《生態(tài)建筑》設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)方法

《生態(tài)建筑》設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)方法生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)原則整體設(shè)計(jì)原則高效無(wú)污染原則靈活多適原則生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)方法整體設(shè)計(jì)的方法高效無(wú)污染的設(shè)計(jì)方法靈活多適的設(shè)計(jì)方法一、生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)原則（3）靈活多適原則

這是生態(tài)建筑的空間時(shí)間屬性決定的。采用適應(yīng)變化的設(shè)計(jì)策略，避免建筑過(guò)早廢棄，使其能夠得到再次利用或多次利用，節(jié)省建造新建筑所需的重復(fù)建設(shè)費(fèi)用。適應(yīng)變化的設(shè)計(jì)策略主要有四種：適應(yīng)性改變、靈活性設(shè)計(jì)概念、長(zhǎng)壽多適概念和合理廢棄概念，在具體設(shè)計(jì)中應(yīng)靈活采用。適應(yīng)變化的四種設(shè)計(jì)策略二、生態(tài)建筑的設(shè)計(jì)方法整體設(shè)計(jì)的方法建筑與自然環(huán)境共生建筑與社會(huì)環(huán)境共生高效無(wú)污染的設(shè)計(jì)方法“節(jié)流”——降低能源消耗“開(kāi)源”——開(kāi)發(fā)利用新的可再生能源建筑材料無(wú)害化建筑材料重復(fù)循環(huán)使用建筑使用過(guò)程中排出的廢物、垃圾的回收利用、無(wú)害化處理舒適健康的室內(nèi)環(huán)境靈活多適的設(shè)計(jì)方法建筑的長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的靈活性保證建筑能夠?qū)ξ磥?lái)做出適應(yīng)性改變合理廢棄實(shí)現(xiàn)建筑材料的再利用1、整體的設(shè)計(jì)方法1）建筑與自然環(huán)境共生在現(xiàn)代社會(huì)中，我們面臨的大多是在繁華城市中的建筑選址。各類要素疊加后的圖顯示出社會(huì)損失最小的路線L麥克哈格:美國(guó)里士滿林園大路選線方案2）建筑與社會(huì)環(huán)境共生繼承保護(hù)城市與地域的景觀特色創(chuàng)造出積極的城市新景觀對(duì)古建筑的妥善保存對(duì)傳統(tǒng)街區(qū)景觀的繼承和發(fā)展保持居民原有生活方式繼承地方傳統(tǒng)的施工技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)對(duì)城市土地、能源、交通的適度使用讓居民參與建筑設(shè)計(jì)與街區(qū)更新保持城市的恒久魅力與活力等該項(xiàng)目位于東京都最具代表性的高級(jí)住宅地元麻布地區(qū)，屬于大規(guī)模住宅項(xiàng)目。以“森林都市”為主題，兩側(cè)的兩棟低層建筑襯托著巨樹(shù)般的高層建筑“森林塔樓”，占地面積的一半以上都是綠化地，建筑頂層及陽(yáng)臺(tái)也是綠意盎然。此項(xiàng)目是體現(xiàn)森大廈的城市與自然共生理念的經(jīng)典項(xiàng)目。SPA、屋頂花園、空中豪華酒吧等附帶設(shè)施及24小時(shí)多語(yǔ)種對(duì)應(yīng)的管家式服務(wù)，讓住戶得以享受舒適的都心生活。倫佐.皮阿諾：特吉巴歐文化中心是一個(gè)與當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境、社會(huì)環(huán)境緊密結(jié)合的一個(gè)極佳的例子。文化中心得到了人們特別是當(dāng)?shù)鼐用竦恼J(rèn)可。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，現(xiàn)代的生態(tài)建造技術(shù)與當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)地域文化巧妙而強(qiáng)烈的結(jié)合起來(lái)，為我們樹(shù)立了一個(gè)生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的典范。2、高效無(wú)污染的設(shè)計(jì)方法生態(tài)建筑的能量利用生態(tài)建筑的保溫與隔熱生態(tài)建筑的遮陽(yáng)生態(tài)建筑的自然通風(fēng)生態(tài)建筑的自然采光生態(tài)建筑的中水利用生態(tài)建筑的雨水利用生態(tài)建筑的綠化生態(tài)建筑的廢物回收利用生態(tài)建筑的綜合設(shè)計(jì)策略1、生態(tài)建筑的能量利用太陽(yáng)能風(fēng)能地?zé)崮?、太陽(yáng)能利用被動(dòng)式太陽(yáng)能技術(shù)主動(dòng)式太陽(yáng)能技術(shù)

