建筑物理在設(shè)計中的運用

-.z.1.在建筑設(shè)計中是如何考慮建筑的熱環(huán)境、聲環(huán)境和光環(huán)境影響的：以大三上學(xué)期課程設(shè)計作業(yè)"舊廠房改造和建筑系館設(shè)計〞方案具體說明：熱環(huán)境遮陽：閱覽室和教學(xué)樓局部西向采用豎向遮陽板，當(dāng)時考慮到是給兒童使用的建筑，于是選擇了黃色和紅色比擬活潑的顏色。但是學(xué)習(xí)了建筑物理后覺得應(yīng)該采用淺色的遮陽板效果更好。此處的遮陽板可以手動調(diào)節(jié)角度，可以根據(jù)季節(jié)天氣的不同自由控制，同時活動的遮陽板增加了建筑的趣味性，符合小學(xué)的特性。利用太陽能：在教學(xué)樓屋頂上放置太陽能電池板，收集和利用太陽能。夏天的時候可以給室制冷系統(tǒng)或風(fēng)扇局部供電。保溫墻體：外保溫墻體，可以有效保暖隔熱，維護室熱環(huán)境的舒適，減少能源的使用。合理開窗：使用斷熱橋鋁合金窗框＋高絕熱、高透光Low-E玻璃窗框：傳熱系數(shù)k=1.61w/m2·k玻璃：傳熱系數(shù)k=0.85~1.7w/m2·k太陽得熱SHGC=0.32~0.62遮陽系數(shù)SC=0.28~0.71透光率V.C=61%~73%窗實際傳熱系數(shù)：k=1.42~1.70w/m2·k屋頂、外墻綠化：當(dāng)建筑朝向為正西時,建筑室熱環(huán)境受太陽輻射的影響最為明顯,太陽輻射得熱量最大。因此,分別建立西向外墻有綠化和西向外墻無綠化房間模型,外墻綠化模式為植物貼附建筑外表。對于地區(qū),夏季室外空調(diào)設(shè)計參數(shù)為:干球溫度td=3512℃,濕球溫度ts=26℃,焓值hw=80184kJPkg?？芍鈮G化平均氣溫下降幅度為3～5℃,本文取最低值3℃,即t′w=3212℃?？傻胔′w=77172kJPkg[6]。設(shè)室空氣干球溫度tn=26℃,相對濕度φ=65%,則h′n=hn=61163kJPkg,由此,可以看出當(dāng)采用墻體綠化后,空調(diào)負荷降低率至少有10%。熱緩沖中庭：冬季，該中庭是一個全封閉的大暖房。在"溫室作用〞下，成為大開間部室的熱緩沖層，有效地改善了教室熱環(huán)境并節(jié)省供暖的能耗。在春秋季節(jié)，它是一個開敞空間，室和室外保持良好的空氣流通，有效的改善了工作室的小氣候。光環(huán)境建筑朝向：根據(jù)建筑不同的功能朝向布置也不同。教學(xué)樓南北向布置，教室南向采光光線充足。衛(wèi)生間配電室開水房等效勞性用房北向布置。建筑間距：兩排教學(xué)樓之間最小間距25m，保證北邊的教學(xué)底層教室的正常采光。聲環(huán)境建筑間距：兩排教學(xué)樓之間最小間距25m，一方面是為了采光，還有一個重要原因是相鄰教學(xué)樓的噪聲間距，兩棟教學(xué)樓之間聲音互不相干擾。植被隔聲：操場、籃球場和教學(xué)區(qū)用一排數(shù)目間隔開來，可以減少噪聲對教室和辦公的干擾。2.大師如何在設(shè)計中考慮和處理建筑物理環(huán)境：這個問題所涉及的容太廣泛了，建筑物理環(huán)境包括聲、光、熱，而建筑大師也是數(shù)不勝數(shù)。所以我就舉我最喜歡的建筑師安藤忠雄他對"光〞出神入化的運用，不愧光影魔術(shù)師的稱號。光是世間萬物之源，建筑與光歷來有著極其密切的關(guān)系。"建筑是對下的各種體量的準(zhǔn)確的、正確的和卓越的處理。