薄超节能生态建筑实例与分析

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1、节能生态建筑实例与分析节能生态建筑实例与分析主动式太阳房 在太阳能系统中安装用常规能源驱动的系统，可以根在太阳能系统中安装用常规能源驱动的系统，可以根据需要调节室温达到舒适的环境条件。主动式太阳房系统据需要调节室温达到舒适的环境条件。主动式太阳房系统的组成有三部分，即的组成有三部分，即集热、蓄热和供热集热、蓄热和供热。被动式太阳房 被动式太阳房在大多数情况下集热部件与建筑结构融为一体，使房屋构件一物多用，如南窗既是房屋的采光部件又是太阳能系统的集热部件；墙体既是房屋的维护结构，又是太阳能系统的集热蓄热部件。这样既达到利用太阳能的目的，又是房屋结构的一部分，还可节约费用。 被动式与主动式相比较其

2、特点是，具有结构简单、造价便宜、管理方便等优点。 被动式太阳能系统的成本通常低于主动式太阳能，成本不仅包括被动式太阳能系统的成本通常低于主动式太阳能，成本不仅包括初装费用，还包括后期维护和配件更换费用。被动式太阳能与主动式初装费用，还包括后期维护和配件更换费用。被动式太阳能与主动式太阳能更倾向于是互补之关系，而并非互斥。理想的状态之一是，先太阳能更倾向于是互补之关系，而并非互斥。理想的状态之一是，先采用被动式太阳能系统，减少建筑能耗，再采用主动式太阳能产生通采用被动式太阳能系统，减少建筑能耗，再采用主动式太阳能产生通用的电能，彻底消除对化石燃料的依赖。用的电能，彻底消除对化石燃料的依赖。 建筑

3、师技术设计指南建筑师技术设计指南一书中指出，根据高效、可持续的设计一书中指出，根据高效、可持续的设计原则，原则，蓄热是第一层面，被动式太阳能是第二层面，而主动式太阳能蓄热是第一层面，被动式太阳能是第二层面，而主动式太阳能是第三层面是第三层面。并不是说要三选一，而是像金字塔一样排列，形成累积。并不是说要三选一，而是像金字塔一样排列，形成累积的效应。的效应。 试想这样一个例子，假如某建筑物没有采用蓄热和被动式太阳能试想这样一个例子，假如某建筑物没有采用蓄热和被动式太阳能措施，就先安装主动式太阳能，那么必定增加不必要的初始安装功率，措施，就先安装主动式太阳能，那么必定增加不必要的初始安装功率，增加成

4、本，还浪费能源和材料。增加成本，还浪费能源和材料。 在被动式太阳能系统中，普通玻璃起到的作用是让太阳辐射透过，在被动式太阳能系统中，普通玻璃起到的作用是让太阳辐射透过，并且不让红外辐射透过，这就是它的本质。能够满足这个要求的材料，并且不让红外辐射透过，这就是它的本质。能够满足这个要求的材料，理论上都可以作为被动式太阳能系统的采集器。理论上都可以作为被动式太阳能系统的采集器。被动式太阳能房屋设计的五要素被动式太阳能房屋设计的五要素 p 采光口（采光口（Aperture） 允许阳光射入的玻璃窗便是典型的采光口。一般来说，采光口与正南方的角度不应超过30度，而且在采暖季节中早上9点至下午3点间不被其

5、他建筑或大叔遮蔽阳光 p 吸热器（吸热器（Absorber） 蓄热体的坚固深色表面就是太阳能吸收器。这个吸热表面可以是砌体墙、地板、分隔物或储水容器，吸热表面必须放置在太阳辐射经过的路径上。 p 蓄热体（蓄热体（Thermal mass） 蓄热体能够储存由太阳能产生的热能。吸热器和蓄热体往往都是合为一体的，区别在于吸热器是指暴露在太阳辐射下的吸热表面，而蓄热体是指表面下的蓄热物质。 p 热能分配（热能分配（Distribution） 指热能从蓄热体传递到室内各个部分的发式。一个严格的被动式太阳能设计应该只采用三种天然的热传递方式，即热传导、对流和热辐射。有些情况下，会使用风扇、管道和送风机来促

6、进热能的再分配。p 调节器（调节器（Control） 悬挑的屋顶能够遮蔽夏季烈日。其他用于避免温度过高或过低的装置还包括电子传感器、可控制的排风设备、百叶窗和遮阳篷。 从太阳能热利用的角度被动太阳能供暖系统又可分为五种类型从太阳能热利用的角度被动太阳能供暖系统又可分为五种类型1.1.直接受益式直接受益式直接受益式直接受益式： 利用南墙直接照射利用南墙直接照射的太阳房的太阳房 如如a.ba.b2.2.集热蓄热墙式集热蓄热墙式集热蓄热墙式集热蓄热墙式： 利用南墙进行集热利用南墙进行集热蓄热蓄热 如如c.dc.d3.3.综合式综合式综合式综合式： 温室和前两种相结温室和前两种相结合的方式合的方式 如

7、如e.fe.f4.4.屋顶集热蓄热式屋顶集热蓄热式屋顶集热蓄热式屋顶集热蓄热式： 利用屋顶进行集热利用屋顶进行集热蓄热蓄热 如如gg5.5.热虹吸式热虹吸式热虹吸式热虹吸式( (对流环路式对流环路式对流环路式对流环路式) )： 利用热虹吸作用进利用热虹吸作用进行加热循环行加热循环 如如h h 国内节能生态建筑实例清华大学设计研究中心建筑工程介绍：建筑工程介绍： 清华大学设计楼位于中国北京清华大学主楼前区中心绿地（清华大学设计楼位于中国北京清华大学主楼前区中心绿地（“绿十字绿十字”区）东侧，建筑面积约区）东侧，建筑面积约68006800平方米。主要用作于清华大学建筑设计研究院平方米。主要用作于清

