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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流高密度紧凑型城市实践绿色建筑的挑战.精品文档.高密度紧凑型城市实践绿色建筑的挑战 以香港湾仔旧区某住宅重建项目为例刘少瑜1, 张智栋1 郭文祥2 吴树强2 陈志荣3摘 要:我国(绿色建筑评价标准)提出在评价绿色建筑时,应依据因地制宜的原则,结合建筑所在地域的气候、资源、自然环境、经济、文化等进行评价香港是亚洲高密度紧凑型典型城市之一,除因地制宜,还需考虑城市形态对绿色建筑带来的挑战,如:日照、环境噪声、绿化率、室外风环境、热岛效应强度、可再生能源利用、雨水利用等本文通过香港湾仔旧区某住宅重建绿色建筑项目,分析上述挑战的原因,提出高密度紧凑型城
2、市开展绿色建筑的设计方法和技术策略。关键词:高密度紧凑型城市;因地制宜;,g匡重建;被动式设计序 言 香港与上晦、广州、深圳等高密度城市,在城市发展和建筑节能方面存在许多共性问题,如;通风采光、热岛效应、夏季空调能耗大等等。本研究旨在探讨香港两种截然不同的城市形态下绿色建筑实践所面对的挑战和经验研究成果分两篇文章陈述。第一篇讲述香港市中心高密度旧区某重建项目绿色建筑实践的挑战;第二篇讲述香港郊区新市镇大型绿色社区发展的挑战。两个项目在面对“四节一环保”的绿色建筑评价要求时都需要根据该项目场地的实际情况,制定绿色建筑实践策略,体现同一械市中如何进一步考虑“因地制宜”的绿色建筑设计原则。1 香港高
3、密度紧凑型城市形态的优势与挑战 香港是世界触高密度的城市之一,人口密度每平方公里6580人。香港管辖总面积2,755.03 km2,陆地有1,104 32 km2陆地面积中,68 24 km2为填海地,约占陆地面积618香港属典型的滨海丘陵地形,山岭众多,平地很少从图1可以获知,碍于山地地形所限,香港约78的土地为郊区和农业用地。城市发展用地只占陆地面积约22,土地资源十分有限。此外,根据香港政府统计处统计资料,2011年年中,总人口达到710 81万人。人口众多与可发展土地资源的紧缺,导致了香港高密度紧凑城市形态的发展。图1香港土地用途分布情况(来源:香港规划署,201 0年规划统计资料)香
4、港紧凑型城市形态配合便利的公共交通系统,大大增加了城市的连接性,缩短了交通距离有利于推行公交优先的绿色出行模式,有效减少了交通工具产生的温室气体排放高密度紧凑型城市形态还增加了市中心区的社区连接性。特别是在香港岛的湾仔、铜锣湾、中环等区,由维多利亚港海旁至太平山半山,从外到内形成了约lkm距离的办公商业区、商住混合区和居住区的城市布局(图2)。便利的社区连接性增加了市民选择步行优先的更为绿色的出行模式。图2 湾仔区海旁至半山功能分布示意图湾仔区是香港典型的市中心高密度旧区(图2),既有建筑平均楼龄超过40年(图3)。近年,湾仔旧区越来越多建筑开始超过使用寿命,需要进行项目重建旧区重建项目的设计
5、过程中既有高密度的城市形态对绿色建筑实践带来一系列挑战,如:节地部分的日照、环境噪声、绿化率、屋顶绿化、室外风环境;节能部分的朝向、可再生能源利用;节水部分的雨水利用等。本文将通过位于湾仔的某超高层私人住宅重建项目的绿色建筑实践,分析上述挑战的原因,提出高密度紧凑型城市开展绿色建筑的设计方法和技术策略。图3 湾仔商住混合区建筑物楼龄状况(资料来源:中原地图)2 因地制宜与被动先行的绿色建筑设计2.1 项目概况 本项目位于香港湾仔告示打道与马师道交界,是湾仔高密度“商住混合区”和“办公区”的交界位置(图2),公共交通和社区服务设施十分便利(图6)。项目为单栋超高层高档私人住宅楼,由香港建筑师事务
6、所刘荣广伍振民建筑师事务所设计,楼高约160米共设置34层住宅,提供177个单位,居住人口455人。3层住客会所为平台花园和小型壤球场,43层和45层为恒温游泳池和健身房项目用地面积1072.6m2(图5),总建筑面积10588.7m2,容积串达.87。图4 湾仔区城市形态的演进(1920s左上、1960s右上、2010s下)图5 项目总平面图图6 项目地盘位置及500米范围内公共服务设施地图2 2 用地面积小的挑战 本项目用地的大小属于香港旧区重建项目的常见用地尺寸,只能发展单栋建筑,在香港俗称“铅笔楼”。本匡项口窖积丰最高可达10,同时规划署亦对建筑物高度进行了限制,通过“视线影响分析讦估
