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绿色建筑关键技术综合应用



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核心提示:绿色建筑指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源,包括节能、节地、节水、节材等,保护环境和减少污染,为人们提供健康、舒适和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑物。

超低能耗示范楼坐落于清华大学校园东区,总建筑面积2920平方米,作为2008年奥运建筑“前期示范工程”,旨在通过其体现奥运建筑“高科技”、“绿色”、“人性化”。同时,该楼是国家“十五”科技攻关项目“绿色建筑关键技术研究”技术集成平台,用于展示和实验各种低能耗、生态化、人性化的建筑形式及先进技术产品,并在此基础上开展建筑技术科学领域基础与应用性研究,并作为展示与宣传各种最新技术的舞台。
作为绿色建筑的示范,超低能耗楼在设计方案中主要考虑了如下几方面关键技术应用。
智能围护结构
超低能耗楼外围护结构体系主要是针对可调控的“智能型”外围护结构进行研究,使其能够自动适应气候条件变化和室内环境控制要求的变化。从采光、保温、隔热、通风、太阳能利用等进行综合分析,给出不同环境条件下的推荐形式。
东立面有三种幕墙方式,分别为宽通道外循环式双层皮幕墙、玻璃幕墙+水平外遮阳、玻璃幕墙+垂直外遮阳。东立面大型外遮阳装置,叶片宽度为600毫米,叶片间距同样是600毫米,单片遮阳板长度可达6米。根据采光、视野和能量收集的不同要求,水平外遮阳板分为三组,能够根据室内采光度和太阳光的不同照射角度等,及时调整外遮阳百叶开启角度,从而达到室内采光与外遮阳两者间的最佳和谐。示范楼东侧内开窗采用隔热铝合金窗,选用20毫米宽隔热条铝合金型材及暖边密封系统,具有良好的窗扇的整体刚性和保温性能。
南立面的幕墙方式有三种,一种与东立面玻璃幕墙+水平外遮阳类似,区别是双中空玻璃幕墙的中间一片采用真空玻璃。南立面另外两种幕墙则和东立面不同,一是其安装方式为单元式,另外则是采用窄通道的通风方式。其中一层和二层为内循环方式,通风夹层为200毫米,通风系统与空调排风系统相结合,房间空调回风通过双层皮之间的通道后进入排风道,达到夏季利用排风中的冷量而冬季利用排风中的热量实现节能。
西立面和北立面采用轻质保温外墙,从外到内依次为铝幕墙、保温棉、石膏砌块。其中石膏砌块利用发电厂烟气脱硫的副产品,粉碎后还可回收利用,而聚氨酯保温材料的原料之一也是废旧塑料瓶光盘等产品回用,体现了在材料选择上全生命周期的环保理念。
西立面及北立面外窗采用多腔结构的PVC塑钢窗,并统一安装卷帘外遮阳。
屋面有两类,一类为种植屋面,其中有保温层。另一部分透光屋面是生态仓屋顶,屋顶斜面部分采用了自洁净玻璃。
示范楼采用了高架活动地板的方式,架空层高度1.2米,此高度远大于常规项目,具有试验性质,旨在为今后空调风道、各类水管、电缆、综合布线等均隐藏在架空层内的各类管线的移动调整提供便利。
示范楼的围护结构由玻璃幕墙、轻质保温外墙组成,热容较小,低热惯性容易导致室内温度波动大,尤其是在冬季,昼夜温差会超过10℃。为增加建筑热惯性,以使室内热环境更加稳定,示范楼采用了相变蓄热地板的设计方案,将相变温度为20~22℃的定形相变材料放置于常规的活动地板内作为部分填充物,由此形成的蓄热体在冬季的白天可蓄存由玻璃幕墙和窗户进入室内的太阳辐射热,晚上材料相变向室内放出蓄存的热量,这样室内温度波动将不超过6℃。
室内环境控制系统方案
一是自然通风利用。超低能耗示范楼利用热压通风和风压通风的结合,根据建筑结构形式及周围环境的特点,在楼梯间和走廊设置三个通风竖井,负责不同楼层的热压通风。在建筑顶端设计玻璃烟囱,利用太阳能强化通风。为实现自然通风、自然采光同时又满足防火要求,室内楼梯间成为一个多功能综合体,楼梯间井道利用高强度单片铯钾防火玻璃建成,使得玻璃通风道同时解决了室内楼梯间的自然采光需求。此外在建筑外立面合适部位设置开启扇,室外空气在风压通风的作用下可顺畅地贯穿流过建筑。
二是湿度独立控制的新风处理方式。超低能耗示范楼共设置4台4000立方米/小时新风机组,通过溶液除湿设备的处理,可提供干燥的新风,用来消除室内的湿负荷,同时满足室内人员的新风要求。此外示范楼的新风机组同时可实现全热回收效率超过80%的高效热回收。
三是模块化的末端调节设备。通过溶液除湿后的新风可带走室内的湿负荷,房间内的末端装置仅负责显热部分,按照干工况运行,不存在结露现象,彻底避免了潮湿表面滋长霉菌,恶化空气质量。示范楼内提供模块化的空调末端配置,根据房间实际使用功能灵活组合。
四是室内照明系统。照明系统采用背景照明与桌面台灯相结合。其中全楼背景照明系统能自动补充日照水平,高效荧光灯在每个阶段提供300lx,整体感应器测量内部光线度和光线运动情况,如果有足够的日光则使灯变暗,如果没有人使用这一房间,则把该房间的灯关掉。感应器还有红外线接收器,允许使用者通过电脑来控制照明度。
能源和设备系统方案
示范楼能源和设备系统采用多项节能措施和可再生能源技术。在设计阶段的模拟

