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1、建筑设计与 节能技术,宋桂杰扬州大学 建筑科学与工程学院,2009年3月,现代建筑设计技术,绿色建筑、生态建筑、智能建筑和节能建筑几种新型建筑类型的概念、设计理念以及在国内外的发展概况。 其中重点是几种新型建筑类型的基本概念和基本设计理念，其他内容作一般了解。,绿色建筑 生态建筑 智能建筑 节能建筑,现代建筑设计技术,所谓绿色建筑，是一种象征，象征着节能的、环保的、健康的、高效的人居环境，它是现代建筑为满足人类生存与发展要求的必然产物。绿色建筑基于建筑必须考虑与外部环境的协调、共生，必须基于建筑与环境的整体系统观，充分考虑环境与建筑之间的关系，以尊重生态、尊重环境为基本出发点，结合生态设计原理
2、创造出理想的人居环境。,绿色建筑的概念,绿色建筑与生态建筑之间既有区别又有联系，一般认为生态建筑的意义更加广泛，因此比较合适的隶属关系应为：绿色建筑生态建筑。 绿色建筑强调的节能包括提高能效和能源的综合利用两大部分；它强调的资源和材料的有效利用，包括自然能（如太阳能）的利用，日光、地热的应用以及无公害“绿色”材料的综合利用等。,绿色建筑是以人、建筑和自然环境的协调发展为目标，在利用天然条件和人工手段创造良好、健康的居住环境的同时，尽可能地控制和减少对自然环境的使用和破坏，充分体现向大自然的索取和回报之间的平衡。,1.2 绿色建筑的特征及理念,第一，尽可能节约对自然环境的占用，如对木材资源、水资
3、源、土地资源的节约等。第二，尽可能充分利用各种自然资源，如风能、太阳能等。 第三，尽可能减少对自然生态平衡的影响，坚持人、建筑与环境的共生。,1.2.1 绿色建筑的特征,绿色建筑所代表的是高效率、环境好而又可持续发展的建筑，能适应生态而又不破坏生态的建筑，它所寻求的是一种可持续发展的建筑模式。其理念如下：（1）绿色建筑的能源观节能与环保（2）绿色建筑的设计观建筑与气候（3）绿色建筑的技术观技术与形式,1.2.2 绿色建筑的理念,（1）美国 植物建筑 芝加哥建成了一座雄伟壮观的生态楼，楼内没有砖墙，也没有板壁，而是在原来应该设置墙壁的地方种植植物，把每个房间隔开。人们称这种墙为“绿色墙”，称这种
4、建筑为植物建筑。 新型太阳能建筑在美国，太阳能住宅被称为建筑物一体化设计，即不再在屋顶上安装一个笨重的装置来收集太阳能，而是把阳光转换成电能的半导体太阳能电池直接嵌入墙壁和屋顶内。资源保护屋美国一家建筑公司为保护环境、节省地球资源，用回收的垃圾建造房屋。这种化腐朽为神奇的房屋被命名为“资源保护屋”，俗称“垃圾屋”。,1. 3国外绿色建筑发展动向,实例：,（2）德国 生态楼柏林建造了第一座生态办公楼。大楼的正面安装太阳能电池来代替玻璃幕墙。屋顶的太阳能电池供应热水。大楼的屋顶设储水设备，用于收集和储存雨水，储存的雨水用来浇灌屋顶上的草地，从草地渗透下去的水又回到储水器，然后流到大楼的各个厕所冲洗
5、马桶。楼顶的草地和储水器能局部改善大楼周围的气候，减少楼内温度的波动。 太阳能房屋建筑师塞多特霍尔斯建造了一座能在基座上转动的跟踪阳光的太阳房，房屋安装在一个圆盘的底座上，由一个小型太阳能电动机带动一组齿轮转动。它跟踪太阳所消耗的电力仅为该房屋太阳能发电功率的1%，而该房所获太阳能量相当于一般不能转动的太阳能房屋的2倍。零能量住宅零能量住宅100%靠太阳能供给的住宅，不需要电、煤气、木材或煤，空气中没有有害的废气，周围环境空气清新。这种房屋向南开放的平面是扇形平面，这样可以获得很高的太阳辐射能。其墙面采用储热能力较好的灰砂砖、隔热材料及装饰材料。,（3）英国英国科学家研制出一种生态住宅。其室内
