建筑物理环境与设计.docx

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建筑物理环境与设计

建筑物理环境与

设计作业

姓名：

***

学号：

*********

专业：

建筑学

指导老师:

***

生态节能建筑案例分析

★上海自然博物馆新馆

★梅纳拉商厦

★新加利福尼亚科学研究中心

上海自然博物馆新馆

1.项目概况：

本项目地处原上海市静安区，市中心的静安雕塑公园内。

公园被山海关路、石门二路、北京西路、成都北路围合，自然博物馆就在这公园的中北部盘旋升起。

面对新的历史时期，如何以“科学发展观”为指导思想，正确认识和定位上海自然博物馆新馆的建筑功能，努力把上海自然博物馆建设成为可持续发展的现代化博物馆，是我们在思考和力图解决的重要课题。

上海自然博物馆的建设是关系到百年大计的事业，既要满足当代人的需要，也要为后代人的发展需要留下空间，也是一座可持续发展的建筑。

人们目前赖以生存的不可再生能源面临枯竭，街与资源、降低能耗是每一个国家面临的巨大挑战，建筑能耗占总能源的四分之一，并随着人们生活水平的提高逐步增加到三分之一以上，尤其是公共建筑能耗巨大。

作为一个以“分析自然奥秘、展现自然与人和谐与矛盾、激发人类对自然的好奇心与责任感”为主题的建筑项目，上海自然博物馆将不仅通过展品和科普活动发挥教益作用，更应该在自身场馆建设中集成与博物馆建筑特点相适应的生态技能技术，塑造人与自然和谐相处的典范。

上海自然博物馆大量使用建筑节能技术，并以可战士的方式呈现，使建筑形态本身和建筑节能技术的使用成为展示内容的补充和延伸，最大限度的体现建筑的绿色节能设计。

2.建筑节能设计：

建筑节能设计思路：

由于上海位于长江三角区，而长江三角地区的特征为水热同季，湿润多雨，但变率稍大冬冷夏热、四季分明。

在上海自然博物馆新馆的绿色建筑设计中，应该重点考虑如何降低夏季制冷能耗；由于雨量充沛，场地雨水综合管理也十分重要；详细分析该地区的年风向，将确定自然通风设计的开窗面积和开窗。

上海市的气候属于夏热冬冷，同时又具有常年高温、太阳辐射不强等特点。

通过对长江三角洲气候的特点，结合世界上最先进的整合技术工具来进行绿色生态建筑整合设计。

根据上海的气候特征和资源状况来合理设计通风、采光和能源方案，最大限度优化建筑的能源特性。

节能设计：

（1）.东北部墙体是活生态墙体，垂直绿化墙可为办公区窗户遮阳；

（2）.南墙则呼应“人类细胞结构”，较大尺度的内层结构代表着身体的骨骼，并支撑着博物馆建筑的墙体和屋面，由较小尺度图案组成的外层，则代表着身体的组织和肌肉。

（3）节能优化——暖通空调系统

地道预处理新风技术运用与研究

利用地道冷却或加热对空气进行预处理，然后通过中央空气处理系统处理后再送到室内，以达到节能目的。

分析：

1、利用天然的冷、热源对新风进行预处理；用地道从博物馆临近的公园获取清洁、新鲜的空气提高室内空气品质。

2、地道风的风管可以沿着建筑的边界布置。

3、上海5米以下的土层温度基本恒定。

（4）.节能优化——围护结构

屋顶绿化:

1.垂直绿化2.屋顶绿化

建筑遮阳系统:

1.西立面——外遮阳

2.东立面——垂直绿化

3.南立面——细胞墙、遮阳系数较高的低辐射玻璃

（5）节能优化——自然通风系统

建筑通风的目的是提供人们健康所需的新鲜空气，带走室内的热量和水分。

现代人类对自然通风的利用已不在于像以前一样的开窗开门通风，而是综合利用室内外条件来实现。

如根据建筑周围环境、建筑布局、建筑构造、太阳辐射、气候等，来组织和诱导自然通风。

在建筑构造上，通过中庭、双层幕墙、风塔、门窗、屋顶等构件的优化设计来实现良好的自然通风效果。

（6）建筑资源和材料优化

1、低污染材料:

健康选材

2、本地选材:

供材选项目建设地500公里范围内

3、建筑施工垃圾管理：

重复利用建筑材料

4、材料的选择：

石材、竹木。

瓦砾废弃红砖做装饰

（7）节地与室外环境——场地优化

1、交通管理：

设计淋浴间、电瓶车免费充电，车辆停放处

2、绿化率最大化：

屋顶绿化、垂直绿化。

有助于降低建筑对场地自然生态系统及自然雨水循环的干扰

3、生物多样性绿化设计4、降低热岛效应5、降低光污染

（8）照明系统优化：

自然光导光技术。

如今在新馆里，自然光照亮了大部分的空间，下沉式庭院将自光然引入到建筑的地下部分，同时，利用太阳光光纤导入照明系统，为地下展厅活体生物展示提供自然光。

（8）水资源优化

›1、雨水下渗

›2、雨水收集

›屋面雨水——绿色屋顶、雨水过滤器——小型水箱——绿化灌溉

›多余雨水——过滤——地下水箱收集——水池与灌溉

›3、节水景观设计

›采用滴灌、微灌、地下灌溉

›4、建筑内节水

›节水卫生洁具

（9）建筑资源和材料优化

1、低污染材料：

健康选材

2、本地选材;供材选项目建设地500公里范围内

3、建筑施工垃圾管理:

重复利用建筑材料

4、材料的选择:

石材、竹木。

瓦砾废弃红砖做装饰

（10）室内环境质量优化

1、风：

对风管实行保护，减少污染，定期更换过滤器，保证室内空气质量

2、声：

《民用建筑隔声设计规范》、减弱室内背景噪声

3、光：

如绿色照明

4、热：

采用国标，节能、湿度温度可调节

3.综合评估

一座好的自然博物馆建筑，不仅应具有令人赏心悦目的建筑外观，还应该顺应当今时代的发展特色，满足人类可持续发展的长久目标，使建筑的各项功能得到最大限度的发挥和实现。

上海自然博物馆新馆运用多种建筑节能技术，使其成为现代化的节能建筑。

例如建筑外墙围护体系采用节能幕墙、绿化隔热外墙和生态绿化屋面，运用多种形式的主被式外遮阳体系；结合建筑采光玻璃及太阳能顶棚，以满足透光和遮阳的双重需要，实现太阳能的利用和建筑设计的一体化；通过合理利用自然通风技术，排除二氧化碳等室内污染气体，在冷热交换的过度季节，利用室外新风，以排除室内余热，提供良好的室内温热环境等等。

梅纳拉商厦

——杨经文

1.项目概况

梅纳拉商厦位于马来西亚雪兰莪州，是一座高15层，面积为10340平方米的办公楼。

建筑师为汉沙和杨经文。

设计者在建筑物的内部和外部采取了双气候的处理手法，使之成为适应热带气候环境的低耗能建筑。

植物栽培在楼上向内凹的平台上，螺旋式上升，创造了一个遮阳且富含氧的环境。

考虑到将来可能安装太阳能电池，遮阳顶提供了一个圆盘环状的空间，被一个由钢和铝合金构成的棚架遮盖着。

梅纳拉商厦向我们展示了作为复杂的气候“过滤器”的写字楼建筑在设计、研究和发展方向上的风采。

杨经文简介：

杨经文，1948年出生于马来西亚槟榔屿，曾在英国格洛斯特郡的切尔滕纳姆大学学习，而后到剑桥进修。

1975年获得剑桥大学博士学位。

他对热带城市建筑可持续性的研究和成果，真正反映出当代建筑师对城市类型建筑生态问题的理性思考。

他所设计和建筑设计中运用的生物气候优先和低能源耗费原则，极大程度地利用了城市环境中的有利因素，并尽可能地减少了建成环境对周边生态要素产生的到作用。

这一努力为其所在区域．甚至整个城市环境的协同发展做出了积极的贡献。

尽管他的方法和具体的建筑设计原则有特定的地域性，是特别针对当地所处的湿热气候提出的，但是他的建筑可持续性思想却具有普遍的借鉴意义．

2.建筑节能设计

（1）绿色植物遮阳设计

螺旋上升的植物:

立面和空中庭院中的植物，从楼的一侧护坡开始，沿着建筑表面螺旋上升。

种植在楼上向内凹的平台上，这些中庭引导凉爽空气流穿过建筑的过渡空间，创造了一个遮阳且富含氧的环境。

建筑使用自动化系统的排列，通过设备和调节空气的植物来减少能量消耗。

（2）可调节遮阳板设计

受日晒较多的东、西朝向的窗户都装有铝制散热片和遮阳板。

而南北向采用镀膜玻璃窗以获取良好的自然通风和柔和的光线。

协调了通风采光与节能的关系。

每层办公室都有阳台，也有推拉式落地玻璃门，来控制自然通风的范围。

电梯间、楼梯间和卫生间都使用自然通风和自然光照射，电梯间无需增压防火。

（3）自然通风设计

凹空间和空中庭院：

在建筑受热的一侧，设置内凹的空间来遮阳，可以采用的形式有凹入的窗子，阳台和小尺度的空中庭院。

除了遮荫,这些院子应设通高的玻璃门使办公人员随意出入，领略建筑周围的自然景观，这些空间的功能灵活多样，可作为避难处、绿化平台，允许将来增建洗手间或厨房。

（4）建筑采光优化

窗户的处理时建筑热环境，光环境控制的一个重要环节。

商厦将日晒较多的东西朝向的窗户装上铝合金遮阳百叶，以控制光线的射入，南北方向采用镀膜玻璃以获取良好的自然通风和柔和的光线。

为避免入射造成的不适，办公室被置于楼的正中，保证其良好的自然采光。

3．综合评估

梅纳拉商厦融合了杨经文的生物气候理论观念，是生态的，环保的、节能的典范。

同时也给了对于生态概念和技术的理解和把握。

虽然这是众多实例中的一个，但从中可以较为系统清晰地看到理论和实践的完美结合。

并应明确，生物气候学是一种方法论，是在不断探索中总结出来的设计指导思想，应灵活的因地因时因气候而应用。

他的应用获得了建筑低能耗、地能源费，对我国目前的国情是经济可行的。

故通过对生物气候学方法的研究学习并结合我国的具体情况去应用，具有重大的现实意义。

新加利福尼亚科学研究中心

1.项目概况

该项目由著名建筑设计师皮亚诺主持设计，项目总面积410000平方尺，其公共空间有10万平方尺。

有了新的研究中心，我们创造了一个视觉和功能上与自然环境相容的博物馆，如同举起一块公园，并放下一座建筑。

新的加州科学院设有八个科研部门和拥有20多万标本的自然历史博物馆，水族馆和天文馆。

设计结合科学院的十二幢楼宇的原始阵列，建立一个单一的现代化标志性建筑，将视觉和研究的重点放在自然世界。

天文馆和热带雨林馆的两个穹顶形成了绿色屋面。

屋面景观种植为加利福尼亚当地植物，不需要特殊的照顾和水，并吸引了当地物种来聚集。

因此，屋面不是全部面向参观者，游客们只能穿过其上的一条小径。

建筑由一个带太阳能电池板的外罩提供了遮蔽。

2.建筑节能设计

（1）热和湿度控制

1、热辐射地板降低5—10%的能耗。

2、热回收系统将获取并利用设备产生的热量。

3、种植屋面给建筑提供了超级隔热层，降低了空调能耗。

4、高性能玻璃将在整个建筑中使用，降低标准程度的热吸收和冷负荷。

5、反渗透潮湿系统将被用来使收藏品保持恒定的湿度，降低95%的湿度能源消耗。

（2）自然通风的利用

建筑通风的目的是提供人们健康所需的新鲜空气，带走室内的热量和水分。

