根据提供图纸显示：首层东、西窗与内部中庭不连通，扩大前室无通风窗户,45,.,CASE1,夏季,3.6m/s,典型工况,自然通风示意,N,46,.,CASE1,夏季,3.6m/s,典型工况,自然通风气流组织,47,.,南北向中心断面温度分布,CASE1,夏季,3.6m/s,典型工况,大部分区域低于,31.22,通风舒适 度上限，仅中庭,38,35,顶部气流滞留区 及底部人员集聚 区出现温度过高；北侧高层走廊温 度略微偏高,32.7,34,南,北,48,.,东西向中心断面温度分布,CASE1,夏季,3.6m/s,典型工况,与上述温度分布相似，仅 中庭顶部气流滞留区及底 部人员集聚区出现温度过 高；西侧走廊温度基本满 足要求,东,西,49,.,温度等值面,CASE1,夏季,3.6m/s,典型工况,N,31,32,中庭及走廊区域基本,处于,31,左右，高温 仅存在底部人员活动 及中庭顶部气流滞留 区,北侧高层走廊温 度略高,33,50,.,中心断面空气龄分布,CASE1,夏季,3.6m/s,典型工况,下部区域进风，空气龄基本低于,300s,，上部区域及中庭 顶部，局部空气龄接近,450s,，但仍能大大满足要求。,51,.,空气龄等值面,CASE1,夏季,3.6m/s,典型工况,100s,200s,空气龄整体偏低，基本处于,300s,以下，大大满足人员需求,300s,52,.,CASE2,夏季外部风速,3.6m/s,典型工况,窗户开启度：首层：,1m,（,W,）,3m,（,H,）,二层：,1m,（,W,）,2.0m,（,H,）标准层：,1m,（,W,）,2.5m,（,H,）,优化方案,：首层东、西窗与内部中庭连通，扩大前室开启通风窗户（图示）,增开窗：开启度,1m,（,W,）,3m,（,H,）,53,.,增加首层窗户开启数量可以显著改变中庭底部人员活动区的热舒适性，由于进风量增加，对于高层走廊的降温也有一定的作用,54,.,中庭地面区域为人员活动和休息的集中场所，也 是冷负荷的集中地带，非连通的东、西窗以及扩 大前室窗造成该区域排热不畅，建议在建筑允许 的前提下连通上述窗户到中庭，以利自然通风。,注：后续计算都假定上述三处窗户与中庭贯通,中庭顶端由于未设置通风装置，造成高层走廊局 部温度偏高，不适宜人员活动和休息，建议在中 庭顶部设置屋顶自然通风器，达到自然通风下满 足人体舒适度范围之内,需要设置的通风量在下述计算中进行解决（按最 不利外部风速计算）,55,.,CASE,夏季外部风速,0.3m/s,不利工况,窗户开启度：首层：,1m,（,W,）,3m,（,H,）,二层：,1m,（,W,）,2.0m,（,H,）标准层：,1m,（,W,）,2.5m,（,H,）,56,.,夏季,0.3m/s,不利工况,整体区域温度 满足要求；中 庭顶部气流滞 留区温度偏高,西,东,57,.,夏季,0.3m/s,不利工况,中心断面温度分布,如上述，但北向中 间层面温度稍微偏 高，产生原因在于 中和面区域，排风 速度低，气流流通 不舒畅,北,南,58,.,温度等值面,CASE3,夏季,0.3m/s,不利工况,N,31,32,中庭下部及走廊区域基本被,31,所覆盖，满足要求；中,33,庭顶部气流滞留区出现高温，北侧高层走廊温度略高,34,59,.,中心断面空气龄分布,夏季,0.3m/s,不利工况,整体空气龄偏低，完全满足人员要 求。,60,.,空气龄等值面,CASE3,N,100s,200s,300s,空气龄整体偏低，基 本处于,300s,以下，远 远满足人员需求,400s,61,.,CASE1,、,2,、,3,总结,1,、中庭内部换气良好，空气龄满足要求,2,、在改进首层窗户开启数量后，中庭底部人员活动 区热舒适性明显改善,3,、中庭顶部气流流通不畅，出现滞留带，在外部太 阳辐射作用下及室内热空气上浮作用下形成高温区域，影响高层人员活动区域的热舒适性,4,、中庭北侧高层走廊出现温度偏高现象，大多出现 于中和面高度及以上排风区域,5,、针对上述问题，拟通过开启屋顶通气口和加设屋 顶自然通风器来解决中庭顶部温度过高，又可以提高 中和面高度，改善北侧走廊的热舒适性,62,.,CASE4,夏季,0.3m/s,不利工况,窗户开启度：首层：,1m,（,W,）,3m,（,H,）,二层：,1m,（,W,）,2.0m,（,H,）标准层：,1m,（,W,）,2.5m,（,H,）,优化方案,：加屋顶自然通风器（无动力风帽）,14,个，排风量,7200CMH/,个，总排风量,100800CMH,布置示意如下图：,9m9m,5m,5m,5m,5m,无动力风帽,63,.,无动力风帽,64,.,case4,自然通风气流组织,case4,夏季,0.3m/s,不利工况,65,.,case4,夏季,0.3m/s,不利工况,中心断面温度分布,改善区域,中庭整体区域温度得到较大改善，上部区域没有出现温度 过高现象，整体上基本满足,80%,以上人员舒适性要求,该进前,该进后,66,.,31,温度等值面所覆盖区域,CASE4,夏季,0.3m/s,不利工况,N,该进前,该进后,看得出，屋顶加设自然通风器后，,31,所覆盖区域包含中庭大 部分区域，基本满足人员活动区对温度的舒适性要求。