绿色环保建筑设计

绿色环保建筑研究,永远的欧伯罗斯,在正式谈论绿色建筑之前，让我们先来谈一则有趣的故事。古夕阳神话中有一种名叫欧伯罗斯（Ouroboros)的怪兽，可以吞食自己不停生长的尾巴而长生不死。古埃及与古希腊常以一对互吞尾巴的蛇纹形图腾来表现Ouroboros,象征不断改变形式但永不消失的一切物质与精神的统合，也隐喻着毁灭与再生的循环。由于Ouroboros可完全不靠外界食物而常存，富有神秘、轮回、生生不息的气氛，因此一些西洋炼金术或早期基督教神秘教派，常以Ouroboros为其图腾标志。 人类如果能像Ouroboros一样，不消耗外界食物资源而自我生生不息的话，世界上就能减少绝大部分的资源掠夺与社会争端，也就不会导致今天的地球环境危机了。,然而，自食尾巴而长生不死的Ouroboros，就像秦始皇追求长生不老解药一样，是不可能的。我们今天的地球环境问题，已不是自给自足的Ouroboros住宅式之隐居生活所能解决的。我们所谈的“绿色建筑”，是将可持续建筑的尺度扩大至地球规模，希望整个居住环境能像Ouroboros一样，整个建筑产业能自我循环、生生不息、可持续发展。,第一次能源危机之翌年1974年，美国明尼苏达州建造了一座标榜“生态建筑”的住宅，以Ouroboros命名，顾名思义，就是希望能达到完全与环境共生而自给自足的住宅设计。它设有太阳能热水系统、风力发电、废弃物及废水再利用系统等生态设计，也采用了草皮覆土屋顶、温室、浮力通风等自然诱导式设计。,绿色建筑发展史,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。 绿色建筑的思潮最早起源于1970年代的两次世界能源危机，当时因为是有恐慌，兴起了建筑界的节能设计运动，同时也引发了“低能源建筑”、“诱导式太阳能建筑”、“生态建筑”、“风土建筑”的热潮，至今仍是环境设计思潮的主流。 最近更在地球环境危及声中，产生“生命周期评估”、“CO2减量”、“生命多样性设计”等全面性的地球环保设计理念，形成今日最新的绿色建筑设计理念。,在1964年的“未来主义建筑宣言”中，更鼓励人类建立最浪费的都市形式。他们不断告诉大家：未来都市就像一座造船厂；住宅就像一台巨大的机器一样；建筑物之间全部用金属步道和高速车道来联系；钢和玻璃所做的电梯。就像蛇一样爬满了建筑物的表面。甚至还幻想将整个都市装上喷射引擎及移动的四肢，以任意走动或飞上火星 1970年之前，全球经济空前繁荣，市场一片鼓励消费以刺激建设之声，甚至打出“消费就是美德”的口号。那时正是建筑现代主义盛行的时候，建筑设计朝向全面机械化、设备化的模式，例如全天候的中央空调、全玻璃的建筑外观、24小时供应的热水系统、夜不熄灯的全面人工照明设计充斥全世界，糟蹋着地球资源。,1972年，罗马俱乐部发表增长的极限作品，对1960年代迷信科技与经济成长的人类文明提出严重警告，震撼了全球。此警告初响，1973年随即发生了惊天动地的第一次石油危机，使当时迷信机械万能的思想遭受当头棒喝，使得奢侈浪费的建筑界开始注意到“节能设计”的重要性。当时因此产生了一些令人耳目一新的节能住宅，在美国甚至兴起了“诱导式太阳能设计”的风潮。 虽然“节能建筑”最初只是以减少电力、瓦斯的消耗量（即省钱）为目的，但在短短十几年期间，这些寒带先进国家因此大幅提升了建筑物的保温性及气密性，使建筑品质得到明显改善。,“风土建筑”与“生态建筑”两大思想脉动,增长的极限牵动了建筑两大思潮的脉动。“风土建筑”与“生态建筑” 所谓“风土建筑”的脉动，是因能源危及的冲击而不满于现代建筑一味追求巨型化、设备化、人工化的思潮，并反对国际建筑形式完全不考虑气候风土、地方建材，而产生无个性、无文化的建筑风格。毕竟“节能建筑”的最高境界在于师法自然、顺应风土。,中国黔东南侗族民居,印尼苏门答腊 Batak Toba民居,另外一股所谓“生态建筑”脉动，可说是对机械文明提出严重控诉的环境设计理论。“生态建筑”萌芽于1960年代的生态学，受到生物链、生态共生思想的影响，对过分人工化、设备化环境提出彻底的质疑。