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關(guān)鍵詞:以行人步道為主干的城市公共空間體系;
香港島的空中人行步道系統(tǒng);
步行系統(tǒng)特征;
步行系統(tǒng)的設(shè)計理念;
中圖分類號: S611 文獻標(biāo)識碼: A
引言
城市化的急劇發(fā)展改變了人們關(guān)于建筑和城市的時空觀念,建筑社會化和巨型化與城市設(shè)計立體化和室內(nèi)化的雙向互動催產(chǎn)了城市?建筑一體化設(shè)計的思潮和實踐。城市?建筑一體化設(shè)計的目標(biāo)就是要建立一種城市?建筑綜合體系。它在職能上表現(xiàn)為城市功能與建筑功能相互接納和緊密聯(lián)系,在空間形態(tài)上表現(xiàn)為城市公共空間與建筑內(nèi)部空間立體的交叉疊合和有機串接。
一以行人步道為主干的城市公共空間體系
行人步道是現(xiàn)代城市設(shè)計中的基本元素之一,要形成以行人步道為主干的城市公共空間體系則有賴于城市設(shè)計與建筑設(shè)計的一體化運作?!耙粋€完善的步道系統(tǒng)可減少市中心區(qū)對汽車的依賴程度,并增加人們前往市中心的次數(shù),提升人文尺度,且強化都市環(huán)境,創(chuàng)造更多的零售商業(yè)活動,也有助于改善空氣品質(zhì)。”以行人步道為主干的城市公共空間體系意味著城市中的行人設(shè)施不再僅僅是單一要素(如獨立設(shè)置的過街天橋或隧道等等)的布置,而是要構(gòu)成彼此接續(xù)的線性關(guān)系,并與城市中公共建筑緊密結(jié)合,從而形成能包容城市流動人群相關(guān)活動的便捷且富有生氣的空間網(wǎng)絡(luò)。
二香港島的空中人行步道系統(tǒng)
香港特別行政區(qū)位于中國東南海岸線上,地處亞熱帶,其地貌屬典型的濱海丘陵地形。香港全境面積1067 平方公里,約為北京市的1/15,目前特別行政區(qū)人口已超過631萬。而其中香港島面積占80.87 平方公里,其城市建設(shè)沿維多利亞港灣南側(cè)發(fā)展,這里是香港的政治、經(jīng)濟、文化中心。
極端的高層集中體量和高密度是港島城市形成最為顯著的特征。這種特征所帶來的影響是城市環(huán)境策劃所必須面對的,高密度的條件可以激發(fā)出巨大的能量,形成極大的視覺沖擊力,有時也被理解為一個地區(qū)或城市經(jīng)濟實力的象征。然而,在另一方面,高密集所引發(fā)的城市功能問題的復(fù)雜性也很容易增加環(huán)境的沖突和隔閡,引起城市機能運轉(zhuǎn)混亂。面對這一問題,港島的規(guī)劃和設(shè)計首先要重視交通系統(tǒng)及其與城市建筑的一體化連接處理。香港島實行較為全面的人車分離體系,在人群活動最為密集的中環(huán)、金鐘和灣仔三區(qū)形成系統(tǒng)化的二層人行步道系統(tǒng)。
灣仔區(qū)的空中步道系統(tǒng)北起輪渡碼頭,南至軒尼詩道,與三個地鐵出入口相通。沿途將鷹君中心、海港中心、灣仔運動場館、新鴻基中心,文物展覽館、華潤大廈、香港展覽中心、中環(huán)廣場和香港會展中心連成一個在二層平面上互相穿越的網(wǎng)絡(luò),并具有與周邊地區(qū)保持開放性連接的可能性。全港最高(374米,78層)的中環(huán)廣場純屬私人產(chǎn)業(yè),通過將其二層平面全面轉(zhuǎn)為連接三個方向空中步道的結(jié)點式室內(nèi)城市廣場,表現(xiàn)了港島私營業(yè)主對城市公共環(huán)境建設(shè)的合作姿態(tài),而這種作風(fēng)在香港幾乎是一種常態(tài)。
金鐘區(qū)的空中步道系統(tǒng)跨越15個街區(qū)。太古廣場、香港最高法院、力寶中心、中銀大廈、萬國寶通等重要建筑云集此地。金鐘地區(qū)空中步道系統(tǒng)的最大特色在于對建筑內(nèi)部公共空間(中庭廳堂)的有效聯(lián)結(jié),并和所處地形、地貌緊密結(jié)合。力寶中心處于金鐘區(qū)的核心位置,其二層大堂與三個跨街區(qū)天橋相連,同時又是地面人行道與二層空中步道的重要轉(zhuǎn)合點,因此它本質(zhì)上是作為城市廣場來使用。太古廣場是中心區(qū)最大的綜合體,地處濱港地帶與半山地帶的轉(zhuǎn)接處,南北落差達10m多,據(jù)此形成了雙重地面,其裙房購物中心內(nèi)庭同時作為金鐘地區(qū)人行系統(tǒng)的穿越轉(zhuǎn)折點,并在不同高程上通過自動扶梯自然過渡。
中環(huán)區(qū)的空中步道系統(tǒng)以干諾道與德輔道之間7個街區(qū)為核心,將中環(huán)區(qū)的重要商業(yè)樓宇與濱水地帶天星碼頭以及90年代末剛剛落成的機場地鐵快線香港站連成一個步行網(wǎng)絡(luò)。起始于德輔道,沿地勢逐漸抬升至半山區(qū)干德道的半山自動扶梯系統(tǒng)為中環(huán)區(qū)及半山區(qū)的行人提供便捷的南北交通服務(wù)。該系統(tǒng)全長800米,最高攀至135米高程。
三步行系統(tǒng)特征
現(xiàn)代城市中以行人步道為主干的城市公共空間體系,其規(guī)劃和設(shè)計具有以下突出特征。
(1)步行系統(tǒng)涵蓋或連續(xù)穿越城市建筑
