綠色建筑建造初探_圖文

1、設(shè)計(jì)研究 RESEARCHES IN DESIGN當(dāng)下“低碳”與“節(jié)能”成了綠色建筑的關(guān)鍵詞。在這個(gè)語(yǔ)境下,代表高科技的新材料、先進(jìn)設(shè)備的運(yùn)用,與代表低技術(shù)的地方材料民居建造已經(jīng)成為兩大關(guān)注熱點(diǎn)。除此兩項(xiàng)之外,在我們的設(shè)計(jì)與建造實(shí)踐中還存在大量的常規(guī)工程項(xiàng)目,它們因造價(jià)有限,既無(wú)法使用昂貴的生態(tài)設(shè)備與技術(shù),又不合適采用民居材料與施工技術(shù)。這個(gè)兩難的局面使得“綠色生態(tài)”對(duì)于大多數(shù)常規(guī)工程而言,僅僅意味著滿足國(guó)家強(qiáng)制的節(jié)能規(guī)范,而缺乏進(jìn)一步主動(dòng)的綠色設(shè)計(jì)方法。為此,我們利用本項(xiàng)目的工程實(shí)踐,對(duì)常規(guī)工程的“綠色”之路進(jìn)行了初步的探索。2006年秋,我們受托承擔(dān)了江蘇省泰州市市級(jí)機(jī)關(guān)會(huì)議中心及配套服務(wù)

2、設(shè)施的設(shè)計(jì)任務(wù)。該項(xiàng)目在市府大院之內(nèi),盡管總建筑面積僅1.6萬(wàn)m 2,業(yè)主仍希望建造一個(gè)集會(huì)議、住宿、就餐于一體的綜合建筑群(圖1、2。同時(shí),在整體風(fēng)格上要求與政府大樓協(xié)調(diào),在場(chǎng)所空間上又需要具有寧?kù)o、獨(dú)立的會(huì)綠色建筑建造初探胡友陪1 陳曉云2作者單位:1 南京大學(xué)建筑學(xué)院(南京,2100932 南京大學(xué)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院(上海,210093收稿日期:2010-09-02摘要/介紹一常規(guī)建筑項(xiàng)目對(duì)綠色設(shè)計(jì)與建造的探索,基于常規(guī)材料與施工,從設(shè)備、形式、表面材料3個(gè)方面發(fā)展相應(yīng)的綠色設(shè)計(jì)策略,使建筑獲得了綜合的生態(tài)效應(yīng)。為常規(guī)項(xiàng)目與綠色生態(tài)理念的結(jié)合提供了可資參考的思路,并表明建筑師主動(dòng)的綠色設(shè)

3、計(jì)意識(shí)向具體工程策略的轉(zhuǎn)化是常規(guī)項(xiàng)目“綠色”的關(guān)鍵。關(guān)鍵詞/綠色建筑 節(jié)能設(shè)計(jì) 自然通風(fēng)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議空間品質(zhì)。通過對(duì)周邊環(huán)境和業(yè)主需求的研究,本項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員認(rèn)為,盡管建筑

5、規(guī)模不大,但是鑒于建筑未知的重要性和潛在的示范效應(yīng),所以將該項(xiàng)目定位在探索常規(guī)節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的研究型設(shè)計(jì)。由于市府設(shè)施中已有一定量的餐飲設(shè)施,因此,我們將項(xiàng)目重點(diǎn)分為3個(gè)層次:新建建筑節(jié)能技術(shù)探索、空間整合與舊建筑利用、以及綠色環(huán)境建構(gòu)和優(yōu)化。整個(gè)項(xiàng)目過程中,在新能源利用、空間分配和環(huán)境改善等方面業(yè)主始終予以配合。在當(dāng)時(shí),雖然地源熱泵技術(shù)、1 總平面2 會(huì)議中心南立面北政協(xié)議事廳入口人大議事廳入口海陵南路永輝路賓館機(jī)關(guān)服務(wù)中心會(huì)議中心內(nèi)院3內(nèi)院1內(nèi)院2自然通風(fēng)利用以及屋頂植被技術(shù)已經(jīng)經(jīng)常被提及,但是綜合利用在一個(gè)常規(guī)建筑上還并不多見。常規(guī)建筑的綠色建造不但要經(jīng)歷造價(jià)的考驗(yàn),也要經(jīng)歷普通材料和常規(guī)

