建筑物理環(huán)境與設(shè)計(jì)

1、 建筑物理環(huán)境與 設(shè)計(jì)作業(yè) 姓名：姜亞蘭 201106323：學(xué)號(hào) 專業(yè)：建筑學(xué) :盧玫珺指導(dǎo)老師 生態(tài)節(jié)能建筑 案例分析 上海自然博物館新館 梅納拉商廈 新加利福尼亞科學(xué)研究中心 上海自然博物館新館 1. 項(xiàng)目概況： 本項(xiàng)目地處原上海市靜安區(qū)，市中心的靜安雕塑公園內(nèi)。公園被山海關(guān) 路、石門二路、北京西路、成都北路圍合，自然博物館就在這公園的中北部 盤旋升起。 面對(duì)新的歷史時(shí)期，如何以“科學(xué)發(fā)展觀”為指導(dǎo)思想，正確認(rèn)識(shí)和定位 上海自然博物館新館的建筑功能，努力把上海自然博物館建設(shè)成為可持續(xù)發(fā)展的 現(xiàn)代化博物館，是我們?cè)谒伎己土D解決的重要課題。上海自然博物館的建設(shè)是 關(guān)系到百年大計(jì)的事業(yè)，既要

2、滿足當(dāng)代人的需要，也要為后代人的發(fā)展需要留下 空間，也是一座可持續(xù)發(fā)展的建筑。 人們目前賴以生存的不可再生能源面臨枯竭，街與資源、降低能耗是每一 個(gè)國(guó)家面臨的巨大挑戰(zhàn)，建筑能耗占總能源的四分之一，并隨著人們生活水平的 提高逐步增加到三分之一以上，尤其是公共建筑能耗巨大。作為一個(gè)以“分析自 然奧秘、展現(xiàn)自然與人和諧與矛盾、激發(fā)人類對(duì)自然的好奇心與責(zé)任感”為主題 的建筑項(xiàng)目，上海自然博物館將不僅通過(guò)展品和科普活動(dòng)發(fā)揮教益作用，更應(yīng)該 在自身場(chǎng)館建設(shè)中集成與博物館建筑特點(diǎn)相適應(yīng)的生態(tài)技能技術(shù)，塑造人與自然 和諧相處的典范。 上海自然博物館大量使用建筑節(jié)能技術(shù)，并以可戰(zhàn)士的方式呈現(xiàn)，使建筑 形態(tài)本身和

3、建筑節(jié)能技術(shù)的使用成為展示內(nèi)容的補(bǔ)充和延伸，最大限度的體現(xiàn)建 筑的綠色節(jié)能設(shè)計(jì)。 2.建筑節(jié)能設(shè)計(jì)： 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)思路：由于上海位于長(zhǎng)江三角區(qū)，而長(zhǎng)江三角地區(qū)的特征為 水熱同季，濕潤(rùn)多雨，但變率稍大冬冷夏熱、四季分明。在上海自然博物館新館 的綠色建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)該重點(diǎn)考慮如何降低夏季制冷能耗；由于雨量充沛，場(chǎng)地 雨水綜合管理也十分重要；詳細(xì)分析該地區(qū)的年風(fēng)向，將確定自然通風(fēng)設(shè)計(jì)的開(kāi) 窗面積和開(kāi)窗。 上海市的氣 候?qū)儆谙臒岫?，同時(shí)又具有常年高溫、太陽(yáng)輻射不強(qiáng)等特 點(diǎn)。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)江三角洲氣候的特點(diǎn)，結(jié)合世界上最先進(jìn)的整合技術(shù)工具來(lái)進(jìn)行綠 色生態(tài)建筑整合設(shè)計(jì)。根據(jù)上海的氣候特征和資源狀況來(lái)合理設(shè)計(jì)通風(fēng)

4、、采光和 能源方案，最大限度優(yōu)化建筑的能源特性。 節(jié)能設(shè)計(jì)： （1）東北部墻體是活生態(tài)墻體，垂直綠化墻可為辦公區(qū)窗戶遮陽(yáng)；. （2）.南墻則呼應(yīng)“人類細(xì)胞結(jié)構(gòu)”，較大尺度的內(nèi)層結(jié)構(gòu)代表著身體的骨骼， 并支撐著博物館建筑的墻體和屋面，由較小尺度圖案組成的外層，則代表著身 體的組織和肌肉。 (3)節(jié)能優(yōu)化暖通空調(diào)系統(tǒng) 地道預(yù)處理新風(fēng)技術(shù)運(yùn)用與研究 利用地道冷卻或加熱對(duì)空氣進(jìn)行預(yù)處理，然后通過(guò)中央空氣處理系統(tǒng)處 理后再送到室內(nèi)，以達(dá)到節(jié)能目的。 分析：1、利用天然的冷、熱源對(duì)新風(fēng)進(jìn)行預(yù)處理；用地道從博物館臨近 的公園獲取清潔、新鮮的空氣提高室內(nèi)空氣品質(zhì)。2、地道風(fēng)的風(fēng)管可以沿著建 筑的邊界布置。3、

