《《生态建筑概论》课程调研报.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《生态建筑概论》课程调研报.ppt（41页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、生态建筑概论课程调研报告,徐天驹 0120906220118 陈骁 0120906220202 童齐 0120906220207汪 欢 0120906220117 陈鑫 0120906220201 阿迪 1020906220134,摘要,本次调研分别将生态建筑设计原理及方法、太阳能建筑以及当前国内外生态建筑实例作为调研对象，从理论基础的角度出发，通过查阅相关文献与影像资料，实地考察建筑实例等手段，对调研对象的设计理念、科学原理、技术手段以及施工过程等各个方面做了全面地了解，并且根据生态建筑的基本原则对调研对象作出了深入的分析与评价。关键词：生态建筑、原理与方法、太阳能建筑、生态建筑实例,1.概
2、述,1.1生态建筑学 作为一门学科，它诞生至今不过四十多年的历史。六十年代美籍意大利建筑师保罗索勒尔在专门研究了现代城市的经济、文化、生态环境和能源等问题之后，他主张保持生态平衡并保持城市与建筑的自身特征，他把生态学(Ecology)和建(Architecture)两词和并成为Arcology，即生态建筑学。生态建筑学(Arcology)是 20 世纪中叶出现的一种意在限制人类的掠夺性开发，以一种顺应自然的友善态度和展望未来的超越精神，合理地协调建筑与人、建筑与生物以及建筑与自然环境的关系的建筑。生态建筑的理论基础直接来源于生态学。生态建筑学的产生是历史的必然，它的任务就是改善人类聚居环境，它
3、的目标就是创造环境、经济、社会的综合效益。,概述,1.2生态建筑所谓生态建筑,概括的说用生态学原理和方法,以人建筑自然和社会协调发展为目标,有节制地利用的改造自然,寻求最合适人类生产的发展的生态建筑环境,将建筑环境作为一个有机的具有结构和功能的整体系统来看待。因此，人、建筑、自然环境和社会环境所组成的人工生态系统成为生态建筑学的研究对象。生态学和建筑学经过各自的发展走向结合,给城市规划和建筑设计赋予了更为丰富的内涵,注入了全新地活力。与传统的建筑相比较，生态建筑在设计上具有以下突出的特点：系统观念和整体意识强能源利用的高效和无污染灵活的适应性,概述,2.生态建筑设计原理及方法,2.1生态建筑设
4、计原则 1）整体设计原则 在满足业主要求、建筑本身的目的性的前提下将其所在的区域纳入其所在的自然环境、社会环境、经济环境各个方面，尊重传统文化和地域文化特点，自觉促进技术与人文的有机结合,建立不破坏区域环境、技术运用适当、人性化的居住社区和城市环境。按需索取，充分合理地利用不可再生的土地资源及其它各种资源，形成高效、合理的开发强度,2）高效无污染原则 降低建筑对物质与能量的消耗，提高能源利用效率。运用新材料、新结构、智能建筑体系，降低建筑消耗的能量，合理利用自然能源，减少不可再生资源的损耗和浪费，提倡能源的重复循环使用；二是建筑材料的无害化，建筑材料利用的高效(即材料的循环使用与重复使用)，避
5、免选择的建筑材料含有危害人类身体健康的物质、给自然环境带来危害；三是指舒适、健康的室内环境。,生态建筑设计原则,3）灵活多适原则 依据生态建筑的空间时间属性，采用适应变化的设计策略，避免建筑过早废弃，使其能够得到再次利用或多次利用，节省建造新建筑所需的重复建设费用。适应变化的设计策略主要有四种：适应性改变、灵活性设计概念、长寿多适概念和合理废弃概念，在具体设计中应灵活采用。,生态建筑设计原则,2.2 生态建筑的设计方法,设计方法是设计原则的具体表现，由上节生态建筑的设计原则和年来生态建筑设计理论及实践我们可认为生态建筑的设计方法主要有：整体设计的方法高效无污染的设计方法灵活多适的设计方法,整体
