建筑空间设计方法（通用12篇）
建筑空间设计方法 篇1
1 引言
大空间建筑始终都是每一个时代建设的焦点之一, 空间是建筑的主体, 空间的组织和设计是建筑设计的中心内容。大空间建筑的空间具有特定的个性特征和魅力, 其空间的组织与设计的成功与否是大空间建筑设计成败的关键。
2 大空间建筑空间形体的设计
2.1 完形法
完形是大空间建筑最基木的空间形体形态, 也是人类最早所熟知和使用的空间形态, 包括几何体和仿生体两大类型, 在各种大空间建筑中广泛使用。
2.2 切割法
现代大建筑的空间形体大多取自于动植物的蛋壳、果核、叶茎等受力十分有利的自然形式。然而, 建筑空间是以人为主的活动空间, 与动植物抵御外界各种侵袭而营造的生存空间毕竟有很大的原则区别。动植物营造的坚硬外壳或柔软而结实的韧性结构, 一般是经受动态的多向度的外力作用, 而建筑结构木身则是静态的, 大空间结构主要是经受竖向的重力作用。同时, 人们活动所用的空间底界面多数情况下是平整的水平面, 而非曲面。因此建筑设计对于自然界完整的结构形式, 一般是选用其中部分, 而非全盘移植, 做屋盖或做屋盖兼侧墙。这就必然要对完整的自然界结构形式进行切割取舍, 取其对建筑有用部分, 舍弃多余部分。
2.3 组合法
空间形体组合就是加法思维的一种具体体现。空间组合是由一元构成迈向多元构成的有力举措。从理论上讲组合的可能性相当广泛, 尽管谈不到无限, 但比起剪裁要广泛得多。从国内外众多创作实战来看, 为创造独特的建筑空间和个性化的建筑形象提供了十分有效的创作手段。
3 大空间建筑与环境的协调
3.1 体量的处理
3.1.1 彻底隐藏体量
采用完全地下的结构形态, 力求从外部体量上彻底消除对环境的冲击。这种视自然环境保护和实现可持续发展的观念在大空间建筑设计中的突出表现。
3.1.2 部分下沉以减小体量
通过把部分支承结构及建筑空间下沉到自然地面以下, 实际工程中应用相当普遍, 对于推力结构, 还有减小基础推力处理困难的好处。适当的利用, 可以把外露体量调整到与环境要求和建筑要求相宜的程度, 取得最佳体量效果。这对公园绿地环境和历史人文环境的景观保护起到显著的作用。
3.1.3 夸张体量
大空间建筑在城市环境中通常扮演着视觉中心的作用, 作为“图”而突出于周围般建筑物形成的“底”。不但在建筑形象上要努力获得区别于周围建筑环境的标志性, 而在建筑体量上突出甚至夸张也是经常采用的有效途径, 从而使大空间建筑所固有的宏大之美得到更鲜明的体现。
3.2 形体的协调
自然环境条件可分为自然特征不十分明显的和十分明显的两大类。有些情况下基地对建筑的制约相对比较小, 建筑单体形象创造的自由度比较大。而环境特征明显的从地则会对建筑的制约作用, 从而也影响到空间形体的选择。
不同的建筑空间自身具有不同的形象特征, 或张扬, 或含蓄, 或稳重, 或飘逸。这往往是决定大空间建筑形象效果的主要因素。不同的环境特征还需要恰当的建筑形象与之配合, 才能取得相得益彰, 具有个性的整体效果。在大空间建筑设计中根据不同的环境条件要求, 选择城能呼应环境的建筑形体, 往往是建筑设计成功的有力保证。
3.3 材质的呼应
3.3.1 膜结构材料
膜材由于自身具有轻柔、洁白的形象特征, 以膜材建造的膜结构也具有同样的形象特点。同样体量的建筑物相比较, 膜结构建筑比其他材料的建筑的体量感要弱得多, 因而用张拉膜结构建造较大体量的建筑, 却较少产生过分的压抑感。
3.3.2 玻璃材料
“钢索+杆十玻璃”结构的透明建筑是现代结构技术的突出成就之一, 由于其透明性而具有“虚”感, 因而恰当的利用对呼应环境有独特的作用。
3.3.3 其他材料的质感处理
大空间建筑的材料质感与周围环境的对比度对其体量感有明显的影响, 与周围环境使用相同或接近的表面结构材料, 视觉感知上趋向于把这些部分归结为环境的部分, 使真实感知的大空间建筑本身体量趋于减小到与环境呈不同材质的那部分体量上。如处于绿化环境中的大空间建筑以草皮覆盖建筑下部支撑结构体量;处于岩石环境中的建筑把部分墙面用同样的岩石砌筑;处于历史保护性古城附近的建筑下部结构墙体用城墙的材料砌筑等等。
4 大空间建筑内部空间的处理
4.1 采光天窗与屋盖结构的配合
天窗采光是大多数情况下都要采用的途径, 许多采光方式都要求与屋盖结构形式取得直接的配合。通过适当结构形式的选择和构件的巧妙运用提供出合理的采光方案, 而通过天窗的布置也能更好地表达结构形态, 成为活跃建筑形象的一个十分有效的手段, 主要有如下方式:一是利用专设的天窗架简单的屋面上巧妙布置天窗架即可解决采光问题, 又可活跃建筑形象。二是利用组合结构交叉部分的高差;三是利用组合结构的主拱、叉梁等构件利用突出屋面的主结构构件布置天窗采光, 有助于更鲜明地表达结构形态, 而又不需要专设天窗架。四是利用透光屋面结构材料张拉膜和充气结构屋盖由于所用织物材料具有透光性, 结构、维护和采光功能融为一体, 而且光线均匀、不会产生眩光。在大空间建筑中应用越来越多。
4.2 声学质量的控制
大型厅堂建筑在声学条件上要求有较好的清晰度、丰满度及声场均匀度, 避免声聚焦、共振不良声学缺陷的产生。结构形态的几何形体对厅堂音质有十分重大的影响, 合理的结构形态选可以为声学设计提供理想的条件, 而不合理结构形态可能造成严重的声学缺陷, 即使花费大量声学构造性的补救措施也可能只收事倍功半之效。
为得到良好的声学效果, 应尽量选择曲率大的曲面屋盖, 而下垂的凹面屋盖可避免声聚焦, 例如到置的壳体单元和悬索结构屋盖。一些薄壳、悬索、网架等所具有的圆形或椭圆形平面形式, 也可能产生声场分布不均、出现声聚焦和沿边反射等声学缺陷。在建筑空间形态设计中, 对不同空间形态可能产生的声学效果有所认识, 最大限度地为理想的声学效果创造基础条件, 避免不必要的麻烦。因而对于声学质量要求特别高的建筑类型, 如剧场和音乐厅, 应避免采用平面或剖面上会产生明显声学缺陷的空间形态。
4.3 热工性能
除膜结构之外的其他屋面结构一般屋面维护材料需要考虑轻质高效, 其他方面与常规相差不大。空间形态中从热工性能方面看主要需注意表面积和有效容积的差异。
几类大空间建筑形式从表面积和容积的比值上存在显著差别。拱形结构较接近圆球, 容积定情况下表面积最小, 张拉结构表面积往往最大。但在具体设计中考虑容积时不能排除具体使用要求, 最适合内部空间使用要求的有效容积应认得到重视。需要防热的情况下则使两层之间对室外开放, 形成空气流动的夹层, 达到隔热降温日的。
5 结语
大空间建筑的空间设计是大空间建筑的中心内容, 其设计方法与建筑形态、建筑环境、建筑文化、内部空间处理等多方面密切相关。随着时代的发展而发展, 大空间建筑的设计手法是个科学的发展过程, 经历了从古典时代的美学为导向、工业时代功能为导向和后工业时代以环境为导向的辩证发展过程, 当代大空间建筑设计主要表现出隐喻、仿生、高技术生态的倾向
参考文献
[1]王增龙, 刘莹.从鸟巢看大空间建筑设计未来发[J].山西建筑, 2007.29
[2]蒋玲.大空间建筑形态发展研究[J].工业建筑, 2008.S1
建筑空间设计方法 篇2
建筑会对周围的环境造成一定的影响，因此加强建筑选址与现场设计，使绿色建筑设计的一个重要环节。首先在建筑选址时，要避开生态敏感区域。一方面，生态敏感区域的基础设施薄弱，无法给人们提供衣食住行方面的方便。另一方面，生态敏感区域容易遭到破坏，从而导致建筑性能大打折扣。以人为本是建筑选址最重要的原则，因此要考虑到公共交通系统与当地气候条件等要素，目的在于通过合理的建筑选址，为人们的衣食住行提供便利的条件。对建筑地段进行现场设计是保证建筑与自然环境和谐统一的必要条件，因此不仅要考虑到当地的环境条件，还要将绿色建筑的设计概念融入其中，例如，建筑的设计要建立在当地生态完整性的基础上，合理利用建筑周围的自然生态环境，使建筑的整体设计融入于当地的生态系统当中，并尽量减少现场的热岛效应[3]。
3.2自然能源的使用
绿色建筑最大的特点是节能环保，如何在节能环保的同时，又满足人们对室内环境质量的要求，是评价一个绿色建筑设计成功与否的关键。光热转换是太阳能应用的基本形式，通过修建太阳房、太阳能地板辐射采暖技术，能够将自然的阳光转化为可利用的能源，从而完成太阳能在绿色建筑中的应用。如今我国百分之三十以上的绿色建筑都使用到太阳能空调，太阳能空调的优势在于可将自然资源转化为可利用资源，从而减少建筑每年能源的消耗，达到节能环保的目的。被动式太阳能房则利用了建筑的结构与布局，是太阳能在建筑节能应用的主要手段，同时被动式太阳能装置能够将采集来的能源进行储存，能够在冬季阳光较弱的季节，满足建筑物的采暖要求。地热能也是重要的自然能源，已经成为近未来建筑节能自然能源应用的发展趋势，主要源于地热能利用的廉价性，能够在短时间内获得居民的认可，利于推广，尤其在绿色建筑节能设计中，地热能的利用，能够有效的减少我国中南部以及北部地区的取暖问题，因此在业界得到了广泛的认可与使用。
3.3建筑及其配套系统设计
建筑及其配套设计要兼顾节能环保与室内环境的舒适性，除了在设计中采用环保型材料之外，还要采取某些节能设计。配套系统设计是对自然光设计与自然风设计的综合利用，主要通过绿色建筑与外界环境达到和谐统一的方法进行绿色建筑的节能设计。比如在绿色建筑的设计之处，就突出保护自然风的路径，从根本上解决自然风的采集利用问题，在照明问题上，研究建筑物朝向对采光的影响，也是进行绿色建筑节能设计的一个重要方面，增加绿色建筑对自然资源可再生资源的利用率，从而设计出利用率较高的环保绿色建筑。由于我国南北温差较大，而室内与室外也存在着一定温差，自然通风设计便利用了这一点，为了维持室内的温度，比较环保的通风设计是在保持室内空气的新鲜度的前提下，引入自然风进行降温或升温，不但节省了绿色建筑的资源，还改善了人们封闭的环境，在长期来看对人们的健康有好处[4]。
4结语
综上所述，绿色建筑设计不仅仅是建筑室内环境的绿色设计，还应当充分考虑选址与环境的协调统一，使建筑既保持舒适、高效、健康，又与环境和谐，从而实现绿色建筑的经济效益与生态效益统一。
参考文献：
[1]伍小亭.超低能耗绿色建筑设计方法思考与案例分析——以中新天津生态城公屋展示中心为例[J].建设科技,(22):58～65.
[2]黄珂.绿色建筑设计的人文策略——以低技术手段与软设计方法构建绿色生活[J].南方建筑,2014,(6):70～75.
[3]李延钊,林超楠.基于BIM技术的绿色建筑设计方法——以南宁市城市规划展示馆为例[J].暖通空调,(10):50～53.