作為城市公共空間的步行系統(tǒng)和城市建筑內(nèi)部空間相互穿插交織,界限模糊,公共領(lǐng)域深入建筑內(nèi)部,使城市中重要公共建筑成為整體公共空間網(wǎng)絡(luò)中一連串相互串接的活動結(jié)點。不再是點到即止,而是穿堂入室。建筑中庭、外廊或是建筑與街道間的中介“灰空間”往往成為公私交接轉(zhuǎn)合的重要結(jié)點。在這種一體化空間體系中,步行與購物、娛樂、餐飲等人群活動形成互動支持,一面是安全、便捷、舒適且充滿生氣,另一面則是無限的商機。
(2)步行系統(tǒng)與城市交通換乘系統(tǒng)的對應(yīng)配合
按照不同的具體情況,換乘系統(tǒng)可以表現(xiàn)為集中處理和分散布局兩種模式,步行則是各種交通換乘點之間的主要聯(lián)系媒介。城市步行系統(tǒng)與交通換乘系統(tǒng)的對應(yīng)配合包括兩方面的含義,其一,是指人行步道體系應(yīng)成為城市交通換乘系統(tǒng)的有機組成部分;其二,良好的交通換乘組織是以行人步道為主干的城市公共空間體系能否成功運作的重要制約條件。這種對應(yīng)配合大致包含下列主要內(nèi)容:步行體系與城市主要交通站點直接相連,與市內(nèi)公交站點密切結(jié)合,步行體系各個接口與停車場(庫)(含汽車和自行車)有便捷的聯(lián)系,步行體系及其各換乘點與城市人群出行模式相一致。
(3)步行系統(tǒng)立體化
隨著城市空間綜合開發(fā)利用的進程,與城市建筑、機動交通、空間開發(fā)相交織,城市中以人行步道為主干的公共空間系統(tǒng)勢必走向立體化發(fā)展的道路。地鐵建設(shè)從單一元素走向復(fù)合系統(tǒng),地鐵站建設(shè)拉動地下空間綜合開發(fā),在地下形成步行商業(yè)街市并與周邊地段內(nèi)城市公共建筑的地下部分、地下停車場(庫)直接相連;空中步道將城市建筑彼此連接為整體;地上、地面、地下三個層次通過建筑內(nèi)外各種垂直交通設(shè)施相互扣結(jié),彼此補充,從而形成一體化的城市公共空間體系。
除上述三點外,城市公共步行空間體系其規(guī)劃和設(shè)計還需綜合考慮:與使用人流量的對應(yīng)、地區(qū)氣候特征、地形特征、對殘疾人的關(guān)懷,與開敞空間和小品設(shè)施的結(jié)合(廣場、花園、座椅、電話亭、照明、標(biāo)識牌等)以及視覺美學(xué)等因素。
【關(guān)鍵字】太陽能;建筑;一體化;節(jié)能
一、太陽能與建筑一體化設(shè)計的意義
所謂的太陽能與建筑一體化指的是進行建筑方案的設(shè)計過程中,把太陽能系統(tǒng)融入到整個建筑設(shè)計之中,作為一中重要的元素“統(tǒng)一”設(shè)計和施工,設(shè)計上并非是“相加”,而是太陽能作為建筑的某種設(shè)施構(gòu)件與建筑形態(tài)上的綜合性、整體性設(shè)計,實現(xiàn)太陽能系統(tǒng)與就建筑構(gòu)建的有機融合成為一個整體,既美觀節(jié)能,又能降低建設(shè)和維護成本。
從能源的利用來看,太陽能作為一種免費、清潔的新能源,充分利用可以有效緩解人日益嚴重的環(huán)境污染和能源危機,能有效降低建筑在使用壽命內(nèi)的能耗,又能方便、安全地滿足住戶的家庭生活需求,提高生活的質(zhì)量,有助于城市化進程的快速推進和美麗城市建設(shè)。
1、太陽能被有效地利用,可以大大降低建筑使用壽命內(nèi),用能(用熱)的經(jīng)濟成本,減少生活對常規(guī)商品能源的依賴,提供了有效緩解能源供需矛盾的途經(jīng);
2、太陽能系統(tǒng)與建筑一體化設(shè)計實現(xiàn)了建筑構(gòu)件與使用功能的有機結(jié)合,巧妙且高效地利用了建筑空間;
3、一體化設(shè)計要求太陽能系統(tǒng)和建筑同步施工,促進了工程化建設(shè),由于統(tǒng)一設(shè)計,減輕了建筑荷載,減少了業(yè)主日后因生活需要再進行自主安裝的麻煩,給業(yè)主帶來了便利的同時也降低了成本;
4、統(tǒng)一設(shè)計對建筑結(jié)構(gòu)和外觀也是有利的。一體化設(shè)計使建筑的結(jié)構(gòu)和外在形式趨于統(tǒng)一與協(xié)調(diào)。太陽能設(shè)施不是孤立存在于建筑外部的,一體化設(shè)計讓建筑構(gòu)造與外觀趨于完整、統(tǒng)一、和諧;
5、從遠景來看,我國有著極為豐富的太陽能資源,有理由相信只要我們堅持太陽能與建筑一體化的研發(fā),我們的建筑耗能會越來越少,污染會愈來愈小。
二、太陽能裝置和建筑的一體化設(shè)計
1、太陽能裝置與屋頂?shù)囊惑w化
對于一個建筑而言,屋頂位于整個建筑的頂端,是一個具體建筑的最佳采光點,在一體化設(shè)計過程中,可以將太陽能集熱器與建筑的屋頂?shù)脑O(shè)計有機的融合,用太陽能集熱器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的屋頂保溫層或是覆蓋層,大量實踐經(jīng)驗表明,這樣做能夠有效地消除太陽能擺放在屋頂對建筑整體形象美觀度的影響,降低投資成本的同時又起到充分吸收太陽能滿足業(yè)主生活需要的作用。
在具體的一體化設(shè)計中,太陽能的設(shè)計除了在外觀上與建筑有機的融合以外,還應(yīng)注意科學(xué)性,從最佳采光傾角與建筑物所在位置緯度之間關(guān)系出發(fā),理論研究和實驗結(jié)果表明,一個建筑屋頂?shù)钠旅嬖谠O(shè)計坡度時,坡度設(shè)置的最佳范圍為大于當(dāng)?shù)鼐暥?10,小于當(dāng)?shù)鼐暥?10,在太陽能安置前必須對屋面進行必要的防水處理,然后鋪設(shè)隔熱保溫層,該隔熱保溫層為太陽能集熱器與鋪設(shè)屋面合用的,鋪設(shè)隔熱保溫層一定要確保其防滲漏能力,最后在隔熱保溫層上如圖1所示,安置太陽能熱水系統(tǒng)的集熱器件。