8、华大学建筑设计研究院进行生产、教学、科研等用房。由于该在项目中清华大学建筑设计研究院得进行生产、教学、科研等用房。由于该在项目中清华大学建筑设计研究院得到了足够的研究和开发建设资金，同时也自己充当了业主、设设计者以及使到了足够的研究和开发建设资金，同时也自己充当了业主、设设计者以及使用者的三从角色，所以在中国建筑界来看该项工程作为实践研究项目有着起用者的三从角色，所以在中国建筑界来看该项工程作为实践研究项目有着起其他工程无法比拟的先天优势。也正因为业主的最高决策层正对绿色化运动其他工程无法比拟的先天优势。也正因为业主的最高决策层正对绿色化运动的高度重视和研究的开展导致了该项工程成为了办公建筑绿

9、色化的探索项目。的高度重视和研究的开展导致了该项工程成为了办公建筑绿色化的探索项目。为此，清华大学建筑设计研究院专门成立了设计小组（其中包括了建筑、暖为此，清华大学建筑设计研究院专门成立了设计小组（其中包括了建筑、暖通、经济预算、给排水等）并且得到了清华大学热能工程系暖通专业研究小通、经济预算、给排水等）并且得到了清华大学热能工程系暖通专业研究小组的积极配合。组的积极配合。 设计楼从1997年开始进行策划，经过多轮方案演变而得的。其目标除了探索绿色（生态）建筑的试验，追求节能外，还为工作人员创造一个高效、健康的室内工作环境。 建筑包含有大小不等的设计工作室、办公室、展览室、多功能厅外，还有一个

10、视听设备齐全、独具风格的学术报告厅。建筑主入口立面朝西，长轴沿东西向布置，南侧为三层高的室内中庭，光线充足并有较大面积的天然植物及草坪等。针对绿色化目标，设计小组在建筑设计和设备采用了多层次的设计策略，在遮阳、防晒、隔热、通风、节电、节水、利用太阳能、楼宇自动化、绿化引入室内采取大量具体措施。按照设计者的意图可归纳成缓冲层策略，利用自然能源策略，健康无害策略和整体设计策略，在后面将会细细介绍。由于该项设计的成就突出，从而在中国国内获得不少奖项。设计楼建筑平面总体设计介绍：总体设计介绍： 设计楼建筑平面基本呈长方形，设计紧凑、设计楼建筑平面基本呈长方形，设计紧凑、完整减少了冬季建筑的热损失。长轴

11、为东西方向，完整减少了冬季建筑的热损失。长轴为东西方向，楼、电梯间与门庭、会议室等非主要工作室，布楼、电梯间与门庭、会议室等非主要工作室，布置在建筑的东西两侧，缓解了东西日照对主要工置在建筑的东西两侧，缓解了东西日照对主要工作区域的影响。工作空间划分为大开间开敞式设作区域的影响。工作空间划分为大开间开敞式设计工作室区域与小开间办公室，其可以根据不同计工作室区域与小开间办公室，其可以根据不同功能需要加以安排，使工作室的布置具有一定的功能需要加以安排，使工作室的布置具有一定的灵活性。建筑南向是一个灵活性。建筑南向是一个3 3层高的绿化中庭，不但层高的绿化中庭，不但能为员工提供一个生机勃勃的良好景观

12、与休息活能为员工提供一个生机勃勃的良好景观与休息活动空间，而且可以有效地缓解外部环境对办公空动空间，而且可以有效地缓解外部环境对办公空间的影响。间的影响。 1.缓冲层策略热缓冲中庭(边庭)在的设计中比较明显的算是在南向的一个体积较大的绿化中庭。虽然那只是一个位于建筑南部的边庭，但是其物理功能内涵较之传统的位于建筑内心的中庭要丰富。其基本概念如图所示：在冬季，该中庭是一个全封闭的大暖房。在“温室作用”下，成为大开间办公环境的热缓冲层，有效地改善了办公室热环境并节省供暖的能耗。在过渡季节，它是一个开敞空间，室内和室外保持良好的空气流通，有效的改善了工作室的小气候。在夏天，中庭南窗的百页遮阳板系统能

13、有效的遮蔽直射阳光，使中庭成为了一个巨大的凉棚。中庭南侧为全玻璃外墙，上部开设了天窗，从而利用中庭顶部的反射装饰板，保证开敞办公室的天然光利用。设计小组还认为中间的“光廊”采用了一部分天空光线，帮助提高设计室的天光照度。 热缓冲中庭(边庭)防晒墙与架空屋顶防晒墙与架空屋顶该建筑的主入口为西向，因此如何有效地防止西晒成为热缓冲策该建筑的主入口为西向，因此如何有效地防止西晒成为热缓冲策略的重要组成部分。在最早的方案中，设计小组曾经考虑采用加拿大略的重要组成部分。在最早的方案中，设计小组曾经考虑采用加拿大伟视伟视(Vision Wall)(Vision Wall)公司的三层夹膜公司的三层夹膜low-

14、elow-e玻璃产品用作建筑全部外窗和玻璃产品用作建筑全部外窗和幕墙，由于其具有良好的热性能幕墙，由于其具有良好的热性能( (其热阻为普通双层真空玻璃的其热阻为普通双层真空玻璃的8 8倍，倍，同时透明度也极高同时透明度也极高) )。但最终根据经济性的比较。但最终根据经济性的比较( (其价格是一般国产双其价格是一般国产双层玻璃的近层玻璃的近1010倍倍) )，以及维护方面的考虑，以及维护方面的考虑( (配件与玻璃均需要进口，不配件与玻璃均需要进口，不易更换、维护易更换、维护) )，最终放弃了这一想法，确定采用，最终放弃了这一想法，确定采用缓冲层缓冲层缓冲层缓冲层的概念，即在的概念，即在西向设计一

15、面大尺度的西向设计一面大尺度的防晒墙防晒墙防晒墙防晒墙，这面由混凝土制成的防晒墙完全与建，这面由混凝土制成的防晒墙完全与建筑脱开，在夏季与过渡季节，可以完全遮挡西晒的直射阳光。同时防筑脱开，在夏季与过渡季节，可以完全遮挡西晒的直射阳光。同时防晒墙与建筑主体之间的空隙晒墙与建筑主体之间的空隙(4.5m(4.5m宽宽) )还有利于室内空气的流通还有利于室内空气的流通( (拔风作拔风作用用) )并可保证主体建筑室内的均匀天光照明。在冬季，防晒墙能有效的并可保证主体建筑室内的均匀天光照明。在冬季，防晒墙能有效的遮挡西北风，在阳光照度大的天气甚至还能积蓄热量而成为一个蓄热遮挡西北风，在阳光照度大的天气甚