山地建筑设计方法分析 篇3
关键词：建筑设计；山地气候；山地地形；节能设计
1气候建筑与设计准则
1.1气候建筑
气候建筑从本质上说就是建筑回应气候并且融入自然环境的庇护所，它能够充分利用有利气候、太阳能等可再生能源和自然环境，降低不利气候的影响，并能連续调整室内微气候以适应天气的反复无常，清洁低耗，绿色环保，是一种自然、健康和节能的生态建筑类型。
1.2设计准则
气候建筑设计强调自然、绿色、节能以及适宜技术和地域特色，遵循乡土建筑美学与节能法则，顺应自然界的阳光、风力、气温、湿度的自然原理，尽量不依赖常规能源的消耗，以规划、设计、环境配置的建筑手法来改善和创造舒适的居住环境。
2基于山地气候与建筑设计方法
2.1山地建筑择址
山地气候不但体现一定地理经纬度的大气候特征，同时还反映出不同地形地貌所形成的小气候特征，是二者的综合显现。小气候特征与建筑所处的微观地形有关，涉及山体形势、海拔高度及山地地貌，这些因素与温度、湿度、日照、风雨等气象因素相互作用，形成了具有不同特征的山地小气候。由于山体坡度、坡向和海拔高度不同，各方位山坡日照时间和强度差异很大。南坡日照时间相对最长，夏纳南风，冬避北风，冬暖夏凉，气候条件最佳，是最为理想的建筑选址地；而东南、西南坡的日照时间相对较长，气候条件次之，是较好的建筑基址；东坡、西坡分别通常只有上午和下午半天日照，相对较短，气候条件相对较差，可以因地制宜布置建筑；北坡和东北、西北坡日照时间最短，北坡山地冬季甚至没有日照，夏热冬冷，冬风凛冽，气候条件最差，一般不宜布置建筑。因此为了冬季获得尽可能多的日照时间，同时保证夏季良好的通风纳凉，山地城镇与建筑基址优先选择南坡和东南、西南坡，其次是东、西坡地。
2.2山地建筑
山地建筑形态应反映气候特征：松散的建筑布局有利于湿热气候的通风降温，但不利于遮阳与热压拔风；而适当紧密的布局形式既利于冬季防风，又可以利用建筑遮挡夏季烈日，产生热压通风。夏热冬冷气候的山地城市，由于既要照顾夏季遮阳与通风，又要保证冬季日照与保温。因此，建筑的间距宜适中，建筑群体形态呈现南向开敞、北向闭合的半封闭半开敞的建筑组群布局。
山地城市景观设计结合气候环境，城市空间规划平行于南向山坡等高线，东西向山地建筑宜垂直等高线南北向布局，形成结合山地地形和局域气候的特定城市景观形态。南坡建筑沿山势呈阶梯状，建筑阶梯平行山体等高线，北高南低，夏季避免阳光直射，减少辐射热，冬季获得更多的日照，冬暖夏凉；东西两侧建筑亦呈台阶状形态南北向布置，建筑阶梯垂直山体等高线。随宜山丘的北高南低的整体格局易于满足日照需要，夏季形成良好的通风，冬季可阻挡寒冷北风，不但提高了建筑容积率，而且可使建筑获得更好的景观视野，并与山地形态协调一致，延续山地天际线，由此展现山地的独特自然与建筑交融景观。
2.3山地城市竖向设计
山地城市与建筑尽量选择南坡、东南与西南坡，竖向设计时尊重原始地形地貌，形成结合特定山地地形轮廓线的山地城市与建筑形态。场地的坡向为南向或接近南向，将有利于建筑冬季太阳日照和辐射得热以及夏季遮阳、通风。向阳坡地建筑间距L2小于平地建筑间距L1，建筑间距缩小，因此南坡可以提高建筑用地的容积率。在竖向设计中应充分运用这个有利条件，高效保留并利用南向山地进行台地式布局，节地省耗；而北坡则相反，竖向设计时应缩短北坡的长度，增加北坡的坡度，并布置日照要求低的次要建筑。为减少建筑物之间对南向日照的遮挡，建筑间距比平地增大，因此北坡内建筑宜以错开式点式布局为主。道路竖向设计时，应尽量与山地等高线保持一致，尽可能减少土方总量，降低对山体的破坏：
山地大部分处于夏热冬冷地区，这种气候区域建筑与城市规划布局需要考虑冬季防风和夏季自然通风设计。夏季的自然通风要求建筑群体布局尽可能减少对风的阻挡，单体建筑面对夏季主导风向应该是开敞的，以便引导气流进入。而冬季风通常与夏季风是相反的，因此城镇总体布局北密南疏，北高南低，建筑单体北向相对封闭，以阻挡冷气流入，南向纳阳通风，这种相反的通风设计需要仔细审视冬夏两季的主导风向。
2.4.1城镇通风策略
夏热冬冷地区受大陆性季风气候影响，冬季和夏季主导风向往往相反。夏季以东南风为主，冬季盛行西北风。利用这种冬季和夏季主导风向的差别，结合城镇设计布局方案可达到冬季防风和夏季自然通风的目的。为引导和加速夏季群体内风的流动，城镇建筑群主要朝向与夏季盛行风方向的角度宜控制在0～60℃间，并兼顾朝向与山地地形等高线，尽量与正南向夹角保持在300范围内。从有利于建筑单体通风的角度看，建筑的长边最好与夏季盛行风方向垂直；但从建筑群体通风的角度看，迎风面建筑的长边若与夏季盛行风方向垂直，将影响后排建筑的夏热通风。因此，在夏季城镇空间通风策略上，南部建筑需要保持一定的开敞性，建筑长度不宜太长，留有风口以便形成穿堂风；而冬季防风策略而言，北向要尽量封闭，减弱冬季北向寒风，所以山地城镇北侧布置最高和最长的建筑，南侧布置低矮和体量小的建筑，采用前后错列、斜列、前短后长、前疏后密、喇叭口等导风技术措施,以组织夏季自然通风和冬季防风。
2.4.2建筑通风应变
建筑单体借助热压原理拔风，通风节能策略包括平面设计合理组织水平穿堂风，以及在室内设立通风竖井。竖井上部设排风口可将污浊的热空气从室内排出，而室外新鲜的冷空气则从建筑底部被吸入。热压通风效能与进、出风口的高差和室内外的温差有关，室内外温差和进、出风口的高差越大，则热压作用越明显。
在夏热冬冷地区，夏季节能设计要尽量避免或减低东、西晒和顶晒的面积，以及阻止太阳热及辐射热进入室内，并有效组织室内的自然通风，隔热、通风与降温是主题；而冬季则相反，建筑节能设计要充分利用日照、太阳能采暖，避免凛冽冬季风入侵室内，纳阳、日照与保温是其主题。尽管二者是相矛盾的，但是还是有共通之处，如建筑南向的利用、建筑体型的选择、空间开阖的变化、遮光纳阳板的调节，以及各种遮阳措施和太阳能采暖策略等。
2.5.1加大南墙面积
在山地地形环境中，如果建筑不能够东西长轴展开时，或建筑进深很大，可以通过建筑平面布局和剖面形式设法解决冬季太阳得热，夏季纳凉通风，原则就是想办法争取更多的南向墙面面积。设计中利用正南朝向，东西轴悠长，建筑空间沿轴线方向组织。北面设置交通走道作为气候缓冲空间。主要功能用房都朝南向布置，东西向长轴的设计缩短了东西向的外墙面积，从而减少了夏季太阳辐射得热。
2.5.2降低体形系数
影响建筑热工性能的另二个重要因素是建筑的体形系数。对于同样体积的建筑物，体形系数越大，其外表面积越大，散热面积也就越大。因此，寒冷地区建筑的体形系数越小越有利于保温，同样也越有利于夏季隔热。
2.5.3节能构造设计
节能构造设计受传统地方技术的启发，合理利用可再生自然资源，不依赖耗能设备，而在建筑形式、空间布局的细部构造上采取措施，以改善建筑热环境，实现微气候建构。适应地方气候的节能构造策略包括：
①采用现代构造技术与材料，遵照节能构造规范，采用高效保温材料和严谨的构造设计，提高建筑围护结构的保温隔热性能，减少冷桥失热的构造设计。
②太阳能取暖、太阳能热水泵及太阳能光伏发电节能构造措施。
③利用地表下的土壤浅层地下水、河湖水与地表的温度差的通风节能构造设计。
④建筑表面或内部引入绿化开敞空间，减轻建筑的热岛效应的生态构造设计措施。形成多维立体绿化系统，通过绿化遮阳、造景，形成独特的建筑景观形态。
⑤双表皮的外墙构造设计形成具有保温隔热效果的复合空间，可以利用双层外墙设计构造形成夏季自然通风，冬季封闭形成空腔保温。
3结语
3D建筑绿化设计方法 篇4
自然建筑大师赖特曾说过:“一种能回应环境与生态体系的建筑物,是能与基地的自然特性和谐共存的建筑物。”
高层建筑在一定程度上缓解了城市拥挤的现状,扩大了公共绿地和其他的活动空间。但人们大部分的活动还是在高层建筑内部,若解决每栋建筑的散热和其中大量人员的休闲生活需求,需与之相配的巨大绿色空间。而这种土地绿化手法很难满足我国经济高速发展的需要,所以最直接有效的方法是在建筑上创造绿色空间。高层建筑最明显的特征是它的表面面积比占地面积占有更广泛的区域,所以墙面绿化建设因可有效地提高绿化面积和减少建筑的能源消耗,而符合节能建筑和绿化建筑设计概念,得到普遍的倡导。绿色建筑墙面这一设计技巧被运用在建筑墙面来增加绿化面积,并逐渐得到了越来越多的关注。
但是现在广泛使用的垂直绿化模式(墙面绿化和屋顶绿化),既不符合北京的四季分明的气候变化,又不符合建筑和生态相结合的预期——不单只是在建筑平面上平铺绿化植物,而是利用植物为北京的高层建筑做二次改造,改善城市环境,改善居住人群的生活质量。通过之前对于垂直绿化的研究,可在垂直绿化的基础上发展立体建筑绿化,使绿化从平面转化为立面,不但能扩大绿化面积,而且可以在建筑和绿化之前的立体空间里增加一些功能区域,比如休闲区、花园区、儿童区等,并对绿化形态做更多的装饰处理,这样绿化将不仅仅是一种生态的辅助,而是能转化为一种可改造现有建筑的手段,不仅是种植在墙面的植物,而是可给生活在建筑中的居民带来更多生活乐趣的建筑模式。
2 立体建筑绿化的设计思路
“从古至今,人始终是所有事物的一种尺度。在人身上存在着他对自然的感情,存在着他对自然的和谐与一体,同时存在着他对自然的内在反应和关系。”——波特曼[1]。
3 设计概念来源
因为这次的设计地点选在北京,笔者希望能引入一些中国传统的设计元素,比如传统的中国建筑跟绿化结合的典范——中国园林设计(图1)同时为配合将垂直绿化的平面转换为立体建筑绿化的立体的概念,笔者希望利用将平面的中国传统山水画的概念引用到建筑上,在建筑立面上作出中国传统园林的立面效果。
4 设计过程
中国山水画跟建筑外立面的结合方法如下。
首先选择一幅山水画,既有山水的线条勾勒,也有大面积的留白,符合中国山水画和传统园林设计的特点(图2),在绘图软件中,将山水画做一个线型勾勒(图3,4),接下来将线型简化,并跟建筑作贴合处理(图5,6)。
将线型区域根据原来山水画的形态做简单的立体处理(图7)。
5 区域空间设计
建筑外立面的空间作区域设计,需首先确定要做的区域与位置。
立体建筑绿化要保证交通的通达性,既要便于行人和车辆通行,也要考虑到消防疏散的因素。在做立体墙面绿化时,不仅是表现绿化和建筑上的设计,更多应给生活在建筑里的人提供更多的活动空间和生活享受。
例如,老人活动——老人喜欢热闹,许多资料表明,当老人观看小孩玩耍时,会激发出生活的活力,因此老人活动区宜紧邻儿童活动区。
儿童游戏——“一起做游戏”能鼓励儿童互相交往和学习,需足够的地方满足儿童的群体活动。许多经验认为沙坑是最经济且安全的儿童游戏场所,还可放置消耗体力的儿童游戏器具。儿童活动区旁宜设成人休息处,可有植物或围栏阻隔,应对儿童活动区保持适当监视。
随着生活水平提高,很多人喜欢养宠物,尤其是养狗。遛狗成为人定期外出散步的理由,增加了人室外活动机会。在美国伯克利“把公园的一部分用篱笆围起来并指定为‘试验性的遛狗公园’”,遛狗者在遛完狗后要负责清扫,结果很受欢迎,后来在美国有许多社区已发展出类似空间以满足城市里狗及其主人的需要[2]。而孩子又很喜欢宠物,常跟宠物玩耍可培养孩子的责任心,所以宠物区可放置于儿童区旁边。
空中花园宜设安静的团体活动,所以可放于老年区旁边,并据情况将功能改为露天茶座、烧烤区、赏月区或晚会区。青年区比儿童及老人活动区相对次要些,而且年轻人喜欢运动,可利用建筑立面的形态,将青年区设计成攀岩区,让青年人可以在自己居住的空间就可以享受运动的乐趣。养花种果种菜很多人都有养花的爱好,因此可在每个区域都设计绿化,既有装饰效果,也可让住户可自己动手养花或栽植盆景。栽植一些易管理的果树非常有趣,人可观察长叶、开花、结果和落叶等过程,还可体会收获喜悦,青少年可由此了解自然,热爱自然。调查研究中注意到,对那些得分很高的广场,人们的评价主要涉及各种景观要素的形式、颜色和质地,这些景观要素包括树木、灌木丛、喷泉和雕塑、不同形状的工艺品、空间提示物、隐蔽处、拐角和高程变化。高层住宅的立体建筑绿化作为公共活动空间,也存在这种规律。来访者受到丰富的颜色、形状、质感和疏密变化的视觉刺激,感受自然,可释放生活压力,舒缓高层住宅带来的单调感、冷漠感和紧张感。
季节变化使立体建筑绿化植物呈现很有趣的生长态势。为避免冬季单调的色彩,需要有常绿树和冬季开花树木来调节,如松树、梅花等;树叶颜色变化能带来季节的信息;用彩色叶片的地被类植物和灌木既能使色彩搭配变得很丰富,又可节省频繁更换花卉的成本;不同种类的草皮能组成多彩的图案;土层深度不同,草皮深浅不同。小品类植物配置简易构筑物能有效限定空间和营造空间氛围,如亭、花架、廊、玻璃花房等。它们体量不宜过大过密,不应对后排住宅产生遮挡。花架和廊适合攀缘植物生长,其绿荫又适合人们活动。木质休息长椅在屋顶绿化中很重要,可散布在各种活动区周围。
立体建筑绿化面积有限,如缩微自然一般需通过简单而精致的植物搭配、材料来营造出自然环境的感受。因此,需要严格控制植物的种类和密度,能产生小中见大的效果。上述活动内容宜室内外结合,让不同年龄段和不同需求的人群都能感受到空间变化带来的乐趣(图8,9)。
6 结构和绿化说明
因为在建筑中有大量的留白,这一部分可以直接采用传统垂直绿化的模式,(图10,11)直接在窗户中间的空隙部分种植植物,可以制造很好的光影效果(图12)。
关于立体绿化的部分,采用网格南非设计师霍尔丹马丁的容器悬挂式垂直绿化系统——wallflower系统(图13)。可以在墙壁上种植有机蔬菜和植物,让高密度的城市环境变成有大自然气息的可持续发展的居住地。
这个模块化种植安装方便容易,可以让每一个区域和家庭都可以拥有自己的垂直花园。在设计系统结构时,马丁模仿了蜂窝实际有效的阵列组合,模仿蜂窝的组合模式而非蜂窝的形状。
模块化系统是由3个大小不同的花盆组合成的六角形,每个花盆是由再生纸加工成型,紫外线稳定,再通过可再生不锈钢支架安装在墙上,形成立面绿化效果。3个不同大小的花盆根据各种蔬菜的不同土壤深度要求专门设计的:大花盆可种植根茎类蔬菜,例如胡萝卜,中等花盆可种植如果实,如西红柿,小花盆可种植茎叶类蔬菜,如生菜,还有其他植物如爬山虎或肉质植物都可以种植在wallflower中。
7 效果图展示
宠物区、儿童区效果图如图14所示,老人区咖啡厅效果图如图15所示,空中花园区和青年区效果图如图16所示,结构外框架示意如图17所示,植物生长示意如图18-20所示。
8 结束语
北京是中国的首都,作为最大的发展中国家的首都,城市的发展不可避免的带来了严重的环境问题,过多的工业废气排放和汽车尾气在见证经济增长的同时,也在吞噬着整个城市人民的健康,而城市用地过多,高层建筑密集,城市绿化减少,让号称城市绿“肺”之称的绿色植物过少,也是摆在中国政府和人民面前的现实问题。
在对别国成功案例的研究中发现,在制定法令,节能减排,研发新能源的同时,在城市中利用绿化跟建筑结合的模式——垂直绿化是解决城市绿地过少,改善城市环境的不二选择,在系统的研究了垂直绿化的功能和作用,以及它的历史和发展后,笔者发现了现阶段垂直绿化存在的两面性,虽然它在改善城市生态和对建筑平面有一定的改善作用,但是目前在发展过程中也存在一定的局限性,比如只有平面的装饰效果,没有立体的造型设计,大部分研究都是种植植物和工艺的研究,忽略了对建筑的二次改造功能,另外一些开放和半开放的设计并不适合四季分明的北京,所以结合以上观点,和笔者对垂直绿化的研究以及对北京现状的调查,将传统的垂直绿化转变为更适合北京的立体建筑绿化,这种新的绿化方式不但融入了中国传统的园林设计特点,更创新的将平面的中国山水画的概念跟立体的建筑作结合,在建筑立面上设计出立体的中国特色的立体建筑绿化模式,并在其中摆放了宠物区,儿童区,老年区,咖啡区,空中花园和为青年人设计的攀岩区,不但利用绿化模式完成了对建筑的二次改造,改善了城市环境和居住人群的生活质量,更为开放性小区实施后小区内部的绿地和活动区域私密化提出了一条新的设计思路。
由于受到条件的限制,本次的研究主要通过文献查找和实地走访的方式进行,虽然对垂直绿化进行了分析和研究,并提出针对北京实际情况的立体建筑绿化发展模式,但是对一些理论的认识还不够深入,对立体建筑绿化的设计还停留在图纸阶段,并没有细致的对结构和材质以及实用和耐久性进行详细的研究,只是完成了立体建筑绿化初步的概念设计和结构引用。
因此对立体建筑绿化的最终结论的合理性论证进行的还不够全面,需要在下一步的研究中进行更多更深入的研究。
参考文献
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[3]Jean Carroon,胡先福.建筑与环境管理相互关系及发展综述[J].建筑技术,2015,46(1):6-10.
