大学课件：托马斯.赫尔佐格生态建筑分析03 - 副本

生态建筑大师托马斯赫尔佐格作品浅析v 托马斯赫尔佐格先生(Thomas Herzog)是德国著名的建筑师和建筑学教授。他以其关注技术、注重生态的建筑设计享誉世界。托马斯赫尔佐格很少把自己的创作愿望强加于环境之上，而是推测和听从生态环境的变化过程和循环，本着参与及合作的精神去完他的工作。他的生态建筑思想是人类和所有的人工制造物达到一个自然和人造自然的亲切和睦的境地。他始终坚持“从生态到建筑，从技术到自然”的原则，他已经把生态升华成一种思想和精神，并以此贯穿他一生的建筑设计过程。v除了运用各种新材料、新构件、新系统之外，也一直在研究和开发更新、更生态、更合理的材料、构件和系统，如：佩托卡波那外墙体系、菲舍尔立面组装系统、日光栅格系统等。v关注的是建筑与周围环境协调基础上自身的节能程度、技术的精确性和高效性。通过精心设计的建筑细部提高资源和能源的利用效率，减少不可再生资源的耗费，来达到对生态环境的关注。v 托马斯认为，建筑师应该利用高效率的技术，因为可以通过采用比常规做法少得多的物质材料，满足同样的功能要求。当然，采用新技术的前提是他们必须是正确、恰当的。他非常关注设计的灵活性和建筑元素的灵活性，不仅强调建筑功能的灵活性，还强调建筑细部的灵活性和多功能性。托马斯说：“生态建筑，并不是简单的绿化和阳光，其真正的目标是生态建筑，并不是简单的绿化和阳光，其真正的目标是为了节省资源、能源和保护环境为了节省资源、能源和保护环境。”分析内容1 缓冲空间的营造2 采光与遮阳的协调3 自然通风的组织4.应变界面的构造（内外界面）托马斯赫尔佐格的大量作品所遵循的生态建筑设计原理和策略：1 缓冲空间的营造v 现代建筑物理学研究表明，使用者对于建筑空间的热舒适性不是一个恒定的指标而是一个区域，并且这个区域还由于季节、服饰、使用者的不同发生一定偏移。这也就是说，单纯使用机械空调措施并不能满足使用者舒适度的要求，而且大量消耗能源。营造缓冲空间就是根据建筑使用功能的区别，针对不同使用频率的建筑空间进行不同处理的设计原理。在赫尔佐格的作品中，常常把辅助空间或不能使用的消极空间作为缓冲空间来保证主要使用空间的舒适度，主要表现为几种策略：（1）鲜明的空间分区v把使用频率较少的辅助空间置于北向，利用保温良好的材料形成封闭空间。这样的缓冲空间既可以遮挡北来的寒风侵袭，也由于分时供能而最大现对的节约了能源。在青年教育中心的平面布局中，经常使用的客房空间置于在南向，而辅助的卫浴布置在北向，仅在使用时快速升温即可。青年教育中心（2）中庭空间的营造v赫尔佐格认为：解决其过热的措施可利用空间高度以形成足够的温差来带走热气流同时维护结构一定要真正起到遮阳的作用。在霍次大街住宅开发项目中，在寒冷冬季，中庭收到太阳辐射而温度升高，能大幅度的减少临近住宅的取暖能耗；而夏季余量能够透过大厅屋顶上的开口排出室外，同时凉爽的空气从底层进入，以保证建筑能在夜里冷却下来。中庭空间发挥了良好的热缓冲的作用，从而使住宅空间的热环境相对稳定，从而节约能源供给。霍次大街住宅中庭（3）“温度洋葱”的措施v 就是按照不同的使用温度要求，把不同使用空间从内向外依次布置。通过设置具有梯度的空间，达到最大限度的节能。在Pfalz的小别墅项目中，将需要保持较高温度的洗澡间置于建筑最深处，其他空间依次布置，最外层还设置太阳房作为室内外缓冲空间，以保证室内温度稳定。Pfalz小别墅小别墅2 采光与遮阳的协调v 最大限度地利用自然光不仅能够节约大量能源，还是使用者生理和心理舒适的基本要求。伴随着现代大体量建筑的出现，建筑空间往往忽视了对自然光的利用。但是，由于自然光的使用也容易伴随着过多的热量引入。