绿色建筑建造初探_图文

1、设计研究 RESEARCHES IN DESIGN当下“低碳”与“节能”成了绿色建筑的关键词。在这个语境下,代表高科技的新材料、先进设备的运用,与代表低技术的地方材料民居建造已经成为两大关注热点。除此两项之外,在我们的设计与建造实践中还存在大量的常规工程项目,它们因造价有限,既无法使用昂贵的生态设备与技术,又不合适采用民居材料与施工技术。这个两难的局面使得“绿色生态”对于大多数常规工程而言,仅仅意味着满足国家强制的节能规范,而缺乏进一步主动的绿色设计方法。为此,我们利用本项目的工程实践,对常规工程的“绿色”之路进行了初步的探索。2006年秋,我们受托承担了江苏省泰州市市级机关会议中心及配套服务

2、设施的设计任务。该项目在市府大院之内,尽管总建筑面积仅1.6万m 2,业主仍希望建造一个集会议、住宿、就餐于一体的综合建筑群(图1、2。同时,在整体风格上要求与政府大楼协调,在场所空间上又需要具有宁静、独立的会绿色建筑建造初探胡友陪1 陈晓云2作者单位:1 南京大学建筑学院(南京,2100932 南京大学建筑规划设计研究院(上海,210093收稿日期:2010-09-02摘要/介绍一常规建筑项目对绿色设计与建造的探索,基于常规材料与施工,从设备、形式、表面材料3个方面发展相应的绿色设计策略,使建筑获得了综合的生态效应。为常规项目与绿色生态理念的结合提供了可资参考的思路,并表明建筑师主动的绿色设

3、计意识向具体工程策略的转化是常规项目“绿色”的关键。关键词/绿色建筑 节能设计 自然通风ABSTRACT/ Based on normal materials a n d c o n s t r u c t i o n , a c o m m o n p r o j e c t can obtain comprehensive eco-effect by means of green design and construction including equipment, form and surface materials. It provides experience for the co

4、mbination of project and green eco-concept. Furthermore, it shows us that the transformation from architects active green consciousness to concrete substance is a key to normal green building.KEY WORDS/ natural ventilation, energy-saving design, green architecture议空间品质。通过对周边环境和业主需求的研究,本项目设计人员认为,尽管建筑

5、规模不大,但是鉴于建筑未知的重要性和潜在的示范效应,所以将该项目定位在探索常规节能建筑设计的研究型设计。由于市府设施中已有一定量的餐饮设施,因此,我们将项目重点分为3个层次:新建建筑节能技术探索、空间整合与旧建筑利用、以及绿色环境建构和优化。整个项目过程中,在新能源利用、空间分配和环境改善等方面业主始终予以配合。在当时,虽然地源热泵技术、1 总平面2 会议中心南立面北政协议事厅入口人大议事厅入口海陵南路永辉路宾馆机关服务中心会议中心内院3内院1内院2自然通风利用以及屋顶植被技术已经经常被提及,但是综合利用在一个常规建筑上还并不多见。常规建筑的绿色建造不但要经历造价的考验,也要经历普通材料和常规

6、施工队伍的考验,整个过程我们与业主一道受益了很多绿色建造的实践经验。1 地源热泵空调系统设备地源热泵技术以地球地表浅层可再生地热能作为热泵的冷热源,是一项高效节能、有利于环境保护和可持续发展的空调冷热源技术。在我国,该项技术近年来得到长足的发展和应用,国家颁布了相应的规范,推广该技术。会议中心项目在泰州地区率先使用了地源热泵技术,是泰州市政府的第一个试点工程(图3。由于项目功能的特殊性,因而在地源热泵技术运用上我们也进行了一些新的探索,为同类工程提供了经验。由于各功能单体在时段上对空调系统的需求存在差异,冷热源选用模块组合地源热泵机组每层布置,以便灵活控制和计量。其中议事厅两个大会议厅分别各选

7、用一台水一风机组,小会议厅根据区域和功能划分设置11组模块机组系统;宾馆建筑每层设置一组,共6组。为充分利用地热能源,宾馆部分的机组选用部分热回收型水一水机组,全年提供50的生活热水。另一个需要解决的问题是地耦管埋管区域的土壤得失热平衡问题。本项目在基地范围内按照5m间距埋管270根,形成了较密集的埋管区。在泰州地区,建筑物夏季空调累计冷负荷远大于冬季热负荷,地源热泵地耦管埋管区域出现能量不平衡,产生热积累现象,长此以往将出现地温升高,严重影响热泵机组的工作效率。通过冷热负荷平衡计算,采用辅助开式冷却塔加板式换热器系统(或者闭式冷却塔系统,能较有效的解决土壤热平衡问题,同时也能有效降低空调室外