被動(dòng)式太陽(yáng)能太陽(yáng)能蓄熱房太陽(yáng)能蓄熱墻最先設(shè)計(jì)這種太陽(yáng)房的人是法國(guó)的特朗勃教授（F.Trombe），他在房屋的向陽(yáng)面設(shè)計(jì)一種夾墻，正面裝有透明玻璃，內(nèi)壁涂黑，夾墻上下朝室內(nèi)開(kāi)有小窗，當(dāng)太陽(yáng)曬到夾墻的黑體時(shí)，墻內(nèi)溫度上升，熱空氣由上部窗口進(jìn)入室內(nèi)，同時(shí)室內(nèi)底層較冷的空氣由下部窗口被吸入墻內(nèi)，形成自動(dòng)抽氣循環(huán)，慢慢室內(nèi)的空氣都被加熱。所以這就被叫做集熱墻，國(guó)際上也以他的名字命名為“特朗勃墻”。若在集熱墻的頂部開(kāi)一天窗，夏天打開(kāi)此天窗，并將房間的背陰面窗也開(kāi)啟，或能與地下室聯(lián)通，則集熱墻就像煙囪似地抽氣，室內(nèi)的空氣加速流動(dòng)，熱氣排出，冷氣吸進(jìn)，實(shí)為一種自然空調(diào)。因此，集熱墻式的太陽(yáng)房可以做到冬暖夏涼。

主動(dòng)式太陽(yáng)能需要一些特殊的裝置來(lái)收集熱輻射，并將其轉(zhuǎn)化為可以利用的電能和熱能。當(dāng)然將輻射能用于制冷也具有同等重要的地位。1）主動(dòng)太陽(yáng)能取暖是指將太陽(yáng)的輻射能通過(guò)集熱裝置轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎笾苯永?，或?qū)⑦@種轉(zhuǎn)換來(lái)的熱變?yōu)闄C(jī)械能，帶動(dòng)機(jī)器和發(fā)電。所以太陽(yáng)能的熱利用非常廣泛，主要有太陽(yáng)灶、太陽(yáng)冶煉爐、太陽(yáng)熱水器、太陽(yáng)房、太陽(yáng)能致冷、太陽(yáng)干燥器、太陽(yáng)蒸餾器、太陽(yáng)熱力機(jī)和太陽(yáng)熱發(fā)電等等。2）主動(dòng)式太陽(yáng)能發(fā)電在建筑中利用太陽(yáng)能電池發(fā)電為建筑提供能源，既無(wú)污染又無(wú)噪音，是非常理想的供能系統(tǒng)。我們可以利用目前最可靠的、效果可達(dá)9%左右的非晶硅薄膜太陽(yáng)電池接受太陽(yáng)能，這樣不僅可以為照明設(shè)備等供電，還能減少火力發(fā)電產(chǎn)生的污，起到保護(hù)環(huán)境的作用。隨著時(shí)代的進(jìn)步，太陽(yáng)能電池有了更多的種類。太陽(yáng)能電池可與建筑材料或構(gòu)件合為一體，形成一種嶄新的建筑材料，成為建筑物整體的一部分，例如太陽(yáng)能光電屋頂、太陽(yáng)能電力墻以及太陽(yáng)能光電玻璃，這種建筑材料可以獲取更多的陽(yáng)光，產(chǎn)生更多的能量，并且不會(huì)影響建筑的美觀，即保溫、發(fā)電、采光、裝飾于一體，是一種高技術(shù)的生態(tài)建筑復(fù)合型建筑材料。弗萊堡生態(tài)住區(qū)世博會(huì)國(guó)家主題館2、風(fēng)能利用3、地?zé)崮芾卯?dāng)前地?zé)崮艿闹饕猛臼前l(fā)電，直接應(yīng)用于建筑的很少。我們可以設(shè)計(jì)地?zé)崮芄嵯到y(tǒng)，直接為城市或小區(qū)內(nèi)的建筑物供暖。生態(tài)建筑要綜合利用潔凈能源，地?zé)崮芄岵皇橐粋€(gè)好的選擇。地?zé)崮芾孟到y(tǒng)最好集中設(shè)置，為整個(gè)建筑群或生態(tài)小區(qū)供暖，是一種聯(lián)合使用的技術(shù)設(shè)備系統(tǒng)，這樣有利于整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。地源熱泵技術(shù)特點(diǎn)

