基本信息
- 项目名称：
- 阳光与低碳：城市住区绿色
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 基于当前全球关注环保节能的背景下，从专业角度理解研究建筑的模式和能耗。通过济南 苏州两地气候类型与建筑形式的对比，探讨如何在历史名城中有效的进行节能、低碳的建筑设计与规划设计。
- 详细介绍：
- 一、研究现状、趋势及选题意义。 建筑是人类生活,工作,娱乐的主要场所,但是建筑在从规划设计开始,到施工,运行,后期的装修入户,及至最终拆迁的生命周期内,出规划设计外,其他阶段都伴随着资源利用,能源输入,以及废水,废气,废物的排放。随着城市化进程的加快,城市建筑越来越多,建筑生命周期的循环使人们意识到建筑本身就是能量堆砌的结果。 现如今保护环境,追求能源再利用的观念日渐深入人心,绿色低碳建筑顺应了这种时代要求,受到了全球的关注。作为一个没有经过高度工业文明阶段的国家,中国跨越式的发展一方面需要“补工业文明的课”，另一方面还需要避免工业化时代的“不节能”。这种前所未有的境况，使中国绿色建筑和生态 城市建设的进程遭遇到“中国式困局”。 倡导绿色城市和建筑的意义 1节约能源和资源,减少CO2污染 据统计,全球有50%的能源用于建筑,同时人类从自然界所获得的50%以上的物质原料也是用来建造各类建筑及其附属设施。另外,建筑引起的空气污染,光污染,电磁污染占据了环境总污染的1/3还多,人类活动产生的垃圾,其中40%为建筑垃圾。对于发展中国家而言,由于大量人口涌入城市,对住宅,道路,地下工程,公共设施的需求越来越高,所耗费的能源也越来越多,这与日益匮乏的石油资源,煤资源产生了不可调和的矛盾。 但是如果推进绿色阳光低碳建筑,以现在的速度和技术看,届时将减少1/4的标准煤然后,这将大大缓解地球温室效应产生的压力,也极大的保护了其他资源。 2 绿色低碳建筑提供更加舒适的生活环境 对室外环境而言,绿色低碳建筑通过科学的整体设计,利用集成绿色配置、自然通风、自然采光和低能耗围护结构,具有选址规划合理、资源利用高效循环、节能措施综合有效、建筑环境健康舒适、废物排放减量无害、建筑功能灵活适宜等六大特点。 对室内环境来讲，其在本质上决定着人们的舒适度,而通过绿色建筑,可以充分利用一切资源,因地制宜,从规划、设计、环境配置的建筑手法入手,通过各种绿色技术手段合理地提高建筑室内的舒适性,同时保障人的健康生活,给居民提供良好的生活环境质量。 二、研究方法和思路。 1．调查 确定研究课题后，前期通过对济南23小区居民进行广泛的问卷调查和入户访谈调查，搜集积累居民生活出行能耗的基本资料信息，为下一步的研究提供原始信息资料支持，并通过对调查所得信息的归纳总结和深入，将课题目标具体化、明晰化。 2．观察 对选定的场地区域进行实地考察和测绘，记录数据和信息，为下一步的实践研究和探索提供真实完整的场地信息，使得下一步的实践更具真实性和可操作性。 3．文献资料研究 在对课题和现状情况有了一定了解后，通过查阅文献资料，了解当前学术领域在本课题的进展情况，储备相关资料和内容，为课题的进一步展开提供知识储备，为下一步研究提供思路和方向。 4．实践 针对前期调查研究发现的现象和问题，进行尝试性探索性的实践，从建筑节能技术的应用到建筑空间的合理性与节能的探究，再到城市规划和建筑布局的营造，尝试从小到大，从局部到整体，从单一到广泛为减少能耗，建造绿色建筑建设绿色城市提供可行性方案。 5．经验总结与反思 通过对前一阶段实践内容和情况的总结和反思，将研究进一步深化，并试图将个例的改造和建设发展为更具普遍适应性和实践性的方案，为“建造节能环保建筑，建设绿色低碳城市”提供行之有效的新思路。 三、研究工作方案(包括已进行的研究工作情况)和进度计划、中期成果。 为了很好解决当前城市面临的高能耗问题，提供一种营造“绿色城市”的可能性，我们根据不同的目的提供不同的计划方案。 要进行绿色建筑的设计，就必须对城市中的各种能耗问题有所了解，在已开展的进程中，我们深入地对济南天泰太阳树，名室豪庭，杆南小区等23 个小区进行了问卷调研，调研项目涉及到了居民出行，家庭能耗，小区满意度的有关问题，为确保切实落实我们对于“绿色城市与建筑”这项课题提供了前期的理论依据。