5、上海 5 米以下的土層溫度基本恒定。 （4）.節(jié)能優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu) 屋頂綠化 : 1.垂直綠化 2.屋頂綠化 建筑遮陽(yáng)系統(tǒng):1.西立面外遮陽(yáng) 2.東立面垂直綠化 3.南立面細(xì)胞墻、遮陽(yáng)系數(shù)較高的低輻射玻璃 (5)節(jié)能優(yōu)化自然通風(fēng)系統(tǒng) 建筑通風(fēng)的目的是提供人們健康所需的新鮮空氣，帶走室內(nèi)的熱量和水 分?，F(xiàn)代人類對(duì)自然通風(fēng)的利用已不在于像以前一樣的開(kāi)窗開(kāi)門通風(fēng)，而是綜 合利用室內(nèi)外條件來(lái)實(shí)現(xiàn)。如根據(jù)建筑周圍環(huán)境、建筑布局、建筑構(gòu)造、太陽(yáng) 輻射、氣候等，來(lái)組織和誘導(dǎo)自然通風(fēng)。在建筑構(gòu)造上，通過(guò)中庭、雙層幕墻、 風(fēng)塔、門窗、屋頂?shù)葮?gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)良好的自然通風(fēng)效果。 (6)建筑資源和材料優(yōu)化 1、低污

6、染材料:健康選材 2、本地選材:供材選項(xiàng)目建設(shè)地 500 公里范圍內(nèi) 3、建筑施工垃圾管理：重復(fù)利用建筑材料 4、材料的選擇：石材、竹木。瓦礫廢棄紅磚做裝飾 （7）節(jié)地與室外環(huán)境 場(chǎng)地優(yōu)化 1、交通管理：設(shè)計(jì)淋浴間、電瓶車免費(fèi)充電，車輛停放處 2、綠化率最大化： 屋頂綠化、垂直綠化。有助于降低建筑對(duì)場(chǎng)地自然生態(tài)系統(tǒng) 及自然雨水循環(huán)的干擾 3、生物多樣性綠化設(shè)計(jì) 4、降低熱島效應(yīng) 5、降低光污染 （8）照明系統(tǒng)優(yōu)化：自然光導(dǎo)光技術(shù)。如今在新館里，自然光照亮了大部分的 空間，下沉式庭院將自光然引入到建筑的地下部分，同時(shí)，利用太陽(yáng)光光纖導(dǎo)入 照明系統(tǒng)，為地下展廳活體生物展示提供自然光。 （8）水資源

7、優(yōu)化 ? 1、雨水下滲 ? 2、雨水收集 ? 屋面雨水綠色屋頂、雨水過(guò)濾器小型水箱綠化灌溉 ? 多余雨水過(guò)濾地下水箱收集水池與灌溉 ? 3、節(jié)水景觀設(shè)計(jì) ? 采用滴灌、微灌、地下灌溉 ? 4、建筑內(nèi)節(jié)水 ? 節(jié)水衛(wèi)生潔具 （9）建筑資源和材料優(yōu)化 1、低污染材料： 健康選材 2、本地選材;供材選項(xiàng)目建設(shè)地 500 公里范圍內(nèi) 3、建筑施工垃圾管理: 重復(fù)利用建筑材料 4、材料的選擇:石材、竹木。瓦礫廢棄紅磚做裝飾 (10)室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)化 1、風(fēng)：對(duì)風(fēng)管實(shí)行保護(hù)，減少污染，定期更換過(guò)濾器，保證室內(nèi)空氣質(zhì)量 2、聲：民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范、減弱室內(nèi)背景噪聲 3、光：如綠色照明 4、熱：采用國(guó)標(biāo)，節(jié)

