三种有效节能的玻璃立面

三种有效节能的玻璃立面

从第一个全玻璃建筑被密斯·凡德罗建造的那一刻开始,建筑师一直在寻找完美的立面。一个设计良好的立面系统通常能给人留下深刻的印象的印象,从而区别于平庸的设计。预算,美学和性能上的约束需要被仔细平衡。尽管每个项目都有所不同,发展一个好的节能立面可以很大程度地简化程序。

Courtesy of Cove.tool
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为了探索这个程序,我们将分析三个案例,由于项目的限制,它们运用的立面策略大相径庭。为了便于区分,三个策略被分类为“复制”,也被称为双层表皮,“突出物”,即水平遮阳板和垂直遮阳板,以及“集成玻璃”,指的是集成的覆膜、涂层和玻璃料肌理。

教学楼:SMHEC

南马里兰州的高等教育中心是一个7.5万平方英尺的最先进的建筑设计,工业和政府部门与学术机构和学生合作,进行跨国的工程研究以在当地创造新的工作。这座高性能的建筑由建筑师 Cooper Carry 设计,即实现了高日照、低眩光、低能耗,又符合保守的预算目标,这些在完整版的案例研究中有详细描述。

Courtesy of Cooper Carry
Courtesy of Cooper Carry

最值得称道的设计特征是一个惊人的立面,它突破了传统意义上对有成本意识的学术机构的期待。建筑师反复探索了体量设计选项,选出一个能够很好回应总体规划,但在西立面有一个重要开口的方案。设计、城市文脉和总体规划的考虑是选择建筑体量和朝向的关键因素。再多高性能模拟也不能拯救一个设计得很差的建筑。

在设计过程中实时了解限制条件对成功达到设计意图至关重要。利用早期建模,设计团队在概念设计阶段意识到,如果他们要以选择的体量配置为基础推进方案,他们就需要将额外的预算转移到西立面开口的防眩光策略。利用模拟,他们能够有效地优化设计进程,将项目花费控制在预算之内,并及时提交设计成果。

立面1:西立面(复制)

Courtesy of Cove.tool
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正如上面的整体眩光图所示,全年日光直射(ASE),或眩光,在西侧开口处很高,到达了使部分楼板变得难以忍受的程度。ASE测量的是在一年内有超过250小时接受超过1000勒克斯的阳光直射的楼板量。这是一个测量眩光的有效方式,因为眩光是由直射眼睛的高强度光线导致的。在这个闷热潮湿的沿海气候中,大量的玻璃也带来温度升高的挑战。为了克服这些限制,项目团队测试了一系列遮阳策略,包括垂直遮阳板,水平遮阳板以及双层表皮。

这里是进行的一些立面特征的研究,在cove.tool中可以快速测试不同的选项。由于项目团队可以接收即时的反馈,他们能够方向明确地向前推进,避免在返工中浪费时间并最终使公司在项目中有利可图。为了减少眩光和为设计美学增加维度,设计团队希望利用水平遮阳板。通过进行如下所示的快速研究,团队可以根据立面位置确定水平遮阳板准确的深度。

Courtesy of Cove.tool
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实验室:HSRB II

占地30万平方英尺的健康科学研究楼Ⅱ是一个新的生物医学研究机构的二期,设计目标是培育一个合作型的研究社群。低能耗实验楼的设计使其能耗仅为功能相似的标准实验楼的一半。由于场地用地紧张,HSRB II的体量被限制在可能的建设方向之内。尽管如此,它仍然满足了功能要求并对场地和校园内的现有建筑进行呼应。建筑的所有者埃默里大学已经对场地进行了可行性研究,而建筑师们在那儿研究了项目每一个缺失的可能的方案。

Courtesy of HOK
Courtesy of HOK

HOK的设计团队来自亚特兰大的科学和技术工作室,他们从最大化北侧受光面以获得间接采光的目标出发。在北半球的大部分地区,北立面是获得有用的采光而避免眩光和过量升温的理想位置。尽管建筑的体量和朝向被优化,考虑到性能、流线、分区和文脉,仍然有立面和功能组成需要面对西南方向的日照。在研究整体采光和眩光时,显而易见,西南的办公室(窗洞)和西南的实验室(幕墙)会受到高强度的眩光。

Courtesy of Cove.tool
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以其迭代的设计过程闻名,设计团队创造了十余个不同的立面情景,用以理解如何解决西南立面的升温和眩光,同时平衡预算和审美。

立面2:幕墙(集成玻璃)

Courtesy of Cove.tool
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如上图所示,设计团队考虑了多种迭代的玻璃料肌理,以寻找眩光和采光之间的最佳平衡。玻璃料肌理带来的挑战有时在于它们减少空间中日光渗透量的能力。快速生成的原型使团队能够测试多种玻璃料配比,同时平衡玻璃料的颜色。

立面3:窗洞(突出物)

Courtesy of Cove.tool
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除了研究实验室功能组成部分的西南立面,项目团队也研究了该立面办公功能的窗洞部分。团队进行了两种不同的研究,因为不同的功能需要独立的策略。例如,实验室区域需要是独立的内部遮阳板控制下的集成的空间,而办公室则需要内遮阳。除了内遮阳之外,固定的外遮阳也很重要,它能减少大部分眩光,这样就不需要全天使用内遮阳(它也会妨碍采光)。测试的为窗洞提供的防眩光策略遵循水平遮阳板和垂直遮阳板的设计美学,有时是两者的结合。数据帮助设计团队决定突出物准确的深度、间距和方向,从而在符合预算目标的同时最大化采光并把眩光降到最低。

新兴的工具正帮助设计团队利用一个迭代的、数据导向的方式来知道设计决策。快速反馈的方法使建筑师能够设计一个在眩光、采光、能量和碳排放量,与费用和审美之间取得平衡的立面策略。
翻译:Kaiyi Lin

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关于这位作者
引用: Schires, Megan. "三种有效节能的玻璃立面" [Three Energy-Efficient Glass Facades That Work] 29 6月 2020. ArchDaily. (Trans. Milly Mo) Accesed . <http://www.archdaily.cn/cn/942549/san-chong-you-xiao-jie-neng-de-bo-li-li-mian>

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