绿色生态建筑设计的案例介绍ppt课件

国外绿色生态建筑 设计案例 中国建筑科学研究院上海分院绿色与生态建筑研究中心邵文晞 目 录 吉巴欧文化中心 国外绿色建筑发展 建筑通风借鉴案例 6 7 国外绿色建筑特点介绍 1 2 英国诺丁汉大学朱比丽分校 巴克雷卡德总部 3 4 墨尔本政府办公楼 9 德国商业银行总部大厦 8 建筑研究组织办公楼 5 森斯伯瑞英国大型连锁超市 10 绿色与生态建筑研究中心 2008 11 4 国外绿色建筑发展 绿色建筑的提出 一九八一 一九九九年来NASA所测得的地球南极臭氧层破洞日渐扩大的情形 绿色建筑的提出1992年巴西的里约热内卢 联合国环境与发展大会 与会者第一次明确提出了 绿色建筑 的概念 绿色建筑由此渐成一个兼顾环境关注与舒适健康的研究体系 并在越来越多的国家实践推广 成为当今世界建筑发展的重要方向 绿色建筑星级评价标准 世界各国的绿色标准情况EkoProfilePromisE LEED CCaannaaddaa GBToolBREEAM GreenLeaf BREEAM EcoEffect EcoQuantum LEED CASBEE GOBAS ESCALE E ttoopp HHKK BEAM1992年里约热内卢召开第一次 地球环境高峰会议 NABERSSBAT 国际绿色建筑等级划分 BREEAM 英 通过 好 很好 优秀 LEED 美 一般 铜牌 银牌 金牌 白金 NABERS 澳 0 5星级 CASBEE 日 根据环境性能效率指标BEE 给予评价 表现为QL二维图 HK BEAM 港 满意 好 很好 优秀 ESCALE 法 标准工程 优秀工程 较差工程 ESFGB 中 国外绿色建筑特点 国外绿色建筑特点 绿色建筑研究由建筑个体 单纯技术上升到体系层面 由建筑设计扩展到环境评估 区域规划等多种领域 形成了整体性 综合性和多学科交叉的特点 都体现了 四节 和环境保障的可持续发展要求 并将其贯穿到建筑的规划设计 建造和运行管理的全寿命周期的各个环节中 通过建立权威的绿色建筑评估体系制度 规范管理和指导 强化市场导向 绿色与生态建筑研究中心 2008 11 4 绿色建筑设计的案例之一 英国诺丁汉大学朱比丽分校 建筑规模 占地面积12万平米 建筑面积4 1万平米 获奖情况 英国皇家建筑师协会杂志的年度可持续性奖 建筑功能 信息中心 教学中心 服务中心 绿色与生态建筑研究中心 2008 11 4 英国诺丁汉大学朱比丽分校 基地策略 废弃地再利用 自行车工厂用地 朱比丽分校 基地策略 1 3万的线性人工湖将建筑与郊区住宅连接起来 成为一处新的 绿肺 英国诺丁汉大学朱比丽分校 建筑边缘的水渠对雨水进行自然的回收利用 每年可以收集6000多立方米 绿色与生态建筑研究中心 2008 11 4 基地策略 通风设计在面湖立面的地面层设计许多通风百叶 沿着水面风起冷却的效应 整个气流穿过中庭空间 最后流窜到背立面的八个楼梯间 由所谓的 烟囱效应 让使用过的气流上升穿过整个圆形 类似烟囱的楼梯间 最后经由一个3 5公尺高的铝制风杓 windvane 排放出去 完成整个低耗能 被动式的空气循环动作 英国诺丁汉大学朱比丽分校 朱比丽校园设计所采用的通风策略可以称作 热回收低压机械式自然通风 它是一种混合系统 即在充分利用自然通风的基础上辅以有效的机械通风装置 绿色与生态建筑研究中心 2008 11 4 2008 11 4绿色与生态建筑研究中心 英国诺丁汉大学朱比丽分校 风斗它可以在风速2 40m s之间顺利运作 由周围空气流动所产生的真空效应 让室内空气可以自然的被吸拔出来 也因为尾部有一个类似扰流板的构造 让风杓永远随着不同的风向转动 