16、至还能积蓄热量而成为一个蓄热体，在建筑西侧形成一个热保护层，从而有效缓解外部气温对建筑内体，在建筑西侧形成一个热保护层，从而有效缓解外部气温对建筑内部的影响。除此之外，从建筑造型角度看，防晒墙的设计手法和细部部的影响。除此之外，从建筑造型角度看，防晒墙的设计手法和细部处理给人们以一种新颖的感觉，极富有个性的。处理给人们以一种新颖的感觉，极富有个性的。 防晒墙 该建筑缓冲层概念的另一个重要体现是架空“天棚”的设计，其在夏季其对于屋顶的热缓冲作用也是十分明显的。除了通过架设太阳能板，可以充分利用太阳的辐射能量并遮蔽直射阳光外，通过架空层的空气流动，也能迅速带走热量，降低屋顶表面的温度。同时屋顶的棚

17、架结构为办公楼今后的发展也预留了一定的余地。 遮阳板系统遮阳板系统设计小组认为适当的遮阳设计对减少太阳辐射进入建设计小组认为适当的遮阳设计对减少太阳辐射进入建筑内部是十分必要和有效的，所以该建筑很注重遮阳板系筑内部是十分必要和有效的，所以该建筑很注重遮阳板系统的设计。目前许多比较先进的办公建筑中使用了可自动统的设计。目前许多比较先进的办公建筑中使用了可自动调节的遮阳装置，可以根据天气的变化、季节的不同，调调节的遮阳装置，可以根据天气的变化、季节的不同，调整对太阳能量的获得。但考虑到这类设备往往难于维护，整对太阳能量的获得。但考虑到这类设备往往难于维护，并且造价十分昂贵。所以设计小组在设计中采用

18、了非机械并且造价十分昂贵。所以设计小组在设计中采用了非机械的固定遮阳板设计。通过对北京地区的气象资料研究后对的固定遮阳板设计。通过对北京地区的气象资料研究后对遮阳板进行了计算并对计算结果折衷，选用外遮阳方式并遮阳板进行了计算并对计算结果折衷，选用外遮阳方式并确定南窗遮阳板长度为确定南窗遮阳板长度为0.90.9米，每排间距为米，每排间距为2 2米，材料采用米，材料采用反射性较好得铝合金。反射性较好得铝合金。 外立面的遮阳板措施维护系统体系的缓冲：维护系统体系的缓冲： 维护结构相信是缓冲设计概念中一个很重要的环节。维护结构相信是缓冲设计概念中一个很重要的环节。根据中国的现有建造技术，外墙材料选用了

19、根据中国的现有建造技术，外墙材料选用了300300厚的陶砾厚的陶砾空心砖，屋顶为空心砖，屋顶为100100厚钢筋混凝土板加厚钢筋混凝土板加5050厚的聚胺酯发泡厚的聚胺酯发泡材料，其具有良好的保温隔热性能。在窗户选材上，设计材料，其具有良好的保温隔热性能。在窗户选材上，设计小组选用了性能较好的双层玻璃，其中南侧玻璃幕墙选用小组选用了性能较好的双层玻璃，其中南侧玻璃幕墙选用的是的是6C+12A+6C6C+12A+6C的中空玻璃（其中的中空玻璃（其中C C表示通明玻璃，表示通明玻璃，A A为为空气层），传热系数为冬季空气层），传热系数为冬季2.61, 2.61, 夏季夏季2.532.53。西侧东侧

20、以。西侧东侧以及北侧玻璃选用了及北侧玻璃选用了6C+9A+6C6C+9A+6C，热传热系数为冬季，热传热系数为冬季2.792.79夏夏2.702.70。南侧中庭天窗为了防止过度日晒，采用了。南侧中庭天窗为了防止过度日晒，采用了2121厚厚（6C+9A+6C6C+9A+6C）镀膜发射玻璃，太阳辐射的通过率仅为）镀膜发射玻璃，太阳辐射的通过率仅为19.619.6，因此夏季能有效过渡太阳辐射能量。，因此夏季能有效过渡太阳辐射能量。 2 2. .利用自然能源策略利用自然能源策略太阳能的利用太阳能的利用在设计楼的设计过程中，设计小组对太阳能利用的可能性进行了充分的在设计楼的设计过程中，设计小组对太阳能利

21、用的可能性进行了充分的研究与评估。原来最初考虑的是利用常见的太阳能转化为热能的原理，以太研究与评估。原来最初考虑的是利用常见的太阳能转化为热能的原理，以太阳能集热板为空调系统提供初级热源，同时太阳能热水系统还可以用于地下阳能集热板为空调系统提供初级热源，同时太阳能热水系统还可以用于地下室的除湿室的除湿( (再生干燥剂技术再生干燥剂技术) )。但由于建筑上取消了全部的地下室，并且太阳能。但由于建筑上取消了全部的地下室，并且太阳能利用中存在一定的局限性利用中存在一定的局限性( (昂贵、不稳定、季节性强、效率低昂贵、不稳定、季节性强、效率低缺乏足够的缺乏足够的屋顶面积等屋顶面积等) )，所以取消了这

22、个想法。经过反复论证研究，设计小组决心采用，所以取消了这个想法。经过反复论证研究，设计小组决心采用在中国更为超前的方案在中国更为超前的方案太阳能光电板发电技术，目的也是为了向前迈出太阳能光电板发电技术，目的也是为了向前迈出试验性的一步。通过与一家日本公司试验性的一步。通过与一家日本公司(Kyocera)(Kyocera)的接触，已考虑使用一部分太的接触，已考虑使用一部分太阳能光电板为设计楼的报告厅的照明与电器系统提供电能。日方提供了两种阳能光电板为设计楼的报告厅的照明与电器系统提供电能。日方提供了两种可选择的主要产品：一是透明的太阳能板可选择的主要产品：一是透明的太阳能板(Transparen