8、能、濕度溫度可調(diào)節(jié) 3.綜合評(píng)估 一座好的自然博物館建筑，不僅應(yīng)具有令人賞心悅目的建筑外觀，還應(yīng)該 順應(yīng)當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展特色，滿足人類可持續(xù)發(fā)展的長(zhǎng)久目標(biāo)，使建筑的各項(xiàng)功能 得到最大限度的發(fā)揮和實(shí)現(xiàn)。上海自然博物館新館運(yùn)用多種建筑節(jié)能技術(shù)，使其 成為現(xiàn)代化的節(jié)能建筑。 例如建筑外墻圍護(hù)體系采用節(jié)能幕墻、綠化隔熱外墻和生態(tài)綠化屋面，運(yùn) 用多種形式的主被式外遮陽(yáng)體系；結(jié)合建筑采光玻璃及太陽(yáng)能頂棚，以滿足透光 和遮陽(yáng)的雙重需要，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的利用和建筑設(shè)計(jì)的一體化；通過(guò)合理利用自然 通風(fēng)技術(shù)，排除二氧化碳等室內(nèi)污染氣體，在冷熱交換的過(guò)度季節(jié)，利用室外新 風(fēng)，以排除室內(nèi)余熱，提供良好的室內(nèi)溫?zé)岘h(huán)境等等。

9、梅納拉商廈 楊經(jīng)文 1.項(xiàng)目概況 梅納拉商廈位于馬來(lái)西亞雪蘭莪州，是一座高 15 層，面積為 10340 平方 米的辦公樓。建筑師為漢沙和楊經(jīng)文。設(shè)計(jì)者在建筑物的內(nèi)部和外部采取了雙氣 候的處理手法，使之成為適應(yīng)熱帶氣候環(huán)境的低耗能建筑。植物栽培在樓上向內(nèi) 凹的平臺(tái)上，螺旋式上升，創(chuàng)造了一個(gè)遮陽(yáng)且富含氧的環(huán)境?？紤]到將來(lái)可能安 裝太陽(yáng)能電池，遮陽(yáng)頂提供了一個(gè)圓盤環(huán)狀的空間，被一個(gè)由鋼和鋁合金構(gòu)成的 棚架遮蓋著。梅納拉商廈向我們展示了作為復(fù)雜的氣候“過(guò)濾器”的寫(xiě)字樓建筑 在設(shè)計(jì)、研究和發(fā)展方向上的風(fēng)采。 楊經(jīng)文簡(jiǎn)介：楊經(jīng)文，1948 年出生于馬來(lái)西亞檳榔嶼，曾在英國(guó)格洛斯 特郡的切爾滕納姆大學(xué)學(xué)習(xí)

10、，而后到劍橋進(jìn)修。1975 年獲得劍橋大學(xué)博士學(xué)位。 他對(duì)熱帶城市建筑可持續(xù)性的研究和成果，真正反映出當(dāng)代建筑師對(duì)城市類型建 筑生態(tài)問(wèn)題的理性思考。 他所設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)中運(yùn)用的生物氣候優(yōu)先和低能源耗費(fèi)原則，極大程度 地利用了城市環(huán)境中的有利因素，并盡可能地減少了建成環(huán)境對(duì)周邊生態(tài)要素產(chǎn) 生的到作用。這一努力為其所在區(qū)域甚至整個(gè)城市環(huán)境的協(xié)同發(fā)展做出了積極 的貢獻(xiàn)。盡管他的方法和具體的建筑設(shè)計(jì)原則有特定的地域性，是特別針對(duì)當(dāng)?shù)?所處的濕熱氣候提出的，但是他的建筑可持續(xù)性思想?yún)s具有普遍的借鑒意義 2.建筑節(jié)能設(shè)計(jì) （1）綠色植物遮陽(yáng)設(shè)計(jì) 螺旋上升的植物:立面和空中庭院中的植物，從樓的一側(cè)護(hù)坡開(kāi)始，

11、沿著 建筑表面螺旋上升。種植在樓上向內(nèi)凹的平臺(tái)上，這些中庭引導(dǎo)涼爽空氣流穿過(guò) 建筑的過(guò)渡空間，創(chuàng)造了一個(gè)遮陽(yáng)且富含氧的環(huán)境。建筑使用自動(dòng)化系統(tǒng)的排列， 通過(guò)設(shè)備和調(diào)節(jié)空氣的植物來(lái)減少能量消耗。 (2)可調(diào)節(jié)遮陽(yáng)板設(shè)計(jì) 受日曬較多的東、西朝向的窗戶都裝有鋁制散熱片和遮陽(yáng)板。而南北向采 用鍍膜玻璃窗以獲取良好的自然通風(fēng)和柔和的光線。協(xié)調(diào)了通風(fēng)采光與節(jié)能的關(guān) 系。 每層辦公室都有陽(yáng)臺(tái)，也有推拉式落地玻璃門，來(lái)控制自然通風(fēng)的范圍。 電梯間、樓梯間和衛(wèi)生間都使用自然通風(fēng)和自然光照射，電梯間無(wú)需增壓防火。 （3）自然通風(fēng)設(shè)計(jì) 凹空間和空中庭院：在建筑受熱的一側(cè)，設(shè)置內(nèi)凹的空間來(lái)遮陽(yáng)，可以采 用的形式有凹入

