滬上生態(tài)家論文

1、 姓 名: 丁亮 學(xué) 號: 20102405 專業(yè)班級: 建筑學(xué)三班 課程名稱：節(jié)能建筑設(shè)計 任課老師： 金熙 二一四年十二月二日 滬上生態(tài)家摘要：2010上海世博會之上海案例館“滬上生態(tài)家”建筑元素探源，依據(jù)地面入口之天井綠，穿堂風(fēng)，自遮陽；內(nèi)部主體空間之立體綠化，微藻除碳，風(fēng)籠，采光；屋頂設(shè)計之老虎窗，屋頂能源設(shè)施，以及環(huán)保的建筑材料的順序，發(fā)展海派建筑元素與現(xiàn)代綠色生態(tài)建筑在文化與結(jié)構(gòu)中共同的深層關(guān)系，深入技術(shù)層面分析生態(tài)環(huán)保低能耗建筑電構(gòu)造原理。本文從空間布局，應(yīng)變策略，材料與技術(shù)的設(shè)計表達(dá)這三個方面逐一的分析這棟建筑。關(guān)鍵詞：滬上生態(tài)家；綠色建筑；節(jié)能；資源利用 1. 空間功能布局1

2、.1總體介紹 在2010世博園區(qū)浦西段的e區(qū)里，集中來許多代表不同國家的特定城市為提高人居生活質(zhì)量所做出的公認(rèn)，創(chuàng)新和有價值的最佳實踐案例，這里就是本屆世博會的創(chuàng)新和亮點城市最佳實踐區(qū)。 目前，在城市最佳實踐區(qū)的北部，已建成了由來自全球15個城市，分別以居住，辦公和商業(yè)為主導(dǎo)功能的實物案例組合而成的模擬生活街區(qū)，以展示體現(xiàn)各個國家城市“建成環(huán)境的科技創(chuàng)新”所帶來的美好城市生活，其中有一幢白墻青磚黃瓦，極具江南民居特色的四層樓的房子，醒目的矗立中北區(qū)廣場上方，居住組團(tuán)的門戶入口處，這就是代表東道主上海的城市實物案例“滬上生態(tài)家”。(如圖1-1）圖1-1 區(qū)位圖 “滬上生態(tài)家”占地面積1300平方

3、米，建筑面積3147平方米，地上四層，地下一層，建筑屋面高度為18.9m，世博會期間作為上海生態(tài)人居展是案例，與北側(cè)倫敦案例，西側(cè)馬德里案例相鄰，共同構(gòu)成居住組團(tuán)，世博會后將改建成辦公集群永久保留。（如圖1-2）1.2理念定位 “滬上生態(tài)家”緊扣城市最佳實踐區(qū)居住建筑案例需求，針對上海作為發(fā)展中國家之夏熱冬冷地區(qū)，高密度大城市代表的地域氣候特征和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，開展文化創(chuàng)意和理念定位，旨在建設(shè)一個詮釋世博主題，展示最新成果，引領(lǐng)未來發(fā)展的智能化生態(tài)住宅展項。它的理念目標(biāo)體現(xiàn)四個特征：主題延續(xù)性母體生態(tài)理念的傳承和世博主題的呼應(yīng)；文化地域性中國上海地域文化和本土建筑特色；創(chuàng)新自主性自主創(chuàng)新適宜技術(shù)

4、應(yīng)用和集成示范；水平先進(jìn)性中國上海2010國際先進(jìn)技術(shù)水平。圖1-2 區(qū)位圖延續(xù)母體“節(jié)約能源，節(jié)省資源，保護(hù)環(huán)境，以人為本“十六字生態(tài)建筑理念，呼應(yīng)世博會“城市，讓生活更美好” 的主題，在方案的策劃和設(shè)計中注入人文內(nèi)涵，遵循“天和節(jié)能減排，環(huán)境共生，地和因地制宜，本土特色，人和以人為本，健康舒適，樂活健康可持續(xù)的價值導(dǎo)向“的主題，在方案的策劃和設(shè)計中提煉出了“關(guān)注節(jié)能環(huán)保，倡導(dǎo)樂活人生“的全新生活理念。1.3平面圖分析 “滬上生態(tài)家”平面呈凹字形，半包圍中庭設(shè)計，游客瀏覽路線呈回字形，借助中庭樓梯向上延伸。進(jìn)入一樓中展館后首先將穿越的是“時間之橋”。在這個帶有江南園林九曲橋元素的展區(qū)，可以通