23、t Solar Cell)(Transparent Solar Cell)，这种新技，这种新技术产品可直接用于南向的窗户；二是普通的太阳能光电板，一般架设在建筑术产品可直接用于南向的窗户；二是普通的太阳能光电板，一般架设在建筑屋顶。因为两者的价格相差了近屋顶。因为两者的价格相差了近3 3倍所以采用后者。虽然太阳能光电板系统目倍所以采用后者。虽然太阳能光电板系统目前在发达国家已得到了充分的利用，但是它依旧是高层次和先进的利用太阳前在发达国家已得到了充分的利用，但是它依旧是高层次和先进的利用太阳能的技术而且其造价是十分昂贵的。就普通的太阳能光电板而言，按照日本能的技术而且其造价是十分昂贵的。就普通

24、的太阳能光电板而言，按照日本厂商的报价，每发电厂商的报价，每发电3.63.6千瓦就需投资约千瓦就需投资约40405050万人民币万人民币( (包括光电板本身和包括光电板本身和蓄电输电系统电路造价蓄电输电系统电路造价) )。建筑打算投入。建筑打算投入100100200200万元万元( (人民币人民币) )，换来的是不，换来的是不到到1010千瓦的发电量千瓦的发电量( (仅能满足一个学术报告厅的用电量仅能满足一个学术报告厅的用电量) )，这在中国来说代价，这在中国来说代价是非常昂贵的。是非常昂贵的。 深井水利用深井水利用 设计小组认为大地所蕴含的热量和温度是一个恒定、安全的可替设计小组认为大地所蕴

25、含的热量和温度是一个恒定、安全的可替代能源从而是很值得利用的。而目前在对大地能量的应用中，深井水代能源从而是很值得利用的。而目前在对大地能量的应用中，深井水回灌技术是一种比较成熟的方案。所以在设计楼的设计过程中，曾确回灌技术是一种比较成熟的方案。所以在设计楼的设计过程中，曾确定了利用深井水作为天然冷源定了利用深井水作为天然冷源( (热源热源) )的空调方案。这一方案的构想是：的空调方案。这一方案的构想是：在地段周围共打三口深水井。其中一口井从地下在地段周围共打三口深水井。其中一口井从地下80m80m处抽取地下水，处抽取地下水，经过板式换热器间接提供给热泵系统，以常规方式作为终端输出，从经过板式

26、换热器间接提供给热泵系统，以常规方式作为终端输出，从另两口井则将水回灌至地下。这种方案的优点在于能节省相当的能耗；另两口井则将水回灌至地下。这种方案的优点在于能节省相当的能耗；热泵系统已有定型的、容易获得的产品；深井水回灌在国内也已有应热泵系统已有定型的、容易获得的产品；深井水回灌在国内也已有应用，因此技术上与经济上比较合理可行。经过经济比较计算，与常规用，因此技术上与经济上比较合理可行。经过经济比较计算，与常规电制冷空调相比，深井水系统可节能电制冷空调相比，深井水系统可节能15%15%，而造价基本相当。然而令，而造价基本相当。然而令人遗憾的是由于深井水的抽水来源是深度为人遗憾的是由于深井水的

27、抽水来源是深度为80m80m左右的地下水，且回左右的地下水，且回灌深度也大致在这个高度，而这一标高正好是目前清华校内饮用水的灌深度也大致在这个高度，而这一标高正好是目前清华校内饮用水的水层标高，处于防止回灌污染和安全的考虑，最终放弃了这一方案。水层标高，处于防止回灌污染和安全的考虑，最终放弃了这一方案。 3.3.健康化、无害化策略健康化、无害化策略自然通风自然通风通过对以前的一些办公建筑的大量使用空调的批判，通过对以前的一些办公建筑的大量使用空调的批判，设计组认为在通风处理上应通过与自然界充分的合作而不设计组认为在通风处理上应通过与自然界充分的合作而不是对立，在过渡季节主要依靠自然通风满足工作

28、环境的需是对立，在过渡季节主要依靠自然通风满足工作环境的需求，那么就不但可以节省大量的空调能耗，还能塑造一个求，那么就不但可以节省大量的空调能耗，还能塑造一个较之以往更加健康的工作环境。针对该建筑，设计的基本较之以往更加健康的工作环境。针对该建筑，设计的基本思路是利用大开间办公室与北侧办公室之间的吹拔空间顶思路是利用大开间办公室与北侧办公室之间的吹拔空间顶部空气的加热所长生的烟囱效应，在热压和风压的共同作部空气的加热所长生的烟囱效应，在热压和风压的共同作用下，利用自然通风提供一个健康舒适的内部工作环境，用下，利用自然通风提供一个健康舒适的内部工作环境，并且达到建筑节能与改善室内空气品质。在设计

29、过程中，并且达到建筑节能与改善室内空气品质。在设计过程中，热能系设计小组运用仿真技术（热能系设计小组运用仿真技术（CFDCFD）以及三维动态计算）以及三维动态计算机软件机软件STACH-3STACH-3对方案进行了仿真研究后，对原有的方案对方案进行了仿真研究后，对原有的方案提出了一系列的修改措施。提出了一系列的修改措施。 绿化引入室内绿化引入室内绿色办公建筑设计顾名思义，不可能缺少现实中的绿色办公建筑设计顾名思义，不可能缺少现实中的“ “绿色绿色” ”。 设计小组将植被绿化系统引入办公建筑时，不仅设计小组将植被绿化系统引入办公建筑时，不仅仅出于节能的考虑，更是在追求一种努力与自然保持接近仅出于

30、节能的考虑，更是在追求一种努力与自然保持接近的生活。设计小组认为南侧中庭的绿化平台的生活。设计小组认为南侧中庭的绿化平台( (种植有天然种植有天然草皮和树木花草草皮和树木花草) )不但为工作者提供了充满生机的、令人不但为工作者提供了充满生机的、令人愉快的视觉效果以及一个休憩与交流的场所，同时绿色植愉快的视觉效果以及一个休憩与交流的场所，同时绿色植物的存在本身亦成为一个健康的自然调节器物的存在本身亦成为一个健康的自然调节器绿色中庭绿色中庭的草坪、树木等植被在促进室内空气清洁新鲜，改善空气的草坪、树木等植被在促进室内空气清洁新鲜，改善空气湿度条件湿度条件( (北京的空气往往比较干燥，尤其是在冬季里