〞早在60多年前，現(xiàn)代建筑大師勒·柯布西耶就這樣贊嘆過光對建筑設(shè)計和造型的重要作用。安藤忠雄，這位日本的傳奇建筑師，在他的建筑生涯中如癡如醉地對光進展著探索。安藤忠雄仿佛是操縱光的魔術(shù)師，他運用光，使他的作品震撼人心。癡迷之源：安藤忠雄的經(jīng)歷是一段傳奇歷史。1965年，24歲的安藤終于來到了歐洲，然而他向往已久的建筑大師勒·柯布西耶卻剛剛?cè)ナ?。老天爺仿佛安排了一次交接，在柯布西耶的朗香教堂對安藤的建筑之魂進展了最初的啟迪。柯布西耶在朗香教堂呈現(xiàn)出了神圣脫俗的氣氛，使得步入之人無不感到圣潔的力量?？虏嘉饕畬獾倪\用給了安藤忠雄極大的震撼。在游歷歐洲的過程中，安藤對歐洲建筑進展了深入地解讀。談起他在充溢著自然光線的羅馬萬神廟的感受時，安藤說過一句著名的話："我想把這種感動著我的‘力量’稱為建筑。〞歐洲之游對安藤意義重大，讓安藤感受到了建筑的魅力與光的震撼力，使他在后來的建筑生涯仰般地追求著對光的運用。朗香教堂自然之光：安藤的住吉長屋表達了安藤對自然光線的追求。安藤設(shè)計這所關(guān)西民居時，將自然光、風(fēng)、雨等元素融入到了空間中，他在中間設(shè)計了一個庭院，讓光從上方漏下，充滿整個空間。照在墻體和庭院里的光芒使得原本狹小的空間顯得寬闊、大氣、柔和而且富有生命力。進入這樣簡潔自然的空間，人的身體和精神都會很舒適。安藤說："建筑其實上就是向空間導(dǎo)入光線的工作，所以如何用光在一開場就是一個重要的課題，而且我知道當(dāng)人們進入*一個空間時，如對面有光線照來，這時候心境是最放松的，因此我在進展設(shè)計師時腦海中會一直考慮光線和空間容量的因素。〞

住吉長屋神圣之光：安藤在建筑實踐生涯中，最讓人印象深刻的設(shè)計手法是，利用單純的混凝土材料創(chuàng)造大面積的明暗比照產(chǎn)生富有動感的光影變化，特別是用黑暗來反襯光，突出了場所意義。光之教堂在這座由清水混凝土建筑的教堂里，安藤巧妙地運用光來呈現(xiàn)"十字架〞。光透過墻體上的十字切口滲透進來，在地面和墻壁上留下了細長的光影。在這里，光不再用于照明，而是具有了神圣的象征意義。虔誠的信徒置身于黑暗的空間中，面對光的十字，仿佛看到了天堂的光芒。安藤用光之教堂紀念了朗香教堂帶給他的關(guān)于神圣的記憶。光之教堂水御堂大廳位于地下，其上是一個覆滿綠蓮的橢圓形大水池。當(dāng)人們沿著水池中央的樓梯向下走，會有柳暗花明的感覺。水御堂大廳在水面下。大廳部是一個用木頭柱子做格網(wǎng)分割的圓形空間。室和柱子漆成朱紅色。安藤在水御堂大廳西側(cè)設(shè)置了側(cè)高窗,每當(dāng)黃昏時分,夕陽余輝從大廳西側(cè)的光庭映入水御堂,列柱投下長長的影子,大廳便充滿紅光,給人一種靜寂神秘和超凡脫俗的深刻體驗。水御堂普拉默在"日本建筑的光"中曾寫道："水御堂中體驗到的這種空間序列，并不僅僅意味著要到達一種在精神，而且也通過一種光色逐漸引導(dǎo)變化，最終給參拜者以理想境界的感受。這種禮儀化的行程實際上是神秘而迷茫的，它構(gòu)成了一種精神上的探險，而這對靈魂的洗禮是必要的。這一行程始于一純化的白色通道，它使人們擺脫塵世，進入一個空靈的世界；接著，伴隨著微弱的藍色光線和主見加重的黑色，人們進入到地面以下，在這里，最終出現(xiàn)了一種象征性的死亡和再生，我們的世界漂浮在黑暗之中，而當(dāng)我們突然看到一片強烈的、超自然的明媚紅光時，頓時死而復(fù)〞變幻之光：光在安藤眼中充滿著變幻之美。"