5、過互動觸摸屏了解到上海這座城市中改善居住生活質(zhì)量，建設(shè)人居生活環(huán)境中所取得的歷史成果。再往里走就是“警示劇場”，這個圓形的笑劇院中，將通過影響直面生活中看似微小的問題，其實已經(jīng)深深的影響了整個城市甚至世界的可持續(xù)發(fā)展。從進(jìn)食劇場出來，便是通向二樓的由綠蘿垂掛掩映的中庭風(fēng)籠，它是用廢棄鋼材回收處理后拼裝焊接而成的，樓梯臺階由舊磚頭砌筑而成。與第一層相比完全不同，這里有青年公寓，三口之家和三代同堂，還有海寶機(jī)器人互動專區(qū)。青年公寓以“高效辦公，自在生活“為主題，展示無紙化閱讀和led多功能照明營造的soho時代。三口之家以“健康環(huán)保時尚歡樂“為主題，展示電子涂鴉墻，3d點時，燈光環(huán)境控制系統(tǒng)營造的

6、貼心生活范圍。來到三樓后，首先看到的是一面特質(zhì)墻，它再現(xiàn)了“滬上生態(tài)家”為將“城市垃圾變廢為寶”所使用的各種綠色墻體材料：長江淤泥磚，混凝土空心砌塊，粉煤灰砌塊，回收舊磚等，充分體現(xiàn)了倡導(dǎo)節(jié)材，變廢為寶的理念。穿過再生廣場就是三代同堂的客廳，再往里是餐廳和衛(wèi)浴間，三代同堂則以“親情溝通，節(jié)水環(huán)?！盀橹黝}，展示家庭信息交流系統(tǒng)，水處理中心，智能廚房等營造的高效能居住空間。第四層則是專門為老人設(shè)計的樂齡之家，依次為樂齡客廳，樂齡護(hù)理，樂齡書房，竹林樂園。樂齡之家以“安全，舒適，心情“為主題，通過健康監(jiān)測設(shè)備、固態(tài)照明、無障礙衛(wèi)浴等，為城市里越來越多的老年人量身定做居家養(yǎng)生之所。（如圖1-3）圖1-

7、3 平面圖2設(shè)計應(yīng)變策略2.1資源回用2.1.1廢舊建材 由于上海每年有大量的建筑拆遷，會產(chǎn)生大量的建筑垃圾，該項目全部采用高性能再生骨料混凝土作為結(jié)構(gòu)材料，另外將磚塊和鋼材再回收。(如圖2-1） 圖2-3 空心磚圖2-2 雨水收集圖2-1 混凝土2.1.2雨水利用 由于上海地區(qū)降水充沛，將其資源化利用，基于該地區(qū)污染嚴(yán)重，所以采用磚塊過濾。（如圖2-2）2.1.3中水系統(tǒng) 生活污水直接通過中水系統(tǒng)再利用。2.2環(huán)境宜居2.2.1自然通風(fēng) 上海地區(qū)全年平均風(fēng)速3.0-3.6m/s，室外平均氣溫為18.5攝氏度，所以可以通過水平風(fēng)道（風(fēng)壓通風(fēng)）為主，中庭拔風(fēng)（熱壓通風(fēng)）為輔，充分利用自然通風(fēng)。2

8、.2.2LED照明 根據(jù)人們在不同狀態(tài)下對環(huán)境光線的需求d研究，調(diào)控?zé)艄?，營造時尚貼心的生活氛圍。調(diào)配不同波段的led不僅能照明還能促進(jìn)植物生長，花卉、水果、蔬菜的保鮮。2.2.3建筑綠化 采用模塊綠化、種植槽垂直綠化、掛壁式中庭綠化和生態(tài)水池凈化空氣。2.3節(jié)能減排2.3.1圍護(hù)結(jié)構(gòu) 由于上海夏熱冬冷，所以外墻采用長江淤泥空心磚作為填充墻，外立面采用隔熱涂料或隔熱砂漿，保溫層采用無機(jī)保溫砂漿，內(nèi)立面采用相變材料與脫硫石膏復(fù)合系統(tǒng)。外窗中有效控制窗墻比的情況下提出雙層窗的節(jié)能構(gòu)造理念。屋面則采用金屬屋面節(jié)能體系、上人屋面節(jié)能體系、不上人屋面節(jié)能體系和種植屋面節(jié)能體系四種。（如圖2-3） 圖2-