31、北京的空气往往比较干燥，尤其是在冬季里) )，降低室内温度降低室内温度( (夏季夏季) )等等方面都将起到有效的作用。为了等等方面都将起到有效的作用。为了实现这个想法，结构工程师专门对楼板进行了特殊处理，实现这个想法，结构工程师专门对楼板进行了特殊处理，并在绿化部分的楼板下降了并在绿化部分的楼板下降了90MM90MM，同时加大其承载力。，同时加大其承载力。 材料的无害化材料的无害化在设计楼建筑与装修材料的选择方面，设计小组尽可在设计楼建筑与装修材料的选择方面，设计小组尽可能选用一些低放射性、低污染的绿色建筑材料并考虑多使能选用一些低放射性、低污染的绿色建筑材料并考虑多使用一些可再生建材，用一些

32、可再生建材， 例如设计室内部不做天然装饰石材的例如设计室内部不做天然装饰石材的装饰，不做大量的木装饰等。另外鉴于对地毯的综合考虑，装饰，不做大量的木装饰等。另外鉴于对地毯的综合考虑，在该办公楼设计中取消了地毯的铺设，而才用一种橡胶地在该办公楼设计中取消了地毯的铺设，而才用一种橡胶地面的处理，这与普通的水泥或水磨石地面相比，减少了人面的处理，这与普通的水泥或水磨石地面相比，减少了人员行走的噪音，而且造价适中，同时避免了地毯可能造成员行走的噪音，而且造价适中，同时避免了地毯可能造成的危害。的危害。4.4.整体的节能方案整体的节能方案在设计楼的设计中，除了以上的绿色化设计策略外，设计小组的工作在设计

33、楼的设计中，除了以上的绿色化设计策略外，设计小组的工作还涉及到其它的许多重要方面：还涉及到其它的许多重要方面：绿色照明绿色照明设计楼照明系统设计希望能够突破以往办公建筑中照度不适设计楼照明系统设计希望能够突破以往办公建筑中照度不适( (过高过高或过低或过低) )、浪费严重、浪费严重(“ (“长明灯长明灯” ”) )以及计算机屏幕眩光等许多问题，通以及计算机屏幕眩光等许多问题，通过合理设计与选择照明灯具，达到绿色照明的目标。其基本的策略如过合理设计与选择照明灯具，达到绿色照明的目标。其基本的策略如下：下：合理照度标准：合理照度标准： 按照在按照在VDT(Virtual Display Termi

34、nal)VDT(Virtual Display Terminal)工作环境中防止昡光的标准，工作环境中防止昡光的标准，确定了合理的照度标准：设计室为确定了合理的照度标准：设计室为300300500Lux, 500Lux, 走廊为走廊为150Lux150Lux分级设计提供背景照明与工作照明两种方式：即满足低标准的分级设计提供背景照明与工作照明两种方式：即满足低标准的背景照度水平背景照度水平( (以柔和的反射、漫射光为主以柔和的反射、漫射光为主) )与符合工作面照度要求的与符合工作面照度要求的工作照明相结合。工作照明相结合。分区集控对背景照明灯具进行分区的开关控制。在白天，当靠分区集控对背景照明灯

35、具进行分区的开关控制。在白天，当靠窗区域的自然光照度水平足够时，可以将该区域的背景照明关闭；在窗区域的自然光照度水平足够时，可以将该区域的背景照明关闭；在假日或夜间加班情况下，分区集控也将有效的避免浪费。假日或夜间加班情况下，分区集控也将有效的避免浪费。场景设置提供几种常见的场景照明控制面板，如阴天、晴天、场景设置提供几种常见的场景照明控制面板，如阴天、晴天、会议、夜间等模式，根据不同的要求与外界情况提供背景照明，从而会议、夜间等模式，根据不同的要求与外界情况提供背景照明，从而避免了过度设计与过度使用的浪费。避免了过度设计与过度使用的浪费。工作照明个人调节除了背景照明应具有足够灵活性外，工作照

36、工作照明个人调节除了背景照明应具有足够灵活性外，工作照明亦应具有可调性，并由工作者自行控制。明亦应具有可调性，并由工作者自行控制。 节能灯具提供高效的灯具，以更少的电能换取更多的光能，而节能灯具提供高效的灯具，以更少的电能换取更多的光能，而同时又大大减少了热能的产生。同时又大大减少了热能的产生。国外节能生态建筑实例Jubilee Campus, University of Nottingham (UK) 建筑工程介绍建筑工程介绍 这个建筑是这个建筑是university of Nottinghamuniversity of Nottingham的新校园。离主校院不远，的新校园。离主校院不远，大

37、概有大概有1 1公里，之间有校巴免费接送。因为该校从公里，之间有校巴免费接送。因为该校从9090年代开始学生的年代开始学生的数量不断的增多（其中可能有不少的中国留学生吧），学校就决定在数量不断的增多（其中可能有不少的中国留学生吧），学校就决定在19961996年举行了一次投标进行新校园建设。该建筑群有教室，图书馆，年举行了一次投标进行新校园建设。该建筑群有教室，图书馆，餐厅和宿舍，还有景观，可谓是一个完整的生态社区。工程耗资总共餐厅和宿舍，还有景观，可谓是一个完整的生态社区。工程耗资总共有有5 5千万英镑，其中部分是得到千万英镑，其中部分是得到EUEU奖金的资助。业主有足够的经费，奖金的资助。

38、业主有足够的经费，于是在为校园提供良好的教学环境和住宿环境的同时，还想把建筑作于是在为校园提供良好的教学环境和住宿环境的同时，还想把建筑作为一个地区的可持续发展（生态）的建筑可参考的例子。参加锦标的为一个地区的可持续发展（生态）的建筑可参考的例子。参加锦标的有有Feilden CleggFeilden Clegg，MacCormac Jamieson & Prichard, Michael MacCormac Jamieson & Prichard, Michael HopkinsHopkins。 最后最后Michael HopkinsMichael Hopkins赢得。结构以及设施工程是赢得

