2.建筑物理环境基础

第二章建筑物理环境基础,建筑物理环境是指建筑室内空间与人体的各个物理要素的总和，包括建筑热环境、建筑声环境和建筑光环境三个部分。舒适的建筑物理环境不仅是人对建筑的基本要求，还直接影响建筑的能源、资源消耗，进而影响建筑与环境的关系及人类社会的可持续发展。,1、建筑热环境建筑热环境主要包括建筑保温、建筑防潮、建筑防热、建筑中太阳能利用等方面。1.1建筑热环境基础（1）热传递的基本方式热传导物体内部高温处的分子向低温处的分子连续不断地传送热能的过程热对流流体(如空气)中温度不同的各部分相对运动而使热量发生转移热辐射温度较高的物质的分子在振动激烈时释放出辐射波，热能按电磁波的形态传递,三种传热的基本方式，在建筑外围护结构传热的过程中表现为：其某个表面首先通过与附近空气之间的对流与导热以及与周围其他表面之间的辐射传热，从周围温度较高的空气中吸收热量；然后在围护结构内部由高温向低温的一侧传递热量，此间的传热主要是以材料内部的导热为主；接下去围护结构的另一个表面将继续向周围温度较低的空间散发热量。,(2)人的热传递为了保持体温，人体不间断的向周围环境散发热量。人体与室内环境的换热也是同时以辐射、对流、导热三种方式进行。人体的散热量决定于：室内空气温度、风速、围护结构内表面温度。,(3)围护结构传热方式建筑中的热平衡建筑的得热和失热主要包括十个方面得热部分有五个方面:1)通过墙和屋顶的太阳辐射得热2)通过窗的太阳辐射得热3)居住者的人体散热4)电灯和其他设备散热5)采暖设备散热,失热部分有五个方面:6)通过外围护结构的传热和对流辐射向室外散热7)空气渗透和通风带走热量8)地面传热9)室内水分蒸发，水蒸汽排出室外所带走的热量10)制冷设备吸热,2、建筑光环境建筑光环境控制包括建筑采光设计、建筑照明两部分内容。建筑采光设计就是设法通过采光使光线进入室内。除了自然光的利用，人工光源的发明使人类延续了自己的活动时间，扩大了自己的活动空间。,建筑照明设计通过人工光源的应用，改善了建筑功能效益和环境质量，提高了人们的视觉功效。照明还可以加强展示效果，营造环境氛围。随着建筑照明技术的进步和社会经济的发展，城市公共照明和景观照明正在日趋扩大和完善。城市夜景照明使城市充满了活力，促进了城市商业繁荣，展示了城市历史文化风貌。,3、建筑声环境建筑声环境主要研究在室内从事各种活动要求创造的一个合适的声学环境的声音控制问题，它包括三方面的内容，即室内音质设计、建筑隔声和噪声控制。随着城市化程度的日益加剧，建筑隔声和噪声控制问题成为各类建筑都有的一个普遍性问题。相对而言，室内音质设计问题一般只限于各类厅堂，如影剧院、音乐厅、体育馆、报告厅、教室、礼堂和各类多功能厅等。,4、建筑空气质量（1）概念人的一声约有80%的时间在室内度过，室内空气质量对人们的健康和舒适至关重要。建筑病综合症：某些建筑物内由于空气污染、空气交换率低，以致在建筑物内活动的人群产生了眼、鼻、咽、喉部位有刺激感，头疼，易疲劳，呼吸困难，皮肤刺激，嗜睡，哮喘等非特异症状。,（2）室内空气污染与人体健康室内化学污染1）燃烧产物造成的污染2）室内装修和家用化学品污染3）空调引起的二次污染4）其他污染：微生物污染放射性物质污染,（3）室内空气质量标准室内环境质量标准（GB/T18883-2002）规定了住宅和办公建筑室内空气质量参数。（4）室内空气污染的控制污染源控制通风换气采取空气净化装置植物净化,5、绿色建筑概论绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材），保护环境和减少污染，为人们提供健康，适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。“绿色建筑”并不是指一般意义的立体绿化、屋顶花园，而是代表一种概念或象征，指建筑对环境无害，能充分利用环境自然资源，并且在不破坏环境基本生态平衡条件下建造的一种建筑，又可称为可持续发展建筑、生态建筑、回归大自然建筑、节能环保建筑等。,绿色建筑的室内布局十分合理，尽量减少使用合成材料，充分利用阳光，节省能源，为居住者创造一种接近自然的感觉。