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绿色建筑指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源,包括节能、节地、节水、节材等,保护环境和减少污染,为人们提供健康、舒适和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑物。绿色建筑技术注重低耗、高效、经济、环保、集成与优化,是人与自然、现在与未来之间的利益共享,是可持续发展的建设手段。今天,古建中国的小编和大家分享十个全球典型的绿色建筑案例!

  两会后,”绿色发展“的理念再一次被提上日程,发展绿色建筑成为生态文明建设实施的主要途径。住建部统计数据显示,中国的建筑能耗约占全社会总能耗的30%,我国既有的500亿平米建筑中,99%以上为高能耗建筑。 

1.英国伦敦:西门子“水晶大厦”

   
国内外绿色建筑发展迅猛,世界范围内相继出现一些典型性绿色建筑,对中国的广大房企业具有启示性意义,其绿色基因值得当下房企业传承,让绿色的力量走进民间。

这是一座会议中心,也是一座展览馆,更是向公众展示未来城市及基础设施先进理念的一个窗口。在伦敦纽汉区皇家维多利亚码头,一座世界上独一无二的建筑已经崛起,西门子将其在城市与基础设施领域的智慧融入其中,正如它的形状“水晶”一样,未来城市的多面将在此放射出夺目的光彩。

  

除了惊人的结构设计,水晶是人类有史以来最环保的建筑之一。“水晶”本身也为未来城市提供了样本——它占地逾6300平方米,却是高能效的典范。与同类办公楼相比,它可节电50%,减少二氧化碳排放65%,供热与制冷的需求全部来自可再生能源。该建筑使用自然光线,白天自然光的利用完全。它还利用智能照明技术,在电力主要由光伏太阳能电池板的建筑被一个集成LED和荧光灯开关根据白天的大部分。

    1.上海金融中心

晶体的另一个有趣的特性是所谓的集雨和黑色水回收。建筑的屋顶作为收集器的雨水,污水处理,然后再生水纯化和转化为饮用水。

  ◆亮点:引自然入室

2.巴林麦纳麦:巴林世贸中心

  大厦的顶端是一个漏斗形的雨水收集槽,处理后的雨水作为大楼的中水使用,一年可节约250个标准游泳池的水量。

巴林,是一个邻近波斯湾西岸的岛国,气候属热带沙漠气候。巴林世贸中心,耗资3500万巴币,是全球第一座利用风能作为电力来源的摩天大楼。大厦由两座传统阿拉伯式“风塔”高楼组合而成,上尖下宽,如一对比翼的海帆,掣风展开,强健有力,傲岸于蔚蓝色的阿拉伯湾。

   
大厦有效利用风力进行发电 ,风力发电系统每年可以为上海中心提供15.75万千瓦小时的绿色电力

巴林世界贸易中心是一座高240米、双子塔结构的建筑物。主体平面为椭圆形,在两座大厦之间设置了水平支持的3座直径29米的风力涡轮。风帆一样的楼体形成两座楼之前的海风对流,加快了风速。风电机组预计能够支持大厦所需用电的11%-15%。