39、。结构以及设施工程是Ove Ove Arup & Partners Arup & Partners 景观设计：景观设计： Battle McCarthyBattle McCarthy。 Michael Hopkins Michael Hopkins 的的方安的目标是在资金的控制下达到最大的生态效应。方安的目标是在资金的控制下达到最大的生态效应。 地段原来都是工业厂房，图片看来是已经废弃掉的。建筑师因势就宜，把建筑放在海拔相对高的北边，而把湖和景观放在南边。水在这个建筑群相对来说显得非常重要的，在建筑的周围都设置了小水道把雨水引入湖里面。这个景观带于是就形成了建筑群和城市边界的缓冲带，不但为学生

40、提供一个宜人的休息场所而且还从新塑造了自然空间从而把野生动物引入人的空间。把主干到设置在建筑背面，防止建筑里面有车辆的出现，使得人在建筑环境中感到格外的安全。 改造前 ：改造后 ：建筑周边的水道 : 建筑由建筑由4 4个部分组成：住宿区，个部分组成：住宿区， 教学区，教学区， 研究中心研究中心（图书馆）和（图书馆）和400400人餐厅人餐厅 总体来说主要建筑都是围绕着良好的景观点布置的。总体来说主要建筑都是围绕着良好的景观点布置的。相对单体来说每个教学建筑都有共享的中厅，于是形成了相对单体来说每个教学建筑都有共享的中厅，于是形成了E E行的平面行的平面 建筑材料的使用：建筑材料的使用： 建筑师

41、注重材料的生态效应，于是选择了木材贴面。业主原来担心在建筑师注重材料的生态效应，于是选择了木材贴面。业主原来担心在校园建筑运用木材是否妥当，后来还是因为它良好的热效应所说服了。预校园建筑运用木材是否妥当，后来还是因为它良好的热效应所说服了。预制木材贴面把主体建筑全包起来，加上一个制木材贴面把主体建筑全包起来，加上一个Warmcell insulation Warmcell insulation 保温层，保温层，在建筑外形成一个在建筑外形成一个“ “呼吸呼吸” ”外皮。其不但有良好的热阻性能，而且能够吸外皮。其不但有良好的热阻性能，而且能够吸收湿气。在中厅的外墙中还加了一层麻布作为吸音层。收湿气

42、。在中厅的外墙中还加了一层麻布作为吸音层。 建筑节能策略建筑节能策略1 1：良好的保温层良好的保温层 建筑的外墙用木片条贴面加建筑的外墙用木片条贴面加 Warmcell insulation layer U-ValueWarmcell insulation layer U-Value值值是是0.2870.287。玻璃采用北欧规格的低。玻璃采用北欧规格的低U-ValueU-Value玻璃玻璃 建筑节能策略建筑节能策略2 2：低能耗的通风系统低能耗的通风系统 建筑背面楼梯顶上都有一个机械通风系统，形状像似一个斗篷帽子。专建筑背面楼梯顶上都有一个机械通风系统，形状像似一个斗篷帽子。专门用来处理室内气

43、流通风的。原来建筑师打算用自然通风系统，可是考证发门用来处理室内气流通风的。原来建筑师打算用自然通风系统，可是考证发现自然风并不能有效的满足建筑教学区，于是就采用了机械系统。尽管建筑现自然风并不能有效的满足建筑教学区，于是就采用了机械系统。尽管建筑在全年大多数时间内都在运行这个系统，但是通过制动控制系统在一些日子在全年大多数时间内都在运行这个系统，但是通过制动控制系统在一些日子内通过打开南边的玻璃和热压效应可以得到良好的自然通风效果。内通过打开南边的玻璃和热压效应可以得到良好的自然通风效果。 建筑的朝南以最大限度的得到太阳辐射。同时建筑中厅用作为一个阳光房，进入教室的气流在这里得到加热。 建筑

44、很注意自然采光设计：建筑的形状和布局；合理开窗和天窗都提供了足够的自然光。而且建筑局部也有监测系统以控制没有必要的人工采光。 整合太阳能板设计是这个建筑的一个特点。所谓整合设计就是在做建筑设计的时候就把太阳能光电板设计考虑进去，而不是后来才加的。建筑师考虑了适合的太阳水平角和高度角把光电般安置在中厅。同时为了减小其对自然光的影响特意把它安置在中间。 特朗布保温墙（Trombe wall） 特朗布保温墙（特朗布保温墙（Trombe Trombe wallwall）是一种被动收集太阳热能的）是一种被动收集太阳热能的系统。该系统中，保温墙被置于朝系统。该系统中，保温墙被置于朝南玻璃窗内侧，在玻璃窗与

45、起居空南玻璃窗内侧，在玻璃窗与起居空间之间。保温墙由厚度间之间。保温墙由厚度8-168-16英寸的英寸的砌体材料构成，设置在房屋的朝南砌体材料构成，设置在房屋的朝南面，距保温墙表面面，距保温墙表面1 1英寸或更近的英寸或更近的距离处，安装单层或双层玻璃。太距离处，安装单层或双层玻璃。太阳辐射被具有深色表面的保温墙吸阳辐射被具有深色表面的保温墙吸收，并储存在保温墙内部，保温墙收，并储存在保温墙内部，保温墙中的热能通过红外辐射再被传递到中的热能通过红外辐射再被传递到室内。室内。 特朗布保温墙能够向室内传递特朗布保温墙能够向室内传递热能达到几个小时。太阳热能在下热能达到几个小时。太阳热能在下午或傍晚

46、时能够充分扩散到保温墙午或傍晚时能够充分扩散到保温墙内侧。当夜间室内温度低于保温墙内侧。当夜间室内温度低于保温墙表面温度时，热能便通过红外辐射表面温度时，热能便通过红外辐射传递到室内。例如，热能在砌体墙传递到室内。例如，热能在砌体墙中的传递速率平均约为中的传递速率平均约为1 1英寸每小英寸每小时，那么保温墙正午吸收的热能将时，那么保温墙正午吸收的热能将在晚上在晚上8 8点左右达到室内。点左右达到室内。 现代特朗布保温墙系统由蓄热体、隔热玻璃现代特朗布保温墙系统由蓄热体、隔热玻璃以及通风口构成，隔热玻璃与蓄热体之间有空隙。以及通风口构成，隔热玻璃与蓄热体之间有空隙。单向的通风阀避免夜间冷空气倒灌

