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绿色建筑设计竞赛获奖作品——青山绿舍的设计
发布时间:2018-09-28

  摘    要: 通过对绿色建筑设计竞赛获奖作品——青山绿舍的设计剖析, 从建筑布局、建筑设计、技术策略及建筑材料四个方面指出建筑设计过程中的绿色方法, 旨在阐释建筑设计中如何倡导绿色理念, 实现建筑的可持续发展。

  关键词: 建筑设计; 绿色建筑; 理念; 过程; 策略;
 

青山绿舍的设计
 

  Abstract: By analyzing works from the Green Building Design Contest, this paper gives introduction to the green concept in the process of architectural design from four aspects of architectural layout, architectural design, technology strategy and building materials. It makes account of the green tactics and promotes the sustainable development of building.

  Keyword: architectural design; green building; concept; process; tactics;

  0、 引言

  绿色建筑是指建筑在其全生命周期中实现可持续发展, 最大限度地节约资源, 减少对环境污染, 与自然和谐共生。[1]目前国内外关于绿色建筑的评价体系多由各项加权得分来判定。这一评价标准导致某些建筑为了取得绿色建筑的高分, 而成为多种高科技技术的简单堆叠品。

  绿色建筑不是一种普遍适用的简单技术拼凑的方案, 它要求建筑师因地制宜, 根据特定的气候条件、地理环境以及建筑特点, 从建筑设计的源头去把握绿色理念。本文通过对2015年全国绿色建筑设计竞赛三等奖作品——青山绿舍的剖析, 从建筑布局、建筑设计、技术策略及建筑材料方面分析建筑设计过程中的绿色方法, 旨在阐释建筑设计中如何倡导绿色理念, 实现建筑绿色发展。

  1、 建筑布局

  1.1、 环境分析

  该旅馆位于福建省武夷山区的天峪谷中段, 西侧为旅游专线道路, 用地为坡地, 植被良好, 多为杂生灌木, 中有高大乔木, 具有良好的景观价值。基地内南端有山溪穿过, 终年长流, 水质极佳。用地红线范围的总面积为12339.5 m2。武夷山属于夏热冬暖地区, 该地区高于30℃度气温持续时间长, 夏季比较炎热, 冬季气温在0-10℃之间, 很少低于0℃。

  1.2、 朝向

  建筑物朝向的选择与太阳光照关系密切, 充分利用当地的气候特征, 实现建筑对于日照的要求, 可以减少外在能耗, 实现建筑的可持续发展。根据武夷山的光照辐射情况 (图1) , 该地区建筑的最佳朝向为197.5°。再加上场地南向即180°方向具有良好的景观朝向, 所以建筑以南北方向为短轴, 东西方向为长轴进行建筑布局。

  图1 最佳朝向分析

图1 最佳朝向分析

  2、 建筑设计

  一般建筑能耗中, 制冷与采暖占据了相当大的比重[2]。武夷山处于夏热冬暖地区, 能耗主要考虑空调的制冷量。如何通过非空调能耗系统的建筑设计来组织自然通风成为该建筑绿色设计的关键。

  相对于城市旅馆, 山地旅馆有更好的环境与用地。本方案在设计中打破了空间的局限性, 以院着手, 尝试自由开放式空间, 如上空的大厅、临水的茶室等。利用穿堂风设计, 除湿降温。据统计数据分析, 该地区风向变化较为均匀, 基本上都是来自东、南、西三个方向的风, 因此, 南北朝向的建筑布局恰好可以形成良好的穿堂风。考虑到客房数量较多, 需双向布置房间, 但是内廊式设计不利于建筑的通风, 与绿色理念相违背。这就需要将体块打断, 如图2所示, 将体块分成ABC三个体块, 两两之间用一个玻璃盒连接, 每个端头处都进行了收头处理, 收头处是通透的观景平台, 使得每个体块的最大长度控制在15 m左右, 这样A, C两个体块的通风就比较好, 至于中间的B体块, 利用中庭的烟囱效应, 有利于室内外空气的流动。如图3柱状图所示, 浅色柱代表采用了自然通风策略之前的舒适度, 深色柱代表采用了自然通风策略之后的舒适度, 可见采用自然通风不仅节能环保很多, 而且可以大大地提高该建筑全年的舒适度。

  3、 技术策略

  3.1、 遮阳百叶

  外立面对于太阳光照的需求根据季节与时间的变化会不断改变, 将百叶窗附于玻璃幕墙外面, 利用百叶窗上的光感器, 根据太阳光的强弱, 百叶角度进行自动调节, 以满足其所需内部功能的最适宜光照 (图4) 。

  图2 建筑通风分析图

图2 建筑通风分析图

  图3 采用自然通风策略后的舒适度效果

图3 采用自然通风策略后的舒适度效果

  图4 可调节的百叶

图4 可调节的百叶

  3.2、 太阳能板

  如图5所示, 中间区域表示过热时间, 即武夷山地区六、七、八月份的较高温度, 两端区域表示过冷时间, 即武夷山地区十二、一、二月份的较低温度。粗白线表示平均曝辐射量, 细灰线表示实际记录的全年逐时曝辐射量, 整体比较均匀, 而且普遍辐射量较高, 所以很适合采用太阳能绿色技术。