以人、建筑和自然环境的协调发展为目标，在利用天然条件和人工手段创造良好、健康的居住环境的同时，尽可能地控制和减少对自然环境的使用和破坏，充分体现向大自然的索取和回报之间的平衡。,绿色建筑的主要特征：（1）节约能源和利用可再生资源充分利用太阳能，采用节能的建筑围护结构以及采暖和空调，减少采暖和空调的使用。根据自然通风的原理设置风冷系统，使建筑能够有效地利用夏季的主导风向。建筑采用适应当地气候条件的平面形式及总体布局。在建筑设计、建造和建筑材料的选择中，均考虑资源的合理使用和处置。要减少资源的使用，力求使资源可再生利用。节约水资源，包括绿化的节约用水。,（2）设计结合气候（3）材料的循环利用（4）尊重使用者、尊重基地环境（5）整体的设计观,绿色建筑设计策略：（1）与自然环境共生策略（2）建筑节能及环境新技术的应用（3）全寿命周期策略（4）舒适健康的室内环境（5）融入历史与地域的人文环境,太阳能在建筑中的应用（1）被动式太阳能建筑（2）主动式太阳能利用（3）太阳能发电,生态型高层商业建筑,考莫兹银行总部大厦，德国法兰克福,简介1.建筑师：诺曼福斯特2.建成日期1997年6月3.地点德国法兰克福4.建筑造价2.2亿英镑5.主要特征60层高塔楼建筑面积130,000平方米6.气候区：温带,实例1,建筑外观,生态建筑,考莫兹银行总部大厦，德国法兰克福,实例1,实例1,生态设计分析,建筑剖面,生态型高层商业建筑考莫兹银行总部大厦，德国法兰克福,实例1,生态型高层商业建筑,平面,考莫兹银行总部大厦，德国法兰克福,1提升梯2办公空间3办公室4空中庭院5露台6中庭7文件提升间8厨房9女厕10男厕11残疾人厕所12消防通道,局部生态设计示意,实例1,生态型高层商业建筑,考莫兹银行总部大厦，德国法兰克福,实例1,生态型高层商业建筑,考莫兹银行总部大厦，德国法兰克福,建筑中庭,建筑中庭,实例1,生态型高层商业建筑,考莫兹银行总部大厦，德国法兰克福,主要（生态）设计特征：1.多个冬季花园围绕建筑主体塔楼盘旋而上。建筑侧面被四层高的花园所分割2.建筑主体中通高的中庭与花园连通，象烟囱一样为内向的办公室提供100%的自然通风3.利用混凝土的储热性能为建筑提供自然夜间降温4.利用自动监控的垂直遮阳板系统为建筑物提供遮阳和日照控制5.利用时间和运动监测器实行节能人工照明控制6.采用多层立面系统实现建筑节能7.成对的剪力墙在角落围和起来，以支撑承托八层建筑的大跨梁。这些大梁使办公室和花园都成为无柱的开敞空间。8.建筑平面为每边60米长的等边三角形，每边都向外微曲以取得最大的办公空间9.楼电梯和服务空间被安排在平面的三个角上，以加固象村落一样成簇安排的办公室和花园,实例1,生态型高层商业建筑,考莫兹银行总部大厦，德国法兰克福,实例2,生态型高层商业建筑,米那亚大厦，马来西亚,建筑外观,简介：1.建筑师：杨经文2.建成日期：1992年8月3.地点：马来西亚4.建造费用:590万英镑5.主要特征：30层（163米）高圆柱体塔楼6.气候区：亚热带,建筑外观,实例2,米那亚大厦，马来西亚,生态型高层商业建筑,建筑西向外观,实例2,米那亚大厦，马来西亚,生态型高层商业建筑,建筑生态设计分析,朝向分析,绿化分析,建筑形式,遮阳设施,南,北,东,西,实例2,米那亚大厦，马来西亚,生态型高层商业建筑,主要（生态）设计特征：1.空中花园从一个三层高的植物绿化护堤开始，沿建筑表面螺旋上升。(平面中每三层凹进一次，设置空中花园，直至建筑屋顶）2.中庭使凉空气能通过建筑的过度空间。3.绿化种植为建筑提供阴影和富氧环境空间4.曲面玻璃墙在南北两面为建筑调整日辐射得热量。构造细部使浅绿色的玻璃成为通风滤过器，从而使室内不至于完全被封闭5.每层办公室都设有外阳台和通高的推拉玻璃门以便控制自然通风的程度6.所有楼电梯和卫生间都是自然采光和通风7.屋顶露台由钢和铝的支架结构所覆盖，它同时为屋顶游泳池及顶层体育馆的曲屋顶（远期有安装太阳能电池的可能性）提供遮阳和自然采光8.被围和的房间形成一个核心桶，通过交流空间的设置消除了黑暗空间9.一套自动检测系统被用于减少设备和空调系统的能耗,实例3,生态型多层商业建筑,建筑外观,海乐肯大厦英国伦敦,简介：1.