9、5圖2-4 2.3.2光伏發(fā)電 采用非晶硅太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，它具有一定的地域適用性，便于建筑一體化設(shè)計、安裝和調(diào)試，轉(zhuǎn)化率為8.5%。(如圖2-4）2.3.3風(fēng)力發(fā)電 上海地區(qū)風(fēng)速較快，結(jié)合屋面鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)一體化安裝6臺垂直軸靜音風(fēng)機(jī)，共計3kwp，并做建筑立面的標(biāo)志性元素，特點是啟動風(fēng)速較低、噪聲小、效率高、易維護(hù)等。（如圖2-5）2.3.4節(jié)能電梯 采用兩臺新穎的無機(jī)房觀光電梯，采用能量回饋技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)，實現(xiàn)電梯的運(yùn)行節(jié)能。2.3.5燃料電池 由于SOFC（固態(tài)氧化物）燃料電池較其他燃料電池具有良好的部分荷載特性，因此“滬上生態(tài)家”主要架構(gòu)啦以SOFC燃料電池為核心的住宅建筑能源供應(yīng)

10、模式。3建筑材料與技術(shù)的設(shè)計表達(dá)3.1資源回用3.1.1廢舊建材 舊城改造時的老石庫門、磚用于砌筑建筑立面，鋪砌樓梯踏面及雨水回收景觀水池等；用舊廠房拆遷回收的型鋼經(jīng)處理后拼裝焊接加工成“生態(tài)核”、鋼樓梯等鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件。建筑的主體結(jié)構(gòu)均采用高性能再生骨料混凝土，其中用礦渣粉、粉煤灰等工業(yè)廢料代替部分水泥，用回收的舊混凝土粉碎取代碎石作為混凝土骨料，使混凝土成為綠色環(huán)保型建材。高性能再生骨料混凝土具有較好的工作性、力學(xué)特性和耐久性。（如圖3-1,3-2）圖3-2 廢棄鋼材圖3-1 廢棄鋼材 3.1.2雨水利用 雨水作為一種自然資源，污染輕，水中有機(jī)物較少，溶解氧接近飽和，鈣含量低，總硬度小，經(jīng)簡單

11、處理后回用比回用生活廢水更便宜，水質(zhì)更可靠。雨水的利用分直接利用和間接利用，間接利用指通過滲溝、滲渠等技術(shù)措施的采用，增加雨水的入滲回補(bǔ)地下水。路面雨水和屋面雨水的手機(jī)方式有兩種，一種是無選擇收集，另一種是有選擇收集。 按照雨水處理工藝可以將雨水凈化分為自然凈化和物化處理。雨水的自然凈化一般均與景觀設(shè)計相結(jié)合，利用水景作為雨水的蓄水設(shè)施，而物化處理則相當(dāng)于以雨水為中水水源的處理。 “滬上生態(tài)家”的雨水利用同時考慮了直接利用和間接利用。間接利用主要是通過綠地和透水鋪裝地面等，將室外公共活動場地、人行道等匯水面上的雨水進(jìn)行雨水自然蓄滲回灌，以回補(bǔ)地下水，直接利用則是將收集屋面的雨水用于補(bǔ)充水景用水

12、，在美化環(huán)境的同時也削減了暴雨洪峰流量，實現(xiàn)了雨水的資源化利用。 “滬上生態(tài)家”的雨水的凈化采用自然凈化工藝，采用植物凈化污染程度相對較低的屋面雨水。具體做法為將生態(tài)浮床與地下室景觀水池相結(jié)合，景觀水池水面上用可降解的高分子材料搭建浮床，浮床水面覆蓋率為30%，種植同時具有凈水和景觀功能的水生植物。綠化景觀設(shè)計采用自然式的水景觀綠化，以室內(nèi)觀葉植物為主，當(dāng)中穿插 些開花類水生植物來增強(qiáng)室內(nèi)景觀效果，使得室內(nèi)外水景更好地融為一體。在水生植物的選取上，兼顧景觀與水質(zhì)凈化功能，且隨花期不同可更換，保持花期不斷景象。(如圖3-3,3-4）圖3-4 浮島植物圖3-3 雨水收集 3.1.3中水系統(tǒng) 中水系

13、統(tǒng)按其服務(wù)范圍可分為三類：建筑中水系統(tǒng)，是在大型建筑物或建筑群中建立的中水系統(tǒng)；區(qū)域中水系統(tǒng)，是在建筑小區(qū)或院校，機(jī)關(guān)大院內(nèi)建立的中水系統(tǒng)；城市中水系統(tǒng)，是在整個城市規(guī)劃區(qū)建立的污水回用系統(tǒng)。 “滬上生態(tài)家”中展示的先進(jìn)節(jié)水技術(shù)和理念，包括先進(jìn)的水處理技術(shù)、節(jié)水器具、非傳統(tǒng)水源的利用等，以便讓更多的人有節(jié)水觀念，推動我國節(jié)水技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展?！皽仙鷳B(tài)家”中水回用技術(shù)，主體采用膜法技術(shù)，并結(jié)合生化處理的優(yōu)點，使污水的處理回用具備能耗低、占地面積小、處理效果好等特點。 中水回用系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，在經(jīng)濟(jì)方面具有以下優(yōu)越性：中水就近回用，縮短了運(yùn)輸距離，而且由于減少了城市供水和排水量，從而減輕了城市給