12、的窗子，陽(yáng)臺(tái)和小尺度的空中庭院。除了遮蔭,這些院子應(yīng)設(shè)通 高的玻璃門使辦公人員隨意出入，領(lǐng)略建筑周圍的自然景觀，這些空間的功能靈 活多樣，可作為避難處、綠化平臺(tái)，允許將來(lái)增建洗手間或廚房。 （4）建筑采光優(yōu)化 窗戶的處理時(shí)建筑熱環(huán)境，光環(huán)境控制的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。商廈將日曬較多 的東西朝向的窗戶裝上鋁合金遮陽(yáng)百葉，以控制光線的射入，南北方向采用鍍膜 玻璃以獲取良好的自然通風(fēng)和柔和的光線。為避免入射造成的不適，辦公室被置 于樓的正中，保證其良好的自然采光。 3綜合評(píng)估 梅納拉商廈融合了楊經(jīng)文的生物氣候理論觀念，是生態(tài)的，環(huán)保的、節(jié) 能的典范。同時(shí)也給了對(duì)于生態(tài)概念和技術(shù)的理解和把握。雖然這是眾多實(shí)例

13、中 的一個(gè)，但從中可以較為系統(tǒng)清晰地看到理論和實(shí)踐的完美結(jié)合。并應(yīng)明確，生 物氣候?qū)W是一種方法論，是在不斷探索中總結(jié)出來(lái)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想，應(yīng)靈活的因 地因時(shí)因氣候而應(yīng)用。他的應(yīng)用獲得了建筑低能耗、地能源費(fèi)，對(duì)我國(guó)目前的國(guó) 情是經(jīng)濟(jì)可行的。故通過(guò)對(duì)生物氣候?qū)W方法的研究學(xué)習(xí)并結(jié)合我國(guó)的具體情況去 應(yīng)用，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。 新加利福尼亞科學(xué)研究中心 項(xiàng)目概況1. 該項(xiàng)目由著名建筑設(shè)計(jì)師皮亞諾主持設(shè)計(jì)，項(xiàng)目總面積平方尺， 410000 其公共空間有萬(wàn)平方尺。有了新的研究中心，我們創(chuàng)造了一個(gè)視覺(jué)和功能 10 上與自然環(huán)境相容的博物館，如同舉起一塊公園，并放下一座建筑。 新的加州科學(xué)院設(shè)有八個(gè)科研部門和擁

14、有多萬(wàn)標(biāo)本的自然歷史博 20 物館，水族館和天文館。設(shè)計(jì)結(jié)合科學(xué)院的十二幢樓宇的原始陣列，建立一 個(gè)單一的現(xiàn)代化標(biāo)志性建筑，將視覺(jué)和研究的重點(diǎn)放在自然世界。天文館和 熱帶雨林館的兩個(gè)穹頂形成了綠色屋面。屋面景觀種植為加利福尼亞當(dāng)?shù)刂?物，不需要特殊的照顧和水，并吸引了當(dāng)?shù)匚锓N來(lái)聚集。因此，屋面不是全 部面向參觀者，游客們只能穿過(guò)其上的一條小徑。建筑由一個(gè)帶太陽(yáng)能電池 板的外罩提供了遮蔽。 建筑節(jié)能設(shè)計(jì) 2. （）熱和濕度控制1 、熱輻射地板降低的能耗。10%1 5 、熱回收系統(tǒng)將獲取并利用設(shè)備產(chǎn)生的熱量。2 、種植屋面給建筑提供了超級(jí)隔熱層，降低了空調(diào)能耗。3 、高性能玻璃將在整個(gè)建筑中使用，

