可持续建筑案例分析.doc

可持续建筑案例分析 -悉尼奥林匹克体育摘要：本文的案例是澳大利亚悉尼奥林匹克体育馆，文章从建筑环境、建筑气候适应性和建筑材料、结构与技术表达三个方面介绍悉尼奥林匹克体育馆，介绍建筑从设计到施工到使用过程所采用的可持续性技术。主要技术有被动通风设计，节水回收系统以及太阳能利用关键词：可持续性建筑；悉尼奥林匹克体育馆；被动通风；节水回收系统。前言：它们消耗世界上40%的能量，释放50%的温室气体，它们是我们工作、生活和成长的建筑，建筑在设计上下意识的忽视了自然，接受可持续的建筑不仅是进步的表现更是生存的需要。可持续建筑的理念就是追求降低环境负荷，与环境相接合，且有利于居住者健康。其目的在于减少能耗、节约用水、减少污染、保护环境、保护生态、保护健康。本文通过对悉尼奥林匹克体育馆所采用的技术分析建筑的可持续性。一.建筑及环境概况 1.1建筑概况 1）建筑概况悉尼奥运馆（图1.1.1）地是世界上第一个，也是迄今为止唯一的一个集所有奥运项目、奥运村以及运动员休闲娱乐场所为一身的奥运会所。宽阔视野的规划设计概念是想创造一个与业已存在的两个圆形场馆，8层大型开放式场馆。悉尼2000年奥运会的主赛场也是奥运历史上最大的室外赛场。在申办之初，悉尼针对越来越兴盛的环境意识，提出了“绿色运动会”的概念，赢得了评委及大众的认可，最终获得了举办权。图1.1.1悉尼奥林匹克体育馆2）建筑现状悉尼奥林匹克体育场因主办了第27届奥运会的开、闭幕式而成为全球瞩目的焦点。现在悉尼奥林匹克体育场每年可以主办40场澳式橄榄球比赛，平均每场观众人数为4万人。但是，由于悉尼奥林匹克体育场的场地与澳式橄榄球的场地规格不尽相同，澳大利亚橄榄球联盟拒绝选择悉尼奥林匹克体育场举办赛事，澳大利亚有关方面宣布，举行2000年悉尼奥运会的奥林匹克体育场将不再以奥林匹克为名，几经波折现冠名为澳洲新西兰银行体育场。1.2环境概况 奥林匹克体育场（图1.1.2）占地160000，位于悉尼西郊洪布许湾的一个前养牛场。规划队伍的主要挑战之一是解决如何非常巧妙地把如此大规模的体育场与郊区环境结合起来。 由哈格里夫斯协会设计的一个临近的“城市森林”，突出了澳大林亚和这个特殊场地意味深长的景观特征。 堪培拉的布鲁斯体育场是通过创造一系列的、从原本起伏地势中抬升起来的土路，并一直延续到体育场结构中的手法逐渐展开的。它的屋顶设计成优雅的悬浮在众多桅杆顶的一片树叶，好像漂浮在周围的环境中，并与其后的山岗相呼应。与足球场同时承接的墨尔本网球中心为避免对其所在草原环境产生过大的影响，将除中央赛场之外的全部形体沉埋在堆起的墩座平台之内。这样唯一突出的部分就是中央赛场。而且其暴露的移动屋顶的结构被设计成反映墨尔本一再重复的花边状屋顶，例如在其附近的维多利亚艺术中心。宽阔视野的规划设计概念是想创造一个与业已存在的两个圆形场馆悉尼曲棍球馆和悉尼表演场形成三位一体的想法。图1.1.2悉尼奥林匹克体育馆总平图二.建筑的气候适应性 2.1.地域分析悉尼地处南半球，南纬3355，东经15053，属于副热带湿润气候，全年降雨。悉尼的天气是由邻近的海洋所调节，因此内陆的西部城区大陆性稍强。夏天和冬天的雨量相当平均，由于东风调节，上半年的雨量稍微高一点。平均全年雨量是1217.0毫米，适中且变化不大，年中平均有138.0日降雨。 2.2.应对气候的措施 在我国亚热带气候条件下，一年中四月份到十一月份为防热阶段。