8、地耦管投资。地源热泵系统初期投资略高于其它类型的系统。以常见的风冷热泵系统为例,地源热泵建设成本比风冷热泵单位面积高出6080元。整个工程在地缘热泵上的投资将增加100万元左右。但是,地缘热泵系统一经建成,将大大降低建筑运行中的能耗成本。经过估算,该项目的地缘热泵系统每年可节电33万k W h,折合约27万元。这意味着建成后不到4年,增加的初期投资将被节3 地源热泵系统4 立面分解5 东、南立面日照分析设计研究 RESEARCHES IN DESIGN省的运行成本相抵消,从此之后,该建筑将为业主每年省27万元。除了经济成本外,地源热泵系统更为重要优势体现在节能和环保上。该项目每年节省的电能,相

9、当于减少CO 2排放230t。2 建筑形体与节能在综合美学、功能、结构等方面考虑下,恰当的形塑建筑形体,在建筑节能上能起到事半功倍的效果。本项目中,我们尝试从两个角度将节能的理念融入到形体设计中。第一个方面是形体对方位的适应。议事厅平面总体上为规整的正方形,具有明确的4向性。从方位可识别性要求考虑需要对4个立面进行分别处理,从节能生态角度,更是如此(图4。建筑的西立面为遮挡夏季的西晒,采取少开窗的实墙形式(同时也有效阻隔了临近城市道路的视觉、噪声向建筑内部的渗透。北立面出于降低能量散失的考虑,同样采取少开窗的实墙形式。建筑的东、南向分别是人大、政协会议厅的主入口,在功能上首先要求形式具有一定的

10、通透性,以进行空间的引导。同时,东南向为大面积水体环绕,景观视野开阔。基于以上两点原因,东、南向立面形式上宜选择通透的玻璃幕。较大面积的玻璃幕(尽管是L o w -E 势必影响建筑的节能效益,直接的处理方法是设置遮阳系统。然而,我们并未惯性地用遮阳系统来解决上述矛盾。而是结合立面空间效果的考虑,设置出挑的屋顶、门廊。屋顶出挑的距离、门廊列柱的宽度都经过了推敲,以满足夏季遮挡,冬季不遮挡阳光的要求,从而有效降低幕墙在能量上的散失。视觉上,门廊、屋顶增加了立面的层次感,产生了生动的光影效果,给人留下了深刻的印象(图5。形体塑造中另一个基于生态理念的探索是对建筑内院的处理。议事厅建筑由于包含大体量的

11、大型会议厅,因而平面比较深,这将导致有大量的内部房间无法直接向外立面开启。如果不恰当处理,则造成对机械通风、人工采光的依赖,增加建筑能耗。我们采取了建筑学的方式来解决该问题:在合理分化功能组团的基础上,挖出3个内院,以使得几乎所有的房间都至少有一面直接面向室外空间。除了满足通风采光的要求,内院的设计也综合了美学、空间的诉求,因此并非单纯的采光、通风井,而具有不同的空间形态。内院1尺度较小,接近采光井形式。内院2尽管在平面上与内院1接近,然而在剖面上第二层为架空的半室外上人屋顶,井的形态大大减弱,空间的穿插增强。内院3是最大的内院,处理为水院。它直接比邻西外墙,通过该墙体上的细长开口与建筑外部空

12、间直接沟通。在剖面空间形态上内院3更加复杂,穿插感更加明显。使用Airpak 软件(计算流体力学模拟软件,运用于建筑通风模拟,模拟出3个内院的空气流动形态(图6。形态显示3个内院对室内外空气的流动都起到了促进作用。其中尤以内院3的效果最为明显,而之前推测效果最好的内院1反而效果相对较弱。原因是作为拔风井形态的内院依靠温度差产生气流运动,这要6 建筑内院自然通风空气流动形态模拟7 建筑与场地“外表皮”的绿化示意8 屋面种植系统构造示意图(图片来源:金科公司屋面种植系统技术指南内院1内院2内院3求有足够的高度才能产生明显的温度差与气流运动。内院1仅有两层高,温度差不明显。而内院3由于西侧并未封死,