因此，协调解决采光和遮阳是赫尔佐格作品的重要课题，其主要表现为两种策略：北向光线的利北向光线的利用用，采光与遮阳的转换采光与遮阳的转换。（1）北向光线的利用v 北向光线属于漫射光，且带有的太阳热量较少，因此在赫尔佐格的作品中被大量使用。其常用手法是通过反射作用，把北向光线均匀引入室内。汉诺威汉诺威26号展厅号展厅v在汉诺威26号展厅中，为了给高大展览空间提供质量的均匀照明，光线通过大面积北向天窗上的百叶，折射到展馆室内屋顶上巨大“反射板”而引入更远的公共区域，从而使光线均匀分布。v在林茨的设计中心项目中，通过在屋顶上的一种塑料格栅，将北面光线反射、折射进入室内，而将南侧直射光线过滤，这样就使展示区获得高标准的采光，且不牺牲室内热舒适度，也不增加额外能耗。林茨的设计中心林茨的设计中心 （2）采光与遮阳的转换v 南向日照是建筑主要的采光、得热来源，但是过多的日照也会影响室内舒适度。在赫尔佐格的作品中，常常将南向采光与遮阳相结合，根据实际情况进行采光与遮阳的调节转换。v在建筑工业养老金基金会扩建项目中，一种特殊的片状金属板（光偏转构件）被用在建筑立面上。在北立面，金属板可将自然光反射到房间内部的顶棚上；而在南立面，在天空阴暗时将顶光反射到楼地板底面上，当阳光照射强烈时，构件则转到垂直方向发挥遮阳板的作用。另外，汉堡亚特兰办公楼外立面的可滑动的遮阳板及奥斯那布吕克的环境信息中心的屋顶天窗遮阳百叶也表现了采光与遮阳的协调转换。奥斯那布吕克的环境艺术中心奥斯那布吕克的环境艺术中心建筑工业养老金基金会建筑工业养老金基金会扩建扩建 自然通风是在满足建筑换气量的同时并不增减额外能耗而是建筑降温，从而提高室内舒适度。相对于现今大量使用的机械通风和制冷来说，自然通风具有方便、清洁的优点，但是也具有低效的缺陷。在赫尔佐格的作品中，一方面最大限度地利用和组织自然通风，另一方面也把机械通风作为必要的补充，进而满足室内舒适度的要求。这里重点分析其组织自然通风的方法。大致可分为：一般建筑的通风，大厅型空间的通风，一般建筑的通风，大厅型空间的通风，高层建筑的通风。高层建筑的通风。3 自然通风的组织 （1）一般建筑的通风v 小体量建筑的自然通风往往采取直接利用外窗进行空气交换的方式。同时，也有利用内部空间的得热不同，即热压通风（由于空间内不同的温度而产生了热空气向冷空气处流动的现象）而进行的通风设计。雷根斯堡住宅冬夏通风分析图v在著名的雷根斯堡住宅中，南向的玻璃温室，在冬季，发挥白天收集储存热量、晚上释放热量、阻隔室外寒气的缓冲空间作用；在夏季，则因下部空气受热升温而向北侧上部出气口运动的气流，并把室内多余热带走。雷根斯堡住宅冬夏通风分析图雷根斯堡住宅冬夏通风分析图夏季白天夏季白天夏季夜晚夏季夜晚冬季白天冬季白天冬季夜晚冬季夜晚 （2）大厅型空间的通风v 大体量的建筑空间仅靠热压通风效果并不明显，为了更好的促进自然通风，风压通风常常与热压通风一起发挥作用。在大空间出风口的上部常设有阻流式封盖板，其作用不仅是遮挡保护出风口，还由于其高出通风口一定距离，且设计成中间下部凸出的形式，形成文丘里效应（气流从开阔处进入狭窄渠道后速度骤然增加的现象）而极大促进室内空气流出。另外，在进行通风设计时，由于大厅规模及使用性质不同，进风口的位置也选用了不同的形式（一般进风口在建筑下部）。（2）大厅型空间的通风v如汉诺威26号展厅项目中，新风从距离底面4.7m高度吹进，冷空气缓慢下降后逐渐升温后再从高起的屋顶排出。气流缓慢下降后又上升的过程可以最大限度地回收室内上升空气的余热，还减少了对工作区使用者的影响，也使大空间内气流尽量均匀。汉诺威汉诺威26号大厅通风示意图号大厅通风示意图（3）高层建筑的通风 由于具有足够的高度，在贯穿全楼的竖井中很容易形成空气压力差，即“烟囱效应”。在OBAG管理大楼设计中，房间的空气交换通过立面自然通风，新鲜空气经过室内使用后加热进入竖井排出室外。