6、施工隊(duì)伍的考驗(yàn),整個(gè)過程我們與業(yè)主一道受益了很多綠色建造的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。1 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備地源熱泵技術(shù)以地球地表淺層可再生地?zé)崮茏鳛闊岜玫睦錈嵩?是一項(xiàng)高效節(jié)能、有利于環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的空調(diào)冷熱源技術(shù)。在我國(guó),該項(xiàng)技術(shù)近年來(lái)得到長(zhǎng)足的發(fā)展和應(yīng)用,國(guó)家頒布了相應(yīng)的規(guī)范,推廣該技術(shù)。會(huì)議中心項(xiàng)目在泰州地區(qū)率先使用了地源熱泵技術(shù),是泰州市政府的第一個(gè)試點(diǎn)工程(圖3。由于項(xiàng)目功能的特殊性,因而在地源熱泵技術(shù)運(yùn)用上我們也進(jìn)行了一些新的探索,為同類工程提供了經(jīng)驗(yàn)。由于各功能單體在時(shí)段上對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的需求存在差異,冷熱源選用模塊組合地源熱泵機(jī)組每層布置,以便靈活控制和計(jì)量。其中議事廳兩個(gè)大會(huì)議廳分別各選

7、用一臺(tái)水一風(fēng)機(jī)組,小會(huì)議廳根據(jù)區(qū)域和功能劃分設(shè)置11組模塊機(jī)組系統(tǒng);賓館建筑每層設(shè)置一組,共6組。為充分利用地?zé)崮茉?賓館部分的機(jī)組選用部分熱回收型水一水機(jī)組,全年提供50的生活熱水。另一個(gè)需要解決的問題是地耦管埋管區(qū)域的土壤得失熱平衡問題。本項(xiàng)目在基地范圍內(nèi)按照5m間距埋管270根,形成了較密集的埋管區(qū)。在泰州地區(qū),建筑物夏季空調(diào)累計(jì)冷負(fù)荷遠(yuǎn)大于冬季熱負(fù)荷,地源熱泵地耦管埋管區(qū)域出現(xiàn)能量不平衡,產(chǎn)生熱積累現(xiàn)象,長(zhǎng)此以往將出現(xiàn)地溫升高,嚴(yán)重影響熱泵機(jī)組的工作效率。通過冷熱負(fù)荷平衡計(jì)算,采用輔助開式冷卻塔加板式換熱器系統(tǒng)(或者閉式冷卻塔系統(tǒng),能較有效的解決土壤熱平衡問題,同時(shí)也能有效降低空調(diào)室外

8、地耦管投資。地源熱泵系統(tǒng)初期投資略高于其它類型的系統(tǒng)。以常見的風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)為例,地源熱泵建設(shè)成本比風(fēng)冷熱泵單位面積高出6080元。整個(gè)工程在地緣熱泵上的投資將增加100萬(wàn)元左右。但是,地緣熱泵系統(tǒng)一經(jīng)建成,將大大降低建筑運(yùn)行中的能耗成本。經(jīng)過估算,該項(xiàng)目的地緣熱泵系統(tǒng)每年可節(jié)電33萬(wàn)k W h,折合約27萬(wàn)元。這意味著建成后不到4年,增加的初期投資將被節(jié)3 地源熱泵系統(tǒng)4 立面分解5 東、南立面日照分析設(shè)計(jì)研究 RESEARCHES IN DESIGN省的運(yùn)行成本相抵消,從此之后,該建筑將為業(yè)主每年省27萬(wàn)元。除了經(jīng)濟(jì)成本外,地源熱泵系統(tǒng)更為重要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在節(jié)能和環(huán)保上。該項(xiàng)目每年節(jié)省的電能,相

9、當(dāng)于減少CO 2排放230t。2 建筑形體與節(jié)能在綜合美學(xué)、功能、結(jié)構(gòu)等方面考慮下,恰當(dāng)?shù)男嗡芙ㄖ误w,在建筑節(jié)能上能起到事半功倍的效果。本項(xiàng)目中,我們嘗試從兩個(gè)角度將節(jié)能的理念融入到形體設(shè)計(jì)中。第一個(gè)方面是形體對(duì)方位的適應(yīng)。議事廳平面總體上為規(guī)整的正方形,具有明確的4向性。從方位可識(shí)別性要求考慮需要對(duì)4個(gè)立面進(jìn)行分別處理,從節(jié)能生態(tài)角度,更是如此(圖4。建筑的西立面為遮擋夏季的西曬,采取少開窗的實(shí)墻形式(同時(shí)也有效阻隔了臨近城市道路的視覺、噪聲向建筑內(nèi)部的滲透。北立面出于降低能量散失的考慮,同樣采取少開窗的實(shí)墻形式。建筑的東、南向分別是人大、政協(xié)會(huì)議廳的主入口,在功能上首先要求形式具有一定的