除了坡屋面以外,現(xiàn)代建筑屋頂還有平面型設(shè)計,對于該種類型的屋面,實踐中發(fā)現(xiàn)太陽能在屋頂上的布設(shè)不受建筑的朝向的影響,集熱器支架的布設(shè)、屋面的連接以及管線的排放均較為方便,而且太陽能構(gòu)件對建筑的整體外觀沒有任何影響,除了集熱器對建筑外觀沒有影響、方便安裝之外,太陽能設(shè)施正常運行中的管理和維護與坡面相比也顯得尤為方便。從設(shè)計要點上看,重要的是要對于集熱器的排放方式必須結(jié)合實際的需要,因為不同的地區(qū),日照條件存在著差異,根據(jù)實際情況決定設(shè)計上是整齊排放,或者是前、后排之間留下足夠的間距,實踐經(jīng)驗表明,正確的排放方式能夠有效保證各排集熱器能最大的日照時間,獲取最大的效益,此外,集熱器在屋頂整齊且富含規(guī)律地排列,在有效收集太陽能的同時也極大的豐富了高層建筑的輪廓線,提高了建筑外觀的品味。
2、太陽能裝置與墻面的一體化
城市建設(shè)步伐的加快,城市人口越來越多,高層建筑成為了建筑的主流形態(tài),人們也越來越多的意識到僅利用建筑屋頂這一小部分面積收集太陽能明顯是不充分的,高層建筑的表皮與太陽光充分接觸,是最大的接觸面積,為此,我們設(shè)計上應(yīng)該考慮將太陽能集熱器與建筑墻面的一體化設(shè)計,實踐經(jīng)驗表明,太陽能從目前的高層建筑墻面來看,一體化設(shè)計主要有如下幾個方面:
(1)集熱蓄熱墻設(shè)計
在工程實踐中,設(shè)置吸熱建筑表皮可以能夠更為有效地實現(xiàn)太陽能收集的最大化,具體設(shè)計上,建筑表皮的涂層選擇應(yīng)具有科學(xué)性,盡量做到吸收率較高、發(fā)射率較低的選擇性,進而達到降低高溫吸熱表面的長波輻射熱損失,從這一點出發(fā),最佳的顏色是黑色,但是我們的設(shè)計也要重視建筑外觀的美觀性,全黑色外表面顯然太難看了,設(shè)計上可以嘗試著用黑色與其他深色相互搭配著使用,確保建筑立面美觀度與太陽能有效吸收的統(tǒng)一性。
(2)太陽能集熱器保溫墻板設(shè)計
在具體的做法上,是將固定安裝有呈槽型拋物面狀的熱反射板的墻體依次按建筑要求排列對接,太陽光經(jīng)密集排列的熱反射板聚焦到導(dǎo)熱管上,再由導(dǎo)熱管將所接收的熱量傳遞進室內(nèi)。這樣的保溫墻板能在立面上形成一定的韻律,經(jīng)過設(shè)計可成為良好的美學(xué)元素。
(3)墻面附加集熱器設(shè)計
關(guān)鍵詞 太陽能;被動式太陽能建筑;建筑節(jié)能
中圖分類號TU3 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708(2013)101-0039-02
0引言
在當(dāng)今社會,隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展,生活水平的不斷提高,人們對舒適的建筑熱環(huán)境的要求越來越高,也即建筑的“冬暖夏涼”標(biāo)準(zhǔn)要求更高,導(dǎo)致建筑采暖和空調(diào)的能耗日益增長,在西方發(fā)達國家建筑能耗已占全國總能耗的30%~40%,而我國目前建筑能耗約占社會總能耗的1/3,其中采暖、空調(diào)、通風(fēng)的能耗占2/3以上,例如我國北方采暖城市居住面積只有全國城市居住面積的10%,建筑能耗卻占到40%,氣候溫暖的南方地區(qū),居住建筑空調(diào)耗能占較大比重,例如長江中下游地區(qū)空調(diào)器及熱泵的發(fā)展已使該地區(qū)供電出現(xiàn)嚴重的需求緊張,空調(diào)耗電占該地區(qū)總電耗的30%。建筑高耗能不僅影響我國的能源供應(yīng)安全,冬季燃煤產(chǎn)生的污染也已成為影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和人民身體健康的重要污染源。建筑節(jié)能是當(dāng)前急需要解決的問題。
1國內(nèi)外太陽能建筑應(yīng)用現(xiàn)狀
在世界能源危機爆發(fā)后,新能源被列為各國重點發(fā)展方向。在建筑上充分利用太陽能成為時代新寵。從20世紀初到80年代,國內(nèi)外的太陽能建筑由試驗階段紛紛進入應(yīng)用階段。美國太陽能建筑的發(fā)展極為迅速,無論是對太陽能建筑的研究、設(shè)計優(yōu)化,還是材料、房屋部件結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品開發(fā)、應(yīng)用、以及真正形成商業(yè)運作的房地產(chǎn)開發(fā),美國均處于世界領(lǐng)先地位,并在國內(nèi)形成了完整的太陽能建筑產(chǎn)業(yè)化體系。歐洲已實行了《在建筑和城市規(guī)劃中應(yīng)用太陽能》的歐洲,對城市、建筑環(huán)境、建筑材料及建設(shè)方式、建筑的使用等方面利用太陽能做了具體的規(guī)定,對規(guī)劃師、建筑師提出了明確的要求。日本制定了“陽光計劃”,大力推廣太陽能建筑??紤]我國的社會經(jīng)濟發(fā)展水平,被動與主動相結(jié)合是太陽能建筑現(xiàn)實的發(fā)展方向。造價較低的被動式太陽房在國內(nèi)成為首選。