并且，从得到的结果上来看，我们也从中得到了一些重要的数据。 此外，在调研的基础上，为了更进一步地深化前期的结果，在学期中，我们做了一系列的绿色节能建筑设计，摸索出一种解决当前城市建筑与能耗之间的矛盾性。在经过讨论后，我们选择了位于城市中心的南营坊片区，对其进行相应的城市片区改造，既作为我们前期研究的一个成果展示，也为下面的最终成果作出相应的实验性方案，使其有了相应的理论与成果。当然，方案取得了不错的效果，我们也在设计方案的同时，对最终我们要做的“绿色城市与建筑”这个课题有了一个清晰的认识。 目前我们的前期调研与城市实验性方案设计，都已经接近尾声，随后建按计划展开后续进程。 关于进度计划：进度分为三个阶段：一，前期调研（包括入户问询与问卷调查）；二，城市实验性方案设计（南营坊片区改造设计方案、领秀城住宅区规划方案、黑虎泉片区改造方案，东仓片区规划改造方案）；三，台达杯太阳能建筑设计竞赛。 有关一二两项的任务我们将于2010年下半学期完成，关于第三项，我们将于2011年3月至4月间完成方案设计，并进行一系列的整理汇总，最终完成方案成果展示。 目前已经完成的中期成果有：“绿色城市与建筑”前期调研，南营坊城市片区实验性改造方案设计、领秀城住宅区规划方案、黑虎泉片区改造方案，东仓片区规划改造方案、领秀城住宅区规划方案、黑虎泉片区改造方案、东仓片区规划方案。 四、前期研究基础及资料准备情况。 项目前期研究基础分为理论基础和实际案例分析调研。 目前以对如何利用清洁能源与新型建筑技术，建设低能耗的宜居住宅有了初步的了解。并分析的大量案例。如：日本矢崎实验太阳房（主动式太阳能建筑）、麻省理工学院w号实验太阳房（主动式太阳能建筑）、Feldman设计的旧金山Ocho别墅（被动式太阳能建筑），柯布西耶设计的马赛公寓等等。重点学习如何利用太阳能这一清洁资源在建筑中应用。 目前已对如下概念进行了初步了解，内容包括：建筑内外相关的热传导、辐射、空气对流、蒸发冷却、空气分层、材料蓄热、自然通风、空气锁，太阳间、水墙、地源热泵技术等等。 同时项目还对济南现有的24个小区进行了实际调研和入户调查。共有：济齐提口路城中村、芙蓉街、商铺区、杆南小区、汇苑家园、三箭吉祥苑、名士豪庭、天泰太阳树等。相关问题涉及居民出行，家庭能耗，小区满意度，其中重点对现有住宅的能耗情况进行了解。 现有进度中，已结合上述理论论基础和调研现状，提出了如下方案——济南市南营街片区改造方案、领秀城住宅区规划方案、黑虎泉片区改造方案，东仓片区规划改造方案、领秀城住宅区规划方案、黑虎泉片区改造方案、东仓片区规划方案。 五、预期目标、拟解决的主要问题和创新之处。 预期目标： 1.通过对所选地段（济南南营坊）的老建筑改造方案的研究探索，探讨出一种对老建筑简单有效的改造方法（或某种装置），使原先建筑的高能耗和高排放尽可能地向低能耗，低污染，低消耗转变。试验的结果力求可运用于各种类型的老建筑，尽可能使大量的老旧建筑也可以适应当今绿色城市的要求； 2.在所选地段（领秀城、黑虎泉、东仓）设计新的节能环保建筑，探索出一种节能环保居住建筑形式。在技术上总结综合通风，除湿，采光，取暖，遮阳以及太阳能的的最高效率的经验值，利用本身所学专业的优势，使其与建筑空间，形式相结合。在所选材料上，按照系统工程的方法，综合建筑物内外空间中的全部影响因素组织设计，使物质、能源在建筑系统内有序地循环转换。最终得出集成绿色配置、自然通风、自然采光、低能耗围护结构、新能源利用、中水回用、绿色建材、资源利用高效循环、节能措施综合有效、建筑环境健康舒适、废物排放减量无害、建筑功能灵活的设计成果。 创新之处： 1.在中国快速的城市化进程中，不断地有新建筑的产生，但是仍然有大量的老建筑遗留，他们因为经济，文化或者其他原因而保留了下来。但是人们更多的关注新建筑的建设而忽略了大量老建筑的改造。本课题针对老建筑的改造进行一定地探索，使这些被遗忘的老建筑也能得到很好的利用，提高资源的利用率； 2.在新建筑的设计中，结合本专业的优势，将建筑技术、空间艺术、地域文化有机地结合到一起。在利用技术的同时，力求在最大程度上满足人的视觉以及心理需求，同时不忘记体现适当的人文关怀。 