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1、可持續建筑案例分析 -悉尼奧林匹克體育摘要：本文的案例是澳大利亞悉尼奧林匹克體育館，文章從建筑環境、建筑氣候適應性和建筑材料、結構與技術表達三個方面介紹悉尼奧林匹克體育館，介紹建筑從設計到施工到使用過程所采用的可持續性技術。主要技術有被動通風設計，節水回收系統以及太陽能利用關鍵詞：可持續性建筑；悉尼奧林匹克體育館；被動通風；節水回收系統。前言：它們消耗世界上40%的能量，釋放50%的溫室氣體，它們是我們工作、生活和成長的建筑，建筑在設計上下意識的忽視了自然，接受可持續的建筑不僅是進步的表現更是生存的需要。可持續建筑的理念就是追求降低環境負荷，與環境相接合，且有利于居住者健康。其目的在于減少能耗2、節約用水、減少污染、保護環境、保護生態、保護健康。本文通過對悉尼奧林匹克體育館所采用的技術分析建筑的可持續性。一.建筑及環境概況 1.1建筑概況 1）建筑概況悉尼奧運館（圖1.1.1）地是世界上第一個，也是迄今為止唯一的一個集所有奧運項目、奧運村以及運動員休閑娛樂場所為一身的奧運會所。寬闊視野的規劃設計概念是想創造一個與業已存在的兩個圓形場館，8層大型開放式場館。悉尼2000年奧運會的主賽場也是奧運歷史上最大的室外賽場。在申辦之初，悉尼針對越來越興盛的環境意識，提出了“綠色運動會”的概念，贏得了評委及大眾的認可，最終獲得了舉辦權。圖1.1.1悉尼奧林匹克體育館2）建筑現狀悉尼奧林匹克體育場因3、主辦了第27屆奧運會的開、閉幕式而成為全球矚目的焦點。現在悉尼奧林匹克體育場每年可以主辦40場澳式橄欖球比賽，平均每場觀眾人數為4萬人。但是，由于悉尼奧林匹克體育場的場地與澳式橄欖球的場地規格不盡相同，澳大利亞橄欖球聯盟拒絕選擇悉尼奧林匹克體育場舉辦賽事，澳大利亞有關方面宣布，舉行2000年悉尼奧運會的奧林匹克體育場將不再以奧林匹克為名，幾經波折現冠名為澳洲新西蘭銀行體育場。1.2環境概況 奧林匹克體育場（圖1.1.2）占地160000，位于悉尼西郊洪布許灣的一個前養牛場。規劃隊伍的主要挑戰之一是解決如何非常巧妙地把如此大規模的體育場與郊區環境結合起來。 由哈格里夫斯協會設計的一個臨近的“城市4、森林”，突出了澳大林亞和這個特殊場地意味深長的景觀特征。 堪培拉的布魯斯體育場是通過創造一系列的、從原本起伏地勢中抬升起來的土路，并一直延續到體育場結構中的手法逐漸展開的。它的屋頂設計成優雅的懸浮在眾多桅桿頂的一片樹葉，好像漂浮在周圍的環境中，并與其后的山崗相呼應。與足球場同時承接的墨爾本網球中心為避免對其所在草原環境產生過大的影響，將除中央賽場之外的全部形體沉埋在堆起的墩座平臺之內。這樣唯一突出的部分就是中央賽場。而且其暴露的移動屋頂的結構被設計成反映墨爾本一再重復的花邊狀屋頂，例如在其附近的維多利亞藝術中心。寬闊視野的規劃設計概念是想創造一個與業已存在的兩個圓形場館悉尼曲棍球館和悉尼表演場5、形成三位一體的想法。圖1.1.2悉尼奧林匹克體育館總平圖二.建筑的氣候適應性 2.1.地域分析悉尼地處南半球，南緯3355，東經15053，屬于副熱帶濕潤氣候，全年降雨。悉尼的天氣是由鄰近的海洋所調節，因此內陸的西部城區大陸性稍強。夏天和冬天的雨量相當平均，由于東風調節，上半年的雨量稍微高一點。平均全年雨量是1217.0毫米，適中且變化不大，年中平均有138.0日降雨。 2.2.應對氣候的措施 在我國亞熱帶氣候條件下，一年中四月份到十一月份為防熱階段。