建筑空間之中一束獨立的光線停留在物體的外表，在背景中拖下陰影，隨著時間的變幻和季節(jié)的更替，光的強度發(fā)生著變化，物體的形象也隨之改變〞。正是在這種不斷變幻之中，光重塑了我們的世界。在以自然光為唯一光源、被稱為"日落閉館〞的織田廣喜美術(shù)館中，安藤在天頂和墻面交界處留出一條細長的空隙，自然光從此處漏入室，柔和地照亮了墻上的繪畫作品。隨著時間的推移，這束光不斷變化，以致畫作也時刻呈現(xiàn)出不同的樣貌。小筱住宅是安藤對光的運用的又一佳作。小筱住宅的起居室頂棚有兩層高,安藤采用了頂部采光的方法，從頂部上滲透下來,傾瀉在"纖柔假設(shè)絲〞的混凝土墻面，產(chǎn)生的動感的光影效果。小筱住宅安藤的精神源泉在我眼中，安藤忠雄是極典型的日本人，他身上擁有日本人普遍的性格特點：勤奮、工作狂、嚴謹、沉默以及執(zhí)著的追求。日本的文化觀、思想觀和審美觀在安藤的作品中得到了充分的表達。他的作品雅致、細膩、純粹、韻味十足且富有感召力，讓我聯(lián)想到了日本的藝術(shù)傳統(tǒng)和日本的禪學(xué)思想。雖然表現(xiàn)形式截然不同，可是細細品味后可以發(fā)現(xiàn)，安藤的作品在意境和韻味上與后兩者有很多異曲同工之妙。安藤的設(shè)計思想與日本文化、禪學(xué)思想以及他自己獨特的經(jīng)歷和性格密切相關(guān)。首先，是日本文化。日本是一個汪洋環(huán)繞的多山島國，多樣的地形地貌和莫測的氣象變化帶來了豐富的自然美景，大自然被賦予一層神秘而優(yōu)美的面紗。日本民族自古相信"萬物有靈〞，這種對自然的崇拜與追求，在日本隨處可見。在茶道中，無論是庭院之中裝垃圾的塵穴還是不均齊的茶碗，處處表達著"自然之美〞。日本人在造園布石是也是"應(yīng)石之求，順石之勢〞，不愿切割石頭，破環(huán)其自然之處[4]。熱愛自然、贊美自然和表現(xiàn)自然，成為了日本人文化心理中揮之不去的情結(jié)。安藤繼承了日本傳統(tǒng)文化的精魄所在，在他的作品中展示了自然元素豐富的表現(xiàn)力。正如1995年普利策凱獎的評委們在給與獲獎?wù)咴u價中指出："安藤忠雄的設(shè)計理念與材料的使用連接了國際現(xiàn)代主義與日本美學(xué)傳統(tǒng)。。。?！菜吃谧穼ぷ约涸O(shè)定的目標(biāo)---恢復(fù)建筑與自然的統(tǒng)一〞。其次，是禪宗思想。禪宗思想對日本民族影響深遠。禪宗認為世間處處有禪機，"花開花落，鳥飛葉落〞，萬物的禪機和佛性等待著人們?nèi)ンw驗、去頓悟。日本人的審美情趣中貫穿著禪的思想，人們追求純潔而幽玄的氣氛，在這種氣氛中，人們可以忘卻煩惱，拋開塵世束縛，專注地進展禪悟。安藤是禪學(xué)思想很好的詮釋者。他賦予混凝土以素雅、洗練、質(zhì)樸的禪意美感，使建筑沒有華貴的材料和精巧的裝飾仍然耐人尋味。他用單純而簡潔的光，以及清水混凝土墻面的冷灰色色調(diào)，營造出一種沉靜安寧和寂靜的氣氛。人在這樣一種空間中，情緒會得到純粹，心靈會得到凈化，在精神上的修行也得以提升。安藤是將禪文化與現(xiàn)代主義建筑語言相嫁接的實踐者，他使禪對于空間的理解和態(tài)度，對于世界的哲學(xué)思考超越了民族和地域的界限，最終開花結(jié)果。最后，是安藤自身經(jīng)歷與其性格。安藤沒有進過大學(xué)，也沒有受過正規(guī)的建筑教育，是通過旅游和其它途徑學(xué)習(xí)建筑。