• [方案分享] 一种生态建筑的实现方式
    一种生态建筑的实现方式建筑的生态化是离不开建筑的智能化的,因为建筑的生态化,必然是各种自然元素的集大成,包括各种植物,一些动物,形成的具有一定圈层的生态,必然要求更加系统化,更加精细和复杂的管理,这必然是离不开开建筑智能化的。列如,对建筑湿度,温度,水循环等的智能化管理,对植物生长环境和健康状态的智能化管理,对房屋各种功能的集成和智能化管理。本人提出了一种生态建筑:建筑外墙进行垂直绿化,主要针对框架结构和框剪结构,建筑外墙墙体不承重。将传统建筑外墙功能与绿化功能结合,提出了一种新的绿植墙结构,可以代替传统建筑外墙结构,实现建筑外墙的垂直绿化,不会大幅增加建筑成本。采用如麦冬,苔藓,一些蕨类植物等多年生花草植物,植株高度较矮小,蓬径较大,覆盖性较好的地被植物。采光一般分两种情况,除客厅外,其他房间外墙都采用绿植墙+较小的窗户,客厅采光需求大,可采用阳台+落底窗,这样视野开阔,阳台和外界空间有交互感。建筑室内以高科技为主,可以少量设置绿植墙玄关或景观绿植墙。建筑外墙的设计理念,以干净整洁为主,软景(绿植)和硬景(建筑外表)相融,不采用或少采用藤蔓,茎叶过大的地被植物,主要采用植株大小合适,多年生,造型紧凑矮小的植物,形成的绿植景观不会杂乱,和建筑能融合在一起,不显得突兀。在同一栋建筑上绿植墙可以灵活选用,哪里适合,哪里想用,哪里就采用绿植墙,可保留传统墙面,玻璃幕墙,屏幕墙,合理搭配,形成不一样的效果。如此生态建筑就如同山,表面是生态系统,水循环系统,也有裸露的山石(传统建筑表面),内部(对山就是内部孔穴,溶洞)是人类的活动空间,可以集成各种高科技。这样生态与科技,传统与未来在此相遇,形成一种新的建筑模式。附图1、景观绿植墙(外观参考,结构不同)附图2、生态建筑示意图(外观参考,结构不同)附图3、生态建筑示意图(外观参考,结构不同)附图4、绿植墙结构(土壤均布在塑料框架结构内,是一个整体)附图5、生态建筑示意图(参考建筑结构,建筑外形可多样化)绿植墙室内防水采用粉刷一层,铺防水卷材,再挂网粉刷一层,粉刷完成面与柱子齐平,外墙的柱子和梁板均采用抗渗混凝土。绿植墙上可以开小型窗户,窗户经过一定的防水处理。绿植墙可以种植不同植物,形成不同的风景图案,柱子留白处理或者绘画,雕刻处理。建筑外墙,除入户大门,客厅等采光要求高的位置墙面采用传统墙面或落地窗,其余建筑外墙全部采用绿植墙。这样做既可以保证原有建筑的户型,不影响室内居住空间,保留了当下建筑通风好,采光好的优点,又在建筑外墙形成了绿植覆盖,绿植墙可以收集雨水储蓄起来,大量生态建筑能发挥海绵城市的功能,绿植墙的水源源不断的供给到绿植,通过绿植的呼吸,蒸腾作用,形成水蒸气,又回到大自然中,完成了一次水循环,这样在建筑外表,完成了水的收集,储蓄,利用,完成一次水循环。绿植墙建筑形成植被覆盖还有如下好处:1、绿植光合作用能够吸收二氧化碳,产生氧气,实现建筑物的氧气平衡,碳平衡。2、绿植屋顶和绿植墙能有效控制建筑物温度,冬天绿植屋顶和绿植墙能够利用建筑物的热量,并储蓄起来,来保证土壤的熵值,有利于植物过冬,同时植被的覆盖也减缓了建筑热量的散失,增加了冬季建筑内部温度,实现了双赢;夏天绿植的蒸腾作用能有效带走热量,降低建筑温度,可以大幅降降低空调的使用频率,实现节能。总之绿植可以实现温度平衡,实现更加适宜人的温度。3、绿植能够吸附灰尘,吸收空气中的有害物质,自动净化环境。4、绿植能够形成缓解人身心疲劳的背景景观,跟建筑物外表融为一体,绿植远在天边,近在眼前,不会侵入建筑物内部空间,绿植观赏功能与房屋内部居住功能相得益彰。