建筑的被動式降溫主要有以下三種方式：遮陽、隔熱、自然通風，三種被動降溫技術的作用范圍（圖2.2.1）。圖2.2.1.被動降溫技術作用 悉尼處于南6、半球，其通風，遮陽，隔熱的原理和上圖（圖2.2.1）表達式一樣的，只是時間是相反的。體育場運用了這個原理，盡可能減少空調和機械通風的時間，盡可能延長自然通風等被動技術降溫的時間，即在可能的溫度條件和風場環境下，運用良好的自然通風改善室內舒適度，降低人體對空調的依賴性，從而達到節能和健康的目的。 從整個體育館的全生命周期來看，采用自然通風最顯著的理由，是體育館能夠通過減少建筑物運行過程中的能量消耗，從而降低它全生命周期內的費用和能量成本。這部分節約的能量在建筑物整個生命周期內消耗能量總量中所占比例約為30%到60%不等。設計中考慮了自然通風，沒有使用任何機械通風裝置。因此，通過強化自然通風的方法7、來改善人體舒適度，加強散熱，減少對空調的依賴，對實現體育館整體意義上的節能具有重要價值。圖中（圖2.2.2）所示為穿過體育場被截去的適合被動通風和自然通風的通風并截面。被動通風系統依賴中央豎井、機動化天窗、一個中央電梯間和四個坡道塔架把熱空氣從體育場中排出。體育場的通風系統綜合了自然驅動的穿堂風、被動通風與冷卻、機械通風。整合了自然冷卻的通風系統減少了需要空氣調節的室內面積的數量。 圖2.2.2體育館被動通風和自然通風示意圖 這個體育場在環境保護方面設計得很有特色。悉尼年降雨量豐富，所以所有的雨水都由頂棚匯集到四個大水箱，供場地澆水用，回收的水被用于洗手間沖洗。 體育場兩翼呈拱形支撐頂部，并舒8、展地延伸向兩側。體育場的上方有一對漂亮的巨型曲線層架，是為適應強烈陽光而精心設計的，既可為大部分觀眾遮擋陽光，又能使中央草坪得到必要的日照。為體育比賽的電視轉播創造了最佳條件，這一點是世界上體育場建設的一個技術突破。體育場開敞的設計，開闊的視野，材料的選擇，使得自然光的控制和利用最大化。 2.3.類似節能建筑 發達國家體育館的被動式節能研究、實踐以日本和歐洲最為典型。在日本，建筑師原廣司設計的2002年韓日世界杯的札幌穹頂（圖），采用了大面積開窗及與風壓、熱壓通風規律相協同的穹頂，使該館的自然通風性能優良；日本建筑師仙田滿于1993年設計的東京辰巳國際游泳館通過朝向海面的大面積開窗達到良好的采9、光效果，同時將游泳空間向海面延展（圖2.3.2）。 圖2.3.1 札幌天穹體育場 圖2.3.2 東京辰巳國際游泳館在歐洲，1994年由尼爾斯托普建筑師事務所與比翁建筑事務所聯合設計的挪威哈馬爾奧林匹克體育館（圖2.3.3與圖2.3.4），采用了交叉木桁架結構體系，屋面的跌落形成多條縱向的垂直帶型天窗，很好改善了體育館的自然采光。德國慕尼黑工業大學的托馬斯赫爾佐格教授，其作品立足于德國亞寒帶的氣候條件，其作品的形式、被動技術、環境結合有非常獨到之處，如德國漢諾威博覽會26號展館（圖2.3.5）在被動通風與建筑的有機結合、工程經驗、實踐階段等方面做了非常有價值的理論總結。 圖2.3.3利勒哈默爾冬10、奧會速滑館 圖2.3.4速滑館室內 圖2.3.5漢諾威博覽會25號展館 發達國家對于大空間、體育館的被動節能的研究與實踐很多有益的探索。雖然研究與實例多集中于寒帶、亞寒帶、溫帶地區，但其研究的角度與方法對于濕熱地區體育館的被動式通風研究有很強的借鑒意義。三.建筑結構、材料與技術表達 3.1結構與材料 1）遮陽棚結構與材料 遮陽棚（圖3.1.1）保護了主入口，售票區和體育場上面的宴會廳，清晰的說明了環境敏感的設計。