“生态建筑”强调使用当地自然建材，尽量不使用近代能源及电化设备，一些采用覆土、温室、蓄热墙、草皮屋顶、风车、太阳能热水器等外形的节能建筑设计纷纷出现，甚至在温室种植水耕植物、以厨余和动物粪便制造堆肥与沼气、以回收雨水充当家庭用水、以人工湿地来处理污水并养鱼等生态技术，均成为“生态建筑”的设计重点。这波“生态建筑”的脉动，正是主宰着日后“绿色建筑”的先锋。,绿色建筑的开始,有感于地球环境的危机，1980年，世界自然保护组织首次提出“可持续发展”,1993年第十八次国际建筑师协会会议，发表了“芝加哥宣言”，以“处于十字路口的建筑建设可持续的未来“为主题，号召全世界的建筑师以环境的可持续发展为职责，举起了绿色建筑的旗帜。,世界绿色建筑评估的热潮,虽然人类对于绿色建筑期盼已久，但任何绿色建筑政策必须建立于科学量化的绿色建筑评估体系，才能顺利进展。 1990年英国建筑研究所BRE公布了办公大楼建筑环境负荷评估法BREEAM，成为全球第一部绿色建筑评估体系。 2000年以后，全球绿色建筑评估体系发展进入巅峰。人类对于绿色建筑评估体系的发展史，就像是一部人类追求建筑可持续发展的奋斗史，如今已呈现百花齐放、争奇斗艳之势。,正如开头所讲，谨以人类对长生不死的神兽信仰“永远的欧伯罗斯”理想，来呼吁以绿色建筑来建立可持续家园。这绝非赶时髦或沽名钓誉的口号，而是地球号太空船中永远的建筑哲学，也是我们得以留给子孙的一丝希望。,未来派绿色建筑欣赏,1. 土耳其伊斯坦布尔泽奥陆生态城市,泽奥陆生态城市是一个集生活、工作和娱乐等功能为一体的城市社区，它实际上就是一个城中城。根据设计方案，泽奥陆生态城市共有14座塔形建筑，这些建筑可以用作住宅、办公室、宾馆等。这些建筑最具特色的地方就是它们的绿色外墙和绿色屋顶，整体看上去就像是一个个绿色的空间。,2. 海上漂浮生态城市,漂浮生态城市是为应对因气候变化等原因造成的生态灾难而设计的，用作2100年生态难民的新家园。 “Lilypad”漂浮生态城市是一种两栖的、可自给自足的城市。城市可以容纳5万人生活于其中，城市中还有人类生活所必须的各种植物和动物。城市的底部有一个沉没于水中的礁湖，它可以净化雨水供“Lilypad”漂浮生态城市中的居民饮用。,水网城市的最大特点就在于专门用于氢燃料汽车的地下交通隧道，这些隧道在许多地方与地面之上的道路相连。整座城市由地热和水提供能源。,3. 美国旧金山水网城市,4. 首尔2026公社,这些建筑通过模拟植物外观建造，同时在塔的外部种植许多蔓生植物。在绿色圆塔上，有许多六边形窗口。这些窗户之上都安装有各种不同类型的玻璃，其中光电玻璃可以为居民提供清洁能源。公社设有公共区和私密区，私密区包括一些小型的私人房间，这种房间被称为“蜂房”。整个公社的设计方案体现了一种可持续和高效率的特点。,5. 绿色旧金山跨湾交通终点站,这个设计方案最具特色的地方就是一座高耸入云的玻璃塔和市区内的一个大型交通中心。两座建筑都将具有可持续性的特点，但是真正引人注目的则是其中的交通中心。这个交通中心包括一个面积约为5.4英亩的大型绿色公园，公众可以自由进出这个公园。这个绿色公园将主要用于文化活动，其实它也相当于一个教育基地，当地居民可以从中学到关于可持续的概念和绿色屋顶等生态技术。两栋建筑都将拥有雨水和废水回收系统，水资源可通过净化程序循环利用。此外，风力涡轮机组和地热系统也是两栋建筑的重要组成部分。,6. 新加坡海滩路,这栋摩天大楼，既为城市中心增添了许多住宅和办公室，同时也为该地区带来了绿色的环境。空中花园、绿色阳台和地面花园构成一个绿色的立体空间，一个巨大的天篷可以为居民提供一个休憩的场所。有过滤空气和降低能耗的功能。,7. 重庆幻山商业中心,根据该方案，城市的社区都将模拟该城市多山的自然地形而建，住宅建筑也有相应的规划。在山顶之上，是现代化的住宅区；而在山谷之中，则是传统的中国住宅。开放的绿色空间将用于生态发电和水循环。据设计师介绍，这种能源节约型设计方案总共可以节省22%的能量消耗，而且还可以利用可再生能源取代11%的传统能源。,8. 