建筑的被动式降温主要有以下三种方式：遮阳、隔热、自然通风，三种被动降温技术的作用范围（图2.2.1）。图2.2.1.被动降温技术作用 悉尼处于南半球，其通风，遮阳，隔热的原理和上图（图2.2.1）表达式一样的，只是时间是相反的。体育场运用了这个原理，尽可能减少空调和机械通风的时间，尽可能延长自然通风等被动技术降温的时间，即在可能的温度条件和风场环境下，运用良好的自然通风改善室内舒适度，降低人体对空调的依赖性，从而达到节能和健康的目的。 从整个体育馆的全生命周期来看，采用自然通风最显著的理由，是体育馆能够通过减少建筑物运行过程中的能量消耗，从而降低它全生命周期内的费用和能量成本。这部分节约的能量在建筑物整个生命周期内消耗能量总量中所占比例约为30%到60%不等。设计中考虑了自然通风，没有使用任何机械通风装置。因此，通过强化自然通风的方法来改善人体舒适度，加强散热，减少对空调的依赖，对实现体育馆整体意义上的节能具有重要价值。图中（图2.2.2）所示为穿过体育场被截去的适合被动通风和自然通风的通风并截面。被动通风系统依赖中央竖井、机动化天窗、一个中央电梯间和四个坡道塔架把热空气从体育场中排出。体育场的通风系统综合了自然驱动的穿堂风、被动通风与冷却、机械通风。整合了自然冷却的通风系统减少了需要空气调节的室内面积的数量。 图2.2.2体育馆被动通风和自然通风示意图 这个体育场在环境保护方面设计得很有特色。悉尼年降雨量丰富，所以所有的雨水都由顶棚汇集到四个大水箱，供场地浇水用，回收的水被用于洗手间冲洗。 体育场两翼呈拱形支撑顶部，并舒展地延伸向两侧。体育场的上方有一对漂亮的巨型曲线层架，是为适应强烈阳光而精心设计的，既可为大部分观众遮挡阳光，又能使中央草坪得到必要的日照。为体育比赛的电视转播创造了最佳条件，这一点是世界上体育场建设的一个技术突破。体育场开敞的设计，开阔的视野，材料的选择，使得自然光的控制和利用最大化。 2.3.类似节能建筑 发达国家体育馆的被动式节能研究、实践以日本和欧洲最为典型。在日本，建筑师原广司设计的2002年韩日世界杯的札幌穹顶（图2.3.1），采用了大面积开窗及与风压、热压通风规律相协同的穹顶，使该馆的自然通风性能优良；日本建筑师仙田满于1993年设计的东京辰巳国际游泳馆通过朝向海面的大面积开窗达到良好的采光效果，同时将游泳空间向海面延展（图2.3.2）。 图2.3.1 札幌天穹体育场 图2.3.2 东京辰巳国际游泳馆在欧洲，1994年由尼尔斯托普建筑师事务所与比翁建筑事务所联合设计的挪威哈马尔奥林匹克体育馆（图2.3.3与图2.3.4），采用了交叉木桁架结构体系，屋面的跌落形成多条纵向的垂直带型天窗，很好改善了体育馆的自然采光。德国慕尼黑工业大学的托马斯赫尔佐格教授，其作品立足于德国亚寒带的气候条件，其作品的形式、被动技术、环境结合有非常独到之处，如德国汉诺威博览会26号展馆（图2.3.5）在被动通风与建筑的有机结合、工程经验、实践阶段等方面做了非常有价值的理论总结。 图2.3.3利勒哈默尔冬奥会速滑馆 图2.3.4速滑馆室内 图2.3.5汉诺威博览会25号展馆 发达国家对于大空间、体育馆的被动节能的研究与实践很多有益的探索。虽然研究与实例多集中于寒带、亚寒带、温带地区，但其研究的角度与方法对于湿热地区体育馆的被动式通风研究有很强的借鉴意义。三.