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1、高层建筑的生态型表皮设计近年来，高层建筑的表皮设计受到了越来越多的关注.大多数人一谈论表皮，立刻就会把它当成立面或者是建筑表层很薄的覆盖物。的确，以往的建筑给了我们这样一个印象表皮就是披在建筑物上的一件衣服，但是,近几年出现的生态型高层建筑却赋予了“表皮”不同的含义.那么，究竟“表皮的意义是什么呢?维尔阿雷兹在白润光洁的肌肤一文中指出“表皮实际上和厚度有关,而厚度与建筑前面的气氛，建筑本身和它之后的气氛有关，立面不再是一种表现的行为,而具有了超出人们第一印象的多样性和复杂性”.是的，我所说的“表皮并不是立面，而是包围整个建筑却又与建筑内部空间结构紧密联系的建筑的一个有机组成部分.换句话说，建筑
2、被置于表皮的包围之中,但表皮又不仅仅是建筑层面上的东西。一、从衣服到皮肤-高层建筑表皮的发展与演变提起高层建筑的表皮，人们自然就会想到玻璃幕墙。1925年，格罗皮乌斯率先在包豪斯实现了一个摩登梦想-使用全玻璃外墙来创造室内与室外环境的通透融合。这就是幕墙的雏形：一片从建筑结构中分离出来的平整连续的表皮。随后的3040年代，高度的工业化使玻璃幕墙这种新型的外围护结构得到了充分的发展,大片玻璃的使用使封闭的建筑与大自然有了沟通。但是，玻璃幕墙在高层建筑中的广泛使用也带来了一系列的问题.如:大量的能源消耗，严重的光污染，室内卫生环境下降，视线干扰等.70年代的“玻璃盒子终于使建筑表皮面临前所未有的生
3、态困境,全球范围内的能源危机和人类生存环境的不断恶化，使节约能源、保护环境成为人类面临的最主要的问题。随着科学技术的发展，以可持续发展为目标的生态型高层建筑应运而生。它以最大限度的维护生态环境为目的，将高科技手段运用到高层建筑的设计中,采用电子计算机、信息技术、生物科学技术、材料合成技术、资源替代技术、建筑构造措施等,达到降低建筑消耗，减少高层建筑对自然环境的破坏,努力维持生态环境的平衡的目的.为了更好的将“生态”概念引入高层建筑，许多建筑师对“表皮”的设计进行了深入的探讨。由于高层建筑的“表皮”即外墙,对建筑节能有着十分重要的作用。因此，透明性高、保温性好、并允许自然通风便成为高层建筑生态型
4、表皮的重要特征。近年来,欧洲的一些建筑师在这方面有了较多的尝试和成就，诸如：N福斯特、R皮阿诺、L罗杰斯、T赫尔佐格等等.二、实例分析N福斯特事务所设计的德国法兰克福商业银行总部大楼成功的将自然景观引入超高层集中式办公建筑中(图1),使城市高密度的生活方式与自然生态环境相融合，被称为世界上第一座“生态型”超高层建筑。更值得一提的是，在这座建筑中，“表皮”设计也引起了相当大的关注.这座建筑的表皮覆盖系统包括一层隔热玻璃和一层简单的由外皮构成的双层表皮以及其间的多孔通风层（图2）。它们正如皮肤一样保护建筑内部不受任何天气变化所带来的影响.新鲜空气通过外皮上的连续槽进入通风层，办公室内的控制板使自然
5、通风系统得到完善，通过它可以用手工或机械方式打开或关闭通风系统，这样产生的缓冲气流再次进入建筑主体，使内部空间获得柔和的自然通风.当气候条件不允许使用自然通风时，可以使用一套机械送风系统，在冬天还有一个带温度控制装置的外围加热系统可供使用.此外，表皮还有精心设计的热学装置以减少直射阳光的影响以及空调的需求，同时也就减少了能量的消耗。由于对表皮设计进行了分析和物理计算以及由计算机辅助的模拟计算方法的应用，几乎全年都可以使用自然通风。这座建筑的表皮设计不但在自然通风的基础上节省了能源,而且其独特的双层表皮也充分将“生态”思想发挥的淋漓尽致。1997年,在德国埃森建成的由英格豪恩，欧文迪克事务所设计