新加坡EDITT绿塔,这栋大楼有26层，它最具特色的地方体现在光电板、沼气发电站和自然通风系统等设计。外部的绿色墙壁覆盖了一半的建筑，它既可以起到自然遮阴和空气过滤的效果，同时也可以提高能源利用效率。水循环利用系统可以满足大楼55%的用水需求，太阳能电池板可以为大楼提供40%的所需能量。,9. 迪拜金字塔可持续城市,利用清洁能源和其他一些环境友好型设计，这个城市社区几乎可以完全实现自给自足，可以容纳100万人居住于其中。在城市社区内部，有一个360度的全方位运输网络，可以实现水平和垂直运输。,实例分析索利哈尔Arup办公楼,索利哈尔Arup办公楼位于考文垂与伯明翰之间的布莱斯河谷新科研园的郊外。 这一建筑打算树立一个绿色建筑样板，争取最小二氧化碳排放量和最大生产率。,策略,设计中采用了几项有机结合在一起的综合策略以达到设计目的。比较显著的是屋顶凸窗和多孔的地板，以利于自然采光与自然通风。,凸出的天窗既是热压通风和穿堂风的通风器，又是防火烟气通道，这双重功能的设计通过计算流体力学的模拟计算机加以完善。,通风。每一建筑区域，在屋顶起采光和热压烟囱作用的凸窗上，都安装有自动缓慢的通风口。建筑管理系统自动控制通风口的开启以提供自然通风。办公人员可以随意开关办公室的窗子。,热质。裸露的预置地板和顶棚为低能耗通风策略可提供足够的热质。 室外遮阳。几个西南向和东北向的窗子是采用固定的室外水平式遮阳板。办公人员可控制遮阳设备，这对满足他们的要求很关键。建筑立面由用户采用的不同遮阳装置装点的得风格各异，比建筑自动控制系统操作的单调庞大的玻璃建筑更加有趣。,自然采光。进深长的建筑平面采光主要来自于东南和西北立面的窗子，还有屋顶凸窗。二楼地面沿着一侧边缘和中央有走马廊，使屋顶的光线能够传递到一侧地面。同时也使得热压通风和穿堂风的效果更佳。,人工天穹对建筑采光进行测试,人工照明。特殊设计和建造的照明设备提供均匀的直接和间接的照明，同时起到吸收声音的效果（因为裸露的水泥屋顶吸声效果差）。,雨水径流管理。来自屋顶和停车场的雨水径流到一个现场澄清池里，然后蒸发到空气中或渗透到土壤里。,绿色交通。350人的员工仅提供了200个车位，意在鼓励员工拼车、骑自行车或乘公共汽车。二期工程中，自行车停车场的面积会增加一倍。 废物回收。建筑在设计时就要考虑尽量精简结构，可重复使用建筑部件。钢构件在现场用螺栓连接。预制空心底板和顶棚的安装不需混凝土表面。这两项有利于精简结构。此建筑基本采用其生命周期内100%可回收的材料建成。建筑本身也尽量使用回收材料或非加工的原材料。 在2003年，建筑使用调研机构对索利哈尔Arup办公楼的用户进行了调研。结果表明，用户的满意程度达95分，此建筑被评为非常优秀的建筑。,实例分析美国匹兹堡CCI中心,美国匹兹堡CCI中心是匹兹堡重要的绿色建筑，也是可持续发展计划的典型。建筑物座落在匹兹堡老市区南部，是一座用旧楼改建的建筑。这里交通便利，社区服务设施齐全。该建筑现作为节约能源和资源、可回收利用能源和相关技术的展览之用。,根据可持续发展原则，CCI改建了上个世纪的原有三层楼的砖砌墙体结构和位于一层的石砌外围护结构，并确保改建过程中拆除的建筑物废料尽可能地少，做到物尽其用。许多拆下的材料又重新使用于该建筑，或在本社区其它建筑中得到利用。拆下的砖石立面围护用来作围护结构的保温层。,大多数围护结构的保温材料含有对环保有利的加气混凝土和密实的纤维板，做成熟阻为R24的墙体，R38和R70的吊顶及屋面系统。楼板和平屋顶结构使用了农副产品制成的板材，即用麦草定向编束并制成结构保温板，成为美国第一座使用此种产品的公共建筑。,性能良好、易于开启的窗户有利于通风，也增加了室内舒适度。改造后的建筑内部，与旧有建筑有些相似，而且镀锡的吊顶被保留下来。清水墙面未加装饰，柠檬色油漆地板与淡色水基涂料涂刷的木框做成的非承重隔墙保持了原有风格。门窗的贴面也采用了重复使用的木料。室内的窗户则是用旧楼的可再次使用的窗框和窗棂镶以再次使用的玻璃做成的。改建后的楼体加用了外露的钢托梁、使用了油漆过的农副产品制成的楼板和吊顶板，里面使用了用旧料作新面屋的素砖及再生地毯。