2被動式太陽能建筑一體化設(shè)計意義
被動式太陽能建筑完全通過建筑朝向和周圍環(huán)境的合理布置、內(nèi)部空間和外部形體的巧妙處理以及材料、結(jié)構(gòu)的恰當(dāng)選擇,集取、蓄存、分配太陽熱能,從而得到冬暖夏涼的效果。其最大的優(yōu)點在于不依靠外部能源而能實現(xiàn)自然調(diào)節(jié)。一體化設(shè)計是將太陽能利用技術(shù)與先進的建筑節(jié)能技術(shù)和節(jié)能產(chǎn)品等優(yōu)化組合,使建筑可利用太陽能部分得以充分利用,同步規(guī)劃設(shè)計、同步施工安裝,將建筑材料與太陽能利用設(shè)施有效結(jié)合,把太陽能的利用納入環(huán)境的總體設(shè)計,把建筑技術(shù)和美學(xué)融為一體。一體化設(shè)計應(yīng)達到三個方面的要求:一是最大限度地獲取熱量、二是將熱損失降到最小程度、三是適當(dāng)?shù)男顭帷?/p>
我國既有建筑近400億m2,95%以上是高能耗建筑,目前我國每年城鄉(xiāng)新建房屋建筑面積近20億m2,其中80%以上為高耗能建筑,單位建筑面積采暖能耗相當(dāng)于相同氣候地區(qū)發(fā)達國家的2~3倍。一方面國家權(quán)威部門頒布一個又一個建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn);另一方面是高耗能建筑遍地都是,處于失控狀態(tài),原因在于各地政府對節(jié)能建筑推廣力度不夠,缺乏有效的技術(shù)支持和行政監(jiān)管,對節(jié)能與綠色建筑尚未有效履行政府補貼。德國建筑師狄托馬曾經(jīng)說過,如果采用墻體遮陽,地板輻射等技術(shù),中國現(xiàn)有建筑將至少減少80%的能耗,我國建筑節(jié)能潛力巨大,而造價較低的被動式太陽能建筑的普及推廣,將有效地降低我國建筑能耗。
3被動式太陽能建筑一體化設(shè)計方法
被動式太陽能建筑設(shè)計思路:在寒冷冬季要做到建筑維護結(jié)構(gòu)保溫,在最大吸收太陽能輻射熱的同時盡量降低維護結(jié)構(gòu)熱損失從面提高室內(nèi)溫度,在炎熱的夏天要做到建筑維護結(jié)構(gòu)隔熱、在盡量減少吸收太陽能輻射熱的同時盡量增加維護結(jié)構(gòu)向外的散熱量以低降室內(nèi)溫度。通過對建筑物大量熱工分析,發(fā)現(xiàn)建筑維護結(jié)構(gòu)耗能比例為:屋頂耗能占22%、外墻耗能占30%、地板耗能占15%、窗(熱傳導(dǎo))耗能占20%、窗(滲透)耗能占13%。依此被動式太陽能建筑設(shè)計重點在建筑的屋頂、外墻、地板和窗戶四大部分。
3.1屋頂部分進行被動式一體化設(shè)計方法
屋頂?shù)脑O(shè)計要做到在高溫季節(jié)吸收熱量少,在寒冷季節(jié)熱能散失少,從而實現(xiàn)對熱的有效控制,降低室內(nèi)制冷及供熱量。屋頂?shù)谋粍邮皆O(shè)計應(yīng)從采暖冷卻、采光等方面來考慮。
1)采暖冷卻方面:在寒冷地區(qū)盡量吸收太陽輻射熱。屋頂安裝涂有選擇性吸收膜的不銹鋼板,下部采用通風(fēng)管道用供氣風(fēng)扇將吸收太陽輻射熱的空氣送入室內(nèi)來采暖,屋頂采用性能優(yōu)良的保溫隔熱防水材料,減少屋頂?shù)纳?。在炎熱地區(qū)盡量散熱??稍谖蓓斣O(shè)置通風(fēng)夾層,利用熱壓實現(xiàn)自然通風(fēng)散熱。在屋頂安裝水池或種植植物可以起到保溫隔熱的效果;
2)在屋頂采光方面:對于大體量建筑將自然光從屋頂引入室內(nèi)照明可減少照明用電量,德國國會大廈玻璃穹頂及法國海外檔案中心的屋頂天窗系統(tǒng)是成功的案例,它們都是從屋頂引入陽光并對光線進行反射折射,使柔和的陽光進入室內(nèi)。普通的做法是平屋頂上開天窗及在坡屋頂上垂直面上開天窗引入陽光照明,也可用光導(dǎo)設(shè)備引入自然光。
3.2墻體部分進行被動式一體化設(shè)計的方法
在節(jié)能建筑中,墻體的作用可以分為:墻體的熱輻射反射和散熱; 隔熱和保溫;集熱與蓄熱三大方面。
1)在炎熱地區(qū)遮陽技術(shù)的運用可有效降低太陽輻射得熱從而降低空調(diào)制冷的耗電量。遮陽分為內(nèi)置式遮陽和外置式遮陽,而外置遮陽可遮擋100%的太陽直射輻射,對散射輻射,反射輻射遮擋率也可大于70%,綜合對太陽光總輻射的遮擋率可達85%以上。遠強于室內(nèi)遮陽;
2)在墻體保溫隔熱方面,一體化設(shè)計中通常會把兩個方面結(jié)合起來互相配合以使設(shè)計的建筑具有更好的性能。采用新型絕熱材料能提高墻體的保溫隔熱性能。外墻種植爬藤植物可起到隔熱保溫作用;
3)在墻體的集熱與蓄熱方面,通常是應(yīng)用于位于寒冷地區(qū)的建筑設(shè)計或冬季較冷地區(qū)建筑物上。被動式太陽能建筑原理就是南面最大獲取太陽輻射熱,最大限度降低其它面熱損失,而中間部位要求蓄熱能力強。設(shè)置陽光間可將太陽輻射加熱的空氣輸送入室內(nèi),內(nèi)墻地板可采用蓄熱能力強的材料。
3.3地板部分進行被動式一體化設(shè)計方法
采用低溫地板輻射供暖是最好的供暖方式之一。一種是利用太陽能加熱的熱空氣循環(huán)到地板下面加熱蓄熱材料進行蓄熱,通過地板向室內(nèi)輻射進行采暖。另一種是利用太陽能加熱的熱水在地板下面的管道循環(huán)加熱地板向室內(nèi)輻射供暖。還有一種是采用相變地板或蓄熱地板,通過太陽直接輻射加熱地板蓄熱,晚上再向室內(nèi)散熱供暖。在炎熱地區(qū),可以將建筑地板架空,利用太陽能煙囪效應(yīng)將室外冷空氣引入地板下部冷卻地板向室內(nèi)供冷,吸收室內(nèi)熱量的空氣從建筑上部排出。