除了是一个风向旗之外 也让排气的一端永远处在下风处 为风扇耗能的1 100 英国诺丁汉大学朱比丽分校 采光策略 遮阳设计该项目在东 西 南向立面设置了大量木制可动式水平遮阳板 在不阻挡对视线的情况下 达到一定的遮阳效果 将整年的室内温度在不借助空调之下 控制在摄氏30 下 在太阳日照最大的南向立面设置可电动调整的遮阳棚 以避免太阳直射所造成的高温与眩光 采光策略 水平木百叶 每片上都被漆成白色增强光线的反射 英国诺丁汉大学朱比丽分校 采光策略 被动式红外线移动探测器和日照传感器 并由智能照明中央系统统一控制 当教室有人使用时系统就会自动判断是否使用人工照明 从而代替了人工开关 如果室内有足够的自然光线 人工照明就会自动关闭 从而节约能源 英国诺丁汉大学朱比丽分校 中庭设计所有的建筑物皆由具玻璃顶盖的中庭所串联 整个中庭可以说是一个小型温室 可以在寒冷的冬天储存适当的太阳热能以达到一定的舒适度 并减少暖气的使用 中庭内种满中型植物 由植物保湿遮荫的特性 自动调节室内温湿度 而且让由靠湖面进气口的冷风在进到室内时有预暖的效果 减少寒冷带来的不适与能源浪费 中庭屋顶玻璃所采用的半透明太阳能光电板每年所产生的电能约45 000kWh 足以供应建筑物整年的机械通风电能需求 让机械通风耗能不用依赖石化能源 英国诺丁汉大学朱比丽分校 绿色建筑设计的案例之二 巴克雷卡德总部 巴克雷卡德总部是英国当代低能耗办公大楼的典范 在英国建筑研究中心环境评价方法 BREEAM 评估中获得了 优秀 等级 该项目较大限度的利用了自然通风和采光 采用多种遮阳方式 并利用了建筑旁边湖水的冷量来降低室内温度 绿色建筑设计的案例之三 建筑研究组织办公楼 BRE BuildingResearchEstablishment 这座未来办公楼坐落于瓦特福德 Watford 市郊的建筑研究所 BRE 该区域地处英国南部 气候温和 受噪音和空气污染影响的程度也最轻 该建筑采用被动建筑设计 结合先进的节能技术 是一较为成功的绿色生态建筑 建筑规模 建筑面积2024平米 获奖情况 英国绿色建筑优秀奖 建筑功能 办公室 会议室 建筑研究组织办公楼 该建筑办公室的层高3 7m 比起普通办公室来高出很多 这样较高的层高保证了自然光照明的需要 在上班时间 95 以上的室内能够有足够的自然光照明 大窗和南侧室外的百叶窗结合 尽量争取了最大的阳光 而且这些百叶窗也可以避免眩光 建筑研究组织办公楼 可以看到遮阳板的具体细节 遮阳百叶由半透明的陶瓷材料制成 可以阻挡直射太阳光 但会将阳光漫射入室内 百叶的角度可以自动控制 也可以由办公室的使用者人工调节 南侧外墙局部仰视 建筑研究组织办公楼 南侧的窗户使用了反射玻璃 还配有电动卷帘来减少夏季的太阳热吸收 建筑的周围还种植了落叶树 在夏季提供遮阳 冬季则改变寒风的流线 建筑研究组织办公楼 南侧立面上有五个高耸的风塔 每个风塔直径1 2米 高度4 5米 并装有玻璃益于采光 通风口有低速风扇 可以在炎热或无风时帮助通风 在气温适中时 可以直接打开窗户通风 建筑研究组织办公楼 纵剖面及自然通风示意图 建筑研究组织办公楼 楼板下部细节 楼板外部表现 建筑研究组织办公楼 夏天自然通风示意图 夏天通风塔通风示意图 绿色建筑设计的案例之四 吉巴欧文化中心吉巴欧文化中心位于南太平洋中心的一个美丽的小岛 距澳大利亚昆士兰东岸 公里处 该建筑通过巧妙的设计使绿色生态技术与当地文化相结合结合 通过双层皮系统实现了被动通风 其设计者伦佐 皮亚诺也因此获得了当年的普利兹建筑奖 建筑规模 建筑面积2024平米 获奖情况 普利兹建筑奖 气候情况 气候温暖潮湿 属热带草原气候 一年的温度变化相对较小 