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生态建筑学视野下的绿色建筑设计理念研究




日期: 2017/11/30      来源:生物科技产业园区区      作者:熊增强

       随着建筑业对可持续发展的冲击已日益严重,人们逐渐认识到设计对环保所起的重要作用,“绿色建筑设计”成为关注的焦点。将可持续发展的理念融合到建筑的全寿命过程中,即发展绿色建筑,已成为今后建筑技术发展的必然趋势。产业园区的规划建设,必将注入绿色生态的理念,逼着通过对上海绿地集团总部大厦、北京侨福芳草地商业综合楼的考察,充分体会到“绿色建筑设计”给人带来的舒适的工作生活体验。

       一、建筑设计中的人本思想

       国际建筑师联合会早已指出建筑的人本思想,在会上提出对城市规划设计和建筑设计的要求,要满足人的各种需求。

       位于上海卢湾区南端黄浦江畔的上海绿地集团总部大楼集约化地生态设计,与周边的精品商业、5A级办公楼、高档滨江豪宅以及万豪五星级酒店一起,共同打造出了“海外滩中心”。项目整体的绿化设计将中心庭院、室内水系、绿地以及屋顶花园完美组合,弧形的转角建筑设计使滨江空间完全释放,从而形成丰富的立体景观。独特的设计注入“以人为本”的理念,满足了土地开发与人类工作生活双向互动的关系,在空间创造中体现了对人的关心和尊重。

       北京侨福芳草地商业综合楼将人文与艺术完美融合,项目的四栋建筑由一个巨大的、能自由呼吸的环境保护膜包覆,自如地应对不断变化的天气、温度、湿度和风向,竖向独特的建筑布局,与各功能融合的业态规划相结合,公共基础设施的每一处细节充分体现出人性化的设计艺术。

       二、生态建筑的设计原则

       生态建筑将建筑看成一个生态系统,让数量巨大的人口整合居住在一个超级建筑中,通过设计建筑内外空间中的各种物态因素,使物质、能源在建筑生态系统内部有秩序地循环转换,获得一种高效、低耗、无废、无污、生态平衡的建筑环境。

       1.建筑物与自然和谐发展

       建筑物与自然和谐发展,设计生态建筑要让建筑融入自然,使人的行为顺应自然的发展。建筑师在建筑施工之前要充分理解生态理念,坚持建筑与自然和谐统一的原则。

       上海绿地集团总部大楼外形典雅,晶莹的全玻璃幕墙辅以简洁硬朗的线条,与岩石层条理分明的外墙形成虚实对比,弧形与方形结合,将几何元素运用的恰到好处,典雅如琴键般的玻璃肋弹奏出黄埔江畔的优美旋律。在绿化方式上,采用了屋顶绿化和垂直绿化。在屋顶,除设备占地之外,100%的空间采用绿化屋面,改善了屋顶的保温隔热效果;建筑内的中心庭院,种植了翠竹和若干灌木,营造局部良好的微气候环境;再结合本地物种的种植,使得整个项目常年青翠,清幽宜人,让建筑融入自然,顺应自然。

       北京侨福芳草地项目在“绿色建筑设计”中,建筑外层的“ETFE透明膜”,具有强韧、自清洁、可回收等特性,由四座钢架结构组成的建筑在外罩的保护下,自身便具备了调节微型气候的能力,为商业租户、客户及顾客创造出怡人的室内微气候。项目独特的造型虽牺牲了一定使用空间并提高了建筑成本,却保证了芳草地周边居民区的日照时间,比同等的建筑群减少了30%能耗。超大中庭广场设计,给客户提供舒适的购物体验和休闲空间,同时为商家提供更多商业展示面,提升商业空间价值。稳定的内部微循环系统,结合楼群VAV冷水吊顶系统和智能BMS系统,可以至少节约60%的能源使用率,最高可达到80%。侨福芳草地将环保与建筑完美结合,刷新了北京地标的新理念。独有的空气循环系统,依托绿色高科技实现新鲜空气的对流循环,在减少空调系统使用的前提下,做到了冬暖夏凉,使人犹如置身于大自然之中。