6、空气中的二氧化碳由于自我通风结构而大大减少，并不再使用排放破坏臭氧层的氯氟碳的空调设备。所使用的硬木来自能维持生长的欧洲和美洲的温带森林；不使用有害人体健康的石棉和含铅油漆等材料；热水只在需要时才供应，免去了储水塔；照明使用轻巧的荧光高能效和不闪烁光源。,（4）日本 健康建筑1997年夏天，日本在兵库县建成了一栋试验型“健康住宅”，整个住宅不采用有害人体健康的建筑材料。其墙体为双重结构，每个房间建有通风口，整个房屋的空气采用全热交换器和除湿机进行循环。全热交换器能够有效地回收热量并加以再次利用，其过滤器可有效地收集空气中细小的尘埃。这种住宅能够抑制霉菌等生物的繁殖。其建筑费用比普通住宅增加2成
7、左右。 首栋环境生态高层住宅九州市新建了一幢环境生态高层住宅，其电力由风车提供，温热水由太阳能供给。这种太阳能收集器，晴天可使储水箱中的水加热到沸腾，雨天也能使水加热到约55。每户家庭的阳台上都装有垃圾处理机，将各家的生活垃圾进行处理变成肥料。公寓外停车场的地面混凝土具有良好的透水性能，使雨水存留于地下，与停车场的树林形成一种供水循环系统。分隔房间的墙壁上留有通风口，并配置有通风设备，使每个住房形成良好的通风效果。,所谓生态建筑，是根据当地的自然生态环境，运用生态学、建筑技术科学的基本原理和现代科学技术手段等，合理安排并组织建筑与其他相关因素之间的关系，使建筑和环境之间成为一个有机的结合体，同
8、时具有良好的室内气候条件和较强的生物气候调节能力，以满足人们居住生活的环境舒适，使人、建筑与自然生态环境之间形成一个良性循环系统。,生态建筑的概念,生态建筑具有节地、节水、节能、改善生态环境、减少环境污染、延长建筑物寿命等诸多特点，可以使经济效益、环境效益、社会效益得到较好的统一。生态建筑将人类社会与自然界之间的平衡互动作为发展的基点，将人作为自然的一员来认识和界定自己及其人为环境在世界中的位置。,2. 1生态建筑的特点,生态建筑期望运用生态学原理，通过高科技构建自然通风系统，追求贴近自然，建造出舒适宜人的建筑和生活环境。生态建筑将古代建筑技术和现代应用技术相结合，采用综合设计的方式，把工程师
9、、建筑师、科学家和居住者的种种考虑和要求结合起来，考虑自然生态和社会生态的需要，注重节省能源，减少污染，降低造价和居住费用，注意居住者对自然空间和人际交往的需求等。,生态建筑是古老的建筑学与年轻的生态学有机结合的产物。目前，越来越多国家的城市和建筑部门正在朝着这个方向努力，并取得了令人瞩目的成果。 新加坡从1971年以来，每年都要举行声势浩大的植树活动，种树100万棵以上。最初，新加坡种植桉树一类的速生树种，因为它们长得快，能提供大量的遮荫面积，易栽易活。,2. 2生态建筑的发展,日本是世界上人均收入最高的国家之一，各种现代化的生活设施一应俱全。然而，人们回归自然的意识日渐强烈，希望自己的生活
10、环境以“联想自然、表现自然”为基调，追求的是“植物生态建筑”。 德国汉诺威市的建筑人员和生态学专家携手合作，共同规划设计、建造了一个与众不同的住宅区“莱尔草场”，69套院落式的两层楼房，错落有致地分布在整个住宅区里，每套楼房的外表各有特色，内部结构亦不尽相同，布局不一。,生态建筑实例马来西亚米那亚大,1. 建筑师：杨经文,主要（生态）设计特征： 1. 空中花园从一个三层高的植物绿化护堤开始，沿建筑表面螺旋上升。 2. 中庭 使凉空气能通过建筑的过度空间。 3. 绿化种植为建筑提供阴影和富氧环境空间 4. 曲面玻璃墙在南北两面为建筑调整日辐射得热量。浅绿色的玻璃成为通风滤过器，室内不至于完全被封
11、闭 5. 办公室都设有外阳台和通高的推拉玻璃门，控制自然通风的程度 6. 所有楼 电梯和卫生间都是自然采光和通风 7. 屋顶露台由钢和铝的支架结构所覆盖，它同时为屋顶游泳池及顶层体育馆的曲屋顶（远期有安装太阳能电池的可能性）提供遮阳 和自然采光 8. 房间形成一个核心桶，通过交流空间的设置消除了黑暗空间 9. 一套自动检测系统被用于减少设备和空调系统的能耗,实例：,所谓“智能建筑”，是指综合计算机、信息通讯等方面最先进的技术，使建筑物内的电力、空调、照明、防灾、防盗、运输设备等，实现建筑物综合管理自动化、远程通讯和办公自动化的有效运作，并使这三种功能结合起来的建筑。,智能建筑的概念,由于智能建