7、”,保证项日不能超过或遮挡由侧太平,I,山脊线。本区建筑物过小的用地面积和高容积率,使得建筑需要儿乎何分卉的疆蔬用地面积这对绿色建筑设计带来如下挑战: 第一,绿化串难返标。为了解决此挑战,本项目采用了“立体绿化”的设训思路,主要利用3楼平台花园提供绿化用地,井利用垂直绿化增加绿化面积,绿化率达30.8,超过(绿色建筑评价标识(香港版)市区项目绿化率20的要求。同时,绿化设计土要选用了适应香港气候并长期栽种的植物物种,以增加植物的存活中和减少维护。图7 三层平台花园平面图与垂直绿化(效果图)第二,环境噪声控制的挑战 本项目主立面为北立面,面向维多利亚港,北立面距离香港红磡海底隧道入口不到500m
8、,交通噪声为主要环境噪声源。红磡海底隧道是香港最繁忙、使用频率最高的海底隧道,24小时运作。特别是在上下班高峰期,场地环境噪声超出标准规范要求的70dB。经现场实测,下班高峰期下5点30分测得环境噪声为71 .2dB(A),晚间11点30分至早上7点测得68. 7dB(A)。 山于场地面积太小,无法通过退线利设置绿化带舒缓交通噪声的影响,木项目首先从设计出发,将停车场、机房和不需要安静环境的住客会所设施放在13层,5层(没有4层)开始才为住宅部分,从垂直方向增加了噪声源与住宅的距离以舒缓文通噪声的影响。其次,在不影响自然通风和采光的情况下,控制北立面的窗墙比,减少噪声通过窗户进入室内。另外,本
9、项目根据玻璃面积大小和用途,采用4种不同厚度的Low-E双层中空玻璃单元(6mm+6mm中空+6mm、8mm+6mm 中空+6mm、8mm+9mm中空+8mm、10mm+9mm中空+10mm),隔音量为32dB以上。使得项目能够满足室内环境质量部分室内允许噪声级的要求。第三,雨水收集利用的限制由于地面积小,雨水可收集面积受到限制,雨水收集量亦十分有限,是否实施雨水收集系统需综合考虑环境和经济可持续性等因素。同时,还需要考虑雨水收集水缸、雨水过滤消毒等设备所需的额外空间对建筑设计的影响。由于本项目几乎百分百覆盖项目用地面积,很难增加可透水地面面积以减少雨水的外排量。同时,山于本项目口采用了景观水
10、池,在利用绿色建筑标识时,需要考虑非传统水源作为景观补水,雨水处理成本远低于中水处理系统。综合考虑以上因素,本项目通过3层花园平台进行雨水收集,收集雨水经过滤沙、紫外光和投药消毒后用于景观补水,减少了市政雨水管道压力同时减少了景观水利用食水所造成的水资源浪费。第四,施工期短的挑战由于项目施工期短,场地面积小场地周边道路窄,交通繁忙,因而整个施工方案和流程需保证良好的准确度。为此,本项目采用了BIM可视化建筑信息模型,提高施工流程的可预测性,减少施工误差。同时,为了实现水族馆式的游泳池设计,项目通过BIM对45层会所游泳池和其下层的机房空间进行优化。优化后,紧凑的机房空间为游泳池提供了更多的垂直
11、使用空间,使得游泳池边缘水深由1.2m增加至2.5m(图8),在140m的高空创造出如同水族馆式的室内无边游泳池设汁效果,空间更紧凑的使用。图8 利用BIM对45层游泳池及机空间进行优化2 3 建筑密度高的挑战 香港建筑密度最高的区域主要集中在市区的香港岛和九龙半岛,特别是在旺角、观塘、湾仔、铜锣湾等区,建筑层数平均在30层40层,建筑密度平均在7080。楼宇之间间距很小,甚至很多地方出现楼贴楼的情况,俗称屏风楼。建筑密度高为旧区重建的绿色建筑实践带来如下挑战: 第一,日照时数难达标在旧区既有的高建筑密度情况下,满足大寒日旧区最低1小时的日照时数十分困难。本项目在设计阶段分析了建筑物与周边建筑
12、的关系。首先,场地北侧无任何建筑物遮挡,面向维多利亚港和红磡海底隧道入口。因此,在解决交通噪声的前提下,本项目住宅单元主要分布在北侧,使大部分主要功能房间(如:卧室、起居室)能够满足屉低日照时数的要求。其次,考虑到用地南侧相邻建筑物边界与本项目边界距离只有l0m,建筑师在平面设计时尽量增加本项目与南侧相邻项目的距离,使得住宅单元部分与南侧建筑距离增加至36m。大大改善了本项目对南侧建筑自然采光的影响。此外,建筑师将不需要日照的竖向公共交通部分放在南侧,南立面底层有窗的卧室设计成南北通透的卧室,使得卧室至少保证北侧能够满足日照要求,并形成穿堂风;将需要南北侧各一卧室的单元布置在高区,经过日照间距