       2.高效利用可再生资源

       为了实现可持续发展,生态建筑的节能性要与生态相平衡,也就是要在减少各种材料和资源的浪费、消耗的同时,高效使用可再生资源。这种高效运用是一种节能的现代技术,建筑设计中采用雨水—中水综合利用系统对屋面雨水进行收集、室内空气质量检测系统,减少了能源的消耗、提高能源的使用效率。这些现代技术都高效地利用了现有的资源,使生态建筑更符合生态化。

      (1)雨水—中水综合利用系统设计

       上海绿地集团总部大楼项目采用雨水—中水综合利用系统对屋面雨水进行收集,雨水处理后用于景观水补充、绿化、道路喷洒及冷却塔冷却循环水补给;中水则用作冲厕水源,市政水源作为补水。雨水出水阀门旁通回流至雨水收集池,分别进入水处理系统再次处理,可以自动切换水源,当采用自来水供水,并发出警报信号,保障了用水的安全。

      (2)室内空气质量检测系统设计

       在设计过程中,考虑到大楼主要的功能为办公,为了更好的保证办公室、会议室的空气质量,避免空气中有害气体超标,特别在设计时为所有的新风管安装了新风流量计,并在室内人员密集区域(会议室、餐厅等)安装CO₂感应器,当CO₂浓度超标时报警,同时启动新风通风进行调节。

       上海绿地集团总部大楼项目的自然采光、地板送风均使得办公人员轻松舒适,作为上海市唯一同时获得绿色建筑三星级设计标识和LEED-CS金级认证的项目,对上海乃至整个华东地区有很强的示范作用。

       3.充分利用现有资源

       由于条件的限制,必须要在有限的土地资源内进行生态建筑的设计。为了节省土地资源,就要在建立高效空间体系的同时,充分利用生态技术,将地上空间放大,建立起立体空间。

       侨福芳草地由四栋多功能、独立的塔楼建筑组合而成,位于一个10米深的下沉花园上,花园营造了一片绿色的环境,四栋建筑被环境保护膜包覆,在业态规划方面,项目综合体各功能区域纵向分布,彼此在功能运作过程中相辅相成,功能的融合交织促成了项目的整体运作。该项目综合体由上而下依次分布怡亨酒店、写字楼、芳草地展览馆、芳草地画廊、休闲购物中心和停车场,其中,写字楼公共空间精装修,内部空间简装修,采用智能刷卡式的电梯运营;购物中心包含了餐饮、时尚购物、休闲娱乐、艺术等;公共空间包括墙面砖、吊顶、设计型小品。地下一、二层深度开挖,通过垂直电梯和扶梯将每层逐一连接,充分利用-2层中庭公共空间设计,成功将商业引入地下,提升功能空间和商业价值。

       在“艺术空间”利用方面,该项目充分利用公共空间,将艺术与商业紧密结合。侨福芳草地中摆放着41件达利雕塑,是世界上最丰富的达利真品收藏地之一。除此之外,内部还展出了包括安迪·沃霍和中国当代新锐艺术家的作品。芳草地展览馆是集当代艺术展览、研究与公众教育等功能于一体的非营利性艺术机构。展览馆共分两个展厅,占地总面积4000余平方米。展馆内空气质量达到MERV标准的第11级,为不同形式的艺术展提供良好的内部空间,使得艺术品效果得到最充分的体现。

       4.弹性化的生态建筑设计

       生态建筑的设计要具有一定的弹性,可以包容未来的一些科技应用和可能出现的发展趋势,可持续发展是对国家、社会和个人都尤为重要的,在生态建筑的设计中,这一概念需要受到重视。可持续发展是一种发展的思想,要求我们用可持续和发展的眼光看待这个问题。