6、的REW总部也是一座表皮设计极为精巧的现代办公楼（图3），该建筑的最大特征就是它的双层表皮，所采用的智能幕墙系统可能是迄今为止最精密复杂的幕墙系统（图4)，这个系统能精确的调节建筑的各种能量分配。这个120米高的玻璃柱体标志着对传统美国式的、室内外完全分离并完全采用人工空调的建筑方式进行变革的一个转折点。因为REW塔楼的双层表皮可以使它自由呼吸(图5)。在这里的双层表皮中，其外层为单片玻璃的点式连接幕墙，采用2m3.6m的模数以使空气可以沿相应的槽流通.中间有一个宽50厘米的热通道，通道内装有能收放并调节角度的百页.内侧为双层中空绝热的克里莫普拉斯（climaplus）白玻璃.这个内层表皮实际
7、上是一个双层推拉门，安装了铰链，可以通过手工开关。因此即使是上部楼层的工作空间也可以享受自然空气而不必担心高空的阵风。该表皮设计的核心是一系列特殊技术的开发与革新，从而使能量的需求降到了最低。置于双层表皮之间的鱼嘴型装置,可通过空气交换系统防止太阳的有害侵入，有效的避免眩光。这座建筑的表皮设计让使用者用一种中介方式利用自然资源控制自己的环境,并勾画出了一栋具有可渗透性的建筑，其透明度在视觉上几乎完全“溶”入环境之中。显示了其自身作为一个与自然进行可控制性交换的系统，并从技术和建筑两方面均结合了自然可以提供的东西。三、高层建筑生态型表皮的发展前景目前，这种“生态型表皮”的设计尚在发展时期，它造价
8、昂贵，技术要求高，但它在建筑节能上却显示出了巨大的威力。传统玻璃幕墙能源损耗很大,对外界环境的适应性差,采用的是以不变应万变的策略,能源利用效率很低。如果将传统高层建筑的表皮比作一件衣服，那么生态型高层建筑表皮则像皮肤。它不仅将高科技手段与高层建筑紧密结合,还可根据天气、温度、湿度、风力等自然条件的变化自觉调节表皮功能，高效的节约能源。由于生态型表皮包括了双层表皮系统,外侧为全封闭式，因此可以大大减少外界噪音对建筑内部的干扰。透明光洁的表皮，精致独特的构件，为高层建筑赋予了一种与众不同的美。双层表皮（doubleskin)这一新兴技术受到越来越多人的认可,并在建筑设计中得到越来越广泛的利用，不
9、断发展成熟。就在生态型表皮不断在欧洲建筑中获得共识的同时，国内也出现了带有生态型表皮的高层建筑.杨经文最近在上海设计了一座36层的综合大楼，该大楼设有双层表皮，中间夹有一层可调百页来调节室内气候以减少空调消耗.夏季两层表皮由于烟囱效应而利用空气的流通，冬季又起到了防寒作用，为遮挡西北风，在建筑外部还作了一个巨大挡风板。从而在高层建筑的表皮设计中充分体现了生态学的设计思想。表皮设计在当今的高层建筑设计中占有越来越重要的地位.由传统单层表皮的玻璃幕墙发展到今天的“双层表皮”系统，它是人类面临生态危机情况下做出的一种新的反应与探索。优秀的建筑师用他们独特的设计构思,丰富大胆的想象,赋予高层建筑的表皮
10、以生命力,使其与建筑内部结构融为一体.在倡导节约能源，保护环境的可持续发展的思想的指引下，高层建筑的生态型表皮设计必然会拥有更加广阔的发展前景。智能建筑中的空调系统话说智能建筑智能建筑是综合计算机、信息通信等方面最先进的技术，使电力、空调、照明、防火、防灾、防盗、运输等实现综合管理自动化以及远程通信和办公自动化的建筑物。智能化建筑的兴建起始于1984年位于美国康涅狄格州哈福德市的第一座智能大厦落成开业。次年，位于日本东京的一座智能大厦也相继建成，引起了全世界的关注。为适应必将到来的智能建筑时代的要求，日本1985年11月成立了智能建筑专业委员会，对智能建筑的概念、功能、规划、设计、施工、实验、
11、检查、管理、使用、维护等进行了研究。英国、法国、德国等国家都积极筹建智能建筑。随着社会向高度信息化发展，智能建筑已成为现代化建筑的新趋势。目前，国外智能建筑正朝着两个方向发展。一方面智能建筑不限于智能化办公楼，正向公寓、酒店、商场等建筑领域扩展,特别是向住宅扩展，即所谓电脑住宅.由电脑系统根据天气、温度、湿度、风力等情况自动调节窗户的开闭、空调器的开关等，以保持房间的最佳状态；另一方面，智能建筑已从单一建造到成片规划、成片开发，它最终可能导致“智能广场、“智能社区”的出现.智能化建筑将各种功能有机地结合起来，通过计算机、数字交换机，用局域网等网络将各个终端器、各种设施连接起来,共享所积累的数据