47、。单向的通风阀避免夜间冷空气倒灌。 20 20世纪世纪6060年代年代流行的特朗布保温流行的特朗布保温墙还比较简单，仅墙还比较简单，仅有玻璃和厚墙这两有玻璃和厚墙这两个元素；而现代的个元素；而现代的特朗布保温墙系统特朗布保温墙系统则大多具有通风口，则大多具有通风口，这一改进提高了热这一改进提高了热能利用效率，减少能利用效率，减少了夜间保温墙热能了夜间保温墙热能向外界的散失。向外界的散失。具有通风口的现代图洛姆保温墙 这张示意图显示，在日间，热空气通过对流进入室内，在夜间，通风口被封闭，蓄积在墙体中的热能释放到室内，并通过对流和辐射分布到整个室内空间 采用特朗布保温墙系统的建筑实例Blue Ri

48、dge Parkway Destination CenterBlue Ridge Parkway Destination Center蓝色山脊公园大道目的地中心蓝色山脊公园大道目的地中心蓝色山脊公园大道目的地中心蓝色山脊公园大道目的地中心（USAUSA）Blue Ridge Parkway Destination Center Blue Ridge Parkway Destination Center 采用了采用了被动式太阳能设计（主要是被动式太阳能设计（主要是Trombe wallTrombe wall），以及），以及多种节能策略，使建筑能耗降低多种节能策略，使建筑能耗降低75%75%，该建

49、筑有，该建筑有望通过望通过LEEDLEED金级认证。金级认证。Blue Ridge Parkway Destination Center Blue Ridge Parkway Destination Center 所在地所在地区区AshevilleAsheville的夏季设计温度是的夏季设计温度是87F87F，冬季设计温，冬季设计温度是度是19F19F，采暖日度数是，采暖日度数是4512F4512F，降温日度数是，降温日度数是748F748F，因此该地区以采暖为主要需求。，因此该地区以采暖为主要需求。Destination Center Destination Center 采用了被动式太阳能

50、设计（主采用了被动式太阳能设计（主要是特朗布保温墙）来满足冬季采暖需求。要是特朗布保温墙）来满足冬季采暖需求。 由于基地限制，建筑立面不是朝正南，因此立面设计成锯齿形，使特朗特朗布布保温墙朝南，提高采暖效率。 从西南角度看Blue Ridge Parkway Destination Center 夏季降温日期间，这里的夜间气温较低，因此可以通过自然通风和夜间被动式降温来降低能耗。 从西北角度看Blue Ridge Parkway Destination Center 通过计算流体力学（computational fluid dynamics）对特朗布特朗布保温墙的采暖效果分析。 屋顶可以生长植

51、物 特朗布特朗布保温墙内部构造，设置有夏季和冬季两个不同通风口，夏季向室外排热气，冬季向室内排热气。HAVC是暖通空调的意思。 日光室（sunspace） 日光室（日光室（sunspacesunspace）是分离获取被动式太阳能的最常见手法。日光室）是分离获取被动式太阳能的最常见手法。日光室可以作为一个新建房屋的一部分，也可以加建在现有房屋基础上。可以作为一个新建房屋的一部分，也可以加建在现有房屋基础上。 最简单也是最可靠的日光室设计是安装垂直的窗户，而不设置天窗。最简单也是最可靠的日光室设计是安装垂直的窗户，而不设置天窗。由于玻璃面积较大，日光室内的温度可能会起伏明显。可以通过设置由于玻璃面

52、积较大，日光室内的温度可能会起伏明显。可以通过设置蓄热体和安装低辐射率（蓄热体和安装低辐射率（Low-emissivityLow-emissivity）玻璃来减小温度的起伏。）玻璃来减小温度的起伏。 砌体地板、砌体墙和储水容器都可以作为蓄热体。可以通过设置通风砌体地板、砌体墙和储水容器都可以作为蓄热体。可以通过设置通风口、门、窗或风扇来控制热能的分配。大多数业主和建造商会采用门、口、门、窗或风扇来控制热能的分配。大多数业主和建造商会采用门、窗将日光室与房屋内部隔离开，避免房屋内部受到日光室温度起伏的窗将日光室与房屋内部隔离开，避免房屋内部受到日光室温度起伏的影响。影响。 日光室常常被称为日光室

53、常常被称为“ “温室（温室（greenhousegreenhouse）” ”，日光室确实与温室有类，日光室确实与温室有类似之处，然而，温室是设计用来种植植物的，而日光室则是用来提供似之处，然而，温室是设计用来种植植物的，而日光室则是用来提供热能和舒适的休憩环境。温室中湿热的环境并不舒适，倾斜的玻璃天热能和舒适的休憩环境。温室中湿热的环境并不舒适，倾斜的玻璃天窗也不易遮阳。对于日光室而言，可以通过适当的悬挑来为垂直的玻窗也不易遮阳。对于日光室而言，可以通过适当的悬挑来为垂直的玻璃窗遮阳，避免日光室内部温度过高。璃窗遮阳，避免日光室内部温度过高。 在优化日光室的太阳能采暖性能时，日光室朝向和玻璃窗

54、角度是两个在优化日光室的太阳能采暖性能时，日光室朝向和玻璃窗角度是两个基本的考虑事项。基本的考虑事项。 朝向（朝向（朝向（朝向（OrientationOrientation） 大体上说，朝南的日光室，偏西偏东不超过大体上说，朝南的日光室，偏西偏东不超过3030度，可以利用度，可以利用90%90%的可吸收太阳能。的可吸收太阳能。日光室的最佳朝向要综合考虑基地条件、景观和附近遮蔽物等因素后才能确定。日光室的最佳朝向要综合考虑基地条件、景观和附近遮蔽物等因素后才能确定。 玻璃角度（玻璃角度（玻璃角度（玻璃角度（Glazing AnglesGlazing Angles） 日光室玻璃窗的安装角度是另一个