年均气温30 12月到次年3月为雨季 夏天比较潮湿 相对湿度超过80 建筑功能 展览馆 多媒体图书馆 吉巴欧文化中心 双层皮与被动通风设计为了在建筑物内部形成被动式通皮亚诺设计了双层皮系统 建筑的外皮分两层 分别由外部弯曲的肋板和内层垂直的肋板构成 这两排肋板都由胶合板制成 这双层皮系统能让空气在两层肋板之间自由的流通 设在外层的开口则用于引导来自海洋的季风 或者引导所需要的气流 而设在顶部的天窗则被用于调节空气的流通 风 吉巴欧文化中心 当有微风的时候 天窗打开以促进通风 而当风力变强时 天窗关闭 由于当地的气候非常炎热 双层的屋顶系统收到了良好的效果 外层屋顶上方达到50 时内层屋顶上方只有大约30 两层屋顶之间的空气层有助于减缓室内温度上升的时间 借鉴项目 办公楼 项目为14层loft办公楼 地上建筑面积2 5万m2 两层地下室 计算目的在于为中庭及走廊区域的通风设计提供依据 创造适宜的人员活动区域 800m1640m 58m L 42m W 80m H 500m 网格划分 外场边界条件 以3 6m s夏季典型工况为例 风速随高度变化满足海尔曼公式 式中 v v h2 1 21 h v1 距离地面高度h1处的风速 m s v2 距离地面高度h2处的风速 m s a 常数 取决于大气稳定度和地面粗糙度 上海市杨浦区夏季风向频率玫瑰图 1993 2002 外场风速边界条件 夏季典型工况 3 6m s 东南风 断面速度分布 外场压力分布 办公大楼 各墙面压力分布 Pa 东 南 正压 正压 北 西 负压 负压 东南向及屋面压力分布 Pa 西 北及屋面负压 有利排风 东 南向正压 有利进风 窗户编号 压力值 Pa 窗户编号 压力值 Pa 窗户编号 压力值 Pa 窗户编号 压力值 Pa 东1 7 6 南1 2 61 西1 8 58 北1 5 24 东2 7 5 南2 2 6 西2 8 94 北2 5 53 东3 7 48 南3 2 64 西3 9 1 北3 5 92 东4 7 52 南4 2 59 西4 9 43 北4 6 47 东5 7 6 南5 2 58 西5 9 75 北5 7 1 东6 7 77 南6 2 576 西6 10 06 北6 7 7 东7 7 96 南7 2 37 西7 10 33 北7 8 2 东8 8 南8 2 69 西8 10 51 北8 8 6 东9 8 02 南9 2 58 西9 10 65 北9 8 85 东10 8 27 南10 2 91 西10 10 66 北10 8 94 东11 7 78 南11 2 4 西11 10 51 北11 8 9 东12 7 04 南12 2 3 西12 10 15 北12 8 68 东13 4 03 南13 0 17 西13 9 65 北13 8 3 东14 3 4 南14 5 02 西14 10 4 北14 7 82 内场计算 通风舒适性温度范围确认建筑通风舒适性采用deDear和Brager提出的通风舒适区理论 在80 的可接受度时 则根据式 2 舒适区关系式为 0 ta out 5 22 85 T 0 31t 21 3 5 t 33 a out31 53 a out 33 ta out 400 ta out 5 upper 1 舒适区温度上限Tupper Tlower 0 31ta out 14 3 5 ta out 33 33 ta out 40 15 85 24 53 舒适区温度下限TLower 2 上海地区夏季室外通风计算温度为32 根据 1 2 两式计算得到夏季通风舒适度温度范围为 24 22 31 22 通风舒适性空气龄确认按照 采暖通风与空气调节设计规范 GBJ19 