世博园建筑绿色技术使用分析

赵秀远1郝永幸2

机械工业部汽车工业天津规划设计研究院天津300162

摘要：本文对上海世博建筑在形态、遮阳、自然通风、绿化、地源热泵、太阳能利用、绿色建材、水回收利用等技术运用进行分析，探讨绿色建筑设计在国内建筑设计中的可行性。

关键词：绿色建筑；生态节能技术

绿色建筑的核心设计理念是减少建筑生命周期对环境的负荷，节约资源、节约能源、回归自然做到人及建筑与环境的和谐共处，持续发展。上海世博会的核心理念是——绿色世博。园区内有200多栋绿色建筑，它们所采用了各种绿色技术，既有传统成熟实用技术的巧妙使用，也有现代高端引导技术的前沿展示

1被动式建筑设计技术

被动式建筑强调技术和建筑的结合。我们所提倡的绿色建筑设，不应仅仅是纯粹节能技术组合出来的“绿色”，也不应为了星级标准而拼凑出来建筑。而是应将绿色设计和建筑表现力相结合，使得建筑从造型到空间既满足建筑美学又与绿色理念相结合。

1.1建筑造型设计与环境

世博轴利用伞状索膜结构营造出视点开阔、遮阳避雨的世博中央大道。钢结构气势恢宏，膜结构和态自然飘逸。结合阳光谷，利用开敞的楼层促进日夜间空气的热交换；阳光谷利用热空气拔风促成建筑内自然通风，这样设计打破地上、地下的概念，把阳光、新鲜空气引入地下和建筑中间部位。

阿联酋馆沙丘的造型代表这个国家的自然特征。南面实心壳体阻挡阳光直射，北面的弧形天窗让光线进入室内，并起到通风的作用。窗的高度和斜度，按照上海市在夏季的日照角度进行设计，确保不被阳光直射。

1.2建筑造型与遮阳

世博场馆的设计中，进行了很多建筑自遮阳技术与建筑的形态的结合的积极探索。中国馆斗拱的造型设计，可自然形成上层对下层的遮阳。世博文化中心飞碟造型，依据上海夏至日和冬至日太阳入射角进行悬挑尺寸设计，夏季防止了过渡日晒，冬季楼层底部区域引入自然采光。沙特阿拉伯馆形似船形，上扩下收的形态也同样形成了建筑自遮阳效果。

1.3自然通风采光

日本馆外形呈银白色半圆形的穹顶。触角三个凸起三个凹入，具有排风、进风功能。排风与进风管道通过高度不同形成的压差实现馆内自然通风。该馆外皮的膜结构带有超轻的太阳能发电装置，外部光线进入建筑实现日本馆中央部分的室内自然采光，还能利用太阳能发电，让建筑物在夜晚闪闪发光。

丹麦馆是一个巨大的管状钢结构，外立面上的孔洞让阳光照进室内，局部孔洞有助于自然通风，孔洞内安装有LED光源，既能调节馆内的光线，又能在夜间照亮外立面。

世界气象馆外部覆盖的亮白色膜结构，膜上布置喷雾点，当喷雾全部开启时，水汽就会使整个建筑变成一团“云雾”。设计融入了节能减排的理念，钢结构和膜结构所使用的材料均可回收再利用，白色膜可反射太阳热辐射，起到隔热作用，而喷雾系统则有助于降低展馆结构外表面温度以及空调系统运行能耗，起到降温、节能、环保的作用。

城市未来馆在厂房上安装了能自动跟踪太阳的八面镜光能发电机，将阳光反射为垂直光，通过一组特殊的锥形反射镜，转化为水平漫射光，实现城市未来馆内部的自然采光。

2空间绿化与建筑一体的设计

城市空间日渐拥挤，加强空间绿化作为建筑的第五立面，是绿化设计的新发展点。量化研究表明，当气温超过34℃时，屋顶或墙体绿化，可使室内降温2℃~5℃，空调负荷可减少15%以上。上海世博园区近240个场馆中，80%以上做了屋顶绿化、立体绿化和室内绿化。

