工程论文被动式集成设计内容
论文作者:同为论文网 论文来源:www.lunwenei.com 发布时间:2017年07月10日


从系统的角度来说,被动式策略集成设计的内容分为两个层面,第一,被动式设计策略系统内部的集成设计,其结果直接影响建筑物的外部气候调节性能、室内热舒适性和设备能耗。第二,被动式策略系统和建筑其他系统设计的集成,包括:使用功能设计、结构技术设计、造型外观设计,其结果决定建筑在适用、安全、美观各方面的整体性能。

1 物理性能集成    

被动式气候调节的能力体现了建筑的物理性能,在屋顶的隔热设计中,可以采用增加隔热层,设置架空通风屋顶、蓄水屋顶或者种植屋顶等单项策略的做法,也可以采用多项策略,在保温隔热层屋顶的基础上增加架空通风屋顶共同作用,或者是将蓄水和种植的做法合并设置屋顶蓄水种植花园来实现屋顶隔热图。单向策略的效果那种最好,多项策略的使用能否更为理想?这就需要对于被动式设计策略进行物理性能的集成设计。    

物理集成设计需要考虑策略之间的矛盾性和协同性问题,矛盾性体现策略之间的相互制约、此消彼长的影响,协同性则体现策略之间相互促进、事半功倍的作用。比如:夏季室内降温可以采用遮阳和自然通风两种策略,如果外部遮阳的形式不当,就会影响窗户的开启或者阻碍自然风进入室内;又如:前述蓄水和种植合二为一的做法,就可以在保证屋顶隔热性能改善的前提下,利用蓄水池提高土壤的保水性,使屋面种植效果更为理想。因此,被动式策略的物理集成设计要求建筑师充分理解各种策略的作用和使用方式,采用合理的建筑形式规避策略之间的矛盾,促进策略间的协同。

2 功能使用集成    

建筑物内部的使用功能由不同的系统协调实现,需要有满足功能容量的使用空间,也需要满足功能使用的采光照明,设备设施,还需要满足使用舒适的温度、湿度和净化空气等,这些因素对于被动式策略的采用提出了不同的要求。以博物馆建筑的陈列厅为例,展示对象对于空间尺度和室内环境的要求是陈列厅内部功能需求的基本标准,对于要求恒温恒湿的陈列厅,采用自然通风和大面积的自然采光策略显然是不合理的,通风和光照带来的温度和湿度波动违背了功能使用的要求;然而,增加陈列厅墙体的蓄热性则是保持内部温度稳定减少空调能耗的合理策略。相反,就会展建筑的展厅而言,展品没有恒温恒湿的环境要求,因此可采用自然通风和自然采光以节约空调和照明能源队。当然,使用功能对于被动式策略也并不都是限制,相反在某些情况下还有促进作用,例如:采用自然通风和天窗自然采光的会展展厅,其使用空间高大的特性有利于热压形式的自然通风,而顶部的自然采光口通过太阳辐射增大热压通风的效应,为散热换气提供风道。

3 结构技术集成    

建筑被动式设计策略要通过具体的建筑构件来实现,而实现这些需要结构技术的有力支持,在同一性能前提下,不同的策略对于结构技术的影响也不同,合理的策略不仅能简化结构设计难度,降低结构的荷载,还可以利用结构体系原本的物理特性提高策略的效用。简单来说,玻璃幕墙的外遮阳百叶如利用幕墙龙骨和框料的分隔关系来设置就是简化结构形式,顺应结构特点的合理方法。同理,在无充分理由的I清况下,如果采用加厚墙体的策略来提高蓄热性就会增加结构体系的荷载,倒不如采用带空气间层的轻质墙体作法。此外,被动式策略也可以利用结构本身的蓄热性,比如钢筋混凝土大跨度结构梁和采用剪力墙结构做法的交通核心都是良好的蓄热体,建筑合理的布置这些蓄热体可以大大提高整体热稳定性能,降低内部空调能耗

4 造型美学集成    

被动式设计策略最终落实到具体的建筑形态,将满足被动式策略气候调节性能的各种空间、构件和材料作为美学设计元素,考虑它们自身与组合的形式美关系,形成满足视觉审美和地域文化表达的建筑外观造型,就是被动式设计策略的造型美学集成。例如:建筑外窗遮阳设计选取水平遮阳板的做法,遮阳板的形状可以是厚重的立方体的混凝土板状形式,也可以是轻薄的流线或曲线型金属片状形式。在设计和选择时,建筑师除了要考虑其遮阳构件本身的造型是否美观,还要考虑遮阳构件、窗洞以及整个建筑立面形体之间的尺度和比例关系是否协调。    

审美多元化的思潮为被动式策略的造型美学集成设计提供了积极的创作环境,使得建筑师的创造性得到更自由的发挥;而对基于地域气候适应性的被动式策略还能深度发掘建筑的地域性特征,促进建筑文化地域特性的延续和发展。


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