早年對建筑困難的追尋、求而不得的經(jīng)歷可能促使安藤對建筑工作有著超過他人的熱愛和珍惜。安藤對自己的工具傾注著深刻的感情，對創(chuàng)造更是抱著虔誠的態(tài)度和般的信念。安藤在建筑精神上執(zhí)著的追求著自己理想的境界，當(dāng)拳擊手的經(jīng)歷在他的性格中留下了永不服輸、屢敗屢戰(zhàn)的烙印，不會為了作品中標(biāo)而改變自己的想法去迎合業(yè)主。他的作品呈現(xiàn)出了最純潔最打動人的生命力和質(zhì)感。多余的裝飾，在這樣的境界中顯得無力且不協(xié)調(diào)。安藤忠雄曾感慨："當(dāng)去除了空間中一切裝飾和外在的物體之后，我們在其中只能感受到插入黑暗世界的外界光線和自己踏過石板地的聲音。正是如此，勝過了任何奢侈的建筑上的表現(xiàn)，創(chuàng)造出涵無窮的空間。我在此處體驗的全部，早已超越了對空間本身的感動，他帶給我的是一個嶄新的發(fā)現(xiàn)，啟示了建筑的真諦〞。安藤的作品給我最大的感觸是他渴望用光營造一種氣氛，讓參觀其作品的人對生命有所反思?；蛟S安藤平日經(jīng)常思考生命，獲得了很多深刻的感悟，所以也希望人們都能常常思考。又或許在他的作品表達的正是他本人獨特的精神體驗。當(dāng)然，這只是我的猜想。不過，從他的作品中，我能夠感受到這位偉大的建筑家對自然、對生命的敬意。另一方面，我感覺到安藤很想將光用到極致。這種對極致的追求其實只是他建筑理想的一局部。在他執(zhí)著的追尋著建筑理想的過程中，安藤忠雄上升到一種純粹和超然的精神境界，他的建筑所呈現(xiàn)的純粹和超然或許也是安藤精神境界的表達。體味安藤忠雄的作品，我感受到了光所帶給我的震撼，只是遺憾沒有時機身臨其境。閉上眼，我想象著進入安藤的建筑時的情景：周圍一片黑暗，突然前方出現(xiàn)了耀眼的十字，立刻感到有種感動的力量在心中流淌，心情變得平靜而安寧，耳邊仿佛響起了唱詩班的歌聲。我仿佛依稀體味到了安藤在萬神廟穹頂泄入的天光中所獲得的力量。我感動于安藤的作品，更感動于安藤作品所傳達的意義。這位光與影的魔術(shù)師，和他的作品一樣，耐人尋味，震撼人心。安藤忠雄3.當(dāng)前先進的建筑技術(shù)：地源熱泵系統(tǒng)：地源熱泵系統(tǒng)是利用淺層地能進展供熱制冷的新型能源利用技術(shù)的環(huán)保能源利用系統(tǒng)。地源熱泵系統(tǒng)通常是轉(zhuǎn)移地下土壤中熱量或者冷量到所需要的地方，還利用了地下土壤巨大的蓄熱蓄冷能力，冬季地源把熱量從地下土壤中轉(zhuǎn)移到建筑物，夏季再把地下的冷量轉(zhuǎn)移到建筑物，一個年度形成一個冷熱循環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)節(jié)能減排的功能。原理：地源熱泵是利用淺層地能進展供熱制冷的新型能源利用技術(shù)，熱泵是利用逆卡諾循環(huán)原理轉(zhuǎn)移冷量和熱量的設(shè)備。地源熱泵通常是指能轉(zhuǎn)移地下土壤中熱量或者冷量到所需要的地方，通常都是用來做為空調(diào)制冷或者采暖用的。地源熱泵還利用了地下土壤巨大的蓄熱蓄冷能力，冬季把熱量從地下土壤中轉(zhuǎn)移到建筑物部，夏季再把地下的冷量轉(zhuǎn)移到建筑物部，只是冬夏兩季工作的溫度圍不同而已。