图书馆设计生态分析.docx

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图书馆设计生态分析

华北地区以太原为例分析

地理气候信息

室外气温冬季1月为全年最冷月份，平均气温零下8.0℃～零下5.1℃

夏季7月下旬至8月上旬，平均气温22℃～24℃。

风向

夏季主导风向东南风

冬季主导风向为西北风

图书馆所处的地理位置设为太原市，取太原市的气象参数为计算参数。

夏季主导风向为东南风，冬季主导风向为西北风。

建筑设计（绿色建筑）

1有效的遮阳

2自然通风

3高性能围护结构

4天然采光

5有规律的绿化与屋顶花园

6地热源的充分利用

方案形成

1调研高校图书馆

2确立合理功能分区

3确定建筑体块

4分析与环境的关系

1根据现有地形确定图书馆位置

利用生态建筑大师ecotect，载入太原地区的气候资料，分析全年时间里图书馆与周围建筑的阴影遮挡关系

太原地区全年阴影投射范围

冬季8.10131617点建筑物的阴影关系

夏季810131617点建筑阴影遮挡关系

分析可知，首先图书馆本身没有对其北侧的教学楼形成遮挡。

其次，位于中心区的图书馆由于高度并不大，南侧没有建筑遮挡，并且周围的建筑投影产生较小影响。

在8-17点时间范围内，夏季图书馆基本无遮挡，冬季图书馆只有在8时和16到17时之间会出现较大的遮挡。

因此，此方案在与周围建筑采光处理上可行。

2地辐射分析

通过场地累计日平均辐射分析，可以发现场地正南边及正北边的辐射相对来说较大，可以在设计的时候，多种植常绿乔木，在各个季节都可以提供阳光遮挡，另外也可以布置一些凉亭等休闲设施。

而在辐射相对较小的地方，即红色区域内，种植落叶乔木，既可以在夏季提供荫凉，在冬季也不会对阳光产生较大的遮挡。

此项分析对于复杂的群体建筑来说非常实用。

在此基础上合理设计总平面。

5建筑立面设计与材料选择（考虑节能措施）

建筑光环境分析建筑材料、开窗与遮阳

本设计将图书馆定位为绿色建筑，提出设想：

夏季遮阳和冬季能有效利用太阳能；

1在屋顶和局部建筑立面上安装PV板以充分利用太阳能。

依据：

对冬季场地阴影分析可得，在8点到17点的时间里，由于图书馆位置南部比较开阔，冬季采光影响不大，图中所示冬至日时8-17点时间里建筑阴影对图书馆墙面的遮挡很小，因此，冬季也可以使用太阳能利用系统。

2夏季遮阳

依据：

由ecotect模拟太阳射线分析，加上建筑物有许多落地玻璃，遮阳板应先考虑西面。

对夏季场地阴影分析可得，在从8点到17点的时间段内，图书馆的南面只有从16点开始到17点才开始出现阴影，因此，从绿色建筑节能角度讲，应该对南立面和西立面进行遮阳设计。