  在大厦外围,里外各设有一层玻璃幕墙,
对大厦起到保温作用,降低供暖和冷气需求。

行走在巴林王国首都麦纳麦的中央商务区,只需稍稍抬头,就能看见巴林世贸中心那双塔之间凌空飞架的三座水平轴发电风车。这三座风能涡轮机的安装费用为100万巴币,每年约提供1300兆瓦时(130万度)的电力,相当于200万吨煤或者600万桶石油的发电量,供300个普通家庭一年之用。风力叶轮日夜不停旋转,不带来任何环境污染,似在提醒所有把渴望目光投向中东地区的石油消耗者:地球上其实还有更环保、更适宜生存的能源获取方式亟待我们去开发。

   
上海中心大厦的内部圆形立面,有效减少了能源消耗。据了解上海中心在节能据统计,上海中心一共使用了19种节能技术,每年可以为大厦节省25%的能源费用。

随着全球不可再生资源的不断消耗,能源危机猛然敲响了人类的生存警钟,巴林世贸中心无疑发挥了很好的示范作用。有了巴林世贸中心这个风能摩天大楼的成功案例,风能——这种可再生、无污染且储量巨大的能源,更能激发天下有识之士的信心,才好各展才智,开发利用,减少二氧化碳之类温室气体的排放,保护人类赖以生存繁育的地球。

   
上海中心的绿色基因对上海乃至全国超高层建筑产生良好带动作用,引领超高层建筑向低能耗、高效率方向发展。

3.澳大利亚墨尔本:像素建筑

  2.美国加州科学馆

澳大利亚人再一次证明了它们预示着走向可持续发展的世界。

  ◆亮点:生态屋顶

像素大楼位于墨尔本市重要地段,是一个耀眼的项目。达到105项环保要求,是澳大利亚第一个碳中性办公楼。楼宇的供水供能均自足,大楼五彩斑斓的外表皮让人过不不忘,这是一个固定的遮阳百叶系统,背后是双层玻璃窗户。此外,大楼里面配置了太阳能电池板,他们和谐的组合在外表皮上,赋予建筑活力及独特感。

    植被屋顶。 加州科学馆屋顶的一半被1700万株植物所覆盖,
这些植物不仅能吸引本土的飞鸟、蜜蜂、昆虫,甚至还能引来濒临灭绝的加州斑格蝴蝶,并可消化掉90%的降雨,因此不需要人工灌溉,靠本能就能形成一个独特的生态圈。屋顶面积2.5公顷,
共有7个隆起的山丘,可形成大楼内空气的自然流通,并起到绝缘的作用,减少了对空调的依赖。

像素的建筑不过是一个展示澳大利亚墨尔本的能力。首次构建实现了完美的绿星评分,它为可持续的崛起铺平了道路基础设施在整个澳大利亚。同时,大楼取得美国LEED标准下的102个要求,是迄今为止全球LEED最高得分。在未来,这栋大楼也将遥遥领先。

自然通风、采光。
通风口的设计是电脑模拟本地风模式有助于建筑设置了7个土墩,以实现最大的空气流通。
此外用于照明的屋顶天窗是用高性能玻璃制成,能反射最多的热量,而屋顶太阳能可供应此博物馆内10?的电力需求。大楼外侧通体使用了玻璃墙和玻璃窗。
这样大楼建成后90%的区域都将被自然光照射。

04.美国西雅图:布利特中心

    巧用回收建材。
科学馆采用产自本地的混凝土。整个建筑的结构钢全部采用回收钢材,旧博物馆拆毁时的废料有超过90%被回收。科学馆选用了一种从回收的蓝色牛仔裤中抽取出来的厚棉絮,这种有机材料保存热量和吸收噪音的效果更好。

据西雅图当地媒体人兰迪·伍兹介绍,布利特中心运用了许多尖端的可持续发展技术,如其地下蓄水池中安装了收集和过滤家庭废水的系统,绿色屋顶则可以过滤雨水。另外,它还装有能通过有氧装置分解排泄物的厕所、可供整座建筑一年电量的楼顶太阳能电池阵,以及能够充分提供自然照明和通风的大型窗户。除此之外,在布利特中心的混凝土楼板上装有太阳能热水循环辐射采暖系统,其地下也建有多个400英尺深的热量交换井以助调节办公室温度。

   
设计师皮亚诺说:“绿色屋顶关系到21世纪建筑新的灵魂。”,加州科学馆的绿色屋顶是一种将美学融合于实用的技术,达到了节约能源的目的。并且,这样我们能够关注生物多样性,关爱自然。

布利特中心的建筑中内置了可以检测光线强度、二氧化碳浓度、室内外温度和天气状况的传感器。在楼外街道上铺设的绿植和强渗透性的路面材料能够让水浸透到土地中,减少流入到普吉特海湾和华盛顿湖的水流。为了鼓励人们多在大楼内步行,多使用公共交通,布利特中心设有宽敞舒适的楼梯,且没有设计车库。