6、设计的方法 1）建筑与自然环境共生 2）建筑与社会环境共生高效无污染的设计方法 1）“节流”降低能源消耗 2)“开源”开发利用新的、可再生能源 3）建筑材料无害化 4）建筑材料重复循环使用 5）建筑使用过程中排出的废物、垃圾的回收利用、无害 化处理 6）舒适健康的室内环境灵活多适的设计方法 1）建筑的长寿命设计 2）设计的灵活性保证建筑能够对未来做出适应性改变 3)合理废弃，实现建筑材料的再利用,生态建筑的设计方法,太阳能建筑简介,能源需求的增长 传统能源的枯竭 生存环境的考验能源危机如同身后的滚石,在我们漫不经心时轰然袭来,太阳能建筑体系,四节 一 保,节地地下/地上空间利用、容积率节能减少
7、需求、提高能源利用率节水雨水回灌、中水利用&消防用水节材当地资源、再生材料、模数环保地球我们人类的共同家园：CDM 机制、CO2减排、市场补偿机制,太阳能的利用,太阳能的利用分为主动式和被动式两种 主动式太阳能收集器是一套附属于建筑的系统：它是由附在建筑结构上的装 置组成，而不是使热量集中、储存、释放到建筑结构的收集器。主动式系统对一个家庭来说是一种“额外”的消费具有通常所购买的类似产品所不具备的特点。主动式系统必须在有泵和送风机运行的情况下才能工作。被动式太阳能建筑是指利用建筑本身作为集热装置，依靠建筑方位的合理布置，以自然中热交换的方式（传导、对流和辐射）使建筑达到采暖和降温目的的建筑。利
8、用太阳能的过程中没有耗电设备或人工动力系统参与，例如利用日光间或储热墙等收集太阳能在冬季采暖，属于被动式利用,主动式太阳能的种类,太阳能热水系统,太阳能将冷水加热成低温热水（100），是当前太阳能热利用技术中成熟、应用最广泛、产业化发展最快的领域，目前在建筑中已得到了较普遍的应用。太阳能热水系统由集热器、蓄水热箱、循环道管及相关装置、设备（水泵、控制部件等）组成。按水在集热器中的流动方式，太阳能热水系统可分为三大类：循环式、直流式和闷晒式。循环式分为自然循环和强制循环。自然循环式是指水在系统中仅靠热虹吸效应进行循环。强制循环式是指水在系统中依靠水泵驱动进行循环。直流式，亦称一次式。水在系统中不
9、是不断被加热，而是一次性被加热到所需温度，然后使用。闷晒式，又称整体式，分为闷晒定温放水和圆筒式两种。影响太阳能热水系统性能的因素有：当地太阳辐射资源和气候条件、热负荷特性、集热器类型、集热面积与蓄热水箱容积的配比、管道大小等。,太阳能热水系统工作原理图及实例,主动式太阳能的种类,太阳能光伏发电系统,用太阳能光伏电池将太阳辐射能转换为电能的发电系统称为太阳能光伏发电系统，其工作原理基础是所谓的半导体p-n结的光生伏打效应，也就是当太阳光照射半导体p-n结时，就会在p-n结的两边出现电压，引起电流。太阳能光伏发电系统有独立式系统和联网式系统两种。,太阳能光伏发电的运用,主动式太阳能的种类,主动式
10、太阳能供暖系统 主动式太阳能供暖系统是指需要机械动力驱动才能达到供暖目的的系统。,主动式太阳能供暖系统原理图,主动式太阳能的种类,主动式太阳能制冷系统 主动式太阳能制冷系统主要有：吸收式制冷系统、吸附式制冷系统、除湿式制冷系统、蒸汽压缩式制冷系统和蒸汽喷射式制冷系统。太阳能吸收式制冷系统由发生器、冷凝器、节流阀、蒸发器、吸收器和其他附属设备组成，是利用两种物质所组成的二元溶液作为工质来运行的。太阳能吸附式制冷系统由太阳能吸附集热器、冷凝器、蒸发贮液器、风机盘管部分组成。太阳能除湿式制冷系统，主要由太阳集热器、除湿器、换热器、冷却器、再生器等几部分组成。太阳能蒸汽压缩式制冷系统主要由太阳集热器、
11、蒸汽轮机和蒸汽压缩式制冷机三大部分组成。太阳能蒸汽喷射式制冷系统主要由太阳能集热器和蒸汽喷射式制冷机两大部分组成。,主动式太阳能制冷系统原理及实例,被动式太阳能的种类,直接收益式 在房屋的朝阳面设置大面积双层玻璃窗，利用室内的地面和墙体，作为蓄热体吸收太阳能。蓄热体可用混凝土、砖、石等材料，表面最好用深色。白天蓄热，夜间利用所蓄热能供暖。,被动式太阳能的种类,水墙式 将朝阳墙面做成装水的墙体，墙外设玻璃幕墙，两者之间留出空气隔层。在冬季的白天，阳光把水墙加热後向室内散热夜晚关闭活动的隔热保温板，使已蓄热的水墙能保证室内热量不致散失。夏季还可利用水墙作为隔热墙之用，防止辐射热入室。,被动式太阳能
12、的种类,蓄热墙式 将朝阳墙面做成厚重实墙，外涂黑色，外层设玻璃幕墙，两者之间留出空气隔层。实墙上留出适当的采光面积，上、下留洞口。白天室内的冷空气通过下部洞口，进入空气隔层受热上升，经由上部洞口进入室内，如此形成对流循环，室内温度即可不断提高。夜间将洞口关闭，并下帘幕，使室内热量不致散失。夏季开启厚墙和玻璃幕墙上的小窗，可通风降温。,被动式太阳能的种类,太阳温室式 在房屋外部建一玻璃温室，与室内有洞口相通。白天太阳将温室加热後，实墙已蓄热，热量即散入室内。实墙也可设计成隔热用的水墙。温室也可以作为一个附加的、阳光充足的空间，作为生活起居之用，可以种菜、栽花或作室内绿化，但在夏季要有遮阳措施。屋
13、顶水池式 在屋顶上用透明材料做成水袋或水池，上盖活动式隔热保温板。在冬季的白天，将保温板拉开，太阳将水加热，夜间关闭保温板。水有较大的热容，可持续向室内散热。夏季的白天大部分阳光被保温板所反射，其馀被水吸收，水袋或水池起隔热作用夜间打开保温板，使之散热、降温。,世博零碳馆，中国上海,传统的建筑和城市模型是将电、热和新鲜的空气、水输入，而将废气、废水、废热输出，造成了极大的资源、能源浪费，同时也污染了环境。零碳建筑则提出了全新的理念，颠覆了传统的建筑和城市模型。这是一座被动式建筑，充分利用自然界的风能、水能、太阳能等为建筑的驱动力，以达到建筑最低能耗。输入电、热和新鲜的空气、水，再结合地热、光电
14、、光热、新风系统，并对输出的热进行回收，将雨水、废水进行回收净化后循环利用，不仅降低了能源与资源的输入，同时也减少了废物的输出，减少了对环境的污染，能耗的降低使得二氧化碳的排放也达到了最低值，直至我们将整个建筑全生命周期中产生的碳排量中和为零。,在这栋简约而不乏美感的建筑中，建筑师结合上海当地气候特征对零碳建筑技术的运用进行了很好的整合与运用。从建筑本身来看，墙体的超级保温系统阻隔了夏季的炎热，在冬季又能够保持室内空间舒适的温暖。该墙体的构造为：140mm混凝土砌块+300mmXPS+外墙面材料+13mm抹灰层。墙体保温U值达到0.110.3W/m2K。良好的蓄热体设计充当了重要的节能保障。当
15、房间温度升高时，墙面（内墙）自动吸热，而当温度降低时，墙面就放热，还可以通过窗户的启闭来进行补充。零碳馆内蓄热体100mm厚的混凝土砌块，混凝土砌块密度 1400kg/m3。零碳馆墙体混凝土原材料采用回收材料生产制造而成，以火电厂煤燃烧产生的粉煤灰作为原材料以一定的比例和水泥配比而成。粉煤灰的比例：55%。,零碳馆的外墙面采用了SiO 2纳米材料涂层，当室外热量和能量辐射，进入到薄薄的纳米涂层的时候，92%的能量会被反射出去，而不会进入室内，同时剩下8%的能量导致纳米涂层所阻绝。通过这样的技术，实现室内外环境造成温差，达到冬暖夏凉的效果。中空low-e玻璃完善了墙体的保温隔热性能。窗框利用绝热
16、的热断桥进行设计。外部和内部框架是被隔开的，紧固件不连通断热桥，这样热流经框架使框架热性能降低到接近玻璃中心性能值水平。其U值=1.6W/m2K。,尚德生态大楼地处中国无锡，为地上7层建筑，总建筑面积约1.6万平方米。南立面的光伏幕墙是整个工程的亮点，幕墙总高度37米，面积6,900平方米，由2,574片光伏玻璃构成，成为迄今为止全球最大的单体光伏幕墙之一。南立面710千瓦光伏幕墙系统结合计划实施中的300千瓦屋顶伏系统，共可满足大楼80%的用电负荷。以系统最低使用寿命25年计算，期间共可产生电量2,550万千瓦时，25年共可替代标准煤9,200吨，减排二氧化碳10,800吨。,体系一：先进独
17、到的设计理念System 1:Ecological Design Idea在既有厂房前部延伸一块能同时传达公司理念和示范先进技术的建筑区块是尚德生态大楼诞生的初衷。大楼依附在既有厂房的南立面，东、西、南三面墙体和屋顶均采用透明维护结构，将室外的蓝天、白云、绿树环绕自然引入室内，室内又以花草、竹林、流水等人造景观呼应。这个独特的“绿色”夹层，在美观之余也是实现大楼内部环境气候平衡的重要手段。大楼内部构造均突破传统方案，对建筑空间利用的大胆想象贯穿始终：大楼内五指伸展般的凹凸线条勾勒出办公区域的外观；办公区域内部采用暗含晶体硅色谱的色彩方案，并配合七个风格迥异的空中花园，使每层景象各具新意；活动中
18、心内，各休闲娱乐设施则依内部单独阶梯型建筑体逐层展开；由于空间的通透和采光布局的合理，使楼内各个角落都能接收柔和的自然光线。,体系二：光伏建筑一体化系统System 2:Building Integrated Photovoltaics单体光伏幕墙面积达6900平方米。幕墙系统装机容量达710千瓦。光照充足条件下光伏系统日发电量最高可达2380度。采用氩气填充的中空玻璃，密封胶亦经过特别处理，保温性能良好。光伏玻璃U值（传热系数）小于1.0 W/(mK)。光伏玻璃单元既是发电体，也是建筑材料，同时实现发电、密封、防水、保温等多项功能。专利电线保护设计，将所有电线和接缝隐藏于大楼整体框架内，不仅
19、最大程度实现结构轻巧，同时满足了功能和美观的统一。,体系三：墙体保温System 3:Heat Insulation of the Wall尚德生态大楼外墙保温系统完美解决了在整栋大楼东、西、南墙面及屋顶均采用玻璃幕墙结构的情况下，实现超低能耗的巨大难题：采用了可见光透射比不低于65%的外墙玻璃以满足室内空间的光照效果，同时实现了整个外墙体系的U值（传热系数）低于1.0W/(mK)。,体系四：高效的空调系统System 4:Highly Efficient Air-Conditioning System新风系统：空气回收系统采用高效率的转轮热回收装置，充分满足室内空气质量、湿度控制及节能要求。
20、采用新风系统后，每年可为大楼节省20多万度电。毛细天花：大楼利用毛细原理，通过冷热水的循环来调节室内温度。整个建筑采用特制宽板吊顶系统，安装面积达1.2万平方米。幕墙与通风系统结合互动：南立面玻璃的下方装有一排风道，旁边设有自动开启的排烟窗，由自动控制系统24小时控制开合与风道循环，实现热交换功能的同时保证办公室区域的空气新鲜和温度适宜。,当前国内外生态建筑实例,欧美生态建筑发展概述 欧美国家本世纪60 年代以前的生态建筑设计主要表现为对气候的关注,形成名为生物气候地方主义的设计理论。60 年代以后,随着与生态建筑设计密切相关的绿色运动中的深层次生态学、生物建筑运动、盖娅运动的发展以及后来可持
21、续思想的完善,生态建筑设计的理论大大丰富。生态建筑设计的关注点逐渐变化:从早期注重人体对气候生物反应的建筑设计,发展为利用替代能源和适用技术的建筑设计,现在逐渐转向寻求人、建筑、自然三者和谐统一的建筑设计。,汉莎航空中心，德国汉莎航空的新总部大楼位于欧洲最高校交通枢纽中心，法兰克福机场、高速公路和城际特快列车在此交汇。该航空中心的梳齿形平面内由10个翼状结构体组成，期间围合出景观中庭作为缓冲区，用以阻隔尾气污染，并降低噪音。（见图4.1）庭院以玻璃覆顶，所有1850间办公室都能享受到美景，并且感受自然通风。这斜空间通过一条开敞的中央走道相互联系。二期工程竣工后，该中心足以容纳4500名员工，并
22、由翼楼围合出28个庭院，成为良好的交流场所。同时，它还是名副其实的“低能耗建筑”，因为它的耗能只有普通办公大楼的三分之一。计划中的热需求量只有33 kWh/m标准。搞笑的采光、能源和空气流动增强技术也使电耗保持低稳。,中庭采用自然通风，作为“小气候调节”区，它们也有助于降低建筑的热能耗。这些庭院除了节能作用以外，还为人们提供了一个个带有拱顶的迷人空间。,中庭上的圆弧壳网由耐弯的方铁焊接而成，与高25m的办公楼相接，地下空间跨度约为18m。经过流体力学试验，屋顶构件得到了空气动力学化。加设的扰流器保持构件上方有恒定的中性压强。如果没有它们，风就会从屋顶直灌而入，一旦发生火灾，烟雾就会被吹入中庭。随着气候条件的变化，构件可经由一个机动片控制开阖。(见图4.3）导热楼板系统、电导线管、喷淋管和外部遮光、防眩光的装置都安装在立面一侧的混凝土联梁附近。新汉莎航空中心的建造也相当高效，因为建材在施工过程中的能源使用已经尽可能降到最低。,