上海高层建筑空调设计新方法 篇5
内容提要：当代空调的发展离不开两个可说是永恒的主题：一个是室内空气品质；另一个则是节能运行。所以，涉及空调的几乎一切新技术、新方法均是围绕着这两个主题，力求创新。本文主要介绍近几年来境外设计单位在承接上海某些高层办公楼设计中所采用的一些新设计方法，并结合国外的最新空调工程设计节能规范和个人的心得体会予以综合评述。本文的目的主要在于罗列并介绍笔者近年来对于上海地区这类高级民用与工业空调领域中的一些有关新技术、新方法的见闻，并结合国外最新的空调工程设计节能规范，浅谈个人的认识和见解。
关于空调平面分区概况
在欧美和日本，对于像诸如商场、餐饮、办公楼等大面积空间的空调设计都遵循一个基本前提——平面分区。所谓平面分区主要有两层含义：①根据负荷状态下的不同进行分区。譬如，在某些场合，考虑到太阳辐射热负荷可能随朝向和时间有很大变化，故按朝向可分成东区、西区、南区、北区，以利分别单独控制；但是应用得更多的是按冬季室内负荷性质不同而进行分区，分成内区和周边区。②在同一区（譬如内区或周边区）内，为了考虑节能运行，又人为地把一大块面积的空间假想地按150-250m2划分成一个个小区。每1个小区内由1台代表该区温度的温度传感器来控制该区的温度。对此，部分国家的空调设计节以有规范中还明确地规定了这种分区的最大面积的限值。
关于这一点，其实也是很容易理解的。如果一个很大的空间仅由1台装在某处的温度传感器来代表整个大空间的温度进行温度控制，那么由于气流组织和各个局部负荷的差异，各处的温度差别可能会很大，在同一时期内可能出现一处过冷，另一处过热的现象。这种过冷、过热，显然便导致了能源的浪费。
对此，这里不打算进行评述，下面拟着重讨论内区和周边区的问题。1幢大楼标准层平面一般至少得有500-1000m2，其进深少则几米，多则十几米。经验表明，紧邻外墙、外穿的区间，冬季由于室外气温低于室内，通过外墙、外窗的传渗透等影响，室内需要供暖，才能保持室内所需的温度。但是，远离外墙、外窗的区间，冬季却没有这炎热损失，所以，它没有供暖要求。非但如此，现有的现代化大厦的使用实践经验表明，随着办公设备的迅速进步，室内使用的自动化办公设备的种类和数量愈来愈多，如计算机、复印机、打印机、文件破碎处理机、传真机等等。这些办公设备的用电自然最终还是以热的形式散发出来。另外，现代化大厦室内照明的照度标准也远远高于一般常规建筑。这样大功率的照明灯具显然也是全年稳定的散热源。所以，就这部分区间而言，冬季不但不需供暖，而且还得供冷，否则室内便会过热。
基于冬季这两个部分区间的两种截然不同的空调要求，现在欧美、日本等国家的规范化做法都是首先在平面上划分为周边区和内区。内区需全年供冷，周边区则是冬季供暖、夏季供冷。
至于周边区和内区的具体划分方法，大致是把距周边外围护结构内表面3-5m的这一区间定为周边区，其余的面积则统称内区。
由于周边区和内区冬季的运行工况不同，所以，在空调水系统的设计上必须作出相应的考虑和安排。譬如，在水系统方面，尽管对个别空调机组而言，一般都是采用双管制；但是，对于整个中央空调的水系统，这时便不是双管制所能满足要求的了。因为在这种情况下，冬季一方面要考虑周边区的供暖，需要供热水；而另一方面又要顾及内区的供冷，必须供冷水。所以，从这一层意义上来主产，采用如此分区的空调工程的中央空调水系统必须是四管制。
空调风系统
在论及空调风系统的变化和新进展时，需要再重申一点，即我们的讨论主要是针对以办公为主要功能的高层办公楼建筑而言，需要把以居住为主要功能的宾馆客房撇开不谈。因为对于宾馆、公寓之类建筑的空调方式，可以说至今还没有出现其他任何一种能比风机盘管这种水—空气方式更为成熟、适用和经济有效的空调方式。
一、变风量空调方式的应用
众所周知，一般办公楼在建筑和使用功能上不同于宾馆、酒楼客房的一大特点就是空间大、面积大、内装修讲究、隔间的分隔要求能灵活多变。对于这类建筑，过去一直难于找到合适的空调方式。如果采用常规的全空气方式，一方面送风管、回风管截面积大，很难适应高层建筑层高低的状。另一方面，那么大的一个多区系统，各区的温度控制要求也实在是众口难调。因此，至今为止，不少办公楼还都不得不采用带独立新风的风机盘管系统这样的空调方式。
然而，风机盘管系统存在不少问题，其中最大的问题就是滴水问题。引起滴水的原因很多，譬如冷冻水供、回水管和滴水管的保温不好，凝结不排水管安装坡度不够，滴水盘排水口积灰堵塞等等。这种种因素都会导致凝结水的滴漏并污染吊顶。另外，办公楼开间大，其隔间随用户的变换，需频繁改变，如果采用风机盘管机组，则其固定的送风口和回风口将很适应隔间的调整。
基于上述种种因素的考虑，现在有些高级办公楼的空调工程已决定摆脱风机盘管系统，取而代之的是如图1所示的变风量空调方式。
按笔者的分析与归纳，这一系统具有一个很明显的特征，即系统的层次清楚。概括起来讲，可以归纳为3个层次：楼、层、区。其具体的含义是：①第1 层起，全楼设一套中央新风处理机组，这是一个定风量式（CAV）系统，专门用于向各层送固定数量的新风。②第2层次，每层设1套或2套空气处理机组和相应的一次送风系统。这是一个变风量式（VAV）系统，其送风量可根据送风干管内的静压传感器进行自动调节。另外，其送风温度可由1只温度传感器进行预先设定的定值控制。③第3层次，每1个分区设1台风机混合箱，或其他类型的终端，后者也像风机盘管一样，暗装在吊顶内。风机混合箱根据所在分区的温度状况，由温度传感器控制一次风的风量，然后通过软管分别送到各个送风口。风机混合箱有两种：一种用于内区，其中只有1台风机和过滤器，不含任何热交换器；另一种适用于周边区，其中除风机和过滤器外，还装有一组加热器。另外，在一次风的接口风管上装有风量调节阀，后者可根据各相应分区的温度控制器的指令动作，调节一次风的风量。对每一个分区或每个风机混合箱而言，尽管其一次风量根据温度控制的要求，随时都在变化，但其总的送风量却不会变化。
这种系统的优点主要表现在如下几个方面：
a.用全空气方式取代了水—空气方式的风机盘管，从而从根本上杜绝了凝结水滴漏的可能性。b.它不同于一般的全空气方式的空调系统，前者利用吊顶空调作回风室，基本上可省去回风管，而且一次风可采用低温送风，温度可以较低，因而一次风量可减少，从而可缩小送风干管的截面尺寸。
c.与一般全空气方式的多区系统不同，可实现各分区的独立的温度控制，从而改善室内温度分布状态，并且可节能。
d.可适应办公室隔间的变化，因为风机混合箱的安装部位及回风口的位置均与其下面的隔墙无关，即使要改变送风口位置，也只需调整送风软接管的走向即可。
当然，这种系统也有其不足之处。首称，在冬季，由于内区需供冷，周边区需供暖，周边区的一次风需要冷却后再进行加热，这显然构成了能源的浪费。其次，在多数情况下，其造价要高于一般的风机盘管系统。
二、双风机的全空气式系统
在上海较早建成的一些高层办公大楼里，现在反映比较普遍的一个主要问题就是新鲜空气量不足，这引起了办公楼内的工作人员的投诉和抱怨，这个问题已被专门的实测结果所证实。造成这种室内空气品质问题的原因可能有多种，主要的还是空调系统设计上的毛病。这主要表现在以下几方面：
a.在设计之初，虽然设计师在设计中也都按规定的标准考虑了必要的新风量；另外，卫生间也按规范要求的换气次数设计了排风。这样的设计看似一切均按规范进行，并无什么不妥。但实际上，这只是纸上谈兵。问题在于，若按仅有的几处卫生间的排风，其总的排风量还是太小，无论如何也平衡不了整个楼层所需的最小新风量。待建筑物建成投入运行后，往往由于无法开窗，新鲜空气不能如设计上计算的那样如数供应，导致大楼办公区内新鲜空气严重不足，住户们成天抱怨头昏头痛。一旦查出原因，人们就不得不纷纷搬离这种恶劣的工作环境。
b.在一些较早建成的豪华办公大楼里，也许是由于机房面积过小，难以安排；也许是由于设计师为了省事，新风管往往不是直接接入空调机组内，而仅仅通入机房内，新风完全靠机房内的负压吸入。这样的做法，省事倒是省事，然而，实际效果却令人遗憾。说起来，设计也是按规范取用新风量，但实际情况却大相径庭。
c.所谓的变风量空调器不顾场合的滥用。对于高层办公大厦，先姑且不谈其塔楼部分，且说那些高层办公大楼几乎必备的裙房部分。裙房一般均用作商店、餐饮、娱乐、集会场所。对于这些公共场所的空调，早期因缺少经验采用风机盘管加新风的方式比较多。后来，大多数有经验的设计单位在设计文件中往往都宣称须要用的是全空气变风量方式。但实际上采用的却是所谓的“变风量空调机组”。其实，这种变风量空调机组在功能上与风机盘管类似，只能视作大型风机盘管机组，无法真正变风量。采用这种简易式的空调机组是不能满足全年节能运行和充足的新风要求的。
那么，舒适性全空气方式空调系统的标准模式应该是怎样的呢？归纳起来，一个规范化的舒适性全空气式空调系统应该是完全自动控制并带有双风机，可实现全年新风量调节，冬、夏季能确保最少新风量，春、秋季能实现节能经济运行的系统。这一系统的基本组成及其简单易行的控制原理见图2.其相应的调节机构的控制作用见图
3、图4和图5.需要说明的是，关于舒适性空调的节能自动控制方法，根据气象分区的不同，可有多种多样的多工况自动逻辑程序控制方式。这些方式在微机的支持下尽管实现起来并不难，但却显得十分繁杂。比较简单易行、实用的当首推如图2中所示的三种工况分程控制。不管是模拟式控制，还是直接数字式控制，其动作的原理都可用图
3、图4和图5比较直观地反映出来。分程控制的特点是靠执行机构上的定位器（电子式或气动式）预设的信号响应范围（电压或气压值范围），来确保各调节机构（如联动的新风和排风阀F1、F2，加热阀V1和冷却阀V2）不同时间、有序地相继动作。在这里一共采用了三个调节器101、102、103.调节器101的作用主要在于确保冬夏季最小新风量的设定。调节器103的作用在于根据室外温度，对室内温度传感器设定值进行自动再调。
新风阀F1和排风阀F2（还有与之联动，但作用相反的回风阀F3）在过渡季根据室内热负荷状况逐步加大开度，以充分利用室外低温空气的自然供冷能力来代替制冷机运行。这种作用在国外统称为“免费供冷”（free cooling）。“免费供冷”这是如今各国空调工程设计节能规范中必有的非常重要的一条。加拿大1995年国家空调工程设计节能规范对非居住建筑空调系统的节能经济运行的相应规范条文是这样记述的：除用于公寓、旅馆、汽车旅馆之外的，风量在1200l/s（4320m3/h）、供冷容量在20kW以上的所有空调系统都应在设计中考虑按照下列途径，利用室外空气，以求减小机械供冷的能耗：
1、直接利用室外空气供冷（新风节能运行系统）
a.直接利用室外空气以降低机械供冷能耗的系统。在采用新风与回风混合的过程中应能使室外空气取用量达到100%的程度，以获得室内空调所需的进风温度。
b.在如上所述的系统中应设有自动控制装置以使当室外空气温度高于回风温度，或者当室外空气值大于回风空气值时，能自动地把新风量控制在满足室内空气品质要求的最小限度。
c.除下述情况（即直接膨胀式系统，为避免因新风取用量过大而导致融霜的情况）外，在如上述各条文中规定的系统设计条件下，应能在即使机械供冷装置已准备妥当随时可用的情况下，也可做到使新风和回风混合后的温度尽可能接近室内空调所需的送风温度。
2、间接利用室外空气供冷（水侧节能运行系统）
关于第2种新风供冷能力的利用方法这里暂不讨论，拟留在后面论及水系统时再予评述。
另外，说来十分有趣，而且也很值得引起注意的是，在美国加州1991年的空调设计节能规范中，除上述类似的条文规定外，对如何确保室内新风量还作了若干十分明确的具体规定。规范要求，系统在投入使用前，必须进行认真的调试，以确保风量的平衡和新风量的导入。否则，每个系统必须在目的地安装带有读数的就地或可遥测的新风量计测仪表，以利随时直接观察和监测。
由此可见，国外对于确保空调新风量的问题也像国内一样，受到普遍的关切，在一些新建的豪华大厦中对这一点怎么强调也不过分。显然，采用带自动控制的双风机全空气式系统是为满足上述规范要求所必须的，因为这一方面可满足关于新风供冷的节能经济运行的要求；另一方面又可随时自动保持系统新风和排风之间的平衡，确保最小新风量的导入。
也许正是因为如此，如今已有越来越多的场合，不仅像那些具有较好客观安装条件的高层建筑裙房部分，以及全年不允许开窗生产的工业厂房舒适性空调中趋向于采用如图2所示的系统，甚至某些新建的高层办公大楼塔楼部分也开始出现采用这种系统的动向。
例如，本市正在建筑中的某一超高层办公楼的设计方案是通过国际设计招标，由德国一家设计公司中标而确定下来的。在该方案中，设计师提出了如图6所示的双风机全空气空调方式结合采用降温吊顶（Cooling Ceiling）方式。
该空调方式有两个特点：一是每13层设1套全空气式空调系统，机房设于中间一层，分别向上面6层和下面6层送风和排风；二是各室设置降温吊顶，以作为夏季最热期间的辅助降温装置。为防止冷水盘管表面结露，其入口水温需自动控制保持高于16℃。所用全空气式系统全年送风温度范围为16～24℃。过渡期可利用100%的全机关报风。冬季和夏季则用乙二醇溶液循环装置对排风的废热进行回收利用。
三、大温差或低温送风