不僅使場館內部觀眾區不受日曬雨淋，也體現遮陽棚的更多可能性，遮陽棚為一個巨大的弧形結構，保護場館內大多數的觀眾，另外遮陽棚為非全封閉的，對草皮的生長無害，頂棚采用聚碳酸酯材料，使草坪上11、的陰影降到最小。 遮陽棚采用的聚碳酸酯材料具有強度高、耐疲勞性、尺寸穩定、具高強度及彈性系數、高沖擊強度、使用溫度范圍廣、獨特的高透光率、高折射率、高抗沖性、尺寸穩定性及易加工成型等特點。另外無味無臭對人體無害符合衛生安全。這種材料用于遮陽棚具有綠色環保作用。圖3.1.1 遮陽棚2） 材料資源 盡可能利用加工時耗能量較少的材料例如鋼、混凝土和混凝土砌塊。鋼和混凝土構成構成體育場的主要結構構件。大樓正立面主要由遮陽的玻璃、混凝土砌塊和經過絕熱處理的鋼板組成。 木材從可持續管理的森林采伐，并且節約使用木材。3.2.能源系統 與典型的體育館相比，該團隊設計的澳大利亞體育場更節能。節能策略包括通過自然12、通風系統使空氣調節減到最小，通過自然采光減小對人工照明的需求，通過充足絕熱減少能源需求，用氣體廢熱發電以及太陽能發電。 在屋頂和墻上開設洞口可以改善通風狀況，同時屋面本身有助于減少觀眾席的太陽能熱增益。圖3.2.1太陽能面板1）太陽能利用 體育館周邊安裝太陽能面板設施（圖3.2.1），用于吸收太陽能并轉換為電能給場館供電，這種綠色能源充分體現綠色建筑的特點。另外這些太陽能設施不僅給場館提供電能，另外還是場館周邊一道亮麗的風景，將技術性的東西加以裝飾上升為藝術性的景觀，個人覺得也一定體現綠色建筑的特點。2） 照明 照明策略允許日光透過大的玻璃墻進入大樓。悉尼工業大學提供的研究，包括一個說明了如何13、最好地平衡自然采光和電力照明的三維計算機模型。 基于微處理器的照明控制包括被動的紅外線居住傳感器和光電電池日光傳感器保證光能在空閑的空間和白天不被浪費。該電力照明系統使用了節能高功率的光源。3.3節水回收系統 體育場采用節約用水技術，例如雙供水系統，其中的盥洗室和小便池被連接到奧林匹克統籌機關處理間的非飲用水供應系統。 由于悉尼全年有三分之一的時間在下雨，所以該場館采用回收雨水的技術。收集落在體育場屋頂上的雨水（圖3.3.1）。屋頂雨水沿主拱向下流至斜撐底座，最后流入四個總容量為3200m的大型地下儲槽，通過虹吸排水系統收集。這種雨水收集能力應該會滿足體育場綠化的灌溉需求。 屋頂外收集的暴雨流14、入當地用于尾溪處理和再循環的奧林匹克統籌機關收集系統中。經過那里，水將返回體育場和其他會場，作為部分非飲用水供應。相對于傳統的設計，使用再循環的和現場收集的水減少了56%的飲用水需求。圖3.3.1節水回收系統 3.4廢物消減 體育場運營期間產生的大多數廢物來自食品和飲料。體育場公共垃圾箱中收集的三種廢物流包括可再循環的、可堆肥處理的和可掩埋的廢物。 對于廢物分離，體育場有24個大型廢物收集間和2個地下搗碎間。廢物從收集地和房后區被轉移至這些廢物收集間。可對廢處理的廢物從那里運至地下搗碎機上，其余廢物用車輛往下運。3.5設計效益參考文獻：12:桑德拉門德勒.建筑師實踐手冊-HOK可持續設計指南M.北京：中國水利水電出版社：3063:李晉.濕熱地區體育館與風壓通風的協同機制及設計策略研究.D華南理工大學博士學位論文.廣州.華南理工大學，2011：404:張紅衛.風景園林師與悉尼奧運會的場地建設.J中國園林，2003年第02期：15:王凱軍,金冬霞. 悉尼奧運會對城市環境整治和景觀生態建設的促進及經驗.J 城市管理與科技2003年第01期：9