13、计算,只有3个卧室的日照时数受到影响。在尽量满足南北向单元日照时数的同时,西侧单元有卧室由于无法通过退线增加与相邻建筑物的间距。使得6层至25层合共18个西侧卧室的日照时数不能满足规范要求。总结整栋建筑的日照情况,全部住宅单元均能满足(香港版室内环境质量部分优选项每套住宅至少有1个居住空间满足日照标准的要求。当有4个及4个以上居住空间时,至少有2个居住空间满足日照标准的要求的规定。图9 南向和西向日照时数受影响房间日照间距分析图第二,行人区风环境改善的挑战 由于旧区楼宇之间间距太小,楼宇高度高,形成屏风效应,旧区的城市通风成为许多学者关注的问题本重建项目通过CFD模拟辅助行人区域风环境的优化设
14、计。本项目原址为楼高18层的金国大厦(2008年时,楼龄己达47年,需要拆除重建),建筑密度约95。根据香港天文台和规划署MM5风环境数据,本项目区域(28,24)常年主导风向为东风,596mPD高度平均风速为60ms根据模拟结果,原址建筑物低层部分无任何透风部分,完全阻挡了从北侧告示打道进入西侧马师道和南侧谢菲道的风为了改善项目周边行人区域的风环境,项目3层平台花园采用架空设计,l2层停车场取消了密封式设计,改为架空停车场。停车场外立面校照一定间距包裹竖直方向铝条,一定程度舒缓行人区域的环境噪声同时使得风能够穿过建筑物到达南侧谢菲道重建后项目底层1至3层增加了其通透性,与原建筑相比,周边行人
15、区风环境风速增加464。同时满足(香港版要求风速不大于5ms和放大系数不大于2.0的要求。图10 原建筑(左)与新建筑(右)建筑体量比较图11 原建筑(左)与新建筑(右)室外行人高度风环境比较第三,建筑节能的挑战由于旧区建筑密度高,建筑物之间经常形成相互遮挡,太阳能和风能等可再生能源难以利用。同时,由于项目场地面积小,容积率高,可再生能源发电量远小于建筑物能源需求,从经济角度考虑,可再生能源难以推广。从节能角度考虑,本项目建筑节能主要通过被动式设计手段和高能效设备来实现。本项目主要朝向为南北向,尽量减少东西墙的得热。窗墙比东向为0.02,南向0.14,西向0.13,北向0.43均小于(夏热冬暖
16、地区居住建筑节能标准要求项目通风开口面积起居室为9 3、卧室为13.6,自然通风状态下,经电脑模拟,低区5层单位的每小时换气次数ACH均值为5.6次;中区23层单位ACH均值为3.8次:高区41层单位ACH均值为7.1次,自然通风效果良好。建筑设备方面,本项目住宅单元并没有采用集中空调系统,改为采用分体式空调,所有分体式空调能效均满足香港能源标签1级(晕高级别)或2级的要求在保证香港住宅建筑一般电梯速度要求情况下,电梯能效符合香港机电工程署(能源效益标准)的节能要求。按照香港机电工程署节能标准和能耗模拟要求,经能耗模拟计算本项目节能率预算为21,满足(香港版)优选项要求。图12 能耗模拟结果(
17、左:参照建筑、右:设计建筑)3 总结 香港旧区重建项目受到场地面积小和建筑密度高两方面的制约,在实践绿色建筑必须因地制宜的选择绿色建筑策略,不能为了申报绿色建筑标识而麻木使用太阳能光电板、太刚能热水、风力发电、雨水回收等技术。 旧区重建项目应更为重视被动式和整合式的建筑设计手段,如;低层设置不需要采光和防噪的功能空间,并增加低层部分的通透性,减少交通噪声和改善行人区风环境;利用垂直绿化、空中花园等手段增加绿化面积,舒缓城市热岛效应;根据项目与周边建筑物的间距和高度差立体布置室内功能空间,竖向公共交通部分应放置在采光不利位置,单一朝向采光的房间应布置在高区;窗墙比、窗地比和通风开启面积比要综合考虑围护结构得熟、交通噪音、自然采光、自然通风、景观等因素进行判定不能过份依赖节能计算软件判定围护结构热工性能的优劣;由于雨水收集面积有限,过滤系统和水缸等空间难以大规模布置,建筑节水应从节水器具和减压限流优先考虑,本项目采用雨水系统的实际效益将会在运营阶段评估确定。本项目为香港旧区重建住宅项酌口何开展绿色建筑实践提供了很宝贵的经验,有效应对了高密度紧凑型城市形态产生的挑战,并且采用了具成本效益适应性技术,是可复制的绿色建筑案例。 (作者单位:1香港大学建筑系,香港特别行政区:2恒基兆业地产有限公目,3香港特别行政区)
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