现代人类对自然通风的利用已不在于像以前一样的开窗开门通风，而是综合利用室内外条件来实现。

如根据建筑周围环境、建筑布局、建筑构造、太阳辐射、气候等，来组织和诱导自然通风。

在建筑构造上，通过中庭、双层幕墙、风塔、门窗、屋顶等构件的优化设计来实现良好的自然通风效果。

波状起伏的屋面轮廓会引凉风进入建筑中心广场。

穹顶上的屋面天窗自动开闭来通风散热。

天窗有意识的开在使自然光能达到活热带雨林和珊瑚礁的位置.电动窗自动开合以让冷空气进入建筑。

可开启窗同样在职员办公室也使用了。

风压通风设计

建筑单体设计

在朝向、平面、剖面和引风导风构造等方面设计，营造各建筑前后较大压差，引风入室。

房间设计

通过开窗具体位置和大小、户型设计、空间功能划分、内部隔断设计等，减少室内空间的流动阻力，引导气流经过主要功能区域。

建筑热环境优化设计

★大学生活动中心

大学生活动中心优化设计

一．大学生活动中心优化背景

大学生活动中心是为大学生提供课外活动的场所，在进行设计时既要考虑其空间布置、流线等方面，还需要对其室内热环境进行优化设计，使各个功能空间能够满足功能要求，还能有良好舒适的室内热环境，使建筑适应当地的气候变化。

因此，根据建筑热环境优化设计基本策略对该方案进行热环境优化。

二．热环境优化设计

（1）南立面遮阳优化：

南立面开窗面积大，日照强度大，应设置窗口遮阳，因处于南立面，因此可设水平遮阳板。

南立面设置水平遮阳板，用以遮挡夏日高空的阳光，保证寒冷冬日的阳光从低空射入而不影响视线。

在选择水平遮阳时水平百叶比实体挑檐更加优越。

在设计水平遮阳时，要注意太阳在午前位于东南方，午后位于西南方，会包围住在与窗口等宽的挑板上，因此挑板宽度应大于窗口宽度。

（2）屋顶绿化优化设计：

本方案屋顶为平屋面，且面积较大，因此可设置屋顶绿化，改善屋顶功能。

降低室外热效应，提供活动空间。

屋顶绿化是改善屋顶功能的有效方式，结合景观设计，不仅改善了环境气候，也给人提供了视觉上的愉悦。

其布置方式有三种：

整片式、周边式和自由式。

周边式和自由式这两种布置方式，既能有效的降低室外热效应，降低表面热辐射，还能为人们提供一定的室外活动和休息场地。

（3）自然通风优化设计：

在主入口的对面设置可开启窗户，形成穿堂风，改善室内热环境，使风吹过人体活动区域。

自然通风既可以保证室内空气品质达到所需的室内通风换气，还能利用自然通风使室内气温及内表面温度下降，改善室内热环境。

穿堂风是热压作用下的自然通风。

在建筑空间的平面及剖面的设计中，开口的相对位置对室内通风质量和数量有着相当大的影响。

（4）建筑体形系数优化：

由于建筑体形系数越大，热损耗系数较大，因此应尽量减小建筑的体形系数。

三．小结

我国建筑业目前正面临着迫切的热环境改善要求和巨大的能源需求的双重压力，并由此引发室内环境改善和能源短缺之间的矛盾。

因此，我们要设法提高建筑物的热性能，在改善室内热环境饿同时，尽量降低建筑的能耗。

作为建筑师，我们在设计时要全面考虑建筑物的环境特征，做好热环境优化设计，为人民提供舒适的居住环境。