10、通透性,以進(jìn)行空間的引導(dǎo)。同時(shí),東南向?yàn)榇竺娣e水體環(huán)繞,景觀視野開闊?；谝陨蟽牲c(diǎn)原因,東、南向立面形式上宜選擇通透的玻璃幕。較大面積的玻璃幕(盡管是L o w -E 勢(shì)必影響建筑的節(jié)能效益,直接的處理方法是設(shè)置遮陽(yáng)系統(tǒng)。然而,我們并未慣性地用遮陽(yáng)系統(tǒng)來(lái)解決上述矛盾。而是結(jié)合立面空間效果的考慮,設(shè)置出挑的屋頂、門廊。屋頂出挑的距離、門廊列柱的寬度都經(jīng)過了推敲,以滿足夏季遮擋,冬季不遮擋陽(yáng)光的要求,從而有效降低幕墻在能量上的散失。視覺上,門廊、屋頂增加了立面的層次感,產(chǎn)生了生動(dòng)的光影效果,給人留下了深刻的印象(圖5。形體塑造中另一個(gè)基于生態(tài)理念的探索是對(duì)建筑內(nèi)院的處理。議事廳建筑由于包含大體量的

11、大型會(huì)議廳,因而平面比較深,這將導(dǎo)致有大量的內(nèi)部房間無(wú)法直接向外立面開啟。如果不恰當(dāng)處理,則造成對(duì)機(jī)械通風(fēng)、人工采光的依賴,增加建筑能耗。我們采取了建筑學(xué)的方式來(lái)解決該問題:在合理分化功能組團(tuán)的基礎(chǔ)上,挖出3個(gè)內(nèi)院,以使得幾乎所有的房間都至少有一面直接面向室外空間。除了滿足通風(fēng)采光的要求,內(nèi)院的設(shè)計(jì)也綜合了美學(xué)、空間的訴求,因此并非單純的采光、通風(fēng)井,而具有不同的空間形態(tài)。內(nèi)院1尺度較小,接近采光井形式。內(nèi)院2盡管在平面上與內(nèi)院1接近,然而在剖面上第二層為架空的半室外上人屋頂,井的形態(tài)大大減弱,空間的穿插增強(qiáng)。內(nèi)院3是最大的內(nèi)院,處理為水院。它直接比鄰西外墻,通過該墻體上的細(xì)長(zhǎng)開口與建筑外部空

12、間直接溝通。在剖面空間形態(tài)上內(nèi)院3更加復(fù)雜,穿插感更加明顯。使用Airpak 軟件(計(jì)算流體力學(xué)模擬軟件,運(yùn)用于建筑通風(fēng)模擬,模擬出3個(gè)內(nèi)院的空氣流動(dòng)形態(tài)(圖6。形態(tài)顯示3個(gè)內(nèi)院對(duì)室內(nèi)外空氣的流動(dòng)都起到了促進(jìn)作用。其中尤以內(nèi)院3的效果最為明顯,而之前推測(cè)效果最好的內(nèi)院1反而效果相對(duì)較弱。原因是作為拔風(fēng)井形態(tài)的內(nèi)院依靠溫度差產(chǎn)生氣流運(yùn)動(dòng),這要6 建筑內(nèi)院自然通風(fēng)空氣流動(dòng)形態(tài)模擬7 建筑與場(chǎng)地“外表皮”的綠化示意8 屋面種植系統(tǒng)構(gòu)造示意圖(圖片來(lái)源:金科公司屋面種植系統(tǒng)技術(shù)指南內(nèi)院1內(nèi)院2內(nèi)院3求有足夠的高度才能產(chǎn)生明顯的溫度差與氣流運(yùn)動(dòng)。內(nèi)院1僅有兩層高,溫度差不明顯。而內(nèi)院3由于西側(cè)并未封死,

13、有氣流滲入,從而依靠氣壓差而非溫度差促進(jìn)空氣的流動(dòng)。在該項(xiàng)目中,我們探索了用建筑學(xué)的方式處理節(jié)能問題的途徑,得到的啟示是:節(jié)能方面的要求不會(huì)束縛形體的創(chuàng)造和美感,相反,操作恰當(dāng)則會(huì)促進(jìn)建筑形式的設(shè)計(jì)水平。比如本項(xiàng)目中主要立面上給人深刻印象的光影與內(nèi)部院落空間豐富的形態(tài),都受益于節(jié)能方面的要求。巧妙的結(jié)合建筑節(jié)能與形式美學(xué),是常規(guī)工程中實(shí)現(xiàn)綠色理念的一個(gè)可行方向。3 景觀綠化景觀綠化具有生態(tài)功能與生態(tài)象征功能。然而,這種雙重性是以生態(tài)功能為基礎(chǔ)的,切不可本末倒置,否則就成為符號(hào)性質(zhì)的綠化點(diǎn)綴與空洞的綠色概念。在本項(xiàng)目中,我們嘗試從外表皮的角度來(lái)詮釋傳統(tǒng)的景觀綠化,將綠化作為一種與涂料、幕墻、掛板

