零能耗建筑：新型太阳能设计 epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024

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编辑推荐

　　如今，为应对全球变暖和气候变化的严峻挑战，建筑师必须再次考虑太阳的作用，而且要比以往更加严肃、认真地对待太阳的作用。《零能耗建筑——新型太阳能设计》是设计行业迫切需要的一种呼声，它重新定义了“什么是建筑”，有助缓解人类面对的生态问题。这本书探讨了新型太阳能建筑设计的理论、实践和原则，有助促成杰出的设计和低能耗建筑。太阳能建筑不仅仅是被动式策略、科技系统和生态工程的总和。由太阳塑造的建筑能对气候、场地做出反应，而且受环境因素影响的建筑形式也具有审美效果。为了证明这一观点，作者分析了全球范围内十个获奖建筑，重点讲解了设计策略的细节、当地气候影响以及阳光和风力的季节性变化的重要性。她还进一步表明新科技可以使建筑师实现更高的性能标准，同时也能与周围环境景观协调一致。这一建筑策略不仅对建筑行业非常重要，在我们日常生活中也为我们提供了一种整合持续化的关键方法。

内容简介

　　《零能耗建筑：新型太阳能设计》针对人们对零能耗和零碳建筑的关注，阐释了如何在建筑设计中最大程度地利用太阳能和风等可再生能源，打造真正意义上的太阳能建筑。全书分为五个章节，分别从“培养生态理念促进生态远景”、“被动式设计优先”、“定义一种‘足够的’行为准则”、“应用反应度灵敏的表皮”和“生态审美表达”五个角度来论证如何在建筑设计中实现零能耗和零碳排放，并在每个章节下选取两个获奖建筑项目例证论点。每个项目分析中都包括设计意图、气候和场地分析、采光和热设计介绍、能源系统设计以及对下一代的思考等内容，并附有平面图、剖面图等图纸，以及风研究、日径实例研究和气象研究数据，而且在项目最后总结了设计概况的各项数据，方便人们参考、借鉴和研究。

作者简介

　　玛丽·古佐夫斯基，是明尼苏达大学建筑学院的副教授。她从事采光、太阳能建筑和生态设计方面的教学与研究工作，已出版的著作包括《可持续设计的采光》。她近期的研究集中在太阳能建筑以及碳中和设计在审美和生态方面的创新。

内页插图

目录

引言
第一章：培养生态理念 促进生态愿景
第一所LivingHome预制房屋模型/美国，加利福尼亚，圣莫尼卡
雷·卡皮建筑师事务所与LivingHomes公司
金斯潘住宅/英国，哈福德郡，沃特福德，英国建筑
研究院有限公司（BRE）创新园
谢泼德·罗布森建筑设计公司，艾伦·希格勒和马丁·罗斯
第二章：被动式设计优先
施里堡太阳能小区/ 德国，弗莱堡
罗尔夫·迪希建筑师事务所
奥尔多·利奥波德遗产中心/美国，威斯康辛州，巴拉布市
库巴拉·沃沙特卡建筑师事务所
第三章：定义一种“足够的”行为准则
蒂姆和卡伦·希克森（政府峡谷）游客中心
美国，得克萨斯州，赫洛茨/Lake︱Flato建筑师事务所
SOLTAG 节能示范住宅/丹麦，豪斯荷姆（为北欧设计的住宅原型）/尼尔森和
卢堡及其合伙人、Cenergia能源咨询公司、Kuben Byfornyelse丹麦有限公司
及威卢克斯丹麦公司
第四章：应用反应度灵敏的表皮
洛扎克房屋/澳大利亚，北部地区，班奈特湖
特鲁坡建筑师事务所，艾德里安·沃克
2015年住宅原型——德国制造/德国，达姆施塔特
德国，达姆施塔特工业大学，太阳能十项全能团队
第五章：生态审美表达
施泰因胡德海上娱乐设施/德国，施泰因胡德
RSA建筑师事务所和阿基米德有限责任公司
中意环境节能楼/中国，北京，清华大学/MCA建筑师事务所
鸣谢