地源熱泵實(shí)質(zhì)上是一種熱能提升裝置，從周圍環(huán)境中吸取熱量并把它傳遞給被加熱的對(duì)象，和常規(guī)的供熱空調(diào)系統(tǒng)相似。以冬季在北方供熱的過(guò)程為例，首先鑿井抽取具有一定溫度的地下水，通過(guò)管道輸送到機(jī)組里，機(jī)組經(jīng)過(guò)提能轉(zhuǎn)換把其中的熱能提取出來(lái)，加入到供熱管道中去，使供熱管道的溫度達(dá)到五六十度就可以實(shí)現(xiàn)為千家萬(wàn)戶供暖了（圖2-14）。被提取熱量之后的地下水又通過(guò)管道回灌到地下，不造成水資源的浪費(fèi)。地源熱泵的推廣范例

2、生態(tài)建筑的保溫與隔熱生態(tài)建筑的保溫及外墻節(jié)能生態(tài)建筑的隔熱1、生態(tài)建筑的保溫及外墻節(jié)能建筑物宜設(shè)在避風(fēng)、向陽(yáng)的地段，盡量爭(zhēng)取主要房間有較多日照。建筑體型系數(shù)應(yīng)盡可能地小，建筑表面上最好不要出現(xiàn)過(guò)多的凸凹面。太陽(yáng)能利用采暖保溫。（前已講）建筑外墻、屋頂使用建筑保溫材料、構(gòu)造，加強(qiáng)建筑外墻。屋頂?shù)谋匦阅芫唧w地反映在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上則是必須采用保溫隔熱材料。建筑與外界環(huán)境密切接觸的部分設(shè)置緩沖區(qū)提高門(mén)窗保溫性能是降低建筑物長(zhǎng)期使用能耗的重要途徑將建筑中使用不頻繁、使用時(shí)的時(shí)間不長(zhǎng)的房間設(shè)在建筑北側(cè)（北半球），這部分空間保溫要求可適當(dāng)降低、節(jié)省保溫材料及費(fèi)用。外墻、屋頂、直接接觸室外空氣的樓板、不采暖地下室上面的樓板和不采暖樓梯的隔墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)通過(guò)保溫驗(yàn)算，保證其不低于所在地區(qū)要求的最小總傳熱阻。嚴(yán)寒地區(qū)居住建筑底層地面周邊一定范圍內(nèi)應(yīng)采取有效的保溫措施。由在外墻和屋頂中的各種接縫和混凝土或金屬嵌入體構(gòu)成的熱橋部位應(yīng)通過(guò)保溫驗(yàn)算，并作適當(dāng)保溫處理。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)考慮防潮要求。2、生態(tài)建筑的隔熱建筑的夏季隔熱應(yīng)采取環(huán)境綠化、自然通風(fēng)、建筑遮陽(yáng)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱等綜合性的措施。建筑物的總體布置，單體的平、剖面設(shè)計(jì)和門(mén)窗的設(shè)置，應(yīng)有利于自然通風(fēng)并盡量避免主要使用房間設(shè)置在東西向的盡端。為遮擋直射陽(yáng)光、防止室內(nèi)局部過(guò)熱，不同朝向窗戶宜采用不同形式的遮陽(yáng)，同時(shí)在建筑設(shè)計(jì)中可結(jié)合外廊、陽(yáng)臺(tái)、挑檐等處理達(dá)到遮陽(yáng)目的。屋頂和東、西向外墻內(nèi)表面溫度應(yīng)通過(guò)驗(yàn)算，保證滿足隔熱設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。為防止潮霉季節(jié)地面泛潮，建筑地面可選用微孔吸濕材料，必要時(shí)地面可采用架空做法。3、生態(tài)建筑的遮陽(yáng)1、建筑遮陽(yáng)的原理和意義2、建筑遮陽(yáng)的方式和設(shè)計(jì)方法建筑的許多部位諸如側(cè)窗、屋頂、天窗、中庭玻璃頂均需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼陉?yáng)設(shè)計(jì)。遮陽(yáng)構(gòu)件多種多樣，不同部位的遮陽(yáng)設(shè)計(jì)也是有針對(duì)性的。（1）側(cè)窗遮陽(yáng)對(duì)于側(cè)窗部分來(lái)說(shuō)除了平板式遮陽(yáng)板木質(zhì)布簾百葉等之外按照特點(diǎn)和類建筑的互相遮陽(yáng)