2.1屋顶绿化

各省市联合馆屋顶是一个覆土厚1.5m的屋顶花园，面积约27000m2，为展馆节能10%以上。新加坡馆屋顶部花园设计有音乐喷泉，花园中的植物有效降低了整座展馆的热能，并促进了连接顶层和二层缓坡的空气流通。此外沙特馆、卢森堡、印度、瑞士、新西兰馆等众多场馆的屋顶均设计了屋顶花园，一些屋顶花园中布置了水雾。

2.2垂直绿化

垂直绿化既开拓了城市绿化的新空间，又减少室内空调系统的能耗。夏天阻隔辐射，降低外墙表面附近的空气温度；冬季降低风速。墙面被绿化覆盖后，室内空气湿度可提高10%~20%。

世博会主题馆东西立面采用了垂直绿化墙面系统，整个东西立面生态绿化墙面积达到6000m2。系统由金属结构、金属种植面板、种植土、绿化植物和滴灌系统。

法国馆内布置了环绕整个室内空间硕大悬空的绿柱，高达20多米。绿柱由成型的立体容器植入众多植物，既有鲜明的感觉，又有自然、绿色的趣味。

3可再生能源利用

3.1太阳能利用

澳门馆顶的观景台使用了太阳能薄膜，储藏阳光并转化为电能。中国馆的顶部和外墙采用太阳能光伏和冰蓄冷技术集成使用，整个中国馆将比规范节能近10%。太阳能电池白天蓄能；冰蓄冷技术利用夜间用电低峰时的电能制冰，白天释放冷源。世博主题馆将太阳能光伏电池板与屋面结构一体化集成，形成单元式有韵律的菱形构图；其中30000m2的屋面设置太阳能板，年发电量可达2.57MW，每年可减少CO2排放量约2500t。同时主题馆太阳能光伏采用并网发电运行方式，将太阳能发电传回城市电网中。澳门馆外墙布置了活动百叶太阳能板，可以根据光线的角度转动30°～45°，能过提供场馆的所有运作能源，又能起到遮阳的效果。

3.2水源、地源热泵技术

世博会利用黄浦江江水循环降温技术，沿江的永久建筑都是采用江水源热泵或地源热泵。

3.3水雾与水幕

人工雾气是利用水雾从液体变成气体时从周围吸取热量的气化热来制造清凉。为了应对等候区的酷热，在区域的出风口设置了“冷气喷雾风扇”，人工雾气的水源来自雨水回收系统。

香港馆的外墙有两幅水帘，带走热气，降低场馆温度，屋顶的微型湿地公园可以起隔热、防晒作用。新加坡馆外墙开缝设计和围绕一楼中心区域的冷水池，能有效地调节馆内温度，从而避免大量能耗。

4雨水利用

五大永久性建筑均使用了雨水收集和水处理系统，仅世博期间就可以节水100万t。

世博轴通过两侧绿坡、膜结构屋面及钢结构阳光谷的“大漏斗”收集雨水，净化后作为车库、厕所冲洗和景观灌溉等用水，节约水源，又大大减少自身和园区泵站的建设投资与运营能耗；中国馆顶层收集处理雨水后，回用于空调补给水、车库地坪冲洗水、水景补充水及日常绿化养护。日本馆呼吸柱下雨时自动蓄水，并将汇集到的雨水从屋顶洒落，在“膜结构”的外表形成一层“水膜”，能降低室内温度、清洁屋顶。挪威馆的顶部雨水被直接收纳，并利用净化系统将雨水净化成饮用水。

世博中心广场和中国馆广场万余平方米地面由透水砖和透水混凝土铺成透水路面。透水砖由戈壁的黄沙压制而成，透水混凝土原料是废弃的宝钢矿渣，在保障路面强度的同时瞬间吸收降水。

5世博建筑中绿色技术的思考

各国场馆建筑均在不同的方面诠释了建筑与自然的统一协调，反映了建筑技术、材料和工艺发展前沿，是一次绿色生态建筑的盛会，促使我们对新的建筑形式和绿色建筑技术的认知和学习。

参考文献：

[1].沈迪，2010年上海世博会展馆建筑解读，建筑学报，2010.5

[2].郑时龄，绿色的宜居城市—世博会的启示，建筑学报，2010.5

[3].2010上海世博会专辑，中外建筑，2010.5

[4].田园等，生态世博，绿色演绎—世博演绎中心绿色建筑探索，上海现代