水立方热环境分析

从建筑热工分析 水立方 目录 设计者介绍 水立方 简介建筑热环境技术解读 水立方 特色揭秘个人感言 水立方设计者介绍 水立方 的外方设计者 澳大利亚PTW助理董事马克 巴特勒 水立方 的中方设计者 中建国际 深圳 设计顾问有限公司总裁 总建筑师赵小钧 总工程师毛红卫 赵小均 享誉世界的中国建筑设计师中建国际 深圳 设计有限公司董事 总建筑师高级建筑师国家一级注册建筑师主要作品 MasterWork 1 深圳金融培训中心2 深圳碧云天住宅3 中国高新技术成果交易会展览中心4 地铁总部大厦5 中海深圳湾畔6 安柏丽晶园7 中国联通大厦8 金地翠堤湾9 国家游泳中心 水立方成为理论物理学杰作建筑领域从此有中国标准 1887年 英国物理学家凯尔文勋爵提出了一个问题 如果我们将三维空间细分为若干个小部分 每个部分体积相等 但要保证接触表面积最小 这些细小的部分应该是什么形状 106年以后 爱尔兰教授威尔莱和弗兰提出了一个新的解决方案 被认为是凯尔文勋爵问题的最理想的答案 但这样的形式作为建筑结构还从来没有使用过 直到 水立方 的出现 水立方 简介 水立方 自2003年12月开建 历时4年多完工 它融合了众多时代前沿的高新科技 是名副其实的建筑大手笔 场馆名称 国家游泳中心地点 奥林匹克公园建筑面积 8 7 结构 钢筋混凝土 钢结构功能 举行游泳比赛 跳水比赛 花样游泳比赛完工时间 2007年10月 建筑热环境技术解读 涉及到建筑热环境技术难点则主要包括维护结构保温节能设计 自然通风 空腔通风等 一 水立方外立面选用了ETFE膜结构作为建筑的外围护结构 以营造出 冰晶状的外貌 达到 独特的视觉效果和感受 的目的 1 围护结构保温节能设计方面利用多层膜结构之间所形成的空气腔 以增加其热阻 提高膜结构的保温性能 2 围护结构光度设计方面由于ETFE膜具有很高的透光性 太阳辐射热可以直接进入室内 提高室内的温度 减少供暖能耗 而夏季 ETFE膜的高透光性为室内热环境带来了负面的影响 而在ETFE膜上有选择地涂装了直径16mm 镀点为10 20 30 50 和65 的银色圆点 通过调整薄膜上的镀点密度 以获得不同的遮阳系数 从而控制进入室内的阳光和热量 为更进一步降低太阳辐射 在两层气枕之间设置的通风装置还可以带走一部分入射的太阳辐射热 二 通风方面的设计 水立方 的屋顶有自然排风的风机 两层膜结构的中间 底下 开口处也有 等于共有8个自然通风口 空气进来 通过屋顶的空腔出去 这样就能把建筑空间中的热量散发出去 实现自然通风 在空腔通风方面 利用双层气枕间的空腔通风 减少夏季高峰时段的得热量 降低整个建筑的夏季冷负荷 三 节能方面采用热回收技术 排风热回收技术等设计热管技术 热回收型组合式空调机组 浅层地表水热能利用技术 室外铺砌路及广场采用可渗透地面 多功能机械通风技术 室内空气净化技术 空调采暖加湿 除湿和控制技术 绿色 节能灯具 节能照明控制系统 节能供配电技术及设备 节能 节水及环保绿地灌溉技术 水池防渗与节水技术 泳池水处理系统 先进的中水处理技术及设备 景观水系水质保持与再生水利用技术 中水高效应用技术及设备 雨水净化 存储再利用技术及产品 节水型供水系统技术及产品 节水型器具等 从各方面设计 四 建筑光环境技术自然光环境和立面照明两部分 建筑的围护结构全部采用透明膜结构 与常规的围护结构相比 具有可以充分利用自然光的优势 从而节约照明费用 立体照明 采用空腔内透明的照明方式 气枕空腔内部装设RGB型LEDD灯具来表达有关水的丰富内涵 比赛大厅赛时光环境分析 五 建筑声环境技术在屋盖气枕上蒙一层特制的密孔防雨网 此具有阻流雨水作用 能在ETFE膜上形成一层厚度适当的水层 降低雨水冲击的强度 降低噪音为保证室内良好的听音效果 采用了吸声材料 德国产的吸声泡沫板 马赛克般排列 整齐有序地安装 在马道底面和两侧 观众席正上方 不影响透明区域 符合声学指标 雨噪声实验塔 水立方 特色揭秘 由上述热环境技术解读后 我们总结下水立方的特色吧 1 