精彩书摘

　　为了达到可持续设计的更高水平，我们需要的不仅仅是最佳的生态设计策略、原则和性能指标，我们还需要一个新的理念来启发我们的想象。正如托马斯·贝里在《伟大的事业》中所阐释的那样，我们当今所面临的挑战是预见全新的生态纪元：“历史是由那些支配一切的运动所统摄的，这种运动将宇宙的大命运同人类的自身命运联系起来，并以此方式赋予生命。创造这样一种运动可以称之为一项伟大的人类事业……在我们进入新千年之际，开展这项伟大事业是从人类对地球的破坏时期转变过渡到另一种以互利方式生存的时期……这是我们的伟大事业以及我们下一代的事业……”这个理念将转化为行动，因为设计不只是提出一种生态理念，还要能引导地球上新的生活方式。大卫？奥尔（David Drr）是美国欧伯林大学的环境研究教授，他认为我们——作为智人——面临着设计的挑战：“生态设计革命最大的障碍不是技术或科学方面的，而是人类自身……真正的设计革命将改变人类的想法并延伸到政治和经济领域，以及改变允许生态退化的体制结构。”
　　在过去十年，以生态原则为可持续发展设计准则的建筑实践取得重大进展。出现了一系列自发的可持续设计准则和标准，如在美国绿色建筑委员会的领先能源与环境设计（LEED）、英国的可持续家园守则，以及国际标准化组织（ISO21930：2007）等已在世界范围内建立。
　　虽然我们看到通过这些规范准则和建筑标准的颁布，生态表现力预期有所提高，但是当前生态挑战的范围和广度都需要在设计界提高到更高层次。我们需要具有改革精神的设计师，能够想象更加长远的未来的生态景象。相较于我们在过去几十年看到的变化，这需要零能耗建筑的设计不仅要有量的提高，而且还要有速度的提升。
　　考虑到目前建筑发展的新趋势和对设计挑战的回应在世界各地方兴未艾，无边界研究所的布鲁斯？茂引用了美国前总统约翰？肯尼迪充满智慧的文字，他的话在今天看来仍像四十年前一样同现状息息相关：“当今世界的症结不可能被怀疑者或犬儒主义者所解决，因为这些人的视野都明显受现实所限。我们需要的是能够设想出从不曾存在的东西的人。”在过去的几年里，我们看到新的理念和创新出现，设计师重新考虑其设计成果与化石燃料消耗和温室气体排放的内在联系。这就使人们对零能耗、零排放、碳中性的设计日益重视；设计师开始探索正能源和碳封存的办法，提倡再生设计和恢复性设计的修复原则。为了使碳的零排放更加理想，设计师寻求丰富的太阳能和风能等可再生资源的愿望越来越强烈了。近30年来，富有传奇色彩和设计远见的创新型设计师理查德？巴克明斯特？富勒（R.Buckminster Fuller）鼓励设计师们关注大自然，尤其是太阳，作为我们对生态设计挑战作出的解答：“在被全方位认知的宇宙自然规律中，设计师发现并遵从一个事实，这个事实就是人类有机体及其生存的复杂生态系统在距离最近的原子能星球——太阳——少于九百二十万英里的距离就不能安全生存，并且也不能在太阳的致命辐射所涉及的范围内生存。而目前原子能开发者们发现他们没有其他办法来解决原子能辐射废物处理问题，这些辐射废物只能储存起来送回太阳，它还得从哪里来回哪里去。人类必须学会如何依靠每天接收到的充足的太阳原子能来维持全人类的生态系统的正常运作。”正如苏菲和斯特凡？贝林（Sophiaandstefan Behling）在《太阳能》（Solar Power）一书中所说的，太阳是地球上一切生命和能源的赐予者：“太阳是地球上唯一的能量来源……太阳能远不止是辐射能……太阳能以各种形式到达大气层。太阳是一种无污染的可再生能源，而且是形成风、云、雷、雨等天气的关键，其中一些可以被转换成可利用能量。”
　　新的生态设计师开发出了有效的方法，把被动式设计同主动式系统结合起来应用于项目中，这样就把以前适应气候设计的传统同先进科技相结合。应对太阳的力量时（与风、气候、地点等有关的动态，以及季节周期和昼夜更替变化），这些项目在满足了我们对生态的关注的同时，也体现着我们最前沿的设计理念与审美愿望。虽然我们当前面临的生态挑战早已出现，但是当前随着环境恶化速度的加快，零能耗的设计理念受到了广泛的关注。高度的紧迫感引发了设计创新和探索的新思潮，设计师们投入到了开发更深层次的生态响应任务中。今天，也许比以往任何时候都需要我们重新打量我们的基本生命来源——太阳，以走上通向一个更可持续发展的未来之路。
　　建筑能够解决严重的生态恶化问题吗？就如人们所关注的，我们能否达到可持续性的目标，生活得优雅舒适？要超越目前“最佳实践”的限制，建筑行业必须解决影响设计思想的根本问题。设计师需要超越目前的设计思想来做建筑设计。推行设计超越规章制度，需要灵感和远见。大卫？奥尔提醒我们这需要引导人们新的行为和价值观。奥尔建议，生态设计是一个能引发深刻变革的生态教育媒介：“最终的生态设计的对象不是我们所制造的东西，而是人们的心灵和思想，尤其是人们的思考能力和欣赏力等。随着人们对生态建筑越来越重视，生态设计肯定会作为一种公共教育学成为日常生活的组成部分……我们的目标是以生态设计引导人类的行为，这需要让大众了解生态在改善自然系统方面的作用，以及自然环境的承载力。为此，我们必须开始将我们的房屋、建筑物、农场、企业、能源技术、交通、景观和社区看作我们的课堂……生态设计成为一种提高我们对自然认识的手段。”
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前言/序言