15、降低標(biāo)準(zhǔn)程度的熱吸收和冷負(fù)荷。4 、反滲透潮濕系統(tǒng)將被用來(lái)使收藏品保持恒定的濕度，降低的濕度能 95%5 源消耗。 （）自然通風(fēng)的利用2 建筑通風(fēng)的目的是提供人們健康所需的新鮮空氣，帶走室內(nèi)的熱量和水分。現(xiàn) 代人類對(duì)自然通風(fēng)的利用已不在于像以前一樣的開(kāi)窗開(kāi)門通風(fēng)，而是綜合利用室內(nèi)外條件來(lái) 實(shí)現(xiàn)。如根據(jù)建筑周圍環(huán)境、建筑布局、建筑構(gòu)造、太陽(yáng)輻射、氣候等，來(lái)組織和誘導(dǎo)自然 通風(fēng)。在建筑構(gòu)造上，通過(guò)中庭、雙層幕墻、風(fēng)塔、門窗、屋頂?shù)葮?gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)良 好的自然通風(fēng)效果。 波狀起伏的屋面輪廓會(huì)引涼風(fēng)進(jìn)入建筑中心廣場(chǎng)。穹頂上的屋面天窗自 動(dòng)開(kāi)閉來(lái)通風(fēng)散熱。天窗有意識(shí)的開(kāi)在使自然光能達(dá)到活熱帶雨林和珊

16、瑚礁的位 置電動(dòng)窗自動(dòng)開(kāi)合以讓冷空氣進(jìn)入建筑?？砷_(kāi)啟窗同樣在職員辦公室也使用了。. 風(fēng)壓通風(fēng)設(shè)計(jì) 建筑單體設(shè)計(jì) 在朝向、平面、剖面和引風(fēng)導(dǎo)風(fēng)構(gòu)造等方面設(shè)計(jì)，營(yíng)造各建筑前后較大 壓差，引風(fēng)入室。 房間設(shè)計(jì) 通過(guò)開(kāi)窗具體位置和大小、戶型設(shè)計(jì)、空間功能劃分、內(nèi)部隔斷設(shè)計(jì)等， 減少室內(nèi)空間的流動(dòng)阻力，引導(dǎo)氣流經(jīng)過(guò)主要功能區(qū)域。 建筑熱環(huán)境 優(yōu)化設(shè)計(jì) 大學(xué)生活動(dòng)中心大學(xué)生活動(dòng)中心優(yōu)化設(shè)計(jì) 一 大學(xué)生活動(dòng)中心優(yōu)化背景 大學(xué)生活動(dòng)中心是為大學(xué)生提供課外活動(dòng)的場(chǎng)所，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)既 要考慮其空間布置、流線等方面，還需要對(duì)其室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)， 使各個(gè)功能空間能夠滿足功能要求，還能有良好舒適的室內(nèi)熱環(huán)境，使建

17、 筑適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂蜃兓?。因此，根?jù)建筑熱環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)基本策略對(duì)該方 案進(jìn)行熱環(huán)境優(yōu)化。 二 熱環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì) （1）南立面遮陽(yáng)優(yōu)化：南立面開(kāi)窗面積大，日照強(qiáng)度大，應(yīng)設(shè)置 窗口遮陽(yáng)，因處于南立面，因此可設(shè)水平遮陽(yáng)板。 南立面設(shè)置水平遮陽(yáng)板，用以遮擋夏日高空的陽(yáng)光，保證寒 冷冬日的陽(yáng)光從低空射入而不影響視線。在選擇水平遮陽(yáng)時(shí)水平百葉 比實(shí)體挑檐更加優(yōu)越。在設(shè)計(jì)水平遮陽(yáng)時(shí)，要注意太陽(yáng)在午前位于東 南方，午后位于西南方，會(huì)包圍住在與窗口等寬的挑板上，因此挑板 寬度應(yīng)大于窗口寬度。 （2）屋頂綠化優(yōu)化設(shè)計(jì)：本方案屋頂為平屋面，且面積較大，因 此可設(shè)置屋頂綠化，改善屋頂功能。降低室外熱效應(yīng)，提供 活動(dòng)空間。 屋頂綠化是改善屋頂功能的有效方式，結(jié)合景觀設(shè)計(jì)，不僅 改善了環(huán)境氣候，也給人提供了視覺(jué)上的愉悅。其布置方式有三種： 整片式、周邊式和自由式。周邊式和自由式這兩種布置方式，既能有 效的降低室外熱效應(yīng)，降低表面熱輻射，還能為人們提供一定的室外 活動(dòng)和休息場(chǎng)地。 （3）自然通風(fēng)優(yōu)化設(shè)計(jì)：在主入口的對(duì)面設(shè)置可開(kāi)啟窗戶，形成 穿堂風(fēng)，改善室內(nèi)熱環(huán)境，使風(fēng)吹過(guò)人體活動(dòng)區(qū)域。 自然通風(fēng)既可以保證室內(nèi)空氣品質(zhì)達(dá)到所需的室內(nèi)通風(fēng)換氣， 還能利用自然通風(fēng)使室內(nèi)氣溫及內(nèi)表面溫度下降，改善室內(nèi)熱