建筑结构、材料与技术表达 3.1结构与材料 1）遮阳棚结构与材料 遮阳棚（图3.1.1）保护了主入口，售票区和体育场上面的宴会厅，清晰的说明了环境敏感的设计。不仅使场馆内部观众区不受日晒雨淋，也体现遮阳棚的更多可能性，遮阳棚为一个巨大的弧形结构，保护场馆内大多数的观众，另外遮阳棚为非全封闭的，对草皮的生长无害，顶棚采用聚碳酸酯材料，使草坪上的阴影降到最小。 遮阳棚采用的聚碳酸酯材料具有强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广、独特的高透光率、高折射率、高抗冲性、尺寸稳定性及易加工成型等特点。另外无味无臭对人体无害符合卫生安全。这种材料用于遮阳棚具有绿色环保作用。图3.1.1 遮阳棚2） 材料资源 尽可能利用加工时耗能量较少的材料例如钢、混凝土和混凝土砌块。钢和混凝土构成构成体育场的主要结构构件。大楼正立面主要由遮阳的玻璃、混凝土砌块和经过绝热处理的钢板组成。 木材从可持续管理的森林采伐，并且节约使用木材。3.2.能源系统 与典型的体育馆相比，该团队设计的澳大利亚体育场更节能。节能策略包括通过自然通风系统使空气调节减到最小，通过自然采光减小对人工照明的需求，通过充足绝热减少能源需求，用气体废热发电以及太阳能发电。 在屋顶和墙上开设洞口可以改善通风状况，同时屋面本身有助于减少观众席的太阳能热增益。图3.2.1太阳能面板1）太阳能利用 体育馆周边安装太阳能面板设施（图3.2.1），用于吸收太阳能并转换为电能给场馆供电，这种绿色能源充分体现绿色建筑的特点。另外这些太阳能设施不仅给场馆提供电能，另外还是场馆周边一道亮丽的风景，将技术性的东西加以装饰上升为艺术性的景观，个人觉得也一定体现绿色建筑的特点。2） 照明 照明策略允许日光透过大的玻璃墙进入大楼。悉尼工业大学提供的研究，包括一个说明了如何最好地平衡自然采光和电力照明的三维计算机模型。 基于微处理器的照明控制包括被动的红外线居住传感器和光电电池日光传感器保证光能在空闲的空间和白天不被浪费。该电力照明系统使用了节能高功率的光源。3.3节水回收系统 体育场采用节约用水技术，例如双供水系统，其中的盥洗室和小便池被连接到奥林匹克统筹机关处理间的非饮用水供应系统。 由于悉尼全年有三分之一的时间在下雨，所以该场馆采用回收雨水的技术。收集落在体育场屋顶上的雨水（图3.3.1）。屋顶雨水沿主拱向下流至斜撑底座，最后流入四个总容量为3200m的大型地下储槽，通过虹吸排水系统收集。这种雨水收集能力应该会满足体育场绿化的灌溉需求。 屋顶外收集的暴雨流入当地用于尾溪处理和再循环的奥林匹克统筹机关收集系统中。经过那里，水将返回体育场和其他会场，作为部分非饮用水供应。相对于传统的设计，使用再循环的和现场收集的水减少了56%的饮用水需求。图3.3.1节水回收系统 3.4废物消减 体育场运营期间产生的大多数废物来自食品和饮料。体育场公共垃圾箱中收集的三种废物流包括可再循环的、可堆肥处理的和可掩埋的废物。 对于废物分离，体育场有24个大型废物收集间和2个地下捣碎间。废物从收集地和房后区被转移至这些废物收集间。可对废处理的废物从那里运至地下捣碎机上，其余废物用车辆往下运。3.5设计效益参考文献：1:纪录片.建筑的可持续性发展./v_19rrnw6f5w.html2:桑德拉门德勒.建筑师实践手册-HOK可持续设计指南M.北京：中国水利水电出