　　季复一季，年复一年，千百年过去，人类在不断地适应着昼夜更替、日出日落所带来的光明与黑暗的循环。我们想方设法驾驭太阳和风的力量，这些力量塑造了我们的居住环境。人类的祖先用简单而巧妙的策略创造出住宅、社区、公共场所、村庄甚至更为复杂的太阳能城市。太阳能与风能影响了建筑设计的各个方面，囊括了从建筑形式到平面、剖面、材料和细部的设计。我们一直依赖太阳能和风能来应对季节性的对于照明、取暖和制冷的需求，在世界的不同地区、不同气候条件下生存着。
　　直至20世纪中叶，随着公路的大量建设、化石燃料的广泛应用以及机械制造业的发展，资源消耗呈指数增长，污染物和废弃物大量产生，我们的生活越来越远离了自然世界。为应对这一严峻形势，来自世界各地的建筑师和设计师们加入到了一场运动当中，这是一场以缓解全球气候变暖以及气候变化为目的的建筑创作运动。零能耗建筑同碳中和建筑的出现已成为人们关注的焦点，尽管低能耗设计和低碳设计往往更容易实现。
　　真正以太阳能和风能为能源的建筑物，不仅仅是被动式太阳能设计、技术系统和生态工程技术的总和，这种利用太阳能和风能的建筑物还通过揭示可再生能源对我们的生活方式的改变，提升了社会价值和生态价值。同样重要的是，它们还通过建立场所同区域的关系来提高审美价值，这些关系都基于这些力量赋形与诗意的属性。新型太阳能建筑的剖面很薄，这样它能够尽可能有效地利用光照和气流；建筑运用一种因地制宜的生态围护结构，这样还能减少直至最终消除人类对化石燃料的依赖，从而消耗无碳基能源或者不消耗能源而仅依靠可再生能源来使我们的生活运转起来。
　　首先，一座真正意义上以太阳能和风能为能源的建筑是美观的建筑，是能够促进健康生活的建筑，并且同当地地域环境及生态系统相联系。正如建筑师西蒙？范？迪？瑞恩（SimVanderRyn）在他的《为生活而设计》中所言：“建筑就是一个‘重新的记忆组合’—把人们集体的梦境重新放回到一起……建筑应该是讲述一个当地人和场所的故事，是一种理解我们身处自然界的途径。”这种新一代的建筑利用太阳能和风能不仅解决了能源和资源的消耗问题，而且唤醒或“重新组合”我们同大自然之间的生态关系，并体现出建筑的生态审美感。
　　对于零能耗和零碳建筑的关注持续增长，正促使一场演变的发生，这场演变是指在设计过程、策略和方案中产生的。这一变化的证据在最近的立法中可见，如修订绿色环保标准和准则、新型的评定手段，而且设计公司正在努力了解更多有关这些方面的问题。大量的相关项目现在正处在开发阶段，使我们看到了零能耗建筑发展的希望。在未来几年里将有更多的范例出现，帮助设计师了解建筑面临的机遇和挑战，即如何减少或者消除化石燃料的消耗和温室气体的排放。
　　书中介绍了十个由几家公司设计完成的建筑工程项目，这些项目引领了一条通往崭新的、可持续发展的未来之路。这些项目的规模、位置和范围各不相同，可以被用作试点来研究零能耗建筑。在某种程度上说，这只是通过实验性的努力来探索在减少或消除我们依赖化石燃料这一问题上太阳能和风能所起到的作用。对案例的研究表明，实现低能耗和零能耗建筑没有唯一的方法。就如同形式、审美和表现力的不同，每一个建筑师和设计公司所制定的策略也不同。然而，所有项目的共同点是，这些设计团队都做出承诺要以最大的可能来获取阳光、风和其他可再生能源，来满足建筑物供热、照明和制冷的需求。在这些建筑表达方式的范围中，我们找到了太阳能设计的方式，这个方式集合了以前的被动式设计和技术最先进水平的适应气候式的设计，并且在高性能、敏感度强的建筑围护结构上采取了创新的方法。在研究太阳能和气候参数的同时，我们发现了似乎无限的形式、风格以及富于表现力的设计机遇。