墙体结构最大程度地使用了再生材料。,该建筑可有效使用能源，在自然光线下，内部空间清晰明亮，室内人员与窗户的距离最远不到6.5米，室内光线可用百叶窗调节。建筑物使用玻璃隔断和开敞式的办公室，使工作人员可凭窗眺望，没有任何障碍遮挡。流动空气可直接从周边的可调式窗户进入，通过中厅采光井与其它可调节式天窗流出，夏季几乎不需用机械制冷。,通过通往屋顶平台、二楼阳台和地面花园的出入口，可使在户外活动和室内工作的人们均能够呼及到新鲜空气。屋顶平台上的植物种植在循环使用的塑料大容器或小果汁容器中，可降解的遮阳设备亦由纯天然纤维及再生木料制成。,屋顶花园的设计有利于减少雨水流失，屋顶植物无需人工浇水，就已能够得到充足的水分,建筑的大部分供热和制冷由三台燃气装置完成，此装置配备有按程序自动调节的恒温阀。可容纳许多听众的大会议室由热辐射地板供暖，制冷通过强制空气流通装置完成。通风使用空调和与之相匹配的热回收装置进行。空气的流通则通过地板下的可调扩散器使新风进入新建筑的大部分区域。,此建筑一部分电源由一个2.2千瓦的光电系统供给，该光电电池板排列在走廊和阳台屋顶上。微气候数据采集站用来采集风力和热工数据，以监测每天的太阳能收集情况。太阳能供给建筑物用电系统使用，在阴雨天或太阳能源不足时，才使用电力系统补充。,节能型照明灯则采用荧光灯和电子镇流器。采光使用多项旋钮装置，以与日光照明相配合，当建筑物不被全部使用时，使用者可在小范围内使用工作照明系统与天然采光相结合。,绿色建筑欣赏绿色收获大厦,在温哥华举行的一场名为“挑战2030”的设计竞赛，该竞赛旨在应付全球气候变化和引导环保密集型发展，减少未来二氧化碳的排放量。而这座Romses设计的“绿色收获大厦”就是竞赛中的获奖作品。,名字中“收获”的概念在项目中通过探索垂直蔬菜、草本植物、水果，养鱼，养鸡以及羊奶制品厂来实现。另外，可再生能源通过绿色设计元素利用地热、风能和太阳能将被收获。太阳能电板以及大规模风轮机是把太阳能和风能转换成能力的基础设施，而甲烷等废弃物以及雨水等都被收集循环利用。位于大厦屋顶的大容量雨水蓄积池，还能为众多的室内、室外作物和屋顶花园提供灌溉。,除了“收获”食物和能源外，由于有计划、有目的地协调布置了住宅、交通、大型农贸市场和超市、办公室、农业研究、教育设施、粮食相关的零售和餐馆等设施，将使大厦成为一个高度动态，各功能相互支撑的综合型建筑系统。,绿色收获项目二,Romses建筑事务所设计了这个“绿色收获项目之二”，作为范库弗峰“2030挑战”赛的参赛作品之一。绿色收获项目的根植于一个概念，在我们的城市，周边以及单户住宅內，能源和食物是如何生产，运输以及维持的。,抓住城市生态密度这一线索，特别是最新巷道住宅倡议，这项绿色收获工程拟通过许多居民区和巷道构建城市内部一个新的“绿色能源和食物网”社区。,绿色建筑欣赏清华大学环境能源楼,太阳能空气集热器,天井通风烟囱,PV面板,太阳光采光系统,太阳能夜景照明,双立面内外部通风,生态仓,人工湿地,绿色屋面,碟式太阳收光器,双立面自然通风,绝缘墙壁和窗户,可调水平遮阳,可调垂直遮阳,幕墙会“呼吸”,清华大学环境能源楼幕墙东西两侧的外立面暴露在日光当中，由双层皮幕墙组成。外层玻璃印上浅色的彩釉，可以遮蔽眩光，内层玻璃内置金属反射板，通过反射，可以最大限度地分配阳光，降低室内人工照明。 大楼内侧的内立面幕墙在尽可能保持透明的同时，具有很好的保温性能。为了充分利用自然光，并在需要的时候遮蔽日照，内立面安装的玻璃系统分成两部分：靠近人的视线的区域，玻璃倾斜度，保证视线的顺利通过。玻璃的夹层覆有膜，可见光透过时还可以阻挡紫外线，避免内部办公空间被强光照射，均匀日光在内部空间的分配。大楼的幕墙为被动式双层幕墙，两层玻璃之间的间距为厘米，夏季，两层玻璃中会因为热压产生由下至上的空气流动，带走照射玻璃产生的热量。 由两层玻璃组成的幕墙在建筑物和外界产生了一个空气缓冲区，因为有空气在其中流动，被形象地称为“呼吸式”幕墙。 另外，在这栋“”字形建筑的怀抱中，还有一个“气候