1阅览室遮阳方式模拟：

为丰富立面造型，准备通过百叶窗实现遮阳。

横向百叶遮阳竖向百叶遮阳

横向百叶阅览室采光系数分析纵向百叶阅览室采光系数分析

遮阳方案分析

从水平遮阳、竖向遮阳的采光系数和照度计算可以看出：

采用水平遮阳的方案采光较均匀；采用竖直遮阳的方案采光系数稍大一些；但两者均满足自然采光要求。

选取太阳市的实际气候资料，比较遮阳前、加横向遮阳板与竖向遮阳板后的变化遮阳后效果都很好，采光系数相比之下竖向更大一些，用于阅览室，横向遮阳用于办公等地。

遮阳之前，三层阅览室选用了大片的节能lowe玻璃，太阳辐射热量较大，采用竖向遮阳并调节遮阳板以后，可达到的较大遮阳情况如图

灰色部分为遮阳面积

调至较大时可遮阳面积接近90%也就是说在炎热的夏季完全可以根据需要自己调整百叶进行遮阳，某些特殊性用房如典藏室也完全可以做到。

三层南向阅览室加了竖向遮阳

2门厅遮阳模拟：

门厅使用Lowe玻璃做围护结构，为了实现节能的最大化，通过对屋顶板进行挖洞的处理手法，通过阴影实现对门厅的采光的调节。

年平均采光系数为3.74满足设计规范中要求的最小采光系数0.5

Month平均SC最小SC

January0.9%3.4%

February0.5%3.0%

March1.2%20.7%

April3.8%28.3%

May6.5%28.3%

June9.6%28.3%

July7.3%28.3%

August2.3%25.7%

September0.4%3.0%

October0.7%3.3%

November0.8%3.4%

December0.7%3.0%

冬季0.7%3.1%

夏季7.8%28.3%

全年2.9%14.9%

全年阴影面积可知实现了夏季遮阳大，吸收太阳辐射小，冬季遮阳小吸收的效热量多，、有利用节能。

6建筑通风采暖设计

采用地热架空层底层架空1.7m，入口处可以巧妙设置残疾人坡道，在此空间设置设备用房如配电室，地源热泵设备间，还有地下蓄水池用于雨水采集利用降温调湿。

三层阅览室采用地板送风系统（UFAD），与传统空调送风方式比有如下优点1利用架空的楼板和地板之间的空腔作为送风管道，而不像传统的送风管那样置于天花板吊顶内；2送风温度可更接近于室内设计温度；3送风口更接近人员活动区域，并可随个人的要求调节各区域的送风温度，提高人员热舒适性；4送风口布置在地板上，对于室内空气品质的影响，尤其是空气的含尘浓度将大于传统的空调方式。

图书馆建筑设计规范规定，阅览室内夏季风速应小于0.3m/s，本图书馆设计中阅览区域面积在2000㎡左右，在三层有面积为800㎡的阅览室通风不好处理，可不设吊顶，采用地板送风系统。

将送风口纵向布置在距离座位2m处，回风口设置在距离座位1.5m处，送风口到人体水平距离约为0.5m。

其余部分采用地热架空层通入新风和拔风井进行室内的通风。

采用地源热泵中的土壤源热泵，由于太原地区地下水资源紧缺，水源热泵不太合适，故采用土壤源热泵，经调查土壤源热泵可用于中小型公共建筑，1、建筑物附近缺乏水资源或因各种因素限制，无法利用水资源。

　　2、建筑物附近有足够场地敷设“地埋管”（例如：

办公楼前后场地、别墅花园，学校运动场等等）。

要求附近有大片场地与本设计相符。

因此，本次图书馆采用了土壤源热泵。

 土壤源热泵是利用大地作为热源进行热交换的新型中央空调技术。

由于较深的地层中在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，冬季通过热泵把大地中的热量升高温度后对建筑供热，同时使大地中的温度降低，蓄存了冷量，供夏季使用；夏季通过热泵把建筑中的热量传输给大地，对建筑物降温，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。

土壤源热泵技术是城市供暖的一次新革命，取代了最常见的燃煤锅炉、燃气锅炉、电锅炉，在城市集中供热达不到的地区是很好的替代品，是最经济、最环保的供暖方式。

该项技术最大的优势在于节能环保，运行成本低，有着极佳的经济效益和社会效益。

土壤地源热泵供暖系统是一项经济效益与社会效益兼收的利国利民的工程。

此外：

政府对使用该项目也是大力扶持，根据国家多个部委的文件及山西省政府的文件，对该项目的资金补助为：

30-50元/平米按国家文件对该项目的补助标准，该项目的投资会更节省，甚至一次性投资要比燃气锅炉更少。

造价调查

深圳大学图书馆1000/㎡

湖北大学图书馆面积4.2㎡华中地区最大图书馆，总造价由于地源热泵增加了600多万投入“地热空调”供暖制冷湖大图书馆能省一半电

上海交通大学图书馆总面积3453/㎡

广西梧州学院新图书馆建筑面积906/㎡

绿色建筑造价3000-4000/㎡

图书馆现状节能趋势

图书馆建筑设计规范JGJ38-99》是强制性的行业标准，4.1.5条规定：

“图书馆各类用房除有特殊要求者外，应利用天然采光和自然通风”，［5］其“条文说明”中多处强调了节能。

］《公共建筑节能设计标准GB50189–2005》有许多强制性条文。

然而，近几年来许多地方出现了不少违背《图书馆建筑设计规范》和《公共建筑节能设计标准》的图书馆建筑，且有愈演愈烈之势。

1全封闭式的玻璃建筑

   全封闭的玻璃建筑危害很大，全空调高能耗，且不利于读者的健康，长时间在全封闭的建筑内易得空调病

2巨大的中庭共享空间

   许多图书馆设计了直到建筑顶层、高达数十米的中庭，称为共享空间，无论冬季供暖或夏天降温，均需消耗大量能源。

3玻璃幕墙、玻璃屋顶、玻璃圆锥大行其道

  不少图书馆在中庭及大厅上方设计了巨大的玻璃屋顶，甚至在读者交流空间也全以玻璃作为屋顶，造成冬冷夏热，采暖供冷负荷巨大。