　　这些开创性的研究工作主要集中在五大方面。首先，这些项目开启了变革，项目努力超越日渐完善的能源法规，用深层次的生态解决方式代替对设计难题的简单响应。其次，这些项目建立在对当地环境和气候充分了解的基础上。实施修建工作除了要充分了解当地环境力量外，还要了解周边的景观环境。作为降低能源消耗的重要手段，被动式策略同可再生能源利用技术双管齐下，这样一来可以对不同地区太阳和风作用的昼夜性和季节性的变化加以利用。第三，这些项目的规模和范围都趋向于适度。建筑师排除过度的部分，寻找多层次的途径追求高效的生态效益。这些项目都希望找到少废多用的方法而无需在设计的完整性上妥协。
　　第四，项目关注于外围护结构的设计。作为创造一种敏感建筑表皮的手段，建筑表皮要能增强建筑的性能、生态响应，并同当地的环境有机结合。最后一点也是最重要的一点，这些项目都是美观的。这表明，建筑的优秀性同样反映在其生态性能上。这五个大的方面通过具有思想性的简明方法引导我们，而建筑师们也在这些方面探索新式的太阳能建筑，并在设计中将生态效应与外形美观的设计结合起来。
　　每个案例研究包括设计意图的总体概述、气候和场地的应用、采光和热设计、能源系统、关于下一代可持续设计的思考及实践经验、对设计策略的总结和简述等内容。太阳能技术的基本分析以每一个案例的研究数据为支撑，利用Ecotect太阳能工具软件，将所在地域范围内太阳能昼夜性和季节性的变化状态制作成图表。太阳能研究还涵盖了二至点以及二分点（12月21日、3月/9月21日以及6月21日）在上午9点、正午和下午3点的关键点数据。此外，每个案例研究都包括了气候数据的总结，这些数据是利用Ecotect天气工具软件获得的（使用来自美国能源部的Energy-Plus天气数据）。该软件提供季节平均值的总体介绍，包括温度、相对湿度、太阳辐射、风速以及主导风向。列举太阳能研究案例和气候数据统计的目的，是想向读者提供当地背景及生态气候条件的综合情况，这些因素都影响着建筑设计，使其不只是为了设计而设计或者为了工程目的而设计。
　　下面的案例研究可能会在更广泛理解太阳能和风能影响下一代可持续建筑的潜力方面起到一定的启发作用。在案例中提到的先驱建筑师和他们的项目揭示了我们当下面临的需要用新型太阳能建筑来应对生态挑战的设计趋势。同时我们也意识到，建筑在愉悦我们感官的同时，也同样能够启发我们，减少对我们所居住的美丽地球的破坏。

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光看包装就后悔买了，一个尼龙蛇皮纸包装几本精装书，全折了角，封面脏，灰很厚，抛弃顾客的节奏！

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