近年来，国外基于节省热媒输送能耗，推行大温差小流量系统。对于空气介质而言，这类系统便是大温差的低温送风系统。具体的做法是有时用5℃的低温水，有时也可用7℃的通常冷水把空气处理到10℃左右，作为一次风送入风机混合箱与回风混合，稍升温后送入室内；也可直接通入变风量末端装置，以诱导室内空气与之混合，迅速减少送风温差。低温送风的好处主要有3点：①可减小送风量，降低风机动力消耗；②可减小送风管截面尺寸，有利于高层建筑层高的有效利用；③有利于降低室内相对温度，改善舒适度。如今在上海采用低温送风的工程有诸如88层的金茂大厦、上海证券大厦、原万国金融大厦等高层和超高层建筑，也有像在建的上海儿童医学中心这类高标准的现代化医院建筑。
四、置换式通风空调系统 置换式通风空调不同于通常的混合式空调方式，主要表现在如下几点：
a.采取下送上回的送风方式，可使清洁的送风气流首先进入室内人员呼吸带和有效活动区，形成有利于改善工作区的空气品质。
b.采用低速送风，导致气流缓慢扩散上升，形成垂直方向上的温度成层和温升梯度，提高了排风和回风温度，可节省夏季运行能耗。
c.由于是下送风，送风温度相对较高，对于全空气式系统的运行，加大了过渡季利用新风自然供冷的潜力，延长了其节能经济运行的周期，从而可更加缩短全年机械供冷的时间，进一步增大了节能效益。
鉴于上述特点，置换式通风空调方式普遍适用于一切以舒适性为目的公共场所，如影响剧院、体育馆等。据悉，在建的上海大剧院建筑设计方案为法国建筑师的作品，其观众厅采用的即是座椅下送风的置换式空调方式。另外，据认为，置换式通风空调方式应用于一般被视作难题的中庭空调，可获得独特的效果。
总之，基于置换式通风空调方式的诸多优点，预计随着其送风分布器的逐步国产化，必将在我国为人们所广泛接受。
五、“地板下空调装置”
这是日本一家设计公司在上海某高层建筑设计方案国际招标活动中标投标书中所提出的一种新型空调方式的特定名称。在此值得一提的是，在这次参加投标的五家国外设计公司中有四家来自北美，一家来自日本。其中有4个方案提出采用以风机混合箱为基础的变风量空调方式。但已记不清中标的日本公司的方案是否在这四者之列。不过，他们与众不同，给人以深刻印象的是，除主要方案外，还提出了不少辅助性空调节能措施。“地板下空调装置”即为其提出的为少数几间高级领导人办公室采用的新式空调装置。据称，这是一种独立式超薄空调机，其厚度仅为240mm，既可发挥空调机的功能，又可兼作空间分隔的隔热。这种设备显然包括制冷机、风机、加热器（电加热）。据称，它既看不到，也不需要在现场进行外部接管，而且其运行可按季节的变化，改变送风方式，即可实现夏季上送下回，冬季下送上回。
空调水系统
水侧节能运行系统——室外空气供冷的间接途径
在上述§2.2中提到的加拿大1995年国家空调工程设计节能规范对非居住建筑空调系统的节能经济运行的条文中，只着重讨论了直接利用室外空气供冷（新风节能运行系统）的节能方式，对于另一种间接利用新风供冷的方法未能涉及，现在此展开讨论。
有关条文的引述
在加拿大的国家空调工程设计节能规范相关条文的后续部分（间接利用室外空气供冷—水侧节能运行系统）是这样规定的：
a.利用室外空气通过直接蒸发、间接蒸发或两者相结合的方式来冷却供冷流体，以减少机械供冷能耗的系统，应能在室外空气湿球温度等于或低于7℃的情况下，为冷却送风空气承担系统预期的全部供冷负荷。
b.利用室外空气通过显热交换途径冷却供冷流体，以减少机械供冷能耗的系统，应能在室外空气干球温度等于或低于10℃的情况下，为冷却送风空气承担预期的全部供冷负荷。
个人的见解
根据笔者的理解，结合近年来从各方面得来的信息，笔者以为，要遵守上述规定，传统的空调水系统必须作出某些适应性的改变才行。这种改变可以举出如下几种：
a.过渡期和冬季，利用大楼新风系统的鹇风冷空气对冷冻水的回水进行预冷却。如图8所示的空调冷冻水系统是如今北美设计公司在国同人承接的某些高层建筑空调工程设计中常见的一种节能方法。图中所示为全楼共用的一套中央集中供新风系统中的新风空气处理机组。由于一直未有机会与北美国家的设计专家们作面对面的交流，所以，只能根据其示意图与功能，按笔者本人的理解对这一方式作出相应的剖析。笔者以为图中的前置换热器1和后置换热器2，主要用于过渡期和冬季的室外空气“免费供冷”用。图中的3只三通调节阀只作工况转换阀，不作调节用。利用这3只电动三通调节阀和联动的切换阀3的共同作用，便可实现冬季、过渡期和夏季3种工况的转换。
例如，在冬季（当室外低于10℃）时，切换阀3置于下方通路。冷冻水先后依次通过各层空调器4和板式换热器之后，进入新风空气前置换热器和后置换热器2，在此与低温的新风空气连续进行二次热交换。一方面利用室外的低温空气使冷冻水回水在进入机械制冷之前，先行“免费”预冷至某一稍低的温度，例如 13.9℃，则15.6-13.9=1.7℃，即为新风供冷的节能效益。与此同时，低温新风经与相对较高温度的冷冻水回水换热后，得以加热，从而节省了这部分新风加热所必须的外部供热量，这显然可为系统的冬季运行提供双重的节能效益。
夏季，利用切换阀3，开通上方通路，使冷冻水先经三通阀
7、后置换热器2和三通阀8后，进入各层空调器
4、板式换热器5，最后再通过前置换热器1与三通阀6，返回冷水机组。在此过程中，高温、高湿的新风空气先后通过二次降温、去湿换热处理，可获得所需的进风参数。
在过渡期，切换阀3开通下方通路，冷冻水则不经后置换热器2，不与新风空气进行热交换，直接到达前换热器1.显然，这时水与室外进风空气之间的温差已大大减小，但仍可在不同程度上获得部分预冷效果。
笔者以为，上述方式确实可为系统运行提供一定的节能效果，如果结合上述节能规范来看，这一节能效应尚远远不能满足规范的要求，因为后者要求新风供冷应能承担预期的全部供冷负荷。
b.采用风冷式冷水机组的一种派生型带预冷却的机组 这种机组的工作原理示于图9.这一利用方式的缺点是，在平时（夏季）不利用室外空气预冷时，会加大风冷冷凝器环路空气侧阻力，以致增大了相应的能耗。但它的好处是，风冷冷凝器可与预冷盘管同时工作，不必相互排斥，必须切换使用。
c.利用制冷系统冷却系统冷却水的密闭式冷却塔进行室外空气供冷
图10所示即为这一方式的工作原理图。在这一系统中是利用机械制冷系统中的冷却水冷却设备——密闭式冷却塔，来实现冬季对自然冷源——室外空气的利用。显然，在这里，机械供冷与自然冷源供冷两者是不能同时工作的，必须切换着使用。笔者以为，这一点也许就是在加拿大国家空调工程设计节能规范中规定，以室外空气干球温度10℃或湿球温度7℃为工况转换标准，并强调“能承担系统预期的全部供冷负荷”的道理所在。为使该装置能在低于0℃的室外气温下正常运行，系统中需充以乙二醇溶液不冻液。
显然，按照这一图式，必须具备一个条件，即机械供冷系统必须采用密闭式冷却塔。密闭式冷却塔价格虽然十分昂贵，但随着制泠系统对冷却水水质要求的提高，在不少场合下其应用是不可少的。随着新型高效、价廉的密闭式冷却塔的面世，并考虑到其冬季运行期间自然供冷节能的效益，其普遍推广应用的前景将更趋光明。
d.利用板式热交换器的节能运行方式
如图11所示的这一方式基本上与上述利用密闭式冷却塔的方式相类似，只不过在这里是把直接蒸发式（开式）冷地塔与板式换热器结合起来使用，以代替密闭式冷却塔的功能而已。但是，在功能上它却远逊于前者，因为后者在室外温度低于0℃时是无法运行的。
变流量系统
在我国，目前空调水系统采用定流量式系统比较普遍，其主要原因是它要求的的控制技术较简单。但是，由于空调水系统的输送动力消耗量大，而且空调负荷的特点又是绝大部分时间里处于低负荷状态，这就为空调水系统的节能运行提供了巨大的潜力。所以，在上述的空调工程设计节能规范中对此均有相应的明确的条文规定。例如，美国ASHRAE/IES90.1-1989的节能标准中明确提出：“水系统应设计成变流量系统。其所用控制阀应能根据系统负荷的变化自动地调节开度或逐级开启和关闭，系统应能将流量降低到设计流量的50%或以下。改变流量的方法不仅仅限于采用变速传动泵一种，可有多种方案选择，如多台泵的台数分段控制或泵的特性控制等。”
上述条文的规定是十分有道理的。一味追求变速传动控制（如变频控制），初次投资很大。特别是在水系统规模比较大、并联水泵台数较多时，比较经济的方法还是多台水泵并联运行中的台数控制。图12所示即为典型的二次泵系统台为九控制原理图。
在该图中，一次泵系统采用负荷控制原理，根据瞬时供、回水量及温差的乘积，计算出实际的负荷量。当负荷量减小到一台冷水机组的容量时，便停开一台机组及相应的水泵。在二次泵系统中，由于系统负荷，也即流量的变化引起的供、回水干管中压差的变化，由压差传感器感测到后，通过压差调节器控制旁通阀的开度，以保持系统的稳定压差。同时，当流量计测得的流量减少到一台二次泵的流量时，便停开一台二次水泵。
关于“三次泵”的应用
这里“三次泵”的名称是笔者为叙述方便而采用的，相对于上述典型的二次泵图式所作的一个非正式命名。实质上，它是指装在某些空调换热器（冷却器、加热器）前用于系统循环的水泵。三次泵的典型连接方式应用原理示于图13.采用三次泵的这一做法目前几乎已成为欧美和日本等国家通行的标准做法。但是，这一技术在我国却不为人们所理解，往往会被经手人员取消。与之对应的传统的三通调节阀接管方式示于图14.比较两者不难看出，其间一个最大的区别在于前者可使子系统内保持恒定的水流量，适用于变流量的水系统。而后者的作用在于使子系统内的流量随负荷而变化，适用于定流量的水系统。
按笔者的分析，采用三次泵决不是可有可无、徒添麻烦的事，其好处主要在于如下几个方面： a.改善子系统的水力工况和循环；
b.减少二次泵的扬程；
c.改善三通调节阀的运行条件。
关于这最后一点：笔者不得不多费此笔墨。在关于三通调节阀的运行方面，笔者曾有两次难忘的亲自经历。一次是约10年前在对（国外某公司）1只 DN80的三通调节阀进行调试时，发觉其阀芯会不停地旋转，过不多久便被磨损不堪。供货单位认为是因为系统压力太大，以致阀前后压差超过了允许的限度所致。其实，水系统中水泵的扬程尚属常规，仅只0.25-0.3Mpa，基本上为克服系统阻力所必须。另外一次则是去年上海博物馆空调工程的调试。所见也是一只较大规格的自动控制阀，结果控制阀难正常运行，以致冬季时常过热，夏季又过冷。外方供货单位也是坚持认为阀前后压差太大，超出了调节阀的允许限度（大口径阀的允许限度小），以致阀门无法关闭。这种种现象表明，我们过去通常习惯的设计手法不是没有问题的。采用三次泵的做法无疑会大大改善三通调节阀所赖以正常运行的水力工况，因为三次泵的特性可完全针对所在子系统（盘管、调节阀）的水力状况进行选定。
在述及三次泵及其与三通阀组成的子系统控制方式时，不能不提及最近出现的另一种更简化的采用变频调速型三次泵代替三通阀与定流量型三次泵的组合型图式（图15）。这种方式较之于图13控制方式的优点是不言自明的。
关于空调水系统的垂直分区
考虑到标准型冷水机组、空调器中的热交换器以及阀门、管配件对水静压的承载能力，迄今国内对于高层和超高层建筑空调水系统的常规做法，基本上都是按60m或100m的高度作垂直分区处理，即每隔60m或100m设置一个独立的水系统，在适当高度的楼层上分别设置板式换热器或者冷水机组，实现水力隔离。采用板式换热器一方面加大了造价，另一方面也增大了冷量和可供利用的温度损失。按高度分区设置冷水机组，结果将是机房分散，管理不便，加之系统各自独立，冷水机组不能互为备用，部分负荷下的运行效率比起统一的系统更低，能耗费用增大。美国某设计单位在上海88层420m高的金茂大厦空调水系统的初步设计中本来是考虑设置一个统一的水系统。全部冷水机组均集中设于地下层内，全楼不作垂直分区。为此，所有冷水机组、空调器、阀门管件均按高静压承载能力作特殊订货。美方专家说明，这种处理手法在境外不少超高层建筑中已经有过多次实践经验，技术上是成熟的、可靠的。后来，在实施中，中方有关专家提出了修改方案，按高度和负荷性质，分别组成3个独立的系统，即高区系统、中区系统和低区系统。各区系统均是一竿子到底，不殖民地作垂直分区。这一作法的一个主要好处是可降低中区和低区系统所有设备和管件的承载能力，但无疑这也使系统失去了不少功能，如3个系统不能统一步调供冷，不能互为备用；在低负荷时，3个系统的冷水机组都要在低负荷下运行；另外，在管理上也增加了不少麻烦，因为各系统中的设备、阀门及管件的额定承压能力不同，不能互换使用。总之，一个方案的优劣并不是绝对的，仁者见仁嘛。
大温差、小流量的冷冻水系统
迄今为止，我国空调工程中空调用冷冻水系统的供、回水温度的标准取值都是7/12℃，温差△t=5℃，这也许可以说是几十年一贯制了。但是，随着境外设计单位，特别是北美国家设计公司在上海建筑市场上的成功进取，随着蓄冷系统、低温送风技术以及冬季水侧经济运行技术的发展，给上海也带来了大温差、小流量的空调冷冻水系统。大温差、小流量水系统看来主要源自于美国和加拿大。日本近年来也在从事这方面的基础性研究，并相继发表了一系列论文报告，对该项技术作出了肯定性的结论。
一般大温差、小流量的冷冻水系统对供、回水水温度和温差大致是取5/15℃，温差△t=10℃。为了获得5℃的低温和10℃的温差，一般有3 种做法：①利用冰蓄冷系统提供低温水与之混合；②采用溴化锂吸收式制冷机与离心式冷水机组串联运行供冷；③是采用大温差、低温出水的离心式冷水机组。
冷冻水系统采用大温差、小流量的好处主要在于：