3.4窗戶部分進行被動式一體化設(shè)計的方法
在隔熱保溫方面同其他構(gòu)件相比,窗戶的總傳熱系數(shù)最大,進出室內(nèi)外熱能也最多。提高窗戶的保溫隔熱及密封性,對建筑節(jié)能有重大意義。目前基本上都是采用雙層中空玻璃,其比單層透明玻璃可減少大約1/2的熱散失,節(jié)能效果非常好。象法國的阿拉伯世界協(xié)會大廈采用可控窗戶有效控制陽光及輻射熱的進入量,日本的熱感應(yīng)隔熱窗戶可利用熱壓控制進出的熱流量。
3.5建筑物其它方面進行被動式一體化設(shè)計的方法
建筑物表面積大,利于太陽輻射采暖,但熱損失也大。北方寒冷地區(qū)建筑物采用半地下結(jié)構(gòu),散熱面減小,比如陜北的窯洞。炎熱地區(qū)采用高架式住宅,增大散熱面積。建筑物的通風(fēng)換氣方面要考慮:風(fēng)向、天窗或氣窗設(shè)置、通風(fēng)口的設(shè)置、中庭、采光井設(shè)置等,利用熱壓與風(fēng)壓來促使室內(nèi)空氣流動,達到通風(fēng)換氣的作用。建筑物的出入口門的開啟與關(guān)閉時的縫隙產(chǎn)生的換氣會造成熱損失。一般伴隨門的開關(guān)產(chǎn)生的換氣量是門在關(guān)閉時由縫隙產(chǎn)生的換氣量的2~3倍。所以要求門的設(shè)施要嚴密,盡量背著季節(jié)風(fēng)的方向,如只能設(shè)在季節(jié)風(fēng)方向上,應(yīng)設(shè)置擋風(fēng)設(shè)施。建筑物接受陽光照射的情況與地形地貌密切相關(guān),基地應(yīng)選擇在向陽的平地或坡地上,以爭取盡量多的日照。
4結(jié)論
太陽能建筑分主動式和被動式兩種,主動式太陽能建筑主要是采用光伏發(fā)電技術(shù)和太陽能集熱器供熱技術(shù)。國家目前在大力推廣小區(qū)統(tǒng)一安裝太陽能熱水器,光伏一體化建筑也得到了迅速發(fā)展。在設(shè)計建造主動式太陽能建筑的同時應(yīng)該把被動式太陽能建筑中的一些技術(shù)措施結(jié)合進來,這符合我國節(jié)能建筑發(fā)展的方向。
參考文獻
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室內(nèi)設(shè)計是建筑設(shè)計的繼續(xù)與深化,也是室內(nèi)空間與環(huán)境的再創(chuàng)新,不能僅僅理解為三維空間六個面的簡單裝飾,而是一個完形空間的具體表現(xiàn)。在現(xiàn)代室內(nèi)設(shè)計的理論中強調(diào)的是:功能,結(jié)構(gòu)與材料,美觀,環(huán)保,節(jié)能,尤其重要的一點是室內(nèi)與建筑的一體化設(shè)計。
關(guān)鍵詞:
中式園林建筑;現(xiàn)代室內(nèi)設(shè)計;設(shè)計一體化
室內(nèi)設(shè)計的發(fā)展其實已經(jīng)有了上百年的歷史,它有自己的理論體系,以及各個時期的具體各種不同的設(shè)計手法。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步,人們對室內(nèi)設(shè)計的要求、功能、目標(biāo)的追求有了不同的意義。有了許多新的不同的術(shù)語,比如說形式追隨功能,建筑設(shè)計應(yīng)該由內(nèi)而外,建筑要室內(nèi)設(shè)計一體化,等等。具體的室內(nèi)設(shè)計思維方法也由原先的二維設(shè)計到三維設(shè)計。由最早期的設(shè)計所考慮的美觀實用,過渡到今天的對色彩的、對光學(xué)的,對環(huán)保的、節(jié)能的,人機工程學(xué)在室內(nèi)設(shè)計中的良好運用。由生理需求提升到心理需求,并且需要二者兼容考慮。今天的室內(nèi)設(shè)計已經(jīng)完全可以從建筑設(shè)計的領(lǐng)域內(nèi)相對獨立的成為一個專門的學(xué)科,當(dāng)然是室內(nèi)設(shè)計還是建筑學(xué)范疇內(nèi)的學(xué)科,所以說室內(nèi)設(shè)計學(xué)科也是一個有著非常廣泛定義的設(shè)計,有公共建筑的室內(nèi)設(shè)計、有商業(yè)建筑的室內(nèi)設(shè)計,有住宅建筑的室內(nèi)設(shè)計,也有許多室內(nèi)設(shè)計的原理和手法等等具體的運用,具體的設(shè)計內(nèi)容可以分為室內(nèi)的平面圖設(shè)計與功能分區(qū)、交通組織線路、需要環(huán)境整體性思考、六個界面的設(shè)計、室內(nèi)燈光照明的專業(yè)設(shè)計、各種配套設(shè)備的整體規(guī)劃與設(shè)計、以及室內(nèi)與之相協(xié)調(diào)的陳列家具或藝術(shù)品裝飾,今天我所想討論的僅僅是中式園林建筑內(nèi)的室內(nèi)設(shè)計。中國傳統(tǒng)園林建筑它們是以文人墨客士大夫們修心養(yǎng)心或者說是策劃與工作社交的場所。