建筑师：舍帕得罗伯逊2.建成日期：1996年10月3.地点：英国伦敦4.建造费用:2,900,000英镑5.主要特征：商业办公综合建筑建筑面积20,530平方米主要立面为东西向6.气候区：温带,实例3,生态型多层商业建筑,海乐肯大厦英国伦敦,图2建筑平面。选自ArchitectureandtheEnvironment:BioclimaticBuildingDesignP205,1零售商店2零售装卸区3装卸区4小汽车提升梯5银行6游泳池7入口休息厅8服务9保安10杂品存放11办公12中庭游泳池13中庭屋顶14凉塔15露台16中庭,实例3,生态型多层商业建筑,图9外观局部，选自ArchitectureandtheEnvironment:BioclimaticBuildingDesignP206,海乐肯大厦英国伦敦,实例3,生态型多层商业建筑,海乐肯大厦英国伦敦,生态设计细部分析,外观,实例3,生态型多层商业建筑,海乐肯大厦英国伦敦,窗细部,建筑室内,实例3,生态型多层商业建筑,海乐肯大厦英国伦敦,实例3,生态型多层商业建筑,建筑外观,海乐肯大厦英国伦敦,帕沃占总部大厦英国考文垂,实例4,生态型多层商业建筑,建筑外观,1.建筑师：拜奈思（BennettsAssociates）2.设计与建造日期：1991-19943.地点：英国考文垂4.主要特征：4层高办公建筑建筑面积13,600平方米,帕沃占总部大厦，英国考文垂,实例4,生态型多层商业建筑,建筑中庭透视,实例4,建筑室内,帕沃占总部大厦英国考文垂,生态型多层商业建筑,建筑室内透视,帕沃占总部大厦，英国考文垂,实例4,生态型多层商业建筑,实例4,生态型多层商业建筑,建筑窗细布构造设计示意,帕沃占总部大厦，英国考文垂,建筑生态设计示意,现浇混凝土楼板,由电脑自动控制的可开启窗,双层透明玻璃加低辐射涂层,遮阳和天光放射架,组合供热窗下板,架空提升地板,黏土砖板,单身母亲公寓,这是一个很新的实例，从1996年10月开始设计建造，尚未最后完工。建筑位于汉诺威2000年世界博览会展览中心附近，建筑师为M.布林克曼和康哈迪，委托者为拉岭镇的圣托马斯教区，是为单身母亲提供的公益住宅。建筑师的设计出发点是把该公寓建成一座生态的低能耗的建筑并避免所谓的标准化平面。建筑为3层，共有10套14居室、面积从2784m2的住宅，便于单身妇女和有不同数目孩子的单身母亲居住，其中部分户型为跃层式。总建筑面积为750m2。为了利于节能和促进社交，底层部分设计为公共空间，有宽敞的门厅、洗衣房、会议室和茶水间，贮藏室独筑于主体建筑之外，为屋顶覆草的单层建筑。汽车实行共享，故只提供三个停车位。,一层平面,鸟瞰图,太阳能光电系统与雨水回收利用系统,建筑屋顶的西南分别装置两片太阳能光电板，可供电能5.94kw和4.32kw，为住户提供部分生活用电。屋顶的东南部分则装置30m2的太阳能集热器为住户提供热水。雨水和废水的利用在此例中也得到了精心的设计。屋面的雨水分别被收集入可渗漏的浅水池和蓄水池。前者可为儿童提供嬉水场所，后者则通过管道接向洗衣机等作水源使用，并为花园提供灌溉用水。由洗衣机、淋浴和浴盆排放的“灰”水也被收集于另一个蓄水池再导入一个30m2的芦苇洼进行自然净化，然后进入收集井最终成为抽水马桶冲洗水源。,屋顶与外墙构造,建筑为木结构，外墙底部用砖体砌筑，上部为木质预制墙板。木质窗与墙体及窗棂间都进行了密封处理，外墙、屋顶和首层地面均设保温层，建筑外墙和屋顶的热传导系数均较小，分别为0.20w/m.k、0.14w/m.k，底层地面为0.30w/m.k。据预测此建筑的节能效果非常显著。与1997年常规的同类建筑比较，节电为29，节水30，CO2排放减少36，垃圾减少30（汽车共享未计在内）。设计者认为，这是把生态和公益住宅相结合的好例子，它的节能和环保效果足以使它成为一个范例，促使单身母亲公寓作为一项持久的居住工程计划纳入21世纪的议事日程。与同类建筑相比，该建筑的额外造价约为400马克/m2(使用面积)。,德国盖尔森基斯恩科学技术公园此建筑从1989年开始规划设计，于1995年完工，由慕尼黑的Kiessler事务所设计