  3.墨尔本CH2

5.日本丰冈:生态住宅

  ◆亮点:表里皆“绿”

该生态住宅坐落在日本丰冈市——兵库县北部的核心城市。丰冈市的自然景观丰富而具有特色,在圆山川附近体现得尤为突出。在这样一种背景下,该住宅便成为了当地生态环保型住宅的典范。它是日本环境部的20个生态住宅项目之一。

    低能耗的制冷制热措施
 建筑的南立面设计了5个17米高的水喷淋塔,所有即将进入室内的新鲜空气都要流经该塔,通过时,喷淋水使空气温度由17℃降到13℃,非常有利于室内的制冷。建筑的所有外窗将一定程度地开启,利用室外的冷空气直接给白天的室温制冷,外窗的开启与闭合是通过电脑自动控制的,当夜间遇到刮风、下雨天气或室内温度已经低于室外温度时,外窗将自动闭合。

丰冈冬天寒冷而多雪,夏天炎热,终年潮湿。于是,便出现了一种传统的住宅,内部设有一个很大的空穴空间,被称作TAKA。在这样一个空间内,热空气和湿气可以通过天窗扩散出去,使其俨然成为一个空气调节系统。外墙涂有灰泥,具有强大的防火性能。

    把自然光用到极致
。 该建筑有两处较好的措施:一是将北和南立面低楼层的外窗设计得比高楼层的大,以便吸收更多阳光;二是在北侧外窗中上部加设了一道金属反光板,可以将更多的室外阳光反射到室内天花上,同时也使室内光线更加柔和。人工照明作为自然光源的补充,是通过光感应来自动调节的,根据室内光线量自动开启和关闭。

内墙可以捕捉湿气与热气,在冬天的时候从太阳光汲取热量,在夏天的时候利用晚上凉爽的室外空气使室内温度降低。

    独到的换风系统设计。
在CH2内,通过设计使得进入房间的是百分之百的新鲜空气,新鲜的室外空气通过建筑南侧的送风管道进入建筑后被送至各层地板下的夹层内,再经夹层上开向室内的送风口完成下送风过程,新风进入室内后,经过建筑使用者和电器设备散发的热量加热后上升,并升入天花板内,最终进入建筑北侧的排风管道排到室外,完成回风过程。

住宅引进了太阳能发电系统,直接利用太阳的热量。环流风扇控制了热空气的流动,使室内环境更为舒适。小球炉作为供热系统被引入到住宅中,它利用生物质能进行供热,同时不会排放二氧化碳。在空隙空间中安装有温多地暖系统。这些系统以其高运作效率创造了一个舒适的室内环境。该住宅还采用了雨水收集和再利用系统以及LED灯。

    整个过程基本是通过自然手段完成的,该建筑内新风量达22.5升/秒/人,
远高于7.5升/秒/人的澳大利亚国家标准。

6.美国匹兹堡:菲普斯的可持续景观中心

   
CH2很好地处理了绿色建筑技术和建筑造型的关系,完成后的建筑,不仅没有因为增加许多绿色建筑设备和手段而使建筑外立面很不协调,相反,这些和绿色建筑有关的处理手法还丰富了立面的构成。第二,设计者尽可能地利用可再生能源,使每一个能源需求都实现了绿色建筑手段,也因此,CH2成为了世界范围可持续发展办公建筑的经典作品。

位于美国匹兹堡的菲普斯可持续景观中心获得了LEED铂金认证。这个建筑系统化地展示了在景观设计、水与能源效率、室内环境质量以及材料的保护与使用等方面的高超技术。美国绿色建筑委员会为这个项目的评分是63分,而满分为69分,迄今为止,只有另外一个建筑项目达到了如此高的分数。

菲普斯可持续景观中心是在一片城市棕地中重新建设的,通过绿色基础设施,场地上所有的废弃物和雨洪都能够在场地本身范围内有效处理。设计中采用了150种乡土植被,同时实现能源和水的零消耗。

在设计建造过程中,如何实现能源百分百的再生利用是最棘手的问题。设计师在设计中心外观和结构时,决定尽可能使用自然光来照明以减少电能消耗,并通过精心设计的地热系统来调控冬天和夏天的室内温度,最大限度降低冬天供暖及夏天制冷所导致的能耗。作为辅助,设计师还通过风电来更好地利用再生能源。