六、已有相关成果介绍（专利、发明等）及预期应用范围 美国能源基金会资助项目《城市形态与能源消耗调查——以济南市为例》，参与单位美国麻省理工大学、清华大学、北京师范大学、山东大学 南营街旧社区改造方案：基于原有社区基础状况与周边环境，利用屋顶空间展开社区二次设计。打造出针对刚刚步入社会的青年大学生族群，宜家宜业、开放性强的创业型社区。 领秀城住宅区规划方案：基于城市综合体的设计，对济南现阶段新住宅区规划提出概念性设计。 黑虎泉片区改造方案：针对老城区的深度开发，结合地段需求节能要求对既有地块进行提升改造。 东仓片区规划方案：对城中村和城市干道片区的结合展开讨论，探讨低收入阶层的新式住宅环境。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 基于当前全球关注环保节能的背景下，从专业角度理解研究建筑的模式和能耗，并通过前期的数据调研，不同地域的实地调查以及绿色节能建筑的尝试性改造和设计，完成对低碳绿色节能建筑的探索。
科学性、先进性及独特之处
- 1.对老城居住资源改造进行一定地探索，使这些被遗忘的老建筑也能得到很好的利用，提高资源的利用率； 2.在新建筑的设计中，结合本专业的优势，将建筑技术、空间艺术、地域文化有机地结合到一起。在利用技术的同时，力求在最大程度上满足人的视觉以及心理需求，同时不忘记体现适当的人文关怀。
应用价值和现实意义
- 对济南和苏州两地民居的调查和研究，汲取传统建筑中于自然气候相适应的设计特点，为现代建筑的设计和节能应用提供了借鉴 在实践中对南营坊黑虎泉领秀城等居民区的进行了尝试性的设计和改造结合本专业的优势，将建筑技术、空间艺术、地域文化有机地结合到一起。在利用技术的同时，力求在最大程度上满足人的视觉以及心理需求，同时不忘记体现适当的人文关怀。探索了与地域环境相结合的绿色节能建筑新道路。
学术论文摘要
- 自然环境影响着建筑的形式和布局并在过去的相当一段 时间内起着决定性的作用，生产力发展和科学技术在建筑生活中的应 用，这种影响似乎正在弱化，而带来的，是更多的能耗和环境负担。 为了追求低碳和节能，建筑师和建设者开始重新审视自然环境在建筑 实践中的影响和适应。基于这一背景，本文以济南和苏州为例，通过 对两地地理位置和气候特征对当地民居建筑的影响调查研究，汲取传 统建筑在适应自然气候方面的优秀设计理念和做法，并尝试总结出适 用于现代建筑设计的理念和做法
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 曹婷婷.自然地理环境与苏州古民居.山西建筑，第34卷. 杨志华.与气候相适宜的建筑节能——对传统民居的研究启示. 华中建筑，第24卷. 徐刚.北方城市民用建筑系统节能改造决策方法研究. 秦杨.济南传统民居及其环境特色评析. 孙继国. 济南近代建筑的生存与发展研究. 李忠. 济南开埠以来典型建筑研究. 吕红，孙亚峰，呙志强. 济南老城区民居建筑艺术特色探析. 赵阳. 论南方地区建筑节能设计要点剖析. 鲍丽. 适应气候的江南传统建筑营造策略初探_以苏州同里古镇为例. 曹晓丽. 我国北方采暖区既有建筑节能改造主要问题及其对策研究. 王辉，赵琳.在秩序与诗意之间_试析济南传统合院民居的地域特色. 克利夫•芒福汀.绿色尺度.
同类课题研究水平概述
- 拉赫尔（1962）所著的《沉寂的春天》是现代环境运动的起源。舒马克（1974）所著《少就是美》是环境运动的有一个里程碑，在1987年布伦特兰会议的报告《我们共同的未来》中，可持续发展列入城市发展的议程。可持续的观念深入到城市的建设和建筑的实践中，并逐渐成为城市规划者和建筑师的关注热点。英国是最早擎起“低碳”大旗的国家，早在2003年就选定曼彻斯特、利兹、布里斯托等三大核心城市为作为低碳示范城市。除了在中等城市搞低碳城市示范外，英国有关低碳的实践主要还是集中在低碳社区层面，其中以贝丁顿零能耗社区、Hanham Hall生态社区最为知名。 这充分说明了低碳建筑的历史意义和现实意义极其深远，它是国家发展到一定阶段为降低能源消耗必然要提出的要求。各国建筑师针对这一课题都进行了大大小小的探索与实践。但是现今的研究成果很难适应中国南北环境与气候巨大差异对建筑设计的影响。本项目创造性地分别选取了具有代表性的南北两个城市进行研究，并且对老建筑的改造进行了一定地探索。