制冷模式在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機組的壓縮機對冷媒做功，使其進展汽-液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過蒸發(fā)器冷媒的蒸發(fā)將由風(fēng)機盤管循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)同時再通過冷凝器冷媒的冷凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環(huán)轉(zhuǎn)移至地水、地下水或土壤里。在室熱量不斷轉(zhuǎn)移至地下的過程中，通過風(fēng)機盤管，以13℃以下的冷風(fēng)的形式為房間供冷。制熱模式在供暖狀態(tài)下，壓縮機對冷媒做功，并通過換向閥將冷媒流動方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地表水、地下水或土壤里的熱量，通過冷凝器冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過蒸發(fā)器冷媒的冷凝，由風(fēng)機盤管循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉(zhuǎn)移至室的過程中，以35℃以上熱風(fēng)的形式向室供暖。優(yōu)點：高效節(jié)能，穩(wěn)定可靠地能或地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對穩(wěn)定，土壤與空氣溫差一般為17度，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運行效率要高40%～60%，因此要節(jié)能和節(jié)省運行費用40%－50%左右。通常地源熱泵消耗1KW的能量，用戶可以得到5KW以上的熱量或4KW以上冷量，所以我們將其稱為節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)。無環(huán)境污染地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少40%以上，與電供暖相比，相當(dāng)于減少70%以上，真正的實現(xiàn)了節(jié)能減排。一機多用地源熱泵系統(tǒng)可供暖、制冷，還可供生活熱水，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。維護費用低地源熱泵系統(tǒng)運動部件要比常規(guī)系統(tǒng)少，因而減少維護，系統(tǒng)安裝在室，不暴露在風(fēng)雨中，也可免遭損壞，更加可靠，延長壽命。使用壽命長地源熱泵的地下埋管選用聚乙烯和聚丙烯塑料管，壽命可達50年。要比普通空調(diào)高35年使用壽命。節(jié)省空間沒有冷卻塔、鍋爐房和其它設(shè)備，省去了鍋爐房，冷卻塔占用的珍貴面積，產(chǎn)生附加經(jīng)濟效益，并改善了環(huán)境外部形象。地源熱泵系統(tǒng)的能量來源于自然能源。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的"綠色空調(diào)〞。被認為是目前可使用的對環(huán)境最友好和最有效的供熱、供冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)無論嚴寒地區(qū)或熱帶地區(qū)均可應(yīng)用。