为满足中心的用水需求,设计师利用植物园内的澙湖和湿地设计了一整套水处理系统,除满足整个植物园的灌溉需求外,采集到的雨水经过存贮净化,然后分流到中心供给不同的需求。中心使用自然通风系统,设计师参考流体力学计算研究结果决定最佳的门窗位置,门窗的开启则由室内的二氧化碳传感器根据实际状况自动控制。

7.波兰:集雨摩天楼

美国城市人口平均用水量是发展中国家的五倍,这样的增长关系到提高人们的生活水平,然而丹麦人的习惯是收集雨水用作洗衣服和浇灌植物。在过去的10年中,他们平均用水量下降了40%,以至于被称作生态村。该方案名为“雨水收集”生态摩天楼,由来自波兰的建筑学学生RyszardRychlicki和AgnieszkaNowak设计。

“雨水收集”摩天楼的顶部和外壳设有系统的排水设施,目的在于尽可能多的“捕获“降雨以满足大楼每日的自身用水需求。大楼平均每日每人用水大约150升,其中85升将可能由雨水代替。在这种观点之下,他们决定设计一个尽可能多的收集并处理雨水的大楼,并把收集到的水供给大楼的使用者。几千年来植物一直是雨水采集和处理系统的高手,这个系统帮助它们解决自身水的不足和剩余问题。

同样,Rychlicki和Nowak试图参考植物关于雨水收集与处理的结构原理。设计的最初,大楼一直关注在外形和顶部的造型,以便首先收集足够多的雨水。大楼的中央是一个巨大的漏斗形储水库以及芦苇处理区,这里把收集到的水处理成可用的水,然后通过传输水网运送到各个区域。大楼通过外表面的排水系统收集流经大楼侧面的雨水这些雨水被运送到楼板下的管道,并储存起来。这些经过大楼处理过的雨水可以用在卫生间,洗衣机,植物浇灌,清洗地板等家庭设备。

8.迪拜谢赫扎耶德路:变化开端

迪拜是征服世界。它是世界纪录之家等世界上最高的摩天大楼,最大的烟火表演等等。2013年,迪拜公布了变化开端——一个商业建筑,收到107的110点,使之成为世界上最可持续的建筑,打破了记录像素的建筑。

9.台湾台北:公共图书馆

台北公共图书馆北分公司是一个环保建筑。馆内建材或钢构、或木造,减少了混凝土的使用,就是为了减少对环境的伤害和负担。而全馆设计採用挑高夹层的高低窗产生的浮力通风,再配合气体交换机,就能降低室内温度约4℃,这么做,不仅可节省电费,更能将户外清新的空气引进来,减少昏昏欲睡之感。

另外,设有太阳能光电板发电的轻质生态屋顶,可发电十六千瓦的电力,其发电量相当于在夏天中正午时可供应全馆同时间20%的用电量。至于斜坡屋顶及草坡设计,则可绿化屋顶涵养水分、减低直接曝晒;藉斜屋顶收集而来的雨水用于浇灌植栽及清洁用水,则达到水资源的再利用。一、二楼中间楼梯的墙面,採用来自莺歌陶磁厂废料,经切割后巧妙成为层次分明的陶磁立面,午后阳光洒进来时更透出层层叠叠的彩色光辉,又是环保建材再利用的实例。

最后,图书馆也捕捉降雨节约用水,屋顶被设计用来捕捉雨水和存储用于图书馆的厕所。

10.新加坡:义顺邱德拔医院

新加坡对“绿色建筑”的实施推广十分重视,至2030年,可持续发展部际委员会为建筑环境业设定的目标为:绿色建筑占所有建筑的比例至少达到80%。

义顺邱德拔医院,是新加坡最新的一家公立医院,由英国RMJM建筑事务所设计,完全遵循绿色和高能效的理念。在光伏系统、采暖通风系统、日常照明系统等方面实现了零能源,并且扩大绿植覆盖面积,达到70%的自然空气流通,建筑的用能效率比普通医院的平均水平高出50%。

邱德拔医院充分利用每一个空间来创造绿色医疗环境。它的每一层楼都布满了绿色,使人放松和振作。特别是自费病房大楼和公费病房大楼屋顶平台的阶梯花园,患者和探望者在花园漫步时,会发现宜人的私密冥想空间。这些花园的另一个独特功能是为手术室提供循环冷空气或为低层提供新风来源,从而创造一个苍翠繁茂的凉爽环境。

建筑外立面的景观墙布满了使用滴管过滤系统的气生植物,形成室外卫生间的私密屏风。室外的浅水植物为生态池塘提供了主要的水循环过滤系统。

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