生态建筑概论调研报告

2020-03-01 19:03:11 来源：范文大全收藏下载本文

《生态建筑概论》调研报告

组员：孙鸿鹏0121106220112郑玄012110622010

4方超0121106220101汪宇0121106220108

摘要：当今时代，良好的家居环境正逐渐成为人们生活追求的重要目标。然而更多的人在追求大房子，宽阳台的家居“外形”的时候，却往往忽略了更重要的内在“质量”。以各种高层楼房为代表的传统住宅其实存在许多诟病。通过对太阳能建筑和生态建筑概念的整体把握和对范例的详细考察，了解太阳能建筑和生态建筑的发展现状、存在问题和未来发展趋势。为构筑和谐健康的生态人居提供资料参考。

关键词：太阳能生态建筑

调研内容：1太阳能建筑（含主动式和被动式）2当前国内外生态建筑实例

一、日月坛•“微排”大厦

图一：日月坛•“微排”大厦

1微排大厦被称为世界最雄伟壮丽的太阳能建筑、是2010年世界太阳城大会主会场

。

日月坛·“微排”大厦是世界上最

大的集太阳能光热、光伏、建筑节能

于一体的高层公共建筑。作为2010年

第四届世界太阳城大会的主会场，它

集展示、科研、办公、会议、培训、

宾馆、娱乐于一体。

整个建筑分为前后两部分，形状

分别像“日”、“月”二字。“月”字部

2分是皇明公司的总部办公楼，“日”字

部分是太阳谷微排酒店。

大厦采用全球首创太阳能热水供

应、采暖、制冷、光伏发电等与建筑

1世界太阳城大会是由世界太阳城协会（英文简写ISCI）发起并组织的国际性、学术性和专业性的非政府组织的国际会议，每两年举办一次，会期一般为5天。旨在通过国际太阳能城市之间的积极合作，交流并改进能源效率政策、更新能源技术和理念。通过可再生能源的应用和能源的高效使用达到可持续发展和保护气候的目标。

2有太阳能王国之称，主要产品有太阳能热水器、全玻璃真空管、太阳能照明系统、太阳能热水系统、电热水器、温屏节能玻璃等六大系列，是目前世界最大的可再生能源供应商，年推广太阳能集热器约200万平方米，相当于整个欧盟的总和、比北美的两倍还多

结合技术，节能效率高达88%，远远高于国家公共建筑节能50%的设计标准。每年可节约标

准煤2640吨、节电660万度，减少污染物排放8672.4吨。下面将就其节能技术和措施进行

详尽论述。

1．光伏发电——给房屋阳光般的活力

太阳能作为可再生能源，与化石燃料相比具有以下优势：

（1）无污染（2）来源无穷尽（3）无需长距离运输，方便使用

尤其是第三条，对于光伏发电具有重要价值。只要通过专门的设备，便可以就地将太阳

能转化为电能。避免了长距离输电损失。

微排大厦应用的就是国际先进的太阳能光电系统（图二）。整个建筑顶端及侧面的钢架

上铺设太阳能电池板，运用太阳能光电技术，几乎可以实现零电力输入。

太阳能光电技术是指利用太阳电池吧太阳能转化为电能储存在蓄电池中，需要时由放电

控制器释放，供照明及其他需要。其中，光电池组件是由多个单晶硅或多晶硅电池串联而成，放电控制

器（逆变器）具有反向放电功能和极性图二：太阳能光电系统

反接电路保护功能，还能实现对数据的采集及监测。

作为新型发电系统，光伏系统可以独立运行或并网。微排大厦地处开发区，采取并网式，

省却蓄电池，大幅降低造价，提高发电效率。

2．遮阳系统——室内保护伞

微排大厦采用外遮阳技术，不仅能够有效阻挡日光辐射，隔热节能，还能改善室内光线

柔和度。在欧洲，外遮阳设备已成为建筑设计不可缺少的一部分。外遮阳技术节能效果好、经济效果优、艺术性强。

外遮阳技术可分为如下方式：

 窗口遮阳分为固定窗口外遮阳、活动窗

口外遮阳、窗口中置式遮阳、窗口内遮阳、玻

璃自遮阳多种形式。在此建筑中均有应用。

 屋面遮阳包括屋顶构架遮阳和屋顶花园式。

 墙面遮阳主要利用绿化，造型别致。

 绿化遮阳主要通过窗外种树和攀岩植物实现。酒店高层外阳台应用的是长青灌木和草坪。图三：微排大厦遮阳技术 3．中水处理和雨水收集——让水的价值翻倍

通常人们把自来水叫做“上水”，把污水叫做“下水”，而再生水的水质介于上水和下水之

间，故名“中水”。中水不能饮用，为是一种介于建筑物生活给水系统与排水系统之间的杂用

水。中水主要用于洗车、喷洒绿地、冲厕、冷却水等。这种对减少污水排放对环境的污染，缓解城市供水不足和保护环境具有重要意义。微排酒店用水量大、水费贵，仅以冲厕计，一

次节水可达九升，节水空间十分大。

中水净化系统共分两级，一级是格栅除去大体积杂质，二级处理通过生物、化学和膜处理技

术，可截留90%以上的污染物。微排大厦中水系统建成后，维护费用很低，运行良好。

二、法兰克福银行

一．结构分析

法兰克福银行的结构设计属于巨型结构，也叫做超级框架结构，有意识的通

过处理给人以超常的尺度感。从而营造出宏伟，挺拔的建筑形式。建筑结构使用

巨型空间桁架、巨型柱以及它们与子结构之间的有机组合在建筑空间形象上充分

表现了“力”在结构中的传递。平面为三角形, 三角形的曲线形边使空间率达到最大值，也就是说三角形略微外鼓获得了更多的室内面积。由于内部空间从水平力的负担中解放出来，只对垂直荷载进行处理就可以了，所以空间使用率提高。通过八层楼高的钢框架为“巨型梁”连接而围成的巨型筒体系。具有极好的整体效应和抗推刚度，其中“巨型梁”产生了巨大的“螺旋箍”效应。选择三角形形状也是为了克服已存在的 Commerzbank 塔楼的位置限制。该大楼具有“生态之塔”的美称。49层高的塔楼采用弧线围成的三角形平面，三个核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。