下面再着重介绍一下绿植墙,绿植墙首先要保证绿植的正常生长,通过学习,我总结了要满足植物正常生长,土壤要满足这4个条件:植物的根系有吸水作用,呼吸作用,所以植物的根系要生长在含空气,且湿润的地方。植物根系在自然状态下向地下生长,而土地有一定的温度和热量,所以植物根系对温度更敏感,对土壤熵值有一定的要求,同时温度也不能过高,不然就会烧根,所以适宜的温度是植物根系健康生长的重要因素。土壤要向植物提供生长所需的各种矿物元素。土壤能够固定根系,进而固定植物。所以绿植墙的发明是从这4点出发,先从水和空气说起,蓄水需要材料内部具有大量的微小孔隙,依靠水的表面张力,将水吸附在材料的内部孔隙中,这里采用陶粒+植物纤维制作蓄水砖。附图6、蓄水砖示意图对于蓄水砖来说,存在一个结构承载力和孔隙的平衡,在满足结构承载力的情况下,蓄水砖内部空隙直径和空隙率最大化,但是此时内部空隙较大,蓄水较差,需要加入植物纤维,利用植物纤维,增大孔隙内部水的表面张力,大大增加蓄水能力,同时植物纤维有良好的毛细作用,可以缓慢释放水资源,考虑到蓄水砖内部排涝和通气,需要更大的空隙,所以开孔(7),(8),可以发现蓄水砖内部存在大直径空隙(7),(8),中等直径空隙(陶粒内部及相互之间的空隙),毛细空隙(植物纤维可等效毛细空隙),三者之间有机结合,才形成合格的蓄水材料。中等直径孔隙决定了材料的蓄水量,毛细孔隙决定了材料的蓄水时间和缓慢释放水源的能力,大直径孔隙决定了材料的排涝和通气能力。在蓄水砖内部开大直径孔(8),砌筑时孔上对齐,形成垂直方向贯通孔,可补水排涝通气,水流经大直径孔,蓄水砖直接吸收,完成补水,多余的水通过大直径孔流走,这样蓄水砖就不会内涝。大直径孔里面一直充满空气(补水时间很少,补水时,孔内仍有空气),蓄水砖内部可以维持一定的空气量。通过保证蓄水墙体内部蓄水通气排涝,保证与蓄水墙体接触的土壤一直处于湿润和通气状态。附图7、绿植墙整体结构从右到左,蓄水墙(蓄水砖砌筑),塑料框架结构,开孔塑料板。塑料框架插入蓄水墙(有预留孔),填充水泥砂浆固定,两者共同构成整体性的受力结构。塑料框架结构,里面充满种植土,框架结构上下层用塑料格栅隔开,土壤形成分层,土壤在整个蓄水墙体表面均匀分布,左右完全联通,上下通过格栅孔联通,这样每层土壤既能保保持疏松多孔的结构,又能形成一个整体,一个系统。相比较现有技术的绿植墙,仅依靠盆体堆叠,土壤完全隔离成一小块一小块,本方案土壤连片均匀分布有明显优势。综上绿植墙形成了一个综合性的系统,承重,空气,蓄水,水的释放一体化,土壤一体化分布,结构体系一体化,保证了一定的结构强度和稳定性,保证了植物的健康生长。附图8、开孔塑料板及插拔式种植孔开孔塑料板上有插拔式种植孔,插拔式种植孔为圆环状,内部有柱状挡土器17,18,外部有碗状挡土器21,柱状挡土器17插入对应孔14完成安装。这样17,18能形成挡土结构,减小种植孔内土应力,挡土器21里面填土,可进一步平衡种植孔内土压力,土体趋于稳定。在种植孔种植植物,植物的根系能够缠绕柱状挡土器17,18,缠绕塑料框架结构,相邻植物根系也会缠绕,这样能形成整体性的结构,将植物牢牢固定住,碗状挡土器21能对植物根茎处形成支撑,防止植物向下转动。绿植被牢固固定,与绿植墙体形成整体性结构,不怕台风等极端天气。绿植墙结构,厚度较大,防水层(5cm)+蓄水墙(30cm)+塑料框架(15cm)+开孔塑料板(1cm)+植被,整体厚度>51cm,结构自重小,内