87 人员需要的新风量为25m3 h 人 假设走廊活动人员数为50人 算得空气龄上限为3000s 79 9m 74 6m 十一 十四层小办公室 三 十层大办公室 二层商店 小会议室 咖啡厅一层大厅 商店地下车库 非计算区 计算区域划分 通风窗户 计算区域 扩 大前室 中庭 首层 标准层 CASE1 夏季外部风速3 6m s典型工况计算条件 窗户开启度 首层 1m W 3m H 二层 1m W 2 0m H 标准层 1m W 2 5m H 根据提供图纸显示 首层东 西窗与内部中庭不连通 扩大前室无通风窗户 CASE1夏季3 6m s典型工况 自然通风示意 N CASE1夏季3 6m s典型工况 自然通风气流组织 南北向中心断面温度分布 CASE1夏季3 6m s典型工况 大部分区域低于31 22 通风舒适度上限 仅中庭 38 35 顶部气流滞留区及底部人员集聚区出现温度过高 北侧高层走廊温度略微偏高 32 7 34 南 北 东西向中心断面温度分布 CASE1夏季3 6m s典型工况 与上述温度分布相似 仅中庭顶部气流滞留区及底部人员集聚区出现温度过高 西侧走廊温度基本满足要求 东 西 温度等值面 CASE1夏季3 6m s典型工况 N 31 32 中庭及走廊区域基本 处于31 左右 高温仅存在底部人员活动及中庭顶部气流滞留区 北侧高层走廊温度略高 33 中心断面空气龄分布 CASE1夏季3 6m s典型工况 下部区域进风 空气龄基本低于300s 上部区域及中庭顶部 局部空气龄接近450s 但仍能大大满足要求 空气龄等值面 CASE1夏季3 6m s典型工况 100s 200s 空气龄整体偏低 基本处于300s以下 大大满足人员需求 300s CASE2 夏季外部风速3 6m s典型工况 窗户开启度 首层 1m W 3m H 二层 1m W 2 0m H 标准层 1m W 2 5m H 优化方案 首层东 西窗与内部中庭连通 扩大前室开启通风窗户 图示 增开窗 开启度1m W 3m H 增加首层窗户开启数量可以显著改变中庭底部人员活动区的热舒适性 由于进风量增加 对于高层走廊的降温也有一定的作用 中庭地面区域为人员活动和休息的集中场所 也是冷负荷的集中地带 非连通的东 西窗以及扩大前室窗造成该区域排热不畅 建议在建筑允许的前提下连通上述窗户到中庭 以利自然通风 注 后续计算都假定上述三处窗户与中庭贯通 中庭顶端由于未设置通风装置 造成高层走廊局部温度偏高 不适宜人员活动和休息 建议在中庭顶部设置屋顶自然通风器 达到自然通风下满足人体舒适度范围之内 需要设置的通风量在下述计算中进行解决 按最不利外部风速计算 CASE 夏季外部风速0 3m s不利工况 窗户开启度 首层 1m W 3m H 二层 1m W 2 0m H 标准层 1m W 2 5m H 夏季0 3m s不利工况 整体区域温度满足要求 中庭顶部气流滞留区温度偏高 西 东 夏季0 3m s不利工况 中心断面温度分布 如上述 但北向中间层面温度稍微偏高 产生原因在于中和面区域 排风速度低 气流流通不舒畅 北 南 温度等值面 CASE3夏季0 3m s不利工况 N 31 32 中庭下部及走廊区域基本被31 所覆盖 满足要求 中 33 庭顶部气流滞留区出现高温 北侧高层走廊温度略高34 中心断面空气龄分布 夏季0 3m s不利工况 整体空气龄偏低 完全满足人员要求 空气龄等值面 CASE3 N 100s200s300s 空气龄整体偏低 基本处于300s以下 远远满足人员需求 400s CASE1 2 3总结 1 中庭内部换气良好 空气龄满足要求2 在改进首层窗户开启数量后 中庭底部人员活动区热舒适性明显改善3 