55、重要的考虑事项。当玻璃与日光成直角时，玻日光室玻璃窗的安装角度是另一个重要的考虑事项。当玻璃与日光成直角时，玻璃窗透过太阳辐射能的效率最高，不过，日光的角度会随着时间和季节改变。显然，璃窗透过太阳辐射能的效率最高，不过，日光的角度会随着时间和季节改变。显然，玻璃窗的角度不可能随着日光的方向随时改变。影响最佳玻璃角度的因素包括当地气玻璃窗的角度不可能随着日光的方向随时改变。影响最佳玻璃角度的因素包括当地气候、维度，以及日光室所需要的太阳能数量。为了优化冬季采暖的效果，最佳的玻璃候、维度，以及日光室所需要的太阳能数量。为了优化冬季采暖的效果，最佳的玻璃角度大约比当地维度多角度大约比当地维度多10-

56、1510-15度。例如，某地维度度。例如，某地维度4343度，那么冬季采暖的最佳玻璃角度度，那么冬季采暖的最佳玻璃角度是与水平面呈是与水平面呈53-5853-58度。然而，对于日光室来说，为了提高冬季采暖效果而使玻璃窗倾度。然而，对于日光室来说，为了提高冬季采暖效果而使玻璃窗倾斜并不是最佳的选择。在确定玻璃窗的最佳角度，还需要考虑更多因素。斜并不是最佳的选择。在确定玻璃窗的最佳角度，还需要考虑更多因素。 首先，玻璃或透明塑料的结构强度有限，当垂直安装时，玻璃（或塑料）能够支首先，玻璃或透明塑料的结构强度有限，当垂直安装时，玻璃（或塑料）能够支撑其自身的重量，而倾斜安装时，便增加了玻璃破碎的可能

57、性。为了避免这一问题，撑其自身的重量，而倾斜安装时，便增加了玻璃破碎的可能性。为了避免这一问题，通常需要增加玻璃的厚度，或者增加支撑结构。两种方法都会增加总造价，而增加支通常需要增加玻璃的厚度，或者增加支撑结构。两种方法都会增加总造价，而增加支撑结构还会减少太阳辐射的透过量。撑结构还会减少太阳辐射的透过量。 另一个普遍的问题是倾斜的玻璃窗增加了恶劣天气对玻璃窗的影响，比如冰雹、另一个普遍的问题是倾斜的玻璃窗增加了恶劣天气对玻璃窗的影响，比如冰雹、暴雪和大风天气都可能破坏玻璃窗。为了确保居住者的安全，管理机构通常要求倾斜暴雪和大风天气都可能破坏玻璃窗。为了确保居住者的安全，管理机构通常要求倾斜的

58、玻璃窗要使用安全玻璃或层压玻璃，或两者的结合。的玻璃窗要使用安全玻璃或层压玻璃，或两者的结合。 最后一点，倾斜的玻璃窗在夏季遮阳比较困难，甚至在冬季阳光充沛的日子里也最后一点，倾斜的玻璃窗在夏季遮阳比较困难，甚至在冬季阳光充沛的日子里也会产生难以遮阳带来的不适。会产生难以遮阳带来的不适。 综合所有因素来看，在大部分气候地理条件下，垂直安装的玻璃窗是日光室的最综合所有因素来看，在大部分气候地理条件下，垂直安装的玻璃窗是日光室的最佳选择。垂直安装的玻璃窗在冬季采集的太阳能与倾斜玻璃窗相差无几，却消除了许佳选择。垂直安装的玻璃窗在冬季采集的太阳能与倾斜玻璃窗相差无几，却消除了许多弊端。垂直的玻璃窗能

59、够支撑更大面积的玻璃，而不需要额外的支撑结构，安装起多弊端。垂直的玻璃窗能够支撑更大面积的玻璃，而不需要额外的支撑结构，安装起来也较为方便，更不容易出现漏风的情况。对于垂直的玻璃窗而言，夏季遮阳是很方来也较为方便，更不容易出现漏风的情况。对于垂直的玻璃窗而言，夏季遮阳是很方便的，设计良好的屋顶悬挑既可以遮蔽夏季烈日，也可以让冬季日光射入。安装可移便的，设计良好的屋顶悬挑既可以遮蔽夏季烈日，也可以让冬季日光射入。安装可移动的遮阳或隔热装置也更加简便，比如垂直的遮阳百叶。动的遮阳或隔热装置也更加简便，比如垂直的遮阳百叶。 对于日光室而言，不建议在侧面的墙壁开设玻璃窗。如果设计中需要在侧面开窗，对于

60、日光室而言，不建议在侧面的墙壁开设玻璃窗。如果设计中需要在侧面开窗，尽量朝东开窗，而不是朝西。朝东的玻璃窗可以透入早晨的朝阳，西面的窗户在夏季尽量朝东开窗，而不是朝西。朝东的玻璃窗可以透入早晨的朝阳，西面的窗户在夏季则可能带来令人不适的西晒。日光室的其他几个朝向建议采用隔热实体墙，同时避免则可能带来令人不适的西晒。日光室的其他几个朝向建议采用隔热实体墙，同时避免了夜间热能的散失和不必要的日照。了夜间热能的散失和不必要的日照。 日光室中的热空气通过“温差环流”转移到起居室。 屋顶应用屋顶应用玻璃帷幕应用玻璃帷幕应用屋顶天窗应用屋顶天窗应用斜面外墙应用斜面外墙应用遮阳应用遮阳应用停车棚应用停车棚应

61、用采光板采光采光板的作用在于利用较小的窗户开口将室外及窗口附近的太阳光通过反射引入室内较深的地方导光管采光天然光是一种取之不尽，天然光是一种取之不尽，用之不竭的绿色能源，用之不竭的绿色能源，导光管技术的出现为人导光管技术的出现为人类合理利用天然光资源类合理利用天然光资源开辟出新的途径，导光开辟出新的途径，导光管照明是一种健康、环管照明是一种健康、环保、无能耗的绿色照明。保、无能耗的绿色照明。系统的使用寿命可达系统的使用寿命可达3030年以上，无需维护。年以上，无需维护。导光管照明原理导光管安装方法从导光管的安装方法来分分为：顶部采光和侧面采光目前的导光管系统几乎全部采用顶部采光光导应用实例建筑用导光管结构简单、安装拆卸灵活、造价低廉，能够造成舒适的建筑光环境，在欧美等国家得到广泛应用用于走廊应用医院用于办公室用于室内体育场馆用于储藏室用于居室Thanks!