       三、生态建筑设计的现代技术

       1.生态建筑设计中关于新材料的技术

       玻璃材料、挤塑聚苯板等更多性能的新型材料成为了可持续发展的生态建筑的重要保障之一。透明热阻材料组合墙,这是一种透明的绝热的塑料建筑材料。

       上海绿地集团总部大楼整体采用高性能的围护结构,外墙采用40毫米挤塑聚苯板,屋面采用60毫米挤塑聚苯板,幕墙中非透明玻璃部分采用50毫米防火岩棉,透明玻璃部分采用双层中空低辐射玻璃(6+12A+8隔热金属型材),热工性能均优于国家标准,更有利于节能减排。入口处幕墙结构通透轻盈,采用的是玻璃肋支承结构。玻璃肋支承结构由全玻玻璃幕墙改造而来,既保持了幕墙的通透性,又省去了全玻玻璃幕墙复杂笨重的吊夹。硅酮耐候胶用于玻璃嵌缝,使得玻璃面板的风荷载和重力,通过点支承爪件和结构胶分别以集中力和分布力的形式传给玻璃肋。在建筑的外部还采用了多种不同形式的建筑外遮阳体系,包括活动卷帘遮阳、天窗机翼遮阳、固定百叶遮阳以及建筑构件遮阳。地上第五层全部采用铝合金活动百叶卷帘外遮阳;地上第四层在东、南、西向设置了垂直百叶遮阳。铝合金机翼活动外遮阳以及中庭透明屋顶铝合金机翼活动遮阳均采用自动控制技术,根据遮阳时间表进行自动控制设定。电动卷帘遮阳和天窗机翼遮阳均为铝合金材质,无须过多的保养,使用寿命长。随着节能建筑的推广,智能遮阳百叶的采用,对于解决冬季充分利用太阳能和夏季遮阳方面可行有效。

       北京市侨福芳草地使用独特的ETFE(四氟乙烯与乙烯共聚物)透明膜材,巧妙地通过金字塔般的外形将四座塔楼建筑连接为一体,中庭广场设计,给客户提供舒适的体验和休闲空间,同时为商家提供更多商业展示面,提升商业空间价值。

       2.生态建筑设计中关于太阳能利用的技术

       太阳能是一种众所周知的可再生资源,这种资源可以说是取之不尽用之不歇的。更重要的是太阳能使用方便、环保、安全。集热板系统是安装在窗户上,以利用太阳能资源的一种系统。这个系统是运用玻璃盒子单元集热板、空气导管、风扇和蓄热装置等组合而成。上海绿地总部大厦项目地上四至五层设计有大面积的中庭及天窗,项目所有外窗的可开启面积达到了41.02%,幕墙可开启面积大于13.35%,有利于采集阳光,利于室内的自然通风,在过渡季节能够引导自然风的流动,具有良好的通风效果,满足人体舒适度要求。

       四、生态建筑的策略

       生态建筑是一新生事物,新理论、新材料层出不穷,但并不意味着其设计和建造必须采用高、精、尖技术。国外确有一些生态建筑移植了信息技术、电子技术等高新科技,但也不乏对传统技术进行改造的做法。对高新技术和传统技术的取舍应视实际情况而定,在发达国家具有良好效果的生态建筑技术,对于中国等发展中国家不一定是可行的方案。在生态平衡及可持续发展的原则下,不同国家和地区应当结合自己的工业发展水平、建造技术和材料,探索符合各自国情的生态建筑建设技术和方法。

       从建筑设计角度看,生态建筑的基本技术策略,应当重点考虑规划选址合理,顺应气候条件。建筑与自然生态环境和谐共生;选择可循环再生的环保材料、减少环境污染;优化空间组织达到良好的自然通风、采光,开发利用太阳能、风能等无污染能源;提高材料热工性能,实现建筑隔热、防晒和保温,降低空调能耗等空间设计和构造设计方而的措施。生态建筑是一个技术集成体,在技术处理上需考虑节约能源、污水处理、太阳能利用等因素。 

       结语

       建筑技术正在快速地发展,人们对建筑的要求也在不断上升。随着人们环保意识的提高,生态建筑设计已经变得越来越重要。为了提供给人们舒适、健康、安全的建筑,本文结合对上海绿地总部大厦与北京侨福芳草地商业综合体项目的调研收获,提出了生态建筑的设计概念。未来建筑中生态、绿色概念将越来越深入人心。尤其对我们中国来说,节能生态、绿色环保的建筑是我们追求的目标。响应建设生态社会的倡议,构建生态建筑成为一种必然的趋势。

责任编辑:韩福萍



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