图表 1 commerzbank平面图法兰克福银行大厦是高层绿色建筑的一次成功

的尝试。在福斯特的设计理念下，传统的办公塔楼

进行了内外环境的重新配置，他将传统位于塔楼中

央的公共交通等核心（电梯，步梯，洗手间等）分

散在建筑三角形平面的三个角，而解放出中部较大

的空间来重新设计，每2个交通核之间的梯形部分

则是建筑的主要办公部分，三个梯形又围合出一个

空透的三角形中庭。福斯特的过人之处是在这

些梯形部分每隔8层就安排了1个高达4层（约14米）的图1 commerzbank平面图空中花园，而且花园是错落上升设置的，这让每层

的办公室都可以接触到花园般的景色。同时，中庭和空中花园的设置使得在全年的大多数工作时间里，该大厦仅靠自然通风和采光手段已经满足内部通风和采光的需要。

二．建筑材料及应用的分析

法兰克福银行是一座高层生态建筑。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。中庭被细分为每十二层一段, 每一段包括三个四层楼高的空中花园，它们绕塔楼成120度转角。这个空中花园, 好像给塔楼外墙增加了一层“皮肤”,同时促进了日光和新鲜的空气通过三面的花园到达具有建筑整个高度的中庭以获得自然通风效果。风洞分析预知这个系统将会造成中庭如外面的空间一样,伴随着高频率的空气改变。此外，法兰克福商业银行中心大楼采用了经过陶瓷化耐火处理的钢材，而不是钢筋混凝

土。如果遇上大的火灾，至少可以坚持2小时不会坍塌，有足够的时间营救与撤离。

图2commerzbank

三.建筑施工中的通风采光及建筑设备的分析

建筑使用者们通过调节开口大小来控制空气在办公室中的流动。但是，如果室内变得太多风、太热或太冷, 建筑管理系统将会关闭空气进入建筑物个别区段的流程。不同的区段合起来被称为„村落组团‟。藉由分别回应每个村庄团的气候状况， BMS 工作得如同一个微调系统。每个花园都有一个将适当的数据传送到BMS 的气象台监视器, 它使得系统能够主动与塔楼高度各处的天气式样的变化相配合。举例来说, 空气可能是相对静止的。除非在极少数的严寒或酷暑天气中，整栋大楼全部采用自然通风和温度调节，将运行能耗降到最低，同时也最大程度的减少了空气调节设备对大气的污染。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，但这次福斯特并非追求将高新技术设备充分暴露，而是利用它们来创造更节能，更舒适的建筑空间。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，上述种种自然通风，采光方法，以及智能控制技术等在法兰克福商业银行总部大厦中的综合应用，使得该建筑自然通风量达60%，这在高层建筑中是非常难得的，大厦也成为欧洲最节能的高层建筑之一。

早期的研究显示：可实现的最有效果的节能措施就是减少建筑物冷却所需的能源。参考传统的设计，且法兰克福在夏天的温度按能达到35℃计算, 得出建筑物预计在正常情况下一年中有77％的时间处于冷却模式。减少冷却的能源需求的最有效的方法是将建筑的自然通风最佳化。然而，由于技术的限制，人们认为一年里100％的时间提供自然通风是的一个不切实际的目标。结果，解决的办

法是一个混合产物或者说是一个„混合模态'系统, 目标是实现一年中65％的时间可以自然通风,空调系统将会在尽可能短的时间内随即打开。当外界环境的温度超过 23℃的时候将会出现间歇的时间段，这时窗户将会被关闭而扇子将会被打开来操作冷却天花板。除此之外, 位于地板的中央地域的走廊地域, ,将会需要长备空调。

所有的调查研究都显示该建筑幕墙设计使开窗的时数达到最优化。分析各种不同的类型的 Klimafaade是为了确定哪一个类型会是对 Commerzbank位置上的气候情况最适当的。通过 Klimafaade复杂和精明的设计，塔楼内每份能源需求将会被减到最少。建立内部开口与外表面最有效联系来提高间接的自然通风的目标，许多的模式化的测试将此解决得像一个好的热阻。采用一个在某种情况下高水平运行的系统是有可能的，但是当情况不一致的时候它可能不太有效。因此,需要在夏季降温和冬季保温之间做出一个平衡的安排。

图3不同季节的气流走向

空气在每层楼通过Klimafaade 的开囗进入一个 200毫米的洞内之后，被加热上升经过洞的顶端排出, Klimafaade充当了一个热烟囱系统。 Klimafaade 的构造 (见图 4.15) 是由12毫米厚的上过釉的外表面组成的，而外表面上有一层特殊涂料可以吸收外部百叶上的雷达信号。它还加入了一个自动化铝遮阳板系统来提供一个好的阴影系数 , 而且low－E材料做的双层釉面内墙具有较低廉的价格。建筑外表面的排气口长期开着，同时内部区域允许空气通过自动化的倾斜且翻转的开口布置。

参考文献

窦以德：《诺曼﹒福斯特》，中国建筑工业出版社，1997

罗小未：《外国近现代建筑史》，中国建筑工业出版社