,67,.,CASE5,冬季工况（室外通风计算温度,3,）,开窗条件：窗户不开启,68,.,Case5,冬季工况,中,心断面,度变化,3.5,温,图,4,5,4,7,5,7,6,10,3.5,4,4.5,3,3,3,3,3.5,50s,后,25,16.5,100s,后,29,20,200s,后,34.3,26.2,300s,后,39,31,10s,后,14.5,7.5,10,11.5,14,14.8,5.6,7.5,9.5,11,12.5,10min,后,4.5,15min,后,6,20min,后,7.7,25min,后,9.5,30min,后,11,69,.,项目结论,1,、在建筑允许的前提下，应使首层东西方向窗户与中 庭内部连通，并且增开扩大前室前室，这将有利于中庭 内部的自然通风，改善中庭内部的人员舒适性,2,、单靠窗户自然通风不能满足中庭上部区域及北向走 廊的人员舒适性，拟采用中庭顶部加设自然通风器解决，计算结果显示屋顶自然通风器达到,100800CMH,排风量 可以达到较佳的中庭热环境,3,、冬季在不开启窗户的情况下，,25-30,分钟后中庭顶部 区域温度过高，局部达到,40,。因此，建议关窗,25-30,分钟后开启窗户和屋顶自然通风器，利用自然通风带走 室内热量，并满足人员对新风的需求。,70,.,绿色建筑设计的案例之六,德国商业银行总部大厦,具有“生态之塔”、“带有空中花园能量搅拌 器”的美称。,49,层高的塔楼采用弧线围成的 三角形平面，三个核（由电梯间和卫生间组成）构成的三个巨型柱布置在三个角上，巨型柱之 间架设空腹拱梁，形成三条无柱办公空间，其 间围合出的三角形中庭，如同一个大烟囱。为 了发挥其烟囱效应，组织好办公空间的自然通 风，经风洞试验后，在三条办公空间中分别设 置了多个空中花园。这些空中花园分布在三个 方向、不同标高上，成为“烟囱”的进、出风 口，有效地组织了办公空间自然通风。,绿色与生态建筑研究中心,2008-11-4,71,.,德国商业银行总部大厦,“,绿色”技术,采用不同外墙开口，结合架空地板，加上风扇，吸音材料，过滤材料,等简单材料与设施措施，形成能满足多功能的“可吸收外墙”从而使 室内外空气，水分通过墙体上的穿孔得到交换，在平衡和调节温湿度 的同时，过滤灰尘减少噪音,绿色与生态建筑研究中心,2008-11-4,72,.,德国商业银行总部大厦,建筑管理中控系统（,BMS Control,）在法兰克福商 业银行总部大厦中得到了应用，大厦的室内感光感 温系统全部采用自动化，具体到每个办公室均由一 个中心调控系统控制，室内的光照，温度，通风等 均通过自动感应器得到相应的调整，以确保办公空 间适当的光照和空气质量。,建筑外皮双层设计手法同样增加了该高层建筑的绿 色性，外层是固定的单层玻璃，而内层是可调节的 双层,Low-E,中空玻璃，两层之间是,165,毫米厚的中 空部分，室外的新鲜空气可进入到此空间，当内层 可调节玻璃窗打开时，室内不新鲜的空气也进入到 这一中空部分，完成空气交换。在中空部分还附设 了可通过室内调节角度的百页窗帘，炎热季节通过 它可以阻挡阳光的直射，寒冷季节又可以反射更多 的阳光到室内。,内部通风示意图,绿色与生态建筑研究中心,2008-11-4,73,.,绿色建筑设计的案例之七,墨尔本政府办公楼(,CH2,),CH2,总建筑面,12536m,2,包括,1995m,2,建筑面积的地下室、,500m,2,净使用面积的一层零售业,、,1064m,2,建筑面积的标准层,有,80,个自行车车位、,9,个骑车人淋 浴室、,20,个停车场地、,1,个残疾,人专用停车场地。停车场可根据 需要转变为办公场所或作其它用 途。,绿色与生态建筑研究中心,2008-11-4,74,.,墨尔本政府办公楼,亮点介绍,通风空调体系,采光照明系统,雨水收集系统,绿色与生态建筑研究中心,2008-11-4,75,.,2008-11-4,绿色与生态建筑研究中心,76,.,绿色建筑设计的案例之八,森斯伯瑞英国大型连锁超市,2005年7月20日森斯伯瑞开设了一家基于可持续发展和绿色科技为理 念的大型超市。,77,.,森斯伯瑞英国大型连锁超市,78,.,森斯伯瑞英国大型连锁超市,超市有一个净滤池，被周围的灌木、草地 和石头包围，它可以使径流水在存放到沼 泽塘前净化水质，从而节约了超市的用水 量。,79,.,森斯伯瑞英国大型连锁超市,Bergey 50,XL,型风力发电机可减少,5,的超市耗能量。这是风力蜗轮在 商业上的首次应用。,80,.,小结,从以上案例分析后发现，我国绿色建筑处于世界绿色发展 中上等水平，并且正在快建筑速发展；,自然通风、自然采光技术与建筑一体化设计可以从本质上 提高建筑的舒适度及减少能耗；,通过计算机声、光、热模拟技术对建筑规划以及设计提供 指导性地帮助。,81,.,中国建筑科学研究院 绿色与生态建筑研究中心 邵文晞,82,.,