13、有气流渗入,从而依靠气压差而非温度差促进空气的流动。在该项目中,我们探索了用建筑学的方式处理节能问题的途径,得到的启示是:节能方面的要求不会束缚形体的创造和美感,相反,操作恰当则会促进建筑形式的设计水平。比如本项目中主要立面上给人深刻印象的光影与内部院落空间丰富的形态,都受益于节能方面的要求。巧妙的结合建筑节能与形式美学,是常规工程中实现绿色理念的一个可行方向。3 景观绿化景观绿化具有生态功能与生态象征功能。然而,这种双重性是以生态功能为基础的,切不可本末倒置,否则就成为符号性质的绿化点缀与空洞的绿色概念。在本项目中,我们尝试从外表皮的角度来诠释传统的景观绿化,将绿化作为一种与涂料、幕墙、挂板

14、等一样的建造材料,是包裹建筑物与场地的外表皮的一部分。根据绿化材料的不同,区分了3种外表皮水体、草坪、乔灌木。本项目中,将水体大面积的用于场地,基于两个考虑。首先,是设计师熟悉的功能美学角度,水体在地表形成软性的划分,既保持视觉的通畅,又形成行进的阻隔。会议中心在视觉上与大院内其余建筑要形成整体,在功能上又需要相对独立和宁静。大面积水体能较好的完成上述要 求,并能形成生动的视觉景观。另一个设计研究 RESEARCHES IN DESIGN考虑则是从微气候出发。水体表面蒸发的水汽会带走地表面接收的热量,并促动局部空气的流动,形成自然风。在不需要使用空调系统的季节,自然风有助于建筑物内外空气的流通

15、,减少对机械设备的依赖。本项目中,最大的建筑表面并不是立面,而是屋顶(约5000m2。如果按照常规的屋面处理方法,将造成大面积硬质材料的裸露,既不利于视觉景观(从政府大楼望出,会议中心屋顶一览无余,又会增加建筑物的热岛效应。因而,我们选择草坪作为屋面的表面材质,以有效解决上述问题(图7。植草屋顶作为一项生态技术,最为重要的技术环节是种植基质对水分的保持能力。普通的构造由于要考虑减轻屋面荷载,基质不可能太厚,因而保持水分能力差。需要铺设浇灌系统,以应付少雨干旱季节。这种补救措施无疑等于抵消了植草屋面产生的生态效益,而使得植草屋面更多的成为一种绿色符号。在本项目中,我们选用了一种具有蜂窝状垫层的屋

16、面系统,由于这种独特的构造设计,使其水分流失量能够减少70%90%。这大大提高了种植基质对天然雨水的利用效率(图8。同时,该系统由于优化了基质的材料,自重相比于原土基质轻50%70%,因而并未增加屋顶的荷载。尽管造价略高于常规的屋面种植系统,然而真正发挥了种植屋面的生态功能,而不再停留在一种象征意义的摆设。除了大面积的水体和草坪,在本项目中我们还尽可能的多设置绿化,以及注意乔灌木与草坪的搭配,因为从吸收C O2能力上,前者是草坪的30倍。综合以上景观绿化措施,建筑物与场地被覆盖上了一个绿色的、可呼吸的外表。尽管由于功能、造价等方面的局限,这种绿色可呼吸外表的概念在最终形式中有所折扣,然而通过该

17、项目,我们认为从表面材料的角度诠释绿化景观,是一条可行的,并且具有形式启发性的生态设计思路(图913。4 结语在这个常规建筑项目中,并未使用复杂的生态技术设备,也不具有一眼可识别的生态象征意义,更没有任何宏大的绿色环保叙事。通过设计与建造,我们认为:首先绿色建筑的设计与建造并不依赖于高科技或限于传统低技,而主要依赖于设计者的自觉意识。我们的项目开始于2006年,那时“低碳”的概念还没有兴起,绿色建筑的设计与建造技术已经出现,真正实施完全取决于建筑师的自觉意识。当下虽然“低碳”概念已深入人心,但是真正成为建筑师的自觉意识还需要每个人的努力。否则,绿色建筑只能成为形式的理由或时尚,而难以落实。其次,利用既有建筑技术和形体手段是常规建筑实现绿色建筑的重要途径。我们从设备、形式和表面材料