而園林建筑的室內(nèi)設(shè)計總構(gòu)成就是由:室外室內(nèi)的環(huán)境構(gòu)成,在人類文明發(fā)展的過程中從室外到市內(nèi)其實是一個巨大的飛躍,原始人只是從自然界的室外進入到洞穴,這一個自然界向洞之間的有意識的過渡就是我們?nèi)祟愇拿靼l(fā)展的一大步,建筑的慢慢發(fā)展都是離不開室外和室內(nèi)是一個轉(zhuǎn)折點,這不僅僅是一個轉(zhuǎn)折點,其實這是人們一個工作和休息、公開和私密的一個臨界點。而中式園林恰恰良好的表現(xiàn)了它。室內(nèi)設(shè)計首先要表現(xiàn)的就是平面設(shè)計,它不僅僅要表達聯(lián)系內(nèi)外的出入口,還要表達墻與窗的組合,還有與庭院的聯(lián)系以及墻內(nèi)的家具及藝術(shù)品布置等等,室內(nèi)設(shè)計師首先應(yīng)該有完形空間的思維才可以把平面布置表達清楚。所以說平面布局是基礎(chǔ),是評判室內(nèi)設(shè)計優(yōu)劣的重中之重,平面布置是以二維的圖紙表現(xiàn)去完成三維的完型空間,它不是簡單地墻的界定而是一個空間的再創(chuàng)造。要考慮使用功能,不同使用功能的要求有著不同的表現(xiàn)方法,在既定建筑中的空間再創(chuàng)造必須深入考慮平面內(nèi)部的交通組織功能分區(qū)以及主要區(qū)域次要區(qū)域以及內(nèi)外聯(lián)系區(qū)域。功能與美學(xué)必須兩方面同時考慮在平面布置中。同樣的北方的中式園林也是在一個既定園林區(qū)域中按照自然的依山傍水布置樓臺亭閣而交通路線就是他的連廊與小徑,以園林為主、以建筑為輔。而嶺南園林的規(guī)劃布置中,就是一個滿足用戶使用功能的建筑群包圍著中間的湖景石山與庭院,建筑物圍繞著園的周邊及圍墻布置,建筑物連廊將形成一個環(huán)形間,景觀功能服務(wù)于住宅與居住功能。從以上敘述可看出室內(nèi)設(shè)計與中式園林的平面設(shè)計有著非常相似相同的共同點。
一、中式園林建筑內(nèi)的各種設(shè)計表現(xiàn)都完全符合現(xiàn)代室內(nèi)設(shè)計的本質(zhì)要求
局部房間內(nèi)的設(shè)計。雖然平面布置是室內(nèi)設(shè)計的靈魂,但是真正讓使用者長時間體會的,卻是一個個小的房間所組成的一系列空間組合。房間空間的大小或者說擁擠的大小,對使用者的用戶體驗來說是非常重要的。不同的使用功能的房間,有著不同大小的要求,比如展覽館的大小,與辦公室、學(xué)校教室、大會議室和用戶洽談室,而居住空間內(nèi)的起居室、睡房更有著不同的具體符合人體要求的尺度,那是更有不同的尺度要求。正因為這樣所以大部分的房間都是正方形或接近正方形的矩形或圓形、置身與這樣的空間中人會感到比較舒服自在和有方向性,如果不是由九十度直角圍合成的空間會讓使用者迷失方向感。所以才有了人機工程學(xué)的專門學(xué)科。它從生理需求到心理需求以及用戶的實際用途做了各個方面的調(diào)查與研究。具體的數(shù)據(jù)可以通過專門的手冊去查詢與使用。中式園林建筑中的連廊的尺度就是非常符合現(xiàn)代人機工程學(xué)要求的尺寸所以說,我們中式園林中的建筑已經(jīng)很好的表現(xiàn)了符合我們亞洲人的尺寸或美學(xué)鑒賞力。房間也是由地面天花墻面所界定的。墻面的表達方法和處理方法有許多,不同的用戶需求有著不同的要求,墻面的界定可以是透明的不透明的或者半透明的。由此可見建筑與室內(nèi)設(shè)計是那么的密不可分,而天花又是一個我已和空間所必不可少的組成部分,它是在建筑物界定了自然與人文空間的界限,它也是室內(nèi)設(shè)計師在處理天花所必須要處理的、如符合使用功能所必須的一切設(shè)備管道。良好的無縫銜接班的煥然天成般的處理好天花是優(yōu)秀室內(nèi)設(shè)計師說的必修的功課。地面的處理也是連接邊界及分界地與墻的必要部分,地面表達的普遍規(guī)律應(yīng)該遵循水平、穩(wěn)重、穩(wěn)固的原則。而中式園林建筑內(nèi)的地面墻面頂面完全符合現(xiàn)代室內(nèi)設(shè)計的如上所述之本質(zhì)要求。垂直交通的樓梯樓道與房間與房間之間的門及與聯(lián)系屋內(nèi)戶外聯(lián)系的門與窗,是室內(nèi)設(shè)計的重要組成部分,樓梯的設(shè)計是既有實際使用功能又有美觀功能的一個部分,樓梯樓道的既又有導(dǎo)向性、也是室內(nèi)設(shè)計的區(qū)域再分區(qū),我們設(shè)計師會花重筆墨在這個部分。對比我們傳統(tǒng)的中式園林建筑內(nèi)的連廊建筑就是精美的表現(xiàn)了這個樓道的功能,它是聯(lián)系著甲建筑乙建筑卻不留痕跡的處理好園林建筑累的高低起伏,是地面高低變化的精美處理手法。再講門,門在建筑中不僅僅是一個出入口,同時它也是一個隔離內(nèi)外的關(guān)鍵口。門在建筑的作用從遠古到現(xiàn)代有一個意義是不變的,那就是遠古時代的人們在簡單建筑中設(shè)置門只不過是為了御寒與防止野獸,現(xiàn)代也是為了保持舒適溫度與控制出入口。在建筑群中有許許多多形式的門,不同的區(qū)域需要不同的門,房間的大小用途決定著門的大小及材質(zhì)設(shè)置。窗也是一個重要的組成部分,當(dāng)然在許多情況下窗和門是很接近,但是窗還是不同于門,窗的主要功能當(dāng)然是要由內(nèi)向外的觀賞和由外向內(nèi)關(guān)上,其中還包括著空氣流通、采光,景觀。隨著文明的進步,原始社會的洞穴建筑的無窗房間在現(xiàn)代是不可想象的。窗的存在對于建筑物來說,不僅僅有的生理需求,還有人們的心理需求,當(dāng)然隨著科學(xué)技術(shù)與材料、設(shè)備的不斷進步,創(chuàng)的形式已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化,但是窗的設(shè)計和關(guān)注是我們室內(nèi)設(shè)計師必須非常重視的一個關(guān)鍵點。中式建筑的門與窗,有著與現(xiàn)代建筑非常相似相同點的地方。比如中國建筑的結(jié)構(gòu)有通俗的講墻塌房不倒之稱謂,因為中國傳統(tǒng)建筑的結(jié)構(gòu)式梁柱機構(gòu),門與窗不是在承重墻面的安裝的,中式建筑的門與窗是完全獨立于建筑承重結(jié)構(gòu)的。