水立方 最大的特色是它的膜结构 水立方 是世界上最大的膜结构工程 建筑外围的 泡泡 所用的材料是 ETFE 也就是我们常说的 聚氟乙烯 这种材料耐腐蚀性 保温性俱佳 自身清洁能力强 可以利用自然的雨水完成自身清洁 跟玻璃相比 这种新兴的环保材料可以透进更多的阳光和空气 能让泳池保持恒温 能节电30 除了地面以外 水立方 通体采用了膜结构 是世界上最大的膜结构建筑 它是许多高新技术产物的综合体 首先是它具有较强的隔热功能 在天气炎热的时候 为场内空调的节能大大地做出了贡献 其二 半透明的气枕透光性很好 四面映射的自然光与室内照明相结合 根据场内活动的需要 由计算机通过气枕控制着透光量 可以随时调节 使场内没有任何光照死角 其三 水立方 采取的LED景观照明方案 使晚间的气枕放射出梦幻般的蓝色光芒 其四 这些膜材料不仅环保节能 具有利用雨水自洁的功能 每年还能回收雨水一万多吨 相当于一百户居民一年的用水量 2 耐高温715 的燃点不容易起火 水立方 外层膜的延展性也很强 可以被拉伸到本身的3 4倍 715 的燃点将保证膜结构的消防安全 即便被点燃 这种材料在燃烧时也并不会扩散 且无烟 无燃烧物掉落 水立方 膜结构的充气系统是全自动的 其中任何一个细节出现问题 工作人员都能通过电脑及时监测到 每个气枕都有一个相对独立的充气系统 不会出现一损俱损的情况 气枕的维修也非常方便 万一出现外膜破裂 漏气的情况 工作人员将在8小时对破损的外膜修补或更新 3 水立方 自己会 洗脸 水立方 的膜材料ETFE不仅环保节能 还具有自洁功能 ETFE膜材本身具有不侵水性 水从上面滑过不留水痕 而气枕上面的杂物 尘埃 尘土等 则会通过雨水的自然降落而被清洗掉 另外 国家游泳中心也已经制定了一套完整的清洁方案 用以对整个屋面或墙面进行整体清洁 4 水立方 会发光阳光下的 水立方 有很多闪闪 发光 的亮点 宛若星辰散落在 水立方 的表面 这些亮点就是镀点 镀点是功能性镀点 通过镀点 膜结构变成光和热的过滤器 需要的进来 不需要的返回去 镀点改变光线的方向 将多余的光线和热量挡在场馆之外 从而保证了酷热天气里 水立方 不会成为巨大的 温室浴场 5 水立方 水温恒定28 奥运会时 水立方 可容纳17000人观赛 但却不会出现视线被阻挡的情况 原来设计人员做了很多人性化的处理 包括后台都可以清晰地看到各个角落里的比赛情况 对屋顶上的灯光也进行了角度优化 主要是防止光线在水面上产生漩涡 除此以外 在泳池两侧还放了大屏幕 屏幕尺寸达到了23 8平方米 6 水立方 会呼吸 水立方 的屋顶有自然排风的风机 两层膜结构的中间 底下 开口处也有 等于共有8个自然通风口 空气进来 通过屋顶的空腔出去 这样就能把建筑空间中的热量散发出去 实现自然通风 7 水立方 的水质安全卫生 水立方 的水质达到国际泳联规定的最新卫生标准 全部用臭氧消毒 臭氧消毒不仅能有效去除池水异味 而且还可以消除池水对人体的刺激 此外 泳池换水还将全程采用自动控制技术 可以降低净水药剂和电力的消耗 节约泳池补水量50 以上 8 水立方 会冒泡 水立方 的外形看上去就像一个蓝色的水盒子 而墙面就像一团无规则的泡泡 整个建筑由三千多个气泡组成 气泡大小不一 形状各异 覆盖面积达10万平方米 堪称世界之最 水立方 没有使用一根钢筋 一块混凝土 其墙身和顶棚都是用钢管连接而成的 9 水立方 可以大量节水 水立方 采用了大量专门措施降低自来水消耗 减少废水排放 全年收集雨水1万吨 洗浴废水7万吨 游泳池用水6万吨 建筑物所需的绿化 冷却塔补水 护城河补水 冲厕 冲洗地面等用水全部通过废水回收解决 每年减少了废水排放量14万吨 为了避免蒸发浪费 游泳池不用的水晚上会考虑用特殊材料覆盖 除此之外 水立方 的另一个环保功能是收集和循环雨水 这是充分体现 水立方 绿色设计思想的一个技术亮点 落到水立方房顶上的雨水会被汇集到建筑物下面的一个中心储蓄池中 这些被收集来的雨水将被循环利用 比如洗浴等废水 将经过生物接触氧化过滤再用活性炭吸附并消毒后 用于场