a.减小系统的循环流量，降低水系统的输送动力消耗。
b.减小管道截面尺寸，降低管道造价。c.可减小管井截面积，减小敷设管道所需空间。
d.减小管道供冷时的沿程传热损失。
e.提高回水温度，为冬季和过渡期实现新风空气供冷扩大了利用的潜力。
另据日本的实验研究，采用大温差、小流量的冷水系统后，即使是把全部10℃的温差完全落实在一级（图8所示为二级冷却）冷却器上，对其空气侧的供冷性能影响也并不大，基本上可不必因此而另订标准，加大换热面积。
大温差、小流量的冷却水系统
国内冷水机组的冷却水系统设计一般都是取进、出水温度为32℃和37℃，冷却水温差为△t=5℃，上海地区也是如此，这几乎也成了几十年不变的常规。但是，近年来北美国家设计公司在上海的某些新建高层建筑中提出了加大冷却水系统供、回水温差的节资、节能、节地的新做法。譬如，他们在主海原万国金融大厦的工程设计中采用的典型冷却水供水和回水温度分别为32℃和34℃，冷却水温差为△t=8℃。
冷却水系统采用大温差、小流量，除具有与冷水系统相同的好处外，还可减小冷却塔的使用数量及其占地面积。这一点对于超高层建筑塔楼屋面面积为有限的情况下是十分有意义的。
当然，冷却水系统加大温差后，其平均温度和出水温度的提高必然会导致冷凝压力的提高及相应能耗的增加。但是，必须指出的是，冷却塔出水水温度 32℃只是全年中仅有的少数最热几天若干小时内才会出现的设计值，而水泵的运行却是全年，甚至尽夜不停的。这种能耗的一失一得，平衡之后的结果应该是不言而喻的。
另外，该日本设计公司还为过渡季的节能，提出在玻璃幕墙的近侧下部开窗作自然进风，上部排风的安排。
六、利用双层中空地板风口进风的自然对流通风的节能方式 这是日本近年来在某些新建筑物设计中采取的一种典型方法。图7所示为工霜建筑物的剖面及自然通风示意图。建筑物中间是一个贯通全楼上下的中庭，各层地板均作成中空的夹层，充作风道。地板上设有带或不带风机的出风口。中间的屋顶上设有可进行自然排风的百叶。采用这种地板风道和地板风口可实现春秋季的自然对流通风的“免费供冷”、夏季夜间预冷及“个人空调”等多项功能。
对于自然对流“免费供冷”，由于比较直观，这里不再说明。至于夏季夜间预冷，则是指当夏季必须进行机械供冷时，可利用夜间相对温度较低的室外空气进行自然或机械通风，以实现对室内家具及建筑物本身的预冷却，从而减少白天空调供冷负荷和能耗。根据日本有关实测资料表明，利用建筑物本身的蓄热热性能进行夜间空气供冷、预冷和蓄冷，具有十分明显的节能效果。
在需要进行机械供冷、空调送风时，利用地板风口或靠地板夹层风道内的送风口，或利用地板风机式风口送风，由上部回风。利用地板夹层风道还可用短管连通侧墙内风道，在需要的部位设置送风口或带风机的风口，形成“个人空调”。
这种地板风道送风方式的好处主要有3方面：
a.可适应隔间分隔的自由、频繁的变化。
b.可适应不同时间、班制工作人员灵活、自由的使用要求。
建筑设计创新方法研究 篇6
【关键词】建筑;设计;创新
1.加强想象力训练
想象是凭借潜隐的理性和直觉感知对事物进行大胆的猜测与联想,提出假说,将理性思维和感性思维中的图像进行新组合形成富于创新的科学成果,是设计创造的重要核心。想象力的拓展,取决于激发想象的各种外部条件,同时取决于设计者对想象在设计创造中的积极认同。想象不是胡思乱想，而是以事物之间的一定的可比性为前提的。它能够克服两个事物及概念在意义上的差距，把它们联系起来。想象力是艺术的一种直觉能力，想象力的开拓有助于创造出新艺术形象。建筑师伍重在设计悉尼歌剧院的设计时，很快联想到悉尼港上的船帆形象，并且把这种联想形成了设计意念。这种天马行空式的设计创新，建成后便成为了悉尼的标志性建筑。培养设计创作中的想象能力,包括对问题的理解力,观察、捕捉事物本质和细部洞察力的培养和训练;各种相关知识的积累;以及对有助于想象力及构思创作能力培养的各类理论和方法的运用与掌握。联想式方法在建筑设计创新方法中占有十分重要的地位，它们也是科学研究常用的方法，在科学认识中发挥着越来越重要的作用[1]。
2.运用灵感式方法
人们在进行思维型建筑设计创新方法过程中，往往既需要经过长期的准备和积累，又要有短时间的突破；既要有长时间的创新构思，又要有瞬间的顿悟灵感。这种瞬时的顿悟性思维方法使建筑设计创新立即得到解决，就是所谓的灵感式方法。灵感式方法是可与不求的，具有其自身的特点，我们只有掌握其特点，才能更好的利用灵感来进行创造。第一，灵感的产生需要其它事物的触发，灵感的发生往往是突然的，难以预料的，它完全是由意想不到的偶然因素诱发的。我们应该人为的增加这种诱发因素的数量，努力丰富自己的经历和知识，激发创作的灵感。第二，灵感的显现具有瞬时性。由于灵感的引发是不可预料的，因而当灵感出现时，如不及时抓住，它可能转瞬即逝。因此，我们要不计良莠的记录下自己的灵感闪现，这样在需要的时候它们就会发挥出具大的作用。第三，灵感具有潜伏期。灵感的产生、顿悟的出现是在长期的思考之后，因而它不是随便就能产生的。第四，过程中伴随着情感因素。灵感与情感具有内在的联系，程式化的思维和过于理性的思考同样会限制灵感的产生，另一方面过于偏执的喜好以及强烈的情绪对灵感的产生也是同样不利的。
3.实现建筑设计与自然环境的融合
任何建筑都必然要处在一定的场地环境之中，并与场地环境保持着某种联系，因此场地环境对于建筑具有很大影响。通常任何建筑，只有当它和环境场地融合、契入、创新性地综合在一起，并和人类社会的历史文化、生活情趣保持某种内在的关联之时，才能有效和充分地显示出它的价值和意义，另一方面讲，没有绝对相同的两个建筑环境，这种不同的特色是建筑设计创新需要把握的重要方面，深刻的对环境的理解很有可能就会产生创新的杰作。尊重环境的整体性、多样性,是创造整体艺术形象,表现现代建筑新美学观念的重要因素;更能反映出建筑设计艺术的本体特征。古今中外的建筑师历来都十分注意对于建造场地的地形、环境及地质等的选择和利用，并力求使建筑能够与场地环境取得新颖的有机联系[2]。
建筑是自然环境的产物，世界上没有抽象的建筑，只有具体的、地区的建筑，它总是扎根于具体的自然环境之中，受到所在地区的地理气候条件的影响，受具体地形、地貌环境所制约。通过建筑与自然环境相协调的方法而产生建筑设计创新的例子不胜枚举，其中最为成功的是莱特所设计的考夫曼别墅，业主考夫曼夫妇原希望能够将起居室面向瀑布，使人处在瀑布美景“之前”，莱特却说服了考夫曼夫妇，将整座建筑物建造在瀑布“之上”，而使建筑物身在瀑布与自然环境之中，这不但形成建筑与自然的和谐关系，也造就了与自然相“和谐”式的创新方法的完美建筑范例。
建筑设计还要考虑和城市设计相融合。我们要从建筑群整体的角度看待单独的建筑设计创新，尊重城市和地段已形成的整体布局和肌理。当前是我国建筑建造的高峰时期，每一个建筑创作都想成为该地区的“标志性”建筑，这就造成了“鹤立独行、各自为政”的现象。单独审视每一个建筑都有其创新方面，但形成建筑群却变得混杂而没有章法。因此，建筑设计师要尊重城市已有的设计，将自己的设计融入到城市设计中，提高建筑设计的整体美感。如勃鲁乃列斯基设计的意大利佛罗伦萨大教堂，建筑立意新颖但并不与周围建筑的机理相冲突，使其既突出于建筑群之上，又融合于建筑群之中。
4.现代建筑设计应体现人文精神
现代建筑设计应体现人文精神，体现民族元素。当一个民族、部落或地域的文化丧失了自己的归属感和凝聚力时，它的文明就会衰退乃至消亡。建筑的民族性是其能够展现其特色的重要方式。M·弗莱夫妇参与设计的议会大厦等标志建筑，形象强劲有力，充分考虑了通风等需要，又创新的采用了一些取自印度本土的符号性语汇。在建成近半个世纪后，人们对他的规划设计有褒有贬，但都肯定了他在世界现代建筑中的重要地位。因此从民族的特点出发进行建筑设计创新不仅是必要的而且是现实的[3]。
建筑创作不是孤立的,是人们心理认知以及美学意象的转换和映照。建筑艺术形象应具有充实的视觉表现力和冲击力。市政建筑、公司建筑这些迅速增长的新建筑所具有的意义是异乎寻常的,联系着一种公众精神,聚合力和新城市所承载的首创精神;是新的人文景观、心理认知与归属感的凝聚点,体现着现代人文精神的追求。与象征性的表现,市民自豪感相结合的新的美学意象,应通过这些城市重要公共建筑予以反映。
5.实现生态环境保护
面对日益严重的生态危机，环境保护成为人类的主要课题。生态、环保的建筑形式也就随之产生，这种可持续发展的，具有创新意义的建筑离不开生态学的支持，同时，建筑的能耗、材料、新陈代谢和可使用率等一系列问题的生态学研究，必然会带来对原有建筑设计革新式的生态学式创新方法，这种创新需求更超越了人类眼前的物质需求，而把人类的可持续发展作为创新的动力。诺曼·福斯特设计的英国威尔士国家植物园大型玻璃温室在卡马森郡的小山脚下形成了一个巨大的卵形。温室对周围的环境变化十分敏感，甚至连它的屋顶都可以进行呼吸。整个建筑设计创新从生态的角度出发达到了一种优雅无形的境界，成为生态建筑成功的典范。
【参考文献】
［１］魏志敏.现代建筑设计创新构思论述[J].四川建材,2008,2．
［２］王清友,李志锋.浅谈建筑设计上的协调与创新[J].民营科技,2009,5．
建筑电气设计方法探讨 篇7
1 强调供电方案的设计优化
供电方案包括10k V电源进线、配电变压器配置及布点、低压配电网设计三大部分。本着安全、经济、适度超前的原则, 提高供电可靠性, 降低运行损耗。
(1) 10k V电源进线方案优化。10k V配电线路应根据当地城市规划或配网规划选用电缆或架空方式供电;具有高层建筑电梯等一级负荷的, 应用双电源方式供电;建筑群内部使用电缆线路, 宜采用开闭所 (环网柜) 和配电所方式实行环网供电。
(2) 配电变压器配置及布点优化。配电变压器配置首先要对配电变压器容量进行测算。在测算时应充分考虑到未来用电需求, 配电变压器总体配备容量要足够大, 也要避免变压器“大马拉小车”, 空载损耗大, 造成能源的浪费。
采用方法三:混凝土弹性模量Ec=30×103N/mm2;钢材的弹性模量Es=206×103N/mm2
设计取每侧4个, 4M764×700k N=2800>2674.57k N
3结论
上述三种方法都是钢结构节点设计手册提供的计算方法。方法一是常用的方法, 但是当锚栓直径大于等于60mm后, 用方法一计算得出锚栓拉力偏小, 偏不安全。查阅有些资料认为, 用方法三求得锚栓拉力最经济, 个人认为该结论是不妥的, 故当锚栓直径大于等于60mm, 应按照方优化设计效果比较明显, 配电变压器容量合适, 减少电力建设投资, 业主满意。
(3) 低压配电网设计优化。该部分设计较为简单, 要求新建居住小区低压供电半径不应超过250m;区内公共用电设备总容量在250k W或变压器容量在160k VA以下者采用低压方式供电, 超此容量, 原则上按高压供电方式;实施一户一表等。在符合基本要求的同时, 满足正常人工抄表功能即可。考虑配网自动化发展, 预留配网自动化通讯管孔、配网自动化设备装设位置及通讯线路位置。即内设置配电变压器, 装设配电信息综合采集装置;集中表箱装设远程抄表装置, 包括具有通讯接口的电能表、数据采集终端等, 配网自动化系统与供配电设施同步建设投运。
供电方案必须与整体规划同步进行, 方能保持配电设施与小区整体的协调。电力设计图纸是施工、验收依据, 设计质量的高低将直接影响配套电力建设水平, 因此供电方案的优化必须体现在图纸设计上方能见效。在新建电力建设管理工作实践中, 对供电方案优化设计, 并在图纸设
法三计算才能准确而安全计算出锚栓拉力。
参考文献
[1]钢结构设计手册编辑委员会.钢结构设计手册.第三
版.中国建筑工业出版社, 2003
[2]李星荣, 等.钢结构连接节点设计手册.第二版.中国建
筑工业出版社, 2004
作者简介:洪晓晖, 1972年出生, 一级注册结构工程师, 注册监理工程师, 高级工程师, 从事结构设计。
计中充分体现。同时, 着重通过“基建用电、图纸审查、设备购置、施工管理、竣工验收”等关键节点进行过程控制, 将电力建设各项管理活动纳入可控状态, 使各管理节点基础工作得到有效落实, 确保供电方案落到实处, 确保电力建设管理规范和质量提高。
2 采用合适的电力负荷计算方法
电力负荷的变化是受多种因素制约的, 难以用简单的计算公式来表示。在实际的工程计算工作中, 通常采用的方法有需要系数法、利用系数法、二项式系数法、单位产品耗电量法等进行工业企业供电设计中的电力负荷计算。
2.1 利用系数法
以平均负荷为基础, 利用概率论分析出最大负荷与平均负荷的关系。
2.2 单位产品耗电量法
在初步设计阶段对供电方案作比较时, 可根据车间的单位产品耗电定额, 产品的年产量和年工作小时数来估算。
2.3 二项系数法
考虑用电设备数量和大容量设备对计算负荷的影响的经验公式。
由于在一条干线上或一个车间里, 当有多组性质不同的用电设备时, 应根据其工作性质划分成几个用电设备组 (一个组的用电设备性质相同) 。所以负荷计算应先分单组计算, 再进行多组的总计算, 计算公式分别如下:
(1) 单组用电设备的计算负荷。同一组用电设备的工作性质相同, 而其中各机器名称和容量不一定相同。
(2) 多组用电设备的计算负荷。在一组用电设备中, 考虑了x台最大设备最大负荷重叠的因素, 多组用电设备中不可能所有各组最大设备的最大负荷都重叠, 一般只考虑一组最大的附加负荷即可。