中庭顶部气流流通不畅 出现滞留带 在外部太阳辐射作用下及室内热空气上浮作用下形成高温区域 影响高层人员活动区域的热舒适性4 中庭北侧高层走廊出现温度偏高现象 大多出现于中和面高度及以上排风区域5 针对上述问题 拟通过开启屋顶通气口和加设屋顶自然通风器来解决中庭顶部温度过高 又可以提高中和面高度 改善北侧走廊的热舒适性 CASE4 夏季0 3m s不利工况窗户开启度 首层 1m W 3m H 二层 1m W 2 0m H 标准层 1m W 2 5m H 优化方案 加屋顶自然通风器 无动力风帽 14个 排风量7200CMH 个 总排风量100800CMH布置示意如下图 9m9m 5m 5m 5m 5m 无动力风帽 无动力风帽 case4自然通风气流组织 case4夏季0 3m s不利工况 case4夏季0 3m s不利工况 中心断面温度分布 改善区域 中庭整体区域温度得到较大改善 上部区域没有出现温度过高现象 整体上基本满足80 以上人员舒适性要求 该进前 该进后 31 温度等值面所覆盖区域 CASE4夏季0 3m s不利工况 N 该进前 该进后 看得出 屋顶加设自然通风器后 31 所覆盖区域包含中庭大部分区域 基本满足人员活动区对温度的舒适性要求 CASE5 冬季工况 室外通风计算温度3 开窗条件 窗户不开启 Case5冬季工况 中 心断面 度变化 3 5 温 图 4 5 4 7 5 7 6 10 3 5 4 4 5 3 3 3 3 3 5 50s后25 16 5 100s后29 20 200s后34 3 26 2 300s后39 31 10s后 14 5 7 5 10 11 5 14 14 8 5 6 7 5 9 5 11 12 5 10min后 4 5 15min后 6 20min后 7 7 25min后 9 5 30min后 11 项目结论 1 在建筑允许的前提下 应使首层东西方向窗户与中庭内部连通 并且增开扩大前室前室 这将有利于中庭内部的自然通风 改善中庭内部的人员舒适性2 单靠窗户自然通风不能满足中庭上部区域及北向走廊的人员舒适性 拟采用中庭顶部加设自然通风器解决 计算结果显示屋顶自然通风器达到100800CMH排风量可以达到较佳的中庭热环境3 冬季在不开启窗户的情况下 25 30分钟后中庭顶部区域温度过高 局部达到40 因此 建议关窗25 30分钟后开启窗户和屋顶自然通风器 利用自然通风带走室内热量 并满足人员对新风的需求 绿色建筑设计的案例之六 德国商业银行总部大厦具有 生态之塔 带有空中花园能量搅拌器 的美称 49层高的塔楼采用弧线围成的三角形平面 三个核 由电梯间和卫生间组成 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 如同一个大烟囱 为了发挥其烟囱效应 组织好办公空间的自然通风 经风洞试验后 在三条办公空间中分别设置了多个空中花园 这些空中花园分布在三个方向 不同标高上 成为 烟囱 的进 出风口 有效地组织了办公空间自然通风 绿色与生态建筑研究中心 2008 11 4 德国商业银行总部大厦 绿色 技术采用不同外墙开口 结合架空地板 加上风扇 吸音材料 过滤材料等简单材料与设施措施 形成能满足多功能的 可吸收外墙 从而使室内外空气 水分通过墙体上的穿孔得到交换 在平衡和调节温湿度的同时 过滤灰尘减少噪音 绿色与生态建筑研究中心 2008 11 4 德国商业银行总部大厦 建筑管理中控系统 BMSControl 在法兰克福商业银行总部大厦中得到了应用 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