二、結(jié)語
專注室內(nèi)及建筑一體化的,把握完型空間在設(shè)計前期到裝修完成時的一致性,推廣模塊化的中式建筑元素。
作者:鄭闖 單位:華南理工大學(xué)設(shè)計學(xué)院
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【關(guān)鍵詞】光伏發(fā)電與建筑物集成化;幕墻設(shè)計
光電玻璃幕墻制品可廣泛用于建筑物的遮陽系統(tǒng)、建筑物幕墻、光伏屋頂、光伏門窗等光伏發(fā)電。也可用于邊遠山區(qū)居民、交通、通信、氣象、軍事等部門,如電視轉(zhuǎn)播站、衛(wèi)星地面站、微波中繼站、公路及鐵路信號燈、農(nóng)用光伏系統(tǒng)、航標(biāo)燈、燈塔等。國際上,1996年美國就開始實施了一項稱為“光伏建筑物計劃” 生產(chǎn)大量的透明光伏玻璃幕墻制品,用于建筑物的屋面、墻面及光伏智能門窗。專家們預(yù)言,這種采用光―電建筑一體化組件的光電玻璃幕墻將成為二十一世紀的并網(wǎng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)最為走俏的工程。在國際上,太陽能電池在建筑物上使用與制造光電玻璃幕墻相結(jié)合的發(fā)展尤為迅速,其市場發(fā)展前景十分看好。雖然這種新型生態(tài)建材――光電玻璃幕墻在我國的研制、生產(chǎn)及應(yīng)用起步較晚,但美國的“光伏建筑計劃”、歐洲的“百萬屋頂光伏計劃”、日本的“朝日計劃”以及我國開展的“光明工程”將掀起中國的節(jié)能保生態(tài)建材的開發(fā)應(yīng)用熱潮,大大促進了光伏建材產(chǎn)品的發(fā)展及推廣應(yīng)用。
1 BIPV的內(nèi)涵
BIPV 系統(tǒng)即“光伏發(fā)電與建筑物集成化”(Building integrated
photovoltaic),BIPV提出了“建筑物產(chǎn)生能源”的新概念,即通過建筑物,主要是屋頂和墻面與光伏發(fā)電集成起來,使建筑物自身利用綠色、環(huán)保的太陽能資源生產(chǎn)電力。光伏建筑一體化技術(shù)豐富多彩,歸納起來,分兩大技術(shù)路線:
1.1 一種是BAPV(Building AttachedPhotovoltaic),又稱“后裝式光伏建筑一體化”。它的特點,是在建筑屋面、墻面、玻璃窗等原有構(gòu)件外,加裝光伏發(fā)電系統(tǒng)。
1.2 另一種是BIPV(Building Integrated Photovoltaic),又稱“預(yù)裝式光伏建筑一體化”。它的最大特點,是將太陽能電池與瓦、磚、卷材、玻璃等建筑材料復(fù)合在一起,成為不可分割的建筑構(gòu)件,如“光伏瓦”、“光伏磚”、光伏幕墻、光電屋面、光電雨蓬、光電遮陽板、光電欄桿版等。
2 光伏發(fā)電與建筑物集成化設(shè)計
2.1 建筑與光伏系統(tǒng)相結(jié)合,把封裝好的的光伏組件安裝在居民住宅或建筑物的屋頂上,再與逆變器、蓄電池、控制器、負載等裝置組成一個發(fā)電系統(tǒng)。
2.2 建筑與光伏的進一步結(jié)合是將光伏器件與建筑材料集成化。一般的建筑物護表面采用涂料、裝飾瓷磚或幕墻玻璃,目的是為了保護和裝飾建筑物。
2.3 建筑與光伏的進一步結(jié)合是將光伏器件與建筑材料集成一體,用光伏組件代替屋頂、窗戶和外墻,形成光伏與建筑材料集成產(chǎn)品,既可以當(dāng)建材,又能利用綠色太陽能資源發(fā)電,可謂兩全其美,而且可以降低BIPV 系統(tǒng)造價。對于框架結(jié)構(gòu)的建筑物,可把其整個圍護結(jié)構(gòu)做成光伏陣列,選擇適當(dāng)光伏組件,既可吸收太陽直射光,也可吸收太陽反射光。目前已經(jīng)研制出大尺度的彩色光伏模塊,可以實現(xiàn)以上目的,還可使建筑外觀更具魅力。用光伏器件代替部分建材,在將來隨著應(yīng)用面的擴大,光伏組件的生產(chǎn)規(guī)模也隨之增大,則可從規(guī)模效益上降低光伏組件的成本,有利于光伏產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。
3 BIPV項目設(shè)計中存在的幾個問題
3.1 光伏組件的力學(xué)性能
當(dāng)光伏組件與建筑集成使用時,光伏組件成為一種建筑材料,作為建筑幕墻或采光屋頂使用,因此需滿足建筑的安全性與可靠性需要。光伏組件的玻璃需要增厚,具有一定的抗風(fēng)壓能力。同時光伏組件也需要有一定的韌性,在風(fēng)荷載作用時能有一定的變形,這種變形不會影響到光伏組件的正常工作。