2.4 需求系数法
需求系数法不考虑大容量设备最大负荷造成的负荷波动及用电设备的容量和台数, 适用于确定全厂计算负荷、车间变电所计算负荷及负荷较稳定的干线计算负荷。在一条干线上枝接性质不同的几组用电设备时, 需在分组计算的基础上再进行多组的总负荷计算。
(1) 单个用电设备的计算负荷。确定单个用电设备的计算负荷, 目的是为选择支线截面提供依据, 应以满负荷运行时的输人功率作为计算负荷。
(2) 用电设备组的计算负荷。一个车间有很多台用电设备, 在进行负荷计算时, 要将用电设备按需要系数表上的分类方法详细地分成若干组, 即将工艺性质相同的且需要系数相近的用电设备合并成组, 然后进行各用电设备组的负荷计算。
2.4.1 分组需要系数选用的问题和对策
现行设计手册中推荐一些行业的用电设备分组“需要系数”是建立在偏高基础上给定的, 是考虑企业发展余量过大而造成的结果。另一种情况是设计人员缺乏有关行业分组需要系数, 又缺乏必要的调研和考察, 仅凭经验选用系数时宁大勿小, 往往是高估高套而造成计算结果偏大和偏高。
对于以上现象可以采取以下对策: (1) 利用设计手册中推荐的数值时, 宜采用其“平均值”或根据具体情况采用“下限”, 一般不宜采用“上限”。 (2) 当缺乏行业计算系数时, 应进行同类型或近似行业调查研究结果, 从而正确选用戈值。
2.4.2 需要系数法中单台设备计算负荷的取值
取值不同点: (1) 连续运行的电动机, 就是其铭牌上规定的额定功率。 (2) 断续重复工作制电动机, 应据实际情况选择相应负荷持续率下的额定功率计算设备功率。 (3) 对于电焊机、电炉、电热器和电灯的额定功率, 就是其输人功率。
2.4.3 最大同时使用系数选用的问题
在确定车间变电所或全厂总变电所的计算负荷时, 也就是在具有多个用电车间或用电设备组时, 其计算容量的总和, 需要考虑乘以有功与无功最大同时使用系数kw与k。同时系数基本上是从国外资料上引用的, 而这些国家往往电力工业比较发达, 能源比较富裕, 所以同时使用系数往往偏高。所以在选用“同时使用系数”时可以根据不同行业的特点, 酌情把同时使用系数降低到0.9~0.75, 这样可以减少计算负荷5%~15%。由此可见, 降低“同时使用系数”是降低总计算负荷的关键。
2.5 选择原则
适当地采用计算方法是降低计算负荷根本性措施, 具体选择原则如下:
(1) 在实际工程计算中, 利用系数法与单位产品耗电量法这两种方法一般不采用。利用系数法虽然有一定的理论根据, 但因要确定的系数较多, 计算步骤复杂, 公式中的“最大系数”与“利用系数k”数据目前也较缺乏, 因此, 通常在工作中多不采用这种计算方法。单位产品耗电量法求出的用电设备负荷可能与实际负荷相差较大, 所以在缺乏正式的用电设备容量时, 还要按“需要系数法”重新进行计算。以尽可能取得更接近实际的计算负荷, 作为选择配电设备和导线的依据。
(2) 需要系数法比较简便, 因而广泛使用。当用电设备台数少而功率相差悬殊时, 需要系数法的计算结果往往偏小, 故不适用于低压配电线路计算, 而适用于计算变、配电所的负荷。
(3) 二项式法考虑两种因素: (1) 平均负荷。 (2) x台最大设备的最大负荷重叠造成的附加负荷, 以弥补需要系数法计算结果在上述情况下偏小的不足。由于二项系数法不仅考虑了用电设备最大负荷时的平均功率, 而且考虑了少数容量最大的设备投人运行时对总计算负荷的额外影响。所以二项式法比较适合于确定设备台数较少而容量差别较大的低压干线和分支线的负荷计算。但是二项式计算系数 (经验系数) b、c和x的值, 缺乏充分的理论依据, 而且这些系数也只适于机械加工工业, 其他行业缺乏这方面数据, 从而使其引用受到一定局限。
因此, 对于负荷波动较大的干线或支线采用二项系数法确定计算负荷较为准确。在确定车间变电所和全厂总负荷计算时, 则通常不采用, 还是采用“需要系数法”比采用“二项式法”更接近实际用电情况。
发现用电设备脱离实际而偏高偏大, 应与工艺人员协商解决, 在负荷计算时, 应在选用分组“需要系数”或“同时使用系数”时采取降低计算系数办法, 使负荷计算值降下来, 以保证合理地选用变压器等供配电设备。
3 运用经济节能的设计理念, 灵活运用建筑电气节能设计基本措施
3.1 照明节能设计方法
除了要严格执行国家《建筑照明设计标准》, 还应据工作、生产、学习和生活对视觉要求, 选择合理照度标准, 同时对要求照度高场所尽量采用混合照明方式以突出重点部分;充分利用天然光。天然光取之不尽, 用之不竭, 是绿色环保的照明方式。在设计中应尽量考虑到天然光与人工照明的充分结合, 充分利用各种导光和反光装置将天然光引入室内进行照明, 从而达到节省照明电能的目的, 这是节约照明耗能的重要方式之一;合理选择光源, 在满足显色性、启动时间等要求的条件下, 根据光源、灯具及镇流器等的效率、寿命和价格在进行综合技术经济分析比较的基础上, 对不同的场所选择不同的光源;高度较低的室内场所 (如办公室、会议室等) , 应采用细管径直管形荧光灯、紧凑型荧光灯或小功率的金属卤化物灯等光源;高度较高的室内场所 (如工业厂房等) , 应采用金属卤化物灯或高压钠灯, 也可采用大功率细管径荧光灯;室外场所, 应选用高压钠灯等使用时间较长的气体光源以及利用太阳能作为能源;选用合理的照明灯具及镇流器, 在满足眩光限制和配光要求的条件下, 应选用效率高、易清扫及易换灯的照明灯具;设有集中空调 (配风机盘管) 的房间, 在条件许可时应采用照明与空调一体化的灯具, 利用此灯具可节电10%左右;灯具的镇流器应选用电子型镇流器或节能型电感镇流器;选择合理的照明控制方式, 合理的照明控制方式对照明节能同样起重要的作用。照明控制方式主要有:集中控制, 分区、分组控制, 就地控制, 调光控制, 声控开关控制, 人体感应控制, 楼宇智能控制等。诸多的照明控制方式中, 应做好切合实际的选择, 既要做到方便, 又要达到节能的效果。如对旅馆的每套客房设置节能控制型总开关;对居住建筑有自然光楼梯间、走道灯 (应急照明除外) 采用节能自熄开关;对公共场所、室外照明, 可采用集中控制遥控管理方式或采用自动控光装置等。
3.2 动力设备系统节能设计方法
选用高效电动机, 采取切实可行措施, 减少电动机的空载损耗以及负载损耗, 提高电动机的效率和功率因数;根据负荷特性合理选择电动机, 避免“大马拉小车”现象, 以提高电动机的运行效率和功率因数;空调系统的节能设计相关资料得出, 公共建筑中暖通空调系统的能耗至少占建筑总能耗的50%以上, 系统节能潜力巨大。设计时注意以下事项:机电设备启停优化控制;变风量、变流量系统最优控制;冬、夏季部分负荷时水泵分设控制;与冰蓄冷相结合的低温送风系统控制;参数设定节能控制, 包括温度标准设定、焓值控制、利用室内二氧化碳浓度控制新风量等。合理选择控制模式并对各参数进行优化设置, 挖掘系统节电潜能, 使空调系统处于最佳运行状态, 达到节能效果。
4 结束语
建筑电气设计涉及强、弱电众多内容, 以上只是点点滴滴, 不足处望同行们补充指正。
摘要：探讨建筑电气实际工作中的设计方法, 以求更加合理的设计成果。主要探讨包括供配电方案的优化, 负荷计算方法的恰当选择, 建筑电气节能设计理念的实际运用的等三部分内容。
关键词：建筑电气,设计方法,供配电方案,负荷计算方法,节能设计
参考文献
[1]徐志强.建筑电气设计技术.华南理工大学出版社, 2010
建筑设计方法探讨 篇8
对于建筑的设计指的是在对一项工程进行施工之前, 对于整个工程进行全盘的考虑, 将建筑的施工过程, 建筑所需要的资金预算, 建筑的风格和施工过程中所需要注意的一系列问题都统统的考虑进来, 在结合当地的地理环境和周边配套设施等等, 用设计师的思路进行整理, 然后形成一整套的设计方案。这个设计过程是需要设计师有着很高的水准, 要对建筑的地理环境进行充分的考察, 然后结合当地的风土人情, 利用自己超高的设计理念进行设计。一项建筑的好坏, 设计方法是非常重要的, 因为后续的施工都是根据设计方案来执行的, 所以设计方案一项建筑的灵魂, 一定要打好这个基础。
1 建筑设计的构成要素
1.1 建筑的功能主要指的就是建造房屋的目的是什么, 建造后用来干什么, 在使用上有么有什么特殊的要求等等。
1.2 建筑的技术主要指的就是在建筑的过程当中所应用到的建筑手法和建筑技巧。
他包括了在建筑的过程当中, 对于建筑材料的选择, 对于建筑构造的合理施工, 对于建筑设备的安装调试和保养, 还有就是在施工的过程当中一些技巧的应用等等。
1.3 一项建筑不光要注重建筑的实际使用功能, 还要注意到建筑
的外在形象, 建筑的外在形象能够充分的将建筑的内涵展现出来, 通过艺术手法的加工将建筑的形象勾勒出来。可以通过建筑的使用材料和外部构造上进行艺术化的处理, 结合周围的环境因素来创造出建筑的风格。
1.4 经济合理。
建筑构造设计处处都应考虑经济合理, 在选用材料上应就地取材, 注意节约钢材、水泥、木材三大材料, 并在保证质量前提下降低造价。
2 建筑设计的方法
2.1 平面功能法
平面功能法是解决绝大部分建筑功能的重要方法, 在对建筑物的功能分析时就会对建筑平面进行具体分析, 平面处理的好坏将直接作用于建筑的使用功能。所以我们所要研究的是怎样通过使用科学的设计方法, 设计出合理的建筑使用功能。平面功能法主要使用方法是:先分析用地之间的关系, 通过了解建筑物使用的性质, 从建筑的使用功能出发进行平面的合理组合, 并且考虑建筑的空间设计。
2.2 结构法
结构法是在建筑中比较常用的设计方法, 因为在建筑设计中, 不仅要有平面的结构设计还有空间上的结构设计, 要综合考虑多方面的因素, 将空间上的各个要素的功能充分的发挥出来, 再将他们进行合理的搭配, 通过这种结构设计法来表达出建筑的风格和内涵。
2.3 构图法
搞清楚建筑师是怎样对其所设计的建筑进行定位是使用构图法进行建筑设计的一个重要前提。建筑设计通过构图的几个重要因素来分析几何形体之间的关系, 从中分析出形体之间的主从、比例、对比、均衡、韵律等形式美的具体规律。
2.4 建筑沿革法
建筑沿革法主要是通过我们要系统的对以往的建筑设计进行分析, 从中研究和提炼自然的法则、历史、文化与人类的生活习惯及思想, 以这些来作为建筑设计的出发点, 从而进行相关的建筑设计, 极力想通过设计的建筑去改变人们的生活习惯及行为习惯。这个方法对于建筑师是非常难掌握的。
3 现代建筑设计的新趋势
3.1 回归自然化
随着环境保护意识的增长, 人们向往自然, 和天然饮料, 用自然材料, 渴望住在天然绿色环境中。北欧的斯堪的纳维亚设计的流派由此兴起, 对世界各国影响很大, 在住宅中创造田园的舒适气氛, 强调自然色彩和天然材料的应用, 采用许多民间艺术手法和风格。在此基础上设计师不断在“回归自然”上下功夫, 创造新的肌理效果, 运用具象的抽象的设计手法来使人们联想自然。
3.2 整体艺术化
在人们的物质生活得到了满足之后, 开始在精神生活上有所追求, 比较注重生活质量。那么在居住的环境上就会很大的要求, 要求居住的环境不仅要在生理享受上满足舒适度, 同时还要照顾到人们的感官享受。现在的大多数设计都将艺术化的效果应用到室内设计当中, 不仅在日常的功能上尽量的满足人们的需求, 同时可以让人么有非常愉悦的感官享受。艺术化的情景设计还可以陶冶人们的情操, 净化心灵, 在一个好的环境中休息, 为工作增加动力。
3.3 高度现代化
随着科学技术的发展, 现代化的手法在人们的日常生活中随处可见, 随处都可以应用到现代化的科学技术。在对建筑的设计中, 可以将现代化的、智能化的建筑手法、建筑技巧应用到建筑设计中来, 使人们充分的感受到新时代的气息。
3.4 高度民族化
只强调高度现代化, 人们虽然提高了生活质量, 却又感到失去了传统、失去了过去。因此, 建筑设计的发展趋势就是既讲现代化, 又讲传统。
3.5 个性化
一种设计手法是把自然引进室内, 室内外通透或连成一片。另一种设计手法是打破水泥方盒子, 斜面、斜线、或曲线装饰, 以此来打破水平垂直线求得变化。还可以利用色彩、图画、图案, 利用玻璃镜面的反射来扩展空间等等, 打破千人一面的冷漠感, 通过精心设计, 给每个家庭居室以个性化的特性。
3.6 服务方便化
城市人口集中, 为了高效方便, 国外十分重视发展现代化服务设施。在日本采用高科技成果发展城乡自动服务设施, 自动售货设备越来越多, 交通系统中电脑问询、解答、向导系统的使用, 自动售票检票、自动开启、关闭进出站口通道等设施, 给人们带来高效率和方便, 从而使建筑设计更强调以“人”这个主体, 让消费者满意, 方便为目的。
4 结语
建筑在当今社会中, 已经不仅仅是展现他的工作和生活的居住功能, 还在一定程度上表达着城市的精神文明。因为通过一项建筑, 不仅可以将这个城市的经济发展, 文化艺术展现出来, 还充分的表达了这个城市的精神面貌, 反应了当地的风土人情。所以设计师在对建筑进行设计的时候, 要对建筑所在的城市进行详细的了解, 在这个城市的历史, 人文等方面进行深入的研究了解, 结合先进的设计理念, 将建筑的风格充分的展现出来。
参考文献
[1]L.麦克哈格著.芮经纬译.设计结合自然[M].[1]L.麦克哈格著.芮经纬译.设计结合自然[M].