14、等一樣的建造材料,是包裹建筑物與場(chǎng)地的外表皮的一部分。根據(jù)綠化材料的不同,區(qū)分了3種外表皮水體、草坪、喬灌木。本項(xiàng)目中,將水體大面積的用于場(chǎng)地,基于兩個(gè)考慮。首先,是設(shè)計(jì)師熟悉的功能美學(xué)角度,水體在地表形成軟性的劃分,既保持視覺的通暢,又形成行進(jìn)的阻隔。會(huì)議中心在視覺上與大院內(nèi)其余建筑要形成整體,在功能上又需要相對(duì)獨(dú)立和寧?kù)o。大面積水體能較好的完成上述要 求,并能形成生動(dòng)的視覺景觀。另一個(gè)設(shè)計(jì)研究 RESEARCHES IN DESIGN考慮則是從微氣候出發(fā)。水體表面蒸發(fā)的水汽會(huì)帶走地表面接收的熱量,并促動(dòng)局部空氣的流動(dòng),形成自然風(fēng)。在不需要使用空調(diào)系統(tǒng)的季節(jié),自然風(fēng)有助于建筑物內(nèi)外空氣的流通

15、,減少對(duì)機(jī)械設(shè)備的依賴。本項(xiàng)目中,最大的建筑表面并不是立面,而是屋頂(約5000m2。如果按照常規(guī)的屋面處理方法,將造成大面積硬質(zhì)材料的裸露,既不利于視覺景觀(從政府大樓望出,會(huì)議中心屋頂一覽無(wú)余,又會(huì)增加建筑物的熱島效應(yīng)。因而,我們選擇草坪作為屋面的表面材質(zhì),以有效解決上述問題(圖7。植草屋頂作為一項(xiàng)生態(tài)技術(shù),最為重要的技術(shù)環(huán)節(jié)是種植基質(zhì)對(duì)水分的保持能力。普通的構(gòu)造由于要考慮減輕屋面荷載,基質(zhì)不可能太厚,因而保持水分能力差。需要鋪設(shè)澆灌系統(tǒng),以應(yīng)付少雨干旱季節(jié)。這種補(bǔ)救措施無(wú)疑等于抵消了植草屋面產(chǎn)生的生態(tài)效益,而使得植草屋面更多的成為一種綠色符號(hào)。在本項(xiàng)目中,我們選用了一種具有蜂窩狀墊層的屋

16、面系統(tǒng),由于這種獨(dú)特的構(gòu)造設(shè)計(jì),使其水分流失量能夠減少70%90%。這大大提高了種植基質(zhì)對(duì)天然雨水的利用效率(圖8。同時(shí),該系統(tǒng)由于優(yōu)化了基質(zhì)的材料,自重相比于原土基質(zhì)輕50%70%,因而并未增加屋頂?shù)暮奢d。盡管造價(jià)略高于常規(guī)的屋面種植系統(tǒng),然而真正發(fā)揮了種植屋面的生態(tài)功能,而不再停留在一種象征意義的擺設(shè)。除了大面積的水體和草坪,在本項(xiàng)目中我們還盡可能的多設(shè)置綠化,以及注意喬灌木與草坪的搭配,因?yàn)閺奈誄 O2能力上,前者是草坪的30倍。綜合以上景觀綠化措施,建筑物與場(chǎng)地被覆蓋上了一個(gè)綠色的、可呼吸的外表。盡管由于功能、造價(jià)等方面的局限,這種綠色可呼吸外表的概念在最終形式中有所折扣,然而通過該

17、項(xiàng)目,我們認(rèn)為從表面材料的角度詮釋綠化景觀,是一條可行的,并且具有形式啟發(fā)性的生態(tài)設(shè)計(jì)思路(圖913。4 結(jié)語(yǔ)在這個(gè)常規(guī)建筑項(xiàng)目中,并未使用復(fù)雜的生態(tài)技術(shù)設(shè)備,也不具有一眼可識(shí)別的生態(tài)象征意義,更沒有任何宏大的綠色環(huán)保敘事。通過設(shè)計(jì)與建造,我們認(rèn)為:首先綠色建筑的設(shè)計(jì)與建造并不依賴于高科技或限于傳統(tǒng)低技,而主要依賴于設(shè)計(jì)者的自覺意識(shí)。我們的項(xiàng)目開始于2006年,那時(shí)“低碳”的概念還沒有興起,綠色建筑的設(shè)計(jì)與建造技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn),真正實(shí)施完全取決于建筑師的自覺意識(shí)。當(dāng)下雖然“低碳”概念已深入人心,但是真正成為建筑師的自覺意識(shí)還需要每個(gè)人的努力。否則,綠色建筑只能成為形式的理由或時(shí)尚,而難以落實(shí)。其次,利用既有建筑技術(shù)和形體手段是常規(guī)建筑實(shí)現(xiàn)綠色建筑的重要途徑。我們從設(shè)備、形式和表面材料