14、水排水管網(wǎng)的負(fù)荷，對總投資而言是經(jīng)濟(jì)的；以污廢水再生作為水源，經(jīng)濟(jì)上低于開發(fā)其他水源。3.2環(huán)境宜居3.2.1自然通風(fēng) 自然通風(fēng)是在壓差推動下的空氣流動。根據(jù)壓差形成的機(jī)理，自然通風(fēng)可以分為風(fēng)壓作用下的通風(fēng)和熱壓作用下的通風(fēng)。在建筑的自然通風(fēng)設(shè)計中，風(fēng)壓通風(fēng)與熱壓通風(fēng)往往是互為互補(bǔ)，密不可分的。一般來說在建筑進(jìn)深較小的部位多利用風(fēng)壓來直接通風(fēng)，而進(jìn)深較大的部位則多利用熱壓來達(dá)到通風(fēng)效果。影響自然通風(fēng)技術(shù)應(yīng)用效果的因素主要包括氣象因素、城市局部微氣候因素、建筑形狀和內(nèi)部設(shè)計等。(如圖3-5,3-6） 圖3-5 風(fēng)壓通風(fēng)圖3-6 熱壓通風(fēng)根據(jù)周邊的微氣候特點，可以選擇開窗方向、開窗面積等，組織自然

15、通風(fēng)。根據(jù)測試，地面層風(fēng)壓不足，三層以上風(fēng)壓充裕，根據(jù)此特點，底層區(qū)域積極實施增強(qiáng)熱壓為主的自然通風(fēng)，三層以上區(qū)域?qū)嵤╋L(fēng)壓為主的自然通風(fēng)。在窗戶設(shè)計方面，建筑師需考慮確定窗戶的形式，面積大小及安裝位置，從而提升通風(fēng)的效率、室內(nèi)氣流組織和室內(nèi)熱舒適。 在中庭設(shè)計方面，對于公共建筑，設(shè)計師利用大空間中庭的熱壓作用實現(xiàn)自然通風(fēng)。由于中庭的特點是連通上下層的空氣，熱壓拔風(fēng)效果較易形成，但是在設(shè)計時應(yīng)注意上下開口，利用開口面積和高度差的關(guān)系，設(shè)計開口的面積與方向。（如圖3-7,3-8）圖3-8 剖面 圖3-7 入口3.2.2天然采光 采光中庭是建筑設(shè)計中一種常用形式，可將天然采光引入平面進(jìn)深較大的建筑內(nèi)

16、部，使空間變得明亮。“滬上生態(tài)家”中采用了這一方式來改善建筑中部及地下層的光環(huán)境。采光中庭設(shè)置于建筑的北側(cè)中部，從地下一層一直通向四層，高度約22m，面積約120，天然光通過頂部天窗及北側(cè)玻璃幕墻進(jìn)入室內(nèi)，使中庭、地下層及中庭周邊的區(qū)域獲得天然光。 “老虎窗”多指上海石庫門住宅中的屋頂窗。“滬上生態(tài)家”中的“老虎窗”是一種間接采光的方式：利用導(dǎo)光百葉將光線反射至淺色頂棚，經(jīng)頂棚再次反射后成為均勻柔和的天然光，再經(jīng)過頂部玻璃窗進(jìn)入室內(nèi)。圖3-9 中庭圖3-10 LED照明 為了將天然光引入地下層，本項目在建筑南側(cè)設(shè)置了一個下沉庭院。底部為低于地面4.5m的水景，具有較高的反射率的水面可以將天然光