[2]张钦楠.建筑设计方法学[M].[2]张钦楠.建筑设计方法学[M].
[3]覃力.现代建筑创作中的技术表现[J].建筑学报, 1999, 7.[3]覃力.现代建筑创作中的技术表现[J].建筑学报, 1999, 7.
生态建筑设计原理与设计方法 篇9
关键词：生态建筑,设计原理,人文特点,自然环境
1 生态建筑的含义和特点
1.1 生态建筑的含义
生态建筑是指运用生态学知识, 结合建筑和环境, 将人、自然、建筑有机地结合起来, 科学地利用自然环境, 寻找最适合人类生存、发展的生态建筑环境, 使对人类有益的能源在建筑和环境中高效地循环运转, 并将人、建筑、环境作为一个整体系统来看待, 从而创造一个最佳的建筑环境。
1.2 生态建筑的特点
1.2.1 生态建筑的设计特点
生态建筑作为一种新兴的建筑方式, 与传统的建筑方式相比, 有很多不同之处: (1) 生态建筑的整体意识和系统观念都非常强, 强调整体带来的实际意义; (2) 生态建筑能够有效利用能源, 并且不会造成污染, 与传统的建筑相比, 更符合可持续发展的理念; (3) 生态建筑具有循环再生性, 并非一次性的资源利用; (4) 生态建筑对环境的适应性非常强, 适宜大面积发展、使用。
1.2.2 生态建筑的自然特点
生态建筑, 顾名思义, 从生态而来, 终究还要回归生态, 降低了人类社会对自然环境的伤害, 保持着生态的稳定性。任何建筑在建造和使用的过程中都会消耗自然能量, 并且产生建筑垃圾, 从而对自然环境造成了一定程度的破坏。因此, 生态建筑的设计就是通过与自然的关联和运作, 最大限度地利用自然资源, 将对自然环境的破坏控制在最低限度, 以达到最佳的利用效果。
1.2.3 生态建筑的社会特点
生态建筑是一种新兴的建筑模式, 它与人们的意识形态有着极大的关联——人们的价值观念决定着生态建筑是否能够发展并完善, 管理制度决定着生态建筑的建设方向, 政府法规从根本上保证了生态建筑的建设。人们正确的意识形态促使生态建筑向着良好的方向发展。
1.2.4 生态建筑的人文特点
建筑的根本目的就是为人们的生产生活提供服务, 而生态建筑不仅为人们的生产生活提供了更好的服务, 而且关注更多的是人们的精神、心理和生理健康, 创造让人们身心都感到舒适的环境, 这就是生态建筑的人文特点。生态建筑不仅仅是简单的建筑, 同时还涉及到自然、社会、经济、政治、人文等多方面的系统工程。
2 生态建筑设计的原理和原则
2.1 生态建筑设计的原理
2.1.1 与自然环境的相融性
在建造生态建筑时可利用的自然资源有很多, 为了保护建筑周边的自然环境和生态平衡, 要充分利用自然资源, 并发挥其最大效用。在建筑设计时, 要重点考虑周边环境, 比如光、风能、水源等;绿化布置尽量与周边的绿化体系形成系统的网络化关系。此外, 还可利用自然光线采光, 利用水池等亲水设备降低周围环境的温度, 调节周边的小气候。
2.1.2 能源的节约
在建造生态建筑时, 要注意减少能源以及物质资源的使用及浪费, 尽量不作多余的设计, 不特意追求建筑外表及装修上的华丽、独特。在必要的内部设计中, 应尽量节约资源;在非必要性的设计中, 应根据其实用性作适当的调整, 尽可能地运用建筑本身具有的自然环境优势。总之, 生态建筑设计和建设都要遵循“节约能源”的原则。
2.1.3 资源的循环利用
在设计生态建筑时, 要充分考虑如何延长建筑的使用寿命。当建筑不能继续使用时, 需将其用料尽可能地回收再利用。好的建筑设计也可在建筑的内部创造水、生物养分、能源资源的循环利用, 比如地下水、中水、下水、净化水的循环再利用, 太阳能、电能、热能、生物能的转换利用, 从而维持生态建筑使用上的长远效益。
2.2 生态建筑的设计原则
2.2.1 整体原则
生态建筑的设计不仅要保证建筑本身的特性能够满足人们的基本需求, 并在此基础上还要将建筑与周围的自然环境、社会环境、经济环境等和谐地统一起来, 尊重当地文化特色, 将建筑与人文相结合, 达到和谐、统一的状态。
2.2.2 舒适原则
在生态建筑中, 舒适度总与能源资源的消耗成反比关系, 并且这个矛盾一直未能彻底解决。生态建筑在满足舒适度要求的同时, 还要尽量符合可持续发展的理念。只有有效运用科学技术手段, 积累建筑经验, 总结符合可持续发展理念的建筑建设技术, 才能坚持生态建筑的舒适原则。
2.2.3 高效、环保原则
生态建筑要实现高效、环保的目标, 就需要降低建筑物对能源资源的过度消耗和使用, 提高能源的利用效率;要运用高新科技, 比如新的建筑材料等, 以降低建筑当中的能源消耗;同时还要避免使用带有污染性或者危害人体健康的建筑材料, 创造健康、舒适的自然环境。建筑作为人们生产生活中的重要依托, 其建造、使用、维护和拆除均应符合人与自然和谐相处的要求。
2.2.4 经济原则
生态建筑的建造、使用和维护是一个多元性的建筑系统问题, 更是一个社会组织体系的问题。高投入和高技术的生态建筑虽然可以满足人们高水平的生产生活需求, 可以反映最新的科学技术水平, 但是, 并不是只有高投入的建设才能够实现生态建筑的全部功能, 适当的技术、因地制宜的材料选取以及符合地域特色的建造风格同样可以引导生态建筑的发展。
3 生态建筑的设计方法
3.1 整体的设计方法
在生态建筑的设计方面, 设计师必须从整体上来看待生态建筑中的每一个问题。生态建筑的整体设计主要遵循两个原则, 即建筑与自然环境的和谐和建筑与社会环境的和谐。
在设计应用型的生态建筑时, 首先要选择合适的建筑地段, 使建筑处于生态环境良好的地区。建筑的建设要尽量减少对自然环境的破坏, 还要通过即将建造的建筑来弥补已经造成的社会环境的不平衡。除此之外, 在生态建筑设计时还要注意尊重地形地势、保护现有绿化植被、结合当地水文特征、保护土壤等方面的问题。
在生态建筑整体设计时, 应采用能够使建筑与社会环境和谐、融洽的设计方法。妥善保存原有的建筑, 继承和发展传统的建筑景观;保护好具有地域特色的建筑, 并积极创造新的建筑景观;适度、合理地使用城市的交通和土地, 尽量不改变居民原有的生活方式, 保持城市恒久的活力和精神文化魅力。
3.2 单体的设计方法
3.2.1 自然通风
在生态建筑的通风设计中, 要充分利用小气候自然通风, 或者利用智能控制系统提升建筑物的通风效果。
3.2.2 采取降温隔热措施
在进行生态建筑设计时, 要充分分析、研究建筑所在地的区域环境和气候特点数据, 引导生态建筑的设计和建设。利用窗帘、百叶窗、挑檐板等合理控制光线, 以降低阳光对室内温度、湿度或小气候的影响。
3.2.3 自然采光
在生态建筑设计中, 要使建筑能够充分利用阳光采光, 在设计中可通过加设玻璃墙、通窗、天窗等使室内光线充足, 以满足建筑采光要求。同时, 在生态建筑中通过安装日光反射器、反射板等设备, 并结合智能操作控制系统, 从而可更加充分地利用自然资源。
4 结束语
随着社会经济的快速发展和科学技术的飞速进步, 我国的建筑业正处在由数量向质量过渡的重要发展阶段, 而建设生态建筑则是建筑品质和质量提升的重要标杆。随着生态建筑成为建筑业发展的“主流”, 我们要在现有的基础上借助高新科技手段, 努力向可持续发展的目标迈进。
参考文献
[1]刘强.生态建筑设计原理以及设计方法[J].现代园艺, 2012 (10) .
绿色建筑的设计原则及设计方法 篇10
1 绿色建筑设计的基本原则
1.1 绿色建筑设计的高效化原则。以往的建筑设计中对于建筑的使用功能以及建筑的表现形式都是设计的核心所在, 然而在社会不断发展进步的过程中, 建筑也不仅仅有着居住的功能, 同时也是经济产品以及公共文化的重要表现形式, 因此在针对建筑设计方面人们有了更高的要求, 其中高效节约化也是人们所普遍认可的, 其中包括了节约资源、节约经济以及人力物力等。
1.2 同步化设计原则。绿色建筑设计在明确了节能环保的设计原则后也要将节能的设计理念贯穿到整个设计当中, 设计人员需要通过对整体设计思路的分析和优化来做好每一项内容的协调性, 其中包括了施工图纸的完善、施工过程中的调整以及控制完成等设计的所有内容, 并且将绿色建筑的设计理念融入到整个设计当中。从宏观到微观、从全局到局部, 设计人员也要提出更高的策略和有效的措施, 而不是只是仅仅的对施工图纸进行简单的处理。另外设计中也要避免出现设计的误区, 比如建筑结构上的封闭性以及建筑环境与自然环境的隔离, 这样也都不利于室内环境的协调性, 也难以实现节能环保效果的实现。而在绿色建筑设计中, 如果设计思路不够明确, 也无法达到绿色建筑设计的基本要求。真正的绿色建筑设计必须要将建筑的内部环境与外部自然环境有机的结合在一起, 这样也才能够更好的保证绿色建筑的整体性。
1.3 重视整体设计原则。绿色建筑设计在考虑到建筑使用功能的同时, 也需要注意控制建筑的成本, 而建筑的整体性也是必须要考虑的重要因素, 其中自然环境条件以及文化经济等多方面内容都需要综合的考虑在内, 并且在设计时也不能够单单的只是借鉴其他的绿色建筑设计方案, 只有通过综合性全面的考虑到设计每个环节, 才能够更好的做好绿色建筑的设计。
1.4 健康化原则。绿色建筑设计要保证以人为本的设计原则, 在设计中融入更多人文关怀的元素, 这样也可以提高人们对建筑设计的认可程度。而建筑物是人们工作生活的主要场所, 在建设的过程中对于环境也会造成很大的影响, 为了更好的实现绿色健康的目的, 设计时也要通过与当地气候条件以及场地等多方面因素的结合来选择合适的施工材料和建筑方式, 通过合理的设置植被、水系等内容来提高建筑的绿色功能, 这样建筑对于人们生活所带来的危害也能够降到最低, 这也是绿色建筑设计最基本的要求之一。
1.5 循环化原则。物质不断循环是生态学中的一条重要原则, 对新时期的建筑设计要求建筑师应尽量贯彻循环化原则, 尽量节约利用稀有资源, 尽量充分利用废旧材料, 减少抛向大自然的废弃物。比如, 要利用废水:中水系统即是指生活废水经处理后达到规定的水质标准, 并能在一定范围内重复使用的非饮用水。中水可以用于厕所冲水、园林灌溉、道路清洁、汽车洗刷及景观用水, 冷却用水等, 可以大大缓解用水紧张情况. 对于我国大量缺水城市来说更具重要的战略意义。再如, 对人体排泄物常可用于农业和园艺, 达到循环使用的目的。这在农村是经常使用的方法。目前, 循环使用原则已经在建筑设计中得到了初步应用, 相信随着科学技术的进步, 它的运用将更加普遍, 在我国亦将越来越受到人们的关注。
2 绿色设计方法
2.1 加强现场设计。选定建筑的建设地址后, 对建设地段进行现场设计是保证建筑与自然环境和谐的必要条件, 只有与自然环境协调的建筑才能称得上绿色建筑。绿色建筑的现场设计应根据当地的地理环境, 具体问题具体分析。绿色建筑现场设计应该重视以下几点: (1) 现场设计要保护现场的生态完整性和生物的多样性; (2) 尽量减少现场因暴雨造成的水土流失, 尽量减少使用自来水进行浇灌: (3) 尽量减小现场的热岛效应; (4) 绿地面积满足要求; (5) 绿地配置合理, 局部环境内能够保持水土、降低污染和隔绝噪声。
2.2 尊重当地环境进行设计。在保证建筑安全性、便利性、舒适性、经济性基础上, 在建筑规划、设计的各个环节引入环境概念, 是一个涉及多学科的复杂的系统工程。规划、设计时须结合当地生态、地理、人文环境特性, 收集有关气候、水资源、土地使用、交通、基础设施、能源系统、人文环境等资料, 力求做到建筑与周围的生态、人文环境的有机结合, 增加人类的舒适和健康, 最大限度提高能源和材料的使用效率。
2.3 加强自然通风设计策略。建筑物布局合理与否, 直接决定着住宅区气候的好坏。自然通风是调节环境最有效和经济的手段。而影响自然通风效果的因素主要就在于建筑物的平面布局、立体设计及三维空间布局。因此, 在自然通风设计时, 必须全面了解建筑区的空气流动情况, 这是确保建筑区气候良好、通风情况合理的根本前提, 有效提升建筑物内部的空气质量和热舒适度, 使用户无需增加任何投资, 就能实现居室环境的健康舒适。
2.4 被动式采暖设计。为人们创造一个适宜的热舒适环境是绿色建设设计首要任务, 而冬暖夏凉的居住环境正是人们一直追求的热舒适环境。合理利用太阳能是创造热舒适环境的主要途径, 同时对于节约不可再生的矿物能源, 保护环境, 改善人类生存空间, 实现经济社会的可持续性发展具有重要的意义。被动式太阳能建筑是通过建筑朝向和周围环境的合理布置, 内部空间和外部形体的巧妙处理, 以及建筑材料和结构、构造的恰当选择, 使其在冬季能集取、保持、贮存、分布太阳能, 从而解决建筑物的采暖问题;同时在夏季又能遮蔽太阳辐射, 散逸室内热量, 从而使建筑物降温。
总之, 新时期, 绿色建筑的概念已经深入人心, 只要我们不断改进与创新绿色建筑的设计方法, 加之一系列良好的推广策略, 绿色建筑一定会为社会和人民带来更多的益处, 真正做到保护自然生态环境, 最终实现可持续发展。
参考文献
[1]岳伟.绿色建筑设计以及建筑设计中的人文关怀[J].现代装饰 (理论) , 2011 (10) .