这种措施高效且不消耗能源。但是应注意避免交叉污染并做好防火措施。OBAG管理大管理大楼通风示意图楼通风示意图4.应变界面的构造v 有学者评价赫尔佐格的建筑作品“发挥主要作用的不是结构，而是动态而变化的表皮，它与特定场所发生联系，对变换的环境做出回应。”我们认为，在赫尔佐格的作品中，不仅仅是表皮发挥了构造良好的室内舒适环境，而是由内向外的各个界面共同构建了一个与自然相协调的生态环境。建筑界面存在的目的是分隔不同的空间质地，阻断光线和热量的交流、隔绝声音、遮蔽雨水等，同时，界面还作为不同空间质地的中介物，有将若干空间质地在不同空间之间转移传递的作用，如采光、通风、采声等。建筑界面的效应建筑界面的效应（1）建筑的外界面 v 建筑的外界面直接收到自然环境变化的影响，建筑外界面表现为一种选择透过的“膜效应膜效应”特征。在其众多作品中，有两种形式的外界面特别值得关注。v 一种是根据北极熊皮肤的特征而发明TWD外墙板材外墙板材。这是一种半透明的黑色板材上有透光保温材料的构件，其特征是大量吸收太阳辐射热并存储后缓慢释放到 室内空间。在双户住宅和青年教育中心客房等项目具有使用。双户住宅（应用双户住宅（应用TWD外墙板材）外墙板材）德国贸易博览会有限公司大楼德国贸易博览会有限公司大楼（双层立面）（双层立面）v 另一种是“双层立面双层立面”构造（Double Skin）,即两层立面，中间形成空腔的形式。这种界面形式具有保温、隔热、通风、隔声、遮阳等综合的生态效应。双层立面中间空腔作为环绕主要空间的走廊，外层界面内侧的遮阳百叶避免过多太阳辐射，上下贯通的连续外层界面的腔体内，由于“烟囱效应”形成良好的自然通风系统，中间空气间层能有效保持主要空间热稳定而大量节省能源。在夏天，双层立面顶部的带形天窗可以开启，使空气可以从屋顶上方排出；在冬季，废空气被抽 至双层立面之间，再由地面管道引导至热回收设备中。自然通风系统保证了空气循环，减少了机械通风的运行。另外，由屋顶太阳能光电池供电的风扇强化了通风作用。可见，“双层立面”可用于不同规模的建筑中，都能发挥良好的生态效应。（2）建筑的内界面v 外界面的应变措施所遵循的规律是最大限度地利用自然环境有利因素，而把不利因素屏蔽阻隔掉。而内界面的应变措施则不同。内界面与人们使用空间息息相关，因此，灵活高效的应变是内界面设计应遵循的设计原则。一般来说，内界面主要包括内部垂直界面和水平界面。在托马斯.赫尔佐格的作品中，秉承了经典现代主义的设计理念，建筑空间的分隔常常表现出通透，流动的特征。v 因此，垂直界面的设计上 也相当灵活。在巴伐利亚的工 作室设计中，室内空间的分隔 是可移动的胶合板墙，根据使 用的需要进行自由推拉，从而 最大限度满足空间使用灵活性。巴伐利亚的工作室巴伐利亚的工作室v 另外，在室内水平界面不仅作为承重构件，还作为散热 或制冷设备发挥作用。如在德国贸易博览会有限公司大楼，建筑工业养老基金会扩建等项目中，水平界面被加热或制冷来影响室内环境。这种措施实际上与传统的火坑或火地的设计如出一辙，其优势是采用了大面积，小温差的热影响方式能够在最少耗能情况下营造最佳的舒适空间。水平界面被加热或制冷来影响室内热环境水平界面被加热或制冷来影响室内热环境小结v 从托马斯赫尔佐格的设计思想可以看出：在生态建筑中有三个因素必须强调考虑，那就是可调节建筑立面及空间的设计，城市规划的相互交融性以及有效利用新技术进行仿真模拟和新材料的开发运用等。对此，他的解释是：一幢大楼如果要有效的调节户外和户内的光冷热等因素，立面及空间起到的作用是必不可少的。以上三个因素是建筑师们在设计生态建筑中应该有所注意的部分。正是基于以上几点的考虑，托马斯赫尔佐格才设计出生态与建筑功能有机结合起来的建筑。