12、资源，传递和处理信息；将计算机、电视电话、建筑物管理控制装置和安全系统控制装置的接口标准化，相互进行信息交换.计算机技术相结合的产物.它要求设计人员必须具备建筑学、计算机及通信方面的知识才能完成智能建筑的设计。同时，它要求管理人员必须具备较高的现代化管理水平，并能够运用这些现代化的硬件设施来建立一套完善的软件体系,从而使整座大楼具有高效性、可靠性、方便性、舒适性、安全性，为用户提供优质服务，并能减少人员和降低管理及服务费用.对于智能建筑，除了设备状态监视、操作、反馈控制等基本功能外，还有多种运行控制功能。智能化建筑运行控制项目如表.小议空调系统空调可对房间或公共建筑空气的温度、湿度、风速、洁净
13、度等进行调节，满足人们在日常生活和工作中对空气的要求，创造一个温度适宜、湿度恰当、空气洁净的舒适环境。一般说来，空气调节包括以下四个方面:一是温度调节。按照人类的生理特征和生活习惯，一般要求居住和工作的环境与外界的温差不宜太大。夏日里，如温降过剧,则由室外进入室内时将受到冷冲击；而由室内走到室外，又将受到热冲击，这两种情况都会使人体感到不舒适.因此对于大多数人，居住室温夏季保持在2527，冬季保持在1820是比较适宜的。二是湿度调节。生活经验得知，空气过于潮湿或过于干燥都将使人感到不舒适.一般说来，相对湿度冬季在4O50之间，夏季在5060之间，人的感觉比较良好。假如温度适宜,相对湿度即便在4
14、070的范围内变化，人们也能基本适应。三是气流速度调节。人们生活在以低速流动的空气环境中比在静止的空气环境中会感到凉爽；而处在变速的气流中则比处在恒速的气流中更觉舒适.在离地1.2米左右，使用凉风设备，速度以0。3m/s为宜；使用暖气设备，速度以0.5m/s为宜.四是空气洁净度调节。空气一般都有处于悬浮状态的固体和液体微粒，他们很容易随着人们的呼吸进入气管、肺等器官。这些微粒还常常带有各种病菌，传播各种疾病,对人体造成危害。因此，在使用空调的过程中，对空气过滤是很必要的。空气调节的目的是在室外空气参数发生变化的情况下,保持被调节室内生活、工作地区的空气参数值不超过预先给定的波动范围。空调系统的
15、作用是对空气进行处理，使空气的温度、湿度、新鲜度、洁净度等指标符合场所的使用要求。空调系统有集中式空调系统、半集中式空调系统和局部式空调系统等三种类型.在现代化的大型建筑中，一般采用集中式空调系统，通常称为中央空调系统。对空气的处理集中在专用的机房里,对处理空气用的冷源和热源，也有专门的冷冻站和锅炉房。自控智能空调在智能化建筑中空调系统应为自动调节。调节过程就是在保持调节参数为给定值的条件下恢复流入量和流出量平衡的过程。在自动调节系统中，调节参数的给定值并不是不可改变的，根据给调节参数定值变化的规律，有三种类型的自动调节系统。一是自动锁定系统。在自动锁定系统中，调节过程的调节参数给定值保持恒定
16、不变，或者不超过给定的变动范围。一般的空调系统中大都采用这种系统，通常又称为定值调节系统。二是程序调节系统.当系统的给定值按事先已知的时间函数变化时，这种系统称为程序控制系统。如人工控制室中的温度、湿度,是按事先规定的程序变化，以模拟室外气候参数的变化规律而变化的。三是随动调节系统。当被调量的给定值同步某一变量变化时的调节系统，称为随动调节系统。它与程序调节系统的不同点，在于被调量的变化规律事先无法确定，在智能建筑的舒适性空调系统中，为了节省能量，达到舒适的目的，室温并不要求恒定，而是随着室外温度的变化而变化。空调系统是由若干空气处理设备组成的。这些设备的工作能力是按负荷计算确定的，在使用时,负荷是变动的，会引起被调参数的变化。自动控制的任务就是当被