可廣闊應(yīng)用在辦公樓、賓館、學(xué)校、宿舍、醫(yī)院、飯店、商場、別墅、住宅等領(lǐng)域。實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用地源熱泵熱源的形式多樣化，無論是干凈清澈的地下水，資源量大而無法高效利用的海水，還是生活和工業(yè)生產(chǎn)廢水，抑或者地表水，都可以高效的加以利用，實現(xiàn)太陽能量的轉(zhuǎn)移。提高了水資源的循環(huán)利用率，一度解決了我國污水處理困難和淡水資源匱乏難題。同時防止了可再生資源的消耗，實現(xiàn)可持續(xù)綠色環(huán)保的開展戰(zhàn)略。應(yīng)用分類：直接利用地下井水的地源熱泵系統(tǒng)其最大優(yōu)點是非常經(jīng)濟，占地面積小，但要注意必須符合以下條件：水質(zhì)良好；水量豐富；符合標(biāo)準(zhǔn)。地下埋管的地源熱泵系統(tǒng)對于垂直式埋管系統(tǒng)，其優(yōu)點有：較小的土地占用，管路及水泵用電少，其缺點是鉆井費用較高；對于水平式埋管系統(tǒng)，其優(yōu)點有：安裝費用比垂直式埋管系統(tǒng)低，應(yīng)用廣泛，使用者易于掌握，其缺點有：占地面積大，受地面溫度影響大，水泵耗電量大。地表水式熱泵其優(yōu)點有：在10米或更深的湖中，可提供10℃的直接制冷，比地下埋管系統(tǒng)投資要小，水泵能耗較低，高可靠性，低維修要求、低運行費用，在溫暖地區(qū)，湖水可做熱源，其缺點有：在淺水湖中，盤管容易被破壞，由于水溫變化較大，會降低機組的效率?；旌闲偷卦礋岜孟到y(tǒng)適用于空間小，不能單獨采用地下埋管換熱系統(tǒng)的建筑，冷卻塔和閉環(huán)式系統(tǒng)相結(jié)合制冷，節(jié)省本錢；事實證明該系統(tǒng)是高效率、低費用的。參考文獻：[1]朱惠雯.安藤忠雄-詩性的搏斗家.21世紀商業(yè)評論[J],2007(05)[2]王建國彤.國外建筑史叢書---安藤忠雄..1999[3]海鷹,凌陵,異.安藤忠雄的用光之道.建筑論壇與建筑設(shè)計[J],2007(02)[4]滕軍.日本藝術(shù)[5]瀾.瀾訪談錄.新星.2007[6]惜春.氣候資源的法律概念及其屬性探討［J］.氣象與環(huán)境學(xué)報，2007，23〔1〕：39-44.[7]旭.熱泵技術(shù)［M］.：化學(xué)工業(yè)，2007.[8]吳治堅，葉枝全.新能源和可再生能源的利用［M］.：機械工業(yè)，2006.[9]于華深.省太陽能資源分布及區(qū)劃初探［J］.氣象與環(huán)境學(xué)報，2008，24〔2〕：18-22.[10]小南，宇斌.省大氣污染對人體安康的危害及研究［J］.氣象與環(huán)境學(xué)報，2007，23〔1〕：60-63.[11]艷兵，賈慶宇.濕地蘆葦群落土壤呼吸作用動態(tài)及其影響因子分析［J］.氣象與環(huán)境學(xué)報，2006，22〔4〕：53-58.PS：對建筑物理課程的認識、建議和意見通過形象教學(xué)手段，加強對根底知識的理解。建筑物理實驗根底知識主要包括三個方面，建筑熱工學(xué)、建筑光學(xué)和建筑聲學(xué)。教學(xué)過程中，建筑部的熱傳遞與采光計算比擬繁瑣，可用計算機建模的方法讓學(xué)生更加形象和具體地理解記憶。比方可利用歐特克公司的"ECOTEC〞軟件建模，模擬實際出現(xiàn)的不同建筑部和