作為普通光伏組件,只要通過國家相關(guān)部門檢測,滿足抗130km/h(2.400Pa)風(fēng)壓和抗25mm直徑冰雹23m/s的中擊的要求。但用做建筑物幕墻面板和采光頂面板的光伏組件,不僅需要滿足光伏組件的性能要求,同時要滿足幕墻的三性實驗要求(幕墻的風(fēng)壓變形性能,雨水滲漏性能,空氣滲透性能)和建筑物安全性能要求,這都要求滿足國家有關(guān)規(guī)范,因此需要有更高的力學(xué)性能和采用不同的結(jié)構(gòu)方式。例如尺寸為1200mm*530mm的普通光伏組件一般采用3.2mm厚的鋼化超白玻璃加鋁合金邊框就能達到使用要求。但同樣尺寸的組件用在BIPV建筑中,在不同的地點,不同的樓層高度,以及不同的安裝方式,對它的玻璃力學(xué)性能要求就可能是完全不同的。
3.2 建筑的美學(xué)要求
BIPV建筑首先是一個建筑,它是建筑師的藝術(shù)品,就相當(dāng)于音樂家的音樂,畫家的一幅名畫,而對于建筑物來說光線就是他的靈魂,因此建筑物對光影要求甚高。但普通光伏組件所用的玻璃大多為超白鋼化玻璃,其布紋具有磨砂玻璃阻擋視線的作用。如果BIPV 組件安裝在大樓的觀光處,這個位置需要光線通透,這時就要采用光面超白銅化玻璃制作雙面玻璃組件,用來滿足建筑物的功能。同時為了節(jié)約成本,電池板背面的玻璃可以采用普通鋼化玻璃。普通光伏組件的連接線一般外露在組件下方,BIPV建筑中光伏組件的連接線要求全部隱藏在幕墻結(jié)構(gòu)中。
用于BIPV的光伏組件,由于其安裝朝向與部位的要求,如果不能作為建筑外裝飾的主要材料的前提下,光伏組件的顏色與質(zhì)感需與整座建筑協(xié)調(diào)。
在光伏組件與建筑集成使用時,如光電幕墻和光電采光頂,通常對它的透光性會有一定要求。對于不透光的晶體硅太陽電池而言,在制作組件時一般采用雙層玻璃封裝,同時通過調(diào)整電池片之間的空隙來調(diào)整透光量。當(dāng)太陽電池用作天窗、遮陽板和幕墻時,對于它的透光性有一定要求,一般選用非晶硅薄膜太陽電池。因為它可制作成茶色玻璃一般的效果,透光好而且投影十分均勻柔和。
當(dāng)太陽電池作為南立面的幕墻或天窗時,要考慮到電池板的反光而造成光污染的現(xiàn)象,影響整體的美觀,就會對太陽電池的顏色和反光性提出要求,即可采用具有不均勻反光的多晶硅太陽電池組件做幕墻或是安裝在人們視角之內(nèi)的大坡度屋頂。對于晶體硅電池還可以用腐蝕絨面的辦法將其表面變成黑色或在蒸鍍減反射膜的時候加入一些微量原色來改變太陽電池表面的顏色,以達到顏色整體要求。
3.3 建筑結(jié)構(gòu)與光伏組件電學(xué)性能的配合
在設(shè)計BIPV 建筑時要考慮電池板本身的電壓、電流是否方便光伏系統(tǒng)設(shè)備選型,但是建筑物的外立面有可能是一些大小、形式不一的幾何圖形組成,這會造成組件間的電壓、電流不同,這個時候可以考慮對建筑立面進行分區(qū)及調(diào)整分格,使BIPV 組件接近標(biāo)組件電學(xué)性能,也可以采用不同尺寸的電池片來滿足分格的要求,以最大限度地滿足建筑物外立面效果。另外,還可以將少數(shù)邊角上的電池片不連接入電路,以滿足電學(xué)要求。
3.4 建筑隔熱隔音的要求
普通光伏組件并沒有像中空玻璃一樣的隔熱空氣層,只呈簡單地安裝在建筑物上或者支撐構(gòu)件上,和建筑物并沒有形成統(tǒng)一的整體。這時的光伏組件作為BIPV 組件來使用往往會將大量的熱量帶入室內(nèi),造成耗能和節(jié)能相矛盾的情況,同時也不能滿足建筑的隔音要求??梢詫⑵胀ü夥M件做成中空Low―E玻璃的形式,這樣既能隔熱又能隔音。或者采用南玻大廈一樣的雙層外循環(huán)系統(tǒng)的幕墻形式
3.5 建筑采光的要求
普通光伏組件為了提高效率,會將電池片間距縮小到2-5mm。但在BIPV組件中,要考慮到室內(nèi)的采光要求,這時要調(diào)整電池片間距到25mm左右,使組件的透光率在30%左右。
3.6 光伏組件安裝方便的要求
BIPV光伏組件作為建筑物的一部分,它安裝要求比普通組件的安裝要求高很多,難度大很多。一般BIPV組件安裝高度較高、安裝空間較小??紤]到安裝方便,可以將光伏組件做方便拆卸的單元式幕墻形式,這樣既方便了安裝,同時也提高安裝精度。
3.7 BIPV對光伏方陣的布置要求
對于某一具置的建筑來說,與光伏方陣結(jié)合或集成的屋頂和墻接受的太陽輻射是一定的。為獲得更多的太陽能,光伏方陣的布置應(yīng)盡可能地朝向太陽光入射的方向,如建筑的南面、西南、東南面等。
3.8 尺寸和形狀
目前市場上大部分的光伏組件的為用于光伏電站和與光伏電子產(chǎn)品配套,規(guī)格相對比較單一,不能適應(yīng)建筑多樣化與個性化的要求。用于BIPV的光伏組件,需要結(jié)合建筑的不同要求,進行專門的設(shè)計與生產(chǎn)。
4 結(jié)束語
綜上,光伏建筑一體化(BIPV)體現(xiàn)了創(chuàng)新的建筑設(shè)計理念和高科技含量,它不僅開辟了光伏技術(shù)應(yīng)用于建筑領(lǐng)域的新天地,而且拉動了光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及在城市的大規(guī)模應(yīng)用,隨著光伏材料成本的下降及歐美光伏發(fā)電項目的普及,光伏產(chǎn)品在國內(nèi)的應(yīng)用條件日趨成熟。相信在未來2-3年內(nèi)將會涌現(xiàn)出大批的BIPV光伏建筑藝術(shù)品,并且是一些非常有代表性的大型光伏建筑項目,因而具有非常廣闊的市場前景。
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