[2]程肖琼.绿色建筑设计与绿色节能建筑的关系[J].四川建材, 2009 (8) .
现代建筑设计方法的创新思维 篇11
关键词：现代建筑；设计方法；创新
前言
传统的建筑设计缺乏现代化、生态化理念，建筑风格和建筑结构千篇一律。既忽视了建筑对城市精神文化的体现，也忽视了绿色生态的可持续发展。随着我国与国际的接轨，西方的理念和文化越来越被人们接受，西方的建筑理论和风格也影响了我国建筑设计的发展。当然，作为一个文化底蕴厚重的国家，我国在建筑设计上也不失大国风范。在多元文化入侵的现代社会，对建筑设计的重新认识、对建筑设计理念和方法的创新就显得尤为重要。总的
来说，建筑设计应反映国家的文化精神、城市的人文精神和社会的先进理念。
一、 我国建筑设计创新思维中存在问题
1. 国外设计风的盛行
一直以来，我国建筑设计都存在一个很致命的问题，那就是设计中盲目地跟随外国设计的风格。在选择方案时，不是考虑建筑的当地特色和总水平、有效的使用功能、合理的造价、建成后的运行成本等，而是盲目地跟风，某个时期的建筑，在全中国的各个城市的建筑风格都雷同，都是星河湾风格或者简欧风格。
2. 建筑设计领域的浮躁和仓促
由于居住要求逐渐提高和商业模式化的发展，我国现代建筑的工程项目大部分适经济开发，开发商或者是主管开发项目，进而政府领导就成了建筑领域的主宰，从最初的决策到建筑的形式、风格，建筑材料等，整个过程几乎都是开发商方等业主说了算，俨然成了业主教育设计师的时代，业主们忙着赶工期，设计师们更忙着草草设计图纸，赶着交差，根本没有时间或者机会创造出富有本土特色的作品， 盲目跟风也就不足为奇了。
3. 对建筑的细节重视不够
纵观我国现代建筑的设计建造，大多千篇一律，细节重视不够。建筑师应该对细节的构造特征不懈追求，细节决定整体的美感。目前建成的某些建筑不仅没有很好地表达出良好的文化特质，也没有高度重视建筑的比例、尺度、色彩搭配等细节，经不起推敲。
4.缺乏生态理念
现代科学和经济的快速发展也为现代建筑设计提供了科学的技术条件和经济条件。建筑的设计，还是建筑建造的技术处理，如建筑稳固的结构、防火设施、通风系统、墙体防渗技术等方面都有了很成熟的技术。
二、 建筑设计中创新思想探讨
1. 建筑生态设计思路
生态建设是一门独立的学科，主要探析建筑与生态之间的关联。生态建筑，顾名思义就是要能体现出和生态环境和谐共处的性质。一般来说，建筑生态设计的过程中，要做到和周围的各种环境因素相融合。同时，还应该充分地利用建筑设计、美学理念、环保理 念等现代 化理论和技术。商业模式下的现代居住建筑大多忽略了人们的居住感受和需求。现代楼盘楼间距在越来越小，舒适度越来越差。政府与房地产开发商应当在保护当地绿化基础上，增加绿化面积，改善人们的居住、生活、工作环境，提高空气质量，不仅可以改变人们周围环境，更可以提高城市的文化品位。一个绿意盎然的城市，处处生机勃勃，展现城市宽广的胸怀。
2. 建筑地域与环境设计思路
建筑建设所在地是该区域的重要组成部分，每一个地理区域都有其自身的显著特征，建筑设计必须符合建筑地域的特点，秉承融入环境、保护环境的设计思路。对于这一点，就需要设计人员在设计之前深入的分析建筑物所在的环境区域的特点，在此基础上，进行创新设计。结合当地的地理环境也将给设计师带来灵感，设计出一个惊世骇俗的绝世好建筑。
3. 建筑新材料的应用
随着中国住宅产业化的发展，开发商、设计单位等也在不断探寻建筑节能的方法。另外，新技术新材料也不断涌现，如，聚氨酯墙体保温材料、真空玻璃、节能窗、热源水泵等广泛运用，为打造节能建筑，甚至零能耗建筑，提供了条件。
三、建筑设计方法的创新探讨
建筑设计方法的创新是建筑设计创新的具体措施和步骤，方法的创新应该体现理念的改革上。具体来说，可以从以下几方面探讨。首先，是建筑风格设计的创新。传统的建筑风格千篇一律，比如政府大楼、学校、企业、住宅、城市公园等都有具体的模式，人们对这些模式都产生了审美疲劳。所以，建筑风格的创新对改变城市的形象十分重要。可以改变普遍的建筑设计风格，引入多元化的元素，使人们在多样的建筑风格中感受城市的美；其次、建筑结构设计的创新及结构设计是建筑设计的基础。城市中大多建筑结构都很普通，且“有规有矩”。多数城市建筑给人们的印象就是高楼大厦，没有独特的结构。因此，现代建筑设计应考虑建筑结构的多样化；最后，是建筑材料的创新。传统的建筑材料就是水泥、石砖、钢筋。随着现代社会的发展，需要越来越多的新型建筑材料，特别是耗能低、污染小、实用性强的建筑材料。
四、 创新思维和实践协调发展
1. 用创新思维指导实践
始终坚持以创新思维作为建筑设计的指导思维，用创新思维指导建筑设计的实践工作，将创新作为建筑设计的追求，通过自身对创新思维的刻意的培养，以一种不自觉的方式，将建筑师自身的灵性融入到建筑之中，让本无生命的建筑因建筑师的缘故而获得新的生命，让模式化的建筑变得更赋有个性化，让建筑不只是建筑，更是一份具有美学价值的工艺品。
2. 以实践丰富创新思维
用创新思维来指导建筑设计的实践过程中，我们会获得很多的设计经验、设计理念、设计方法。同时，在具体的建筑设计过程中，处理各种设计因素的过程其实就是一个不断发现问题，不断解决问题，不断完善创新思维，不断吸取经验教训的循环过程。通过不断汇总、分析、完善这些设计经验、思路和具体的方法，将可以大大地丰富现代建筑设计的创新设计理念，更新设计师的设计理念，培养设计师的创新设计思维，提高设计师的创新设计水平。
3. 科学专业进行教学，加强理论知识分析
建筑设计从业者必须有扎实的专业基础理论知识，同时也要通过自己摸索领悟，来更好地进行建筑设计。要传授一些规律性的原理和方法，在教学课程设置上要有针对性和目的性。设计出的方案不能只停留在表面形式上，而是要注重内在功能技术的含量。要加强建筑构造、结构、材料的选用等相关知识的学习，关注新材料、新结构、新技术的发展。
结束语
综上所述，在现代建筑设计过程中，创新设计的理念和方法来源于实践，又应用于具体的建筑设计实践中，并从具体的设计实践中获得新的设计理念和设计方法。现代建筑的创新设计方法必须以人为本，并蕴含传统文化，富有时代气息，融入自然环境，从而提高建筑物的价值。
参考文献：
[1]杨玉清.浅谈现代建筑的生态设计[J].建筑科学，2011（2）.
[2]崔园园.绿色建筑设计中的要点分析[J].科技创新与应用，2013（27）.
[3]刘先觉.现代建筑理论[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.
大空间建筑的防火分区设计方法 篇12
关键词：大空间建筑,消防设计,自动喷水灭火装置,防火卷帘,防火分区
引言
近年来随着经济建设的发展和建筑技术的不断进步, 一批大空间建筑在全国各地相继投资建设, 且有进一步增长的趋势, 对于这些大型建筑, 如大会堂、体育馆、展览馆、候机厅等, 单层建筑面积超大, 楼层超高, 内部空间不能分隔, 其特殊使用的要求使建筑设计方案与现行防火规范相矛盾, 套用现行防火设计规范无法解释及确定出完善的防火分区的设计方案, 而这类大空间建筑又都存在着危险等级高、火灾水平蔓延速度快的特点, 近年来全国各地的大空间建筑也多次发生重、特大火灾事故。大空间建筑火灾之所以迅速发展为大火并造成巨大损失, 主要原因是没有进行有效的、必要的防火分隔, 因此研究大空间建筑的防火分区问题是预防火灾事故的一个重要方面。
1 大空间建筑的火灾特性
由于建筑结构上的特殊性和使用方面的复杂性, 大空间建筑的火灾预防与普通建筑有着明显的区别, 主要表现在以下几个方面:
1.1 不易进行防火分隔
在建筑物内设置防火防烟分区是控制烟气蔓延的主要方法, 但是对于大空间建筑, 由于建筑结构、生产工艺、使用功能等方面的影响, 特别是一些大型体育场馆、工业厂房, 很难利用防火墙、防火卷帘等有效防烟隔烟措施进行防火分隔。
1.2 普通火灾探测技术无法及时发现火灾
目前在普通建筑中广泛使用的火灾探测器大都是以烟气浓度或温度为信号进行探测的, 且探测器大多安装于顶棚之下。普通建筑的楼层高度多数在6m以下, 火灾烟气能够很快到达顶棚, 因此这类探测器对普通建筑是适用的。另外, 由于建筑物内部热风压的影响, 大空间上部常会形成一定厚度的热空气层, 它足以阻止火灾烟气上升到大空间的顶棚, 从而影响火灾探测器的工作。
1.3 常用的自动喷水灭火装置不能有效发挥作用
在普通建筑中, 洒水喷头通常是按一定间距沿顶棚分布安装的。当顶棚附近的温度达到喷头的启动温度后, 洒水喷头便开始洒水。另一方面, 普通喷头喷出的水滴从十几米乃至几十米的高度落下来, 往往到达不了燃烧物的表面就失去了水滴的浓度和灭火范围, 即失去了有效的灭火作用。
1.4 人员的安全疏散相当困难
大空间建筑一般都是人员高度集中的场所, 常常有成千上万的人, 而且这些人来到这里通常是没有组织的 (例如剧场、体育馆等) , 一旦发生火灾, 在较短的时间内将人们迅速疏散到外界是一个极为困难的问题。
2 合理的大空间建筑防火分区设计方法
2.1 利用防火墙进行防火分隔
防火墙应直接设置在基础上或钢筋混凝土的框架上。防火墙应截断燃烧体或难燃烧体的屋顶结构, 且应高出非燃烧体屋面不小于40cm, 高出燃烧体或难燃烧屋面不小于50cm。当建筑物的屋盖为耐火极限不低于0.5h的非燃烧体时、高层工业建筑屋盖为耐火极限不低于1h的非燃烧体时, 防火墙可砌至屋面基层的底部, 不高出屋面。防火墙中心距天窗端面的水平距离小于4m, 且天窗端面为燃烧体时, 应采取防止火势蔓延的设施。建筑物的外墙如为难燃烧体时, 防火墙应突出难燃烧体墙的外表面40cm;紧靠防火墙两侧的门窗洞口之间最近的水平距离不应小于2m, 如装有耐火极限不低于0.9h的非燃烧体固定窗扇的采光窗, 可不受距离的限制。设计防火墙时, 应考虑防火墙一侧的屋架、梁、楼板等受到火灾的影响而破坏时, 不致使防火墙倒塌。
2.2 利用防火卷帘进行防火分隔
当采用以背火面温升作耐火极限判定条件的防火卷帘时, 其耐火极限不应小于3h, 如双轨、双帘无机防火卷帘和气雾式等特殊防火卷帘。当采用不以背火面温升作耐火极限判定条件的防火卷帘时, 其防火卷帘两侧应设独立的闭式自动喷水灭火系统保护, 系统喷水持续时间不应小于3h, 喷水强度不应小于0.5L/som, 喷头间距应为2m~2.5m, 喷头距卷帘的垂直距离宜为0.5m。
2.3 用水幕进行防火分隔
喷头布置应为3排, 防火水幕带的有效宽度不应小于6m。供水强度不应小于2L/som, 喷水延续时间不应小于3h。水幕上部不应有可燃构件和可燃物。自动扶梯、开敞式楼梯和防火墙上根据需要开设的孔洞均应设置防火卷帘或水幕进行分隔。
2.4 高层建筑中庭防火分区面积应按连通的面积叠加计算。
当超过一个防火分区的面积时, 应符合下列规定:
房间与中庭回廊相连的门, 应设能自动关闭的乙级防火门;与中庭相连的过厅、通道应设防火门或防火卷帘。
2.5 利用增加火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统, 达到防火分区增加一倍面积的目的。
一般的, 对于大空间建筑宜采用非接触式火灾探测器, 主要是光束对射式或图像式探测器, 自动喷水灭火系统喷头采用大水滴快速反应喷头或远程数控水炮。从而达到满足大空间探测和扑救火灾的需要。
2.6 利用性能化设计方法进行防火分区设计
在大空间建筑的防火设计中应用“性能化”防火设计的方法, 可以解决“处方式”设计安全性不确定的问题, 使大空间建筑的消防安全性得到有效的保证。对大空间建筑进行“性能化”防火设计, 首先必须要设计火灾———即建立火灾场景模型。在建立火灾场景模型之前, 应首先判断不同区域的火灾类型, 火灾类型不同, 燃烧速度、放热量及火灾的时间就不同, 那么数学模型也不同。火灾荷载的大小、可燃物的性质、通风条件是决定火灾严重性的三个重要因素。大空间建筑的火灾模型要考虑到空气供给速度及材料的分布情况。由于这种建筑的空间较大, 较易获得建筑物外环境风量补偿, 因此空气供给速度也较快。而材料的分布与建筑的使用功能有着直接关系。通过对火灾的模拟, 即放热量大小和持续时间的确定, 可以得出对整个建筑各个部分构件耐火性能、防火分区、防排烟、安全疏散等各方面的要求。对耐火性能、防火分区、防排烟、安全疏散等各方面进行安全检验, 若不符合防火要求, 应反复进行校对, 直到满足安全性的要求为止。从“性能化”设计的步骤可以看出:“安全检验”是“性能化”设计区别于“处方式”设计的一个重要方面, 因此, 在大空间建筑的防火设计中应用“性能化”的设计方法, 可以使建筑的消防安全性得到更有效的保证。
3 结束语
对于大空间建筑, 由于其使用功能的复杂性和不确定性、人员密度及火灾荷载都较大的特点, 所以合理进行防火分区十分必要。在一般大空间建筑中, 常规的防火分隔物还是可以适用的。在实际工作中, 还必须结合实际, 根据建筑空间的特点灵活利用以上六种方法进行防火分区的划分。由于大空间建筑与一般建筑在火灾现象方面存在较大差异, 因而必须从整体分析大空间建筑发生火灾时所具有的性能特性为出发点, 进而实施防火安全综合设计。
参考文献
[1]中华人民共和国公安部.《建筑设计防火规范》GB50016-2006.
[2]中华人民共和国公安部.《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95.
[3]《消防科学与技术》.
[4]DBJ50-054-2006, 大型商业建筑设计防火规范[s].