如果把以上遮陽(yáng)方式稱作建筑的自遮陽(yáng)的話,我們就可以把利用周圍建筑產(chǎn)生的陰影用來(lái)遮陽(yáng)的方式稱作建筑互遮陽(yáng)。地中海地區(qū)、中東地區(qū)日照充分，建筑之間形成的街道非常狹窄，街道一側(cè)的建筑外墻大部分處在深深的陰影中，這是建筑之間相互遮陽(yáng)的佳例。貝聿銘日本miho博物館3、4、3、生態(tài)建筑的自然通風(fēng)1、自然通風(fēng)的基本原理及在生態(tài)建筑中的運(yùn)用（1）利用風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)當(dāng)氣流吹過(guò)建筑物時(shí)，氣流將發(fā)生環(huán)繞，經(jīng)過(guò)一段距離后才恢復(fù)平行流動(dòng)，在迎風(fēng)面的風(fēng)速和風(fēng)的紊流度會(huì)強(qiáng)烈影響氣流的流動(dòng)狀況和建筑物表面及周圍的壓力分布。建筑模擬氣流分析特吉巴歐文化中心

(Tjibaou

Cultural

Centre)(2)利用熱壓實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)如果室內(nèi)外（或者室內(nèi)不同高度間）有空氣溫度差或者進(jìn)排風(fēng)口之間有高度差就會(huì)產(chǎn)生熱壓作用下的自然通風(fēng)?！盁焽栊?yīng)”就是利用熱壓的自然通風(fēng)——“煙囪”或建筑物內(nèi)的熱空氣密度小所以上升，從“煙囪”或建筑上部的風(fēng)口排出，室外冷空氣密度大所以從建筑底部被吸入，從而促成通風(fēng)。一般來(lái)說(shuō)，室內(nèi)外空氣溫度差越大，進(jìn)排風(fēng)口之間高度差越大，熱壓作用越強(qiáng)，自然通風(fēng)效果越好。反之亦然。邁克爾·霍普金斯：金斯諾丁漢稅務(wù)局大樓2、與自然通風(fēng)有關(guān)的其它建筑構(gòu)造

除了普通的窗戶以外，建筑師們?cè)谏鷳B(tài)建筑的設(shè)計(jì)實(shí)踐中發(fā)展了一系列有助于自然通風(fēng)的建筑構(gòu)造措施，包括“雙層皮”幕墻、天窗通風(fēng)、風(fēng)帽、反射板通風(fēng)、雙層屋面通風(fēng)、附加通風(fēng)窗等等。（1）“呼吸式”雙層皮幕墻其實(shí)質(zhì)是在兩層皮之間留有一定寬度的空氣間層，通過(guò)不同的空氣間層方式形成溫度緩沖空間。由于空氣間層的存在，因而可在其中安置遮陽(yáng)設(shè)施（如活動(dòng)式百葉、固定式百葉或者其他陽(yáng)光控制構(gòu)件）；通過(guò)調(diào)整間層設(shè)置的遮陽(yáng)百葉和利用外層幕墻上下部分的開(kāi)口的輔助自然通風(fēng)，可以獲得比普通建筑使用的內(nèi)置百葉較好的遮陽(yáng)效果，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)良好的隔聲性能和室內(nèi)通風(fēng)效果。夏季，打開(kāi)上下進(jìn)排風(fēng)口，通風(fēng)道內(nèi)的空氣被加熱，在煙囪效應(yīng)和一定的風(fēng)壓作用下，熱空氣上升，冷空氣從下層進(jìn)入通道，形成自然通風(fēng)。冬季，關(guān)閉進(jìn)排風(fēng)口，減小風(fēng)速，利用雙層玻璃之間的空間形成的附加陽(yáng)光間，貯存熱量用以采暖。梯勃特蒙羅：津巴布韋大學(xué)報(bào)告廳天窗通風(fēng)（3）風(fēng)帽

風(fēng)帽是自然進(jìn)排風(fēng)系統(tǒng)的入口或出口。它是利用風(fēng)力或溫度差造成的正壓或負(fù)壓，加強(qiáng)進(jìn)排風(fēng)能力的一種裝置。風(fēng)帽可以裝在需要局部通風(fēng)的地方，也可以裝在屋頂上，促進(jìn)全面進(jìn)排風(fēng)。德蒙福特大學(xué)機(jī)械館3、生態(tài)建筑的自然通風(fēng)相關(guān)的幾個(gè)問(wèn)題4、生態(tài)建筑的自然采光1、天然采光的設(shè)計(jì)原理與控制