17、反射至室內(nèi)頂棚，從而達(dá)到提高室內(nèi)照度的效果。（如圖3-9） 3.2.3LED照明 “滬上生態(tài)家”室內(nèi)LED照明的總體設(shè)計思路是在滿足照明基本功能的前提下，強(qiáng)調(diào)裝飾性和美學(xué)效果。充分應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與美學(xué)藝術(shù)的結(jié)合，集照明、裝飾和藝術(shù)于一體，與建筑物、家具和陳設(shè)件相融合。（如圖3-10）3.2.4建筑綠化 水面是重要的景觀和生態(tài)載體，不僅具有靈動的光影之美，而且為眾多的生物提供棲息空間，兼具多種生態(tài)功能。“滬上生態(tài)家”對南側(cè)室外水體主要采用水中樹池與人工浮島相結(jié)合的綠化方式，對地下一層水體，其水體綠化也采用人工浮島或水生植物盆栽的方式進(jìn)行。“滬上生態(tài)家”南側(cè)室外共有7個水中樹池，水中樹池種植槽為

18、立方體，種植槽底與自然土壤相通，以保障植物的良好生長。人工浮島技術(shù)是以水生植物為主體，運(yùn)用無土栽培技術(shù)為原理，以高分子原料為載體和基質(zhì)，應(yīng)用物種間共生關(guān)系，建立高效的人工生態(tài)系統(tǒng)。 “滬上生態(tài)家”對南墻綠化和西墻綠化分別采用綠屏疊加綠化及最新研發(fā)的壁掛式植物種植模塊綠化。南側(cè)墻面采用壁掛式種植模塊綠化，以模塊為種植單元。這種模式安全美觀、節(jié)能生態(tài)、隨調(diào)隨配、成景迅速等優(yōu)勢，“滬上生態(tài)家”南墻面共有壁掛模塊綠化12處，模塊數(shù)各處不一，每處皆由三種植物組成，從西至東分別為橘黃崖柏、花葉常青藤和常春藤；西側(cè)墻面由于下午長時間受到強(qiáng)烈的西曬陽光照射，需要垂直綠化來隔熱降溫，因此不適宜不耐干熱植物的生長

19、。西墻采用在墻基等處開槽種植藤本植物爬山虎等綠屏技術(shù)。圖3-11 負(fù)一層綠化 屋頂綠化是以綠色植物為主要覆蓋物，配以植物生存所需的營養(yǎng)土層、蓄水層以及屋面所需的植物根系阻攔層、排水層、防水層等共同組成的。“滬上生態(tài)家”采用景天類屋頂綠化、容器類綠化、壁掛綠化等形式。(如圖3-11,3-12）圖3-12 里面綠化 3.3節(jié)能減排3.3.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)圖3-13 外墻構(gòu)造 為有效解決“滬上生態(tài)家”的熱、冷和濕的問題以及資源再利用的需要，其外墻采用長江淤泥磚作為填充墻，建筑外墻外立面采用隔熱涂料或隔熱砂漿，保溫層采用無機(jī)保溫砂漿，內(nèi)立面采用相變材料與脫硫石膏復(fù)合系統(tǒng)。具有兼顧內(nèi)外保溫體系、與建筑主體結(jié)構(gòu)

20、同壽命、氣候是適應(yīng)性良好、對環(huán)境友好、施工工藝相對簡單等優(yōu)勢.(如圖3-13）“滬上生態(tài)家”針對上海地區(qū)的氣候特征，在有效控制窗墻比的基礎(chǔ)上，提出了雙層窗的節(jié)能構(gòu)造理念。兩層窗之間可以安放這樣系統(tǒng)，窗戶總體的傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)和氣密性可有效控制，從而具有真正的氣候適應(yīng)功能，實現(xiàn)有效節(jié)能目標(biāo)。主要有良好的控溫功能、良好氣密性等優(yōu)點。（如圖3-14,3-15）圖3-15 雙層玻璃窗圖3-14 雙層玻璃窗 “滬上生態(tài)家”根據(jù)項目需求，主要設(shè)計了四種屋面節(jié)能體系：金屬屋面節(jié)能體系、上人屋面節(jié)能體系、不上人屋面節(jié)能體系和種植屋面節(jié)能體系。和其他節(jié)能體系相比，種植屋面節(jié)能體系以綠色植物為主要覆蓋物而且具有良好的氣候調(diào)節(jié)性能，可有效提高建筑整體節(jié)能效果，還可以改善為氣候環(huán)境，凈化空氣，具有良好的固碳作用。(如圖3-16,3-17）圖3-16 屋面構(gòu)造圖3-17 屋面構(gòu)造3.3.2光伏發(fā)電 “滬上生態(tài)家”根據(jù)可再生能源利用率占建筑住宅部分總能耗50%的技術(shù)目標(biāo)。設(shè)計安裝了總?cè)萘繛?2kw左右的非晶硅建筑一體化光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。(如圖3-18,3-19）圖3-19 光伏板屋頂圖3-18 光伏板構(gòu)造 3.3.3風(fēng)力發(fā)電 “滬