  太阳能电池板利用控制器、逆变器等构件, 把太阳光转为能源, 进而为厌氧消化提供能量。厌氧消化 (图6) 不但充当着处理垃圾的角色更能提供热能, 其原理是厌氧消化的过程中细菌将有机物分解成糖分, 然后转化成各种酸, 物质发酵后分解, 产生气体, 细菌作用产生热量从而为建筑物提供热源, 如图7所示。浅色柱代表采用了太阳能板厌氧反应之前的舒适度, 深色柱代表采用了太阳能板厌氧反应之后的舒适度, 对比可见, 除了最热的几个月以外, 其他月份的舒适度效果提高较为明显, 所以在该地区适宜采用。

  3.3、 地源热泵

  地源热泵属于空调系统, 之所以采用地源热泵, 是因为当温度达到33℃以上时, 采用任何被动式降温效果都不明显, 而武夷山地区夏季气温很容易就达到33℃以上, 所以需要在自然通风降温基础上再采用空调系统降温, 而空调系统的能耗主要是冷热源的能耗, 所以如何选择一个好的冷热源至关重要。

  图5 太阳辐射分析图

图5 太阳辐射分析图

  图6 厌氧消化原理示意图

图6 厌氧消化原理示意图

  图7 采用太阳能板厌氧策略后的舒适度效果

图7 采用太阳能板厌氧策略后的舒适度效果

  地源热泵作为冷热源的原理是, 利用地表浅层常温土, 冬季把热量吸取出来, 夏季把热量再排到土壤当中去, 以水作为工作媒介, 利用水的温度来进行室内温度的调节, 工作原理如图8所示, 余热还可用于生活热水系统, 节能环保, 实现了可持续发展。

  图8 地源热泵工作原理
图8 地源热泵工作原理

  3.4、 中水回收

  现代社会水资源日趋紧张, 中水回收可以有效利用天然水资源和生活污水。武夷山地区本身降雨量颇为丰富, 该建筑又位于山间, 雨水资源充裕。建筑中引入中水回收系统如图9所示。主门厅位置的地下设置雨水收集净化装置, 通过动力装置将收集净化的雨水送到所需处使用, 如冲厕、屋顶花园与垂直绿化浇灌等, 如图10所示。

  图9 建筑中水回收系统

图9 建筑中水回收系统

  图1 0 雨水与生活污水净化回收的原理示意图

图1 0 雨水与生活污水净化回收的原理示意图

  3.5、 立体绿化

  屋顶绿化是通过在屋顶的防水层上方种植绿色植物, 利用绿色植物的天然遮挡以及光合作用减少太阳对第五立面的热辐射量, 从而保持楼板温度的相对恒定, 创造出适宜的建筑空间环境。

  建筑西立面百叶窗结合垂直绿化的设计如图11所示, 通过绿色植物对太阳辐射选择性的吸收, 有效避免了西晒所导致外墙面的高温情况, 而且还能和屋顶绿化一起改善调节建筑周边的微气候。

  图1 1 百叶窗结合垂直绿化设计

图1 1 百叶窗结合垂直绿化设计

  4、 建筑材料

  建筑材料的控制是建筑设计过程中的最后环节, 材料的选择不仅与建筑成本直接挂钩, 而且其建筑性能直接影响着建筑物的热工性能。有效地选择当地建材, 可以降低建筑造价成本, 对于绿色建筑非常重要。

  另外, 建筑外立面玻璃材料的选择对于建筑物的热工性能影响颇大, 建筑物能耗主要是在玻璃的“虚”面中产生。Low-E玻璃具有良好的光学性能, 这种玻璃可见光透过率高达95%, 可以大大增加建筑物室内采光的需求, 而且具有很好的热能性能, 既能体现建筑物冬季需要保温的性能, 又能满足建筑物夏季隔热的要求。

  5、 结论

  绿色建筑的根本目标是在实现环境友好、资源节约前提下, 提高生活的品质。就建筑设计而言, 绿色建筑绝不是技术设备叠加的产物, 必须以自然循环理念下的整体环境设计和空间形体设计为前提[3]。通过分析绿色建筑设计竞赛获奖作品——青山绿舍的设计, 可以发现, 绿色理念应该贯穿于建筑设计的全过程, 先整体再局部, 然后再选择适宜的设备补充建筑设计, 即从建筑布局、建筑设计、技术策略及建筑材料四个层次赋予建筑绿色理念, 实现建筑的生态可持续发展。

  参考文献:

  [1]李延钊, 林超楠.基于BIM技术的绿色建筑设计方法——以南宁市城市规划展示馆为例[J].暖通空调, 2012, 42 (10) :50-53.
  [2]薛一冰, 王崇杰, 刘宪光.建筑创作过程中的绿色思维——2007国际太阳能建筑设计竞赛作品评析[J].建筑学报, 2008, (3) :23-25.
  [3]顾震弘, 韩冬青.面向普通建筑的绿色设计策略——镇江丹徒高新园区信息中心设计[J].建筑学报, 2012, (10) :5-12.
  [4]王薇, 周圆圆.基于绿色建筑教育目标的建筑设计课程创新教学模式研究[J].廊坊师范学院学报 (自然科学版) , 2014, 14 (5) :107-109.

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