天然光采光通常用開(kāi)側(cè)窗及天窗兩種方式來(lái)滿足。（1）側(cè)窗采光（2）天窗采光當(dāng)房間的進(jìn)深過(guò)大時(shí)，單用側(cè)窗很難滿足自然采光要求這時(shí)可以用天窗采光。天窗是在屋頂開(kāi)的采光口。常用的天窗形式有矩形、M形、鋸齒形、橫向下沉式、橫向非下沉式、天井式、平天窗、采光罩等。路德維希博物館（德國(guó)科隆美術(shù)館）同濟(jì)大學(xué)中法中心光導(dǎo)纖維陽(yáng)光導(dǎo)入器北京科技大學(xué)體育館內(nèi)的光導(dǎo)管

優(yōu)點(diǎn)：陰天可不開(kāi)燈，立面相對(duì)封閉，外墻為雙重保溫層，冬季保溫效果好，夏季空調(diào)能耗大幅降低。

2、人工照明的節(jié)能1）使用綠色化生產(chǎn)的光源產(chǎn)品2）使用光效高的光源3）使用高效節(jié)能照明器具4）推廣使用電子鎮(zhèn)流器5）照明的標(biāo)準(zhǔn)方式控制6）光源報(bào)廢后的回收LED日光燈與傳統(tǒng)熒光燈,白織燈對(duì)比表50000小時(shí)相同光通量數(shù)據(jù)對(duì)比光效(lm/w)功率(w)壽命（h）50000小時(shí)用電量（度）用燈數(shù)單價(jià)人民幣（元）燈具價(jià)格總費(fèi)用白熾燈1016010008000501508050熒光的40402000200025205002500LED日光燈802050000100012602601260家庭開(kāi)銷(每一盞燈)每天用電8小時(shí)0.68元/度每天耗電量（度）每天用電（元）每月用電（元）每季度用電（元）每年用電（元）使用壽命(H)白織燈160W0．16*8H=1.280.870426．11278．336313．3441000熒光燈40W0．04*8H=0.320.21766．52819．58478．3362000LED燈20W0．02*8H=0.160.10883．2649．79239．168500006、生態(tài)建筑的中水利用中水這種根據(jù)建筑物的性質(zhì)及水量情況，就地收集、就地處理和就地回用的應(yīng)用方式已成為緩解水資源緊缺的一種有效的方法和措施。中水回用技術(shù)已在很多國(guó)家采用，是目前生態(tài)建筑設(shè)計(jì)中一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)。6、生態(tài)建筑的雨水利用波茨坦廣場(chǎng)歐洲最大的商業(yè)區(qū)，總占地面積68000平米，其中規(guī)劃出13000平米的城市水面，占總面積的19%。這些水面分為4個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，總共可容納15000立方米的雨水。由北至南的水面在北側(cè)與城市綠地相呼應(yīng)，南部近鄰蘭德維爾運(yùn)河，使整個(gè)城市的生態(tài)系統(tǒng)更加完整。由于柏林的地下水位較淺，要求建成的波茨坦廣場(chǎng)既不能增加地下水的補(bǔ)給量，也不能增加雨水排放量。因此，通過(guò)屋頂和硬質(zhì)地面收集到的雨水全部進(jìn)入主體建筑和廣場(chǎng)地下層的儲(chǔ)水箱。在那里經(jīng)過(guò)初步的過(guò)濾和沉淀，雨水當(dāng)中較大的懸浮物會(huì)沉積下來(lái)。經(jīng)過(guò)沉淀的雨水通過(guò)地下層控制室的水泵和過(guò)濾器進(jìn)入各大樓的中水系統(tǒng)用于沖廁、澆灌綠地等，還有一部分被送到地上的水面。波茨坦廣場(chǎng)水體成為一個(gè)包含多種有機(jī)體的富有活力的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，成為商業(yè)區(qū)中工作者和居住者休閑放松的好去處。8、生態(tài)建筑的綠化屋頂綠化墻面綠化9、生態(tài)建筑中的廢物回收利用再生骨料再生骨料是建筑垃圾的最常見(jiàn)再生產(chǎn)品。再生骨料按來(lái)源可分為三大類：廢棄混凝土骨料、碎磚骨料和其他再生骨料。再生骨料的應(yīng)用決定了建筑廢料處理的途徑和方法，根據(jù)目前的研究來(lái)看，再生骨料主要用于制備再生混凝土，部分用于制備磚和砌塊等墻材，也可用于制備再生水泥。渣土渣土可用于筑路施工、樁基填料、地基基礎(chǔ)等。上海生態(tài)建筑示范樓再生混凝土將廢棄混凝土塊經(jīng)過(guò)破碎、清洗與分級(jí)后，按一定比例級(jí)配混合制成再生骨料，部分或全部代替砂石等天然骨料而制成的新混凝土。建筑材料的回收