12、筑具有高效、节能、舒适等突出优点，在欧、美、日及世界各地迅速发展，引起普遍重视。智能建筑的含义是随着科学技术的进步而不断完善的，它之所以至今在国内外尚无统一的定义，其重要原因之一是当今科学技术正处于高速发展阶段，其中很多高科技成果应用于智能建筑，它的内容与形式都在不断变化。,美国智能建筑学会（AIBI）定义“智能建筑”是：将结构、系统、服务和管理等四项基本要求，以及它们之间的内在关系，进行优化组合，来提供一个投资合理、高效、节能、舒适、便利的建筑物。这个定义比较概括而且有些抽象。日本智能建筑研究会认为，“智能建筑”是指具备现代化信息与通讯设备，并采用楼宇自动化技术，具有高度综合管理功能的建筑物
13、。,新加坡规定“智能建筑”必须具备三个条件： 一是具有保安、消防与环境控制等先进的自动控制系统，自动调节大楼内温度、湿度、灯光等参数的功能； 二是具有良好的通讯网络和通讯设施，使各种数据能在大楼内进行运输和交换； 三是能为客户提供足够的通讯设备与良好服务。,3.1 智能建筑的条件,智能建筑是利用系统集成方法，将智能型计算机技术、通讯技术、信息技术与建筑技术有机结合，通过对设备的自动监控、信息资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑的优化组合，所获得的投资合理、适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。 ,楼宇自动化系统BA,集散型控制系统：分散控制、集中监视与管理的计算
14、机控制系统,智能建筑应包括下列功能和相应的系统：（1）具有高度的信息通讯处理功能，可获得由数字式电话交换机提供的先进的通讯服务；（2）信息通讯不仅在建筑物内部，而且可与外部通讯系统联网；（3）所具有的信息通讯处理功能，应适应技术进步的要求，满足社会发展的需要；（4）由局部网络支持的高水平办公自动化系统； （5）将电力、空调、防灾、防盗、运输设备等构成综合系统，同时实现集中控制，因此，一方面要实现以建筑物最佳控制为中心的过程自动化，另一方面还要通过管理系统实现设备管理自动化；（6）智能系统在建筑物中的安装与管理具有良好的适应性。,由此可见，智能建筑通过使用高科技来满足用户的各种要求，具有安全、高
15、效、舒适、节能和便利等特点，可归结为综合信息工程开发的一种类型。,（1）专用办公楼类包括政府机关办公楼、集团公司或大型企业办公楼、金融大厦（银行、证券、保险、期货等）、商业楼、科教楼（科研院所、医院、学校等）。 （2）出租办公楼类通常由房地产开发商投资兴建，对外连同大楼内的公用设施出租、出售。出租或出售的楼层，房间由用户根据自己的需要进行二次装修。 （3）综合楼类集办公、金融、商业、娱乐、生活为一体，为多功能建筑。 （4）住宅楼多以生活起居为目的而兴建的多层、高层建筑，或建筑群（生活小区）。 ,3.2 智能建筑的类型,一是从建筑物内部工作环境方面考虑的功能，二是从居住人员接受服务方面考虑的功能
16、，三是从建筑物设备方面考虑的功能。现从建筑物设备方面加以讨论。为使智能建筑做到舒适、高效、方便、适应、安全和可靠，建筑物应配置必要的机械设备。这些设备的功能如下： （1）自动化功能自动运行控制。包括空调设备、照明设备、电力设备、备用电源等最佳运行控制，还包括卫生设备在内的各系统的节省劳力、节约能源和资源、高效运行自动控制。安全性。设置火灾、地震等检测和报警系统，避难疏散诱导系统，防排烟系统，灭火系统、防盗系统、入住管理系统、防窃听系统等等。检测与计量。包括对电力、供水、供热等设施的检测、计量和计费等。运输设施的高效运行功能。,3.3 智能建筑的功能,（2）远程通讯功能随着计算机、数字交换机等信息交换技术和光缆、微波通讯技术的发展，智能建筑应有高度的信息处理功能，还应与外部通讯系统联网，具有高度的信息通讯能力。外部通讯处理。大楼内的信息通讯。终端设施。 （3）办公自动化功能办公自动化主要功能如下：中央处理室。设置主计算机，建立起各种数据处理、语言处理、图像处理、电子档案、信息检索等功能。工作站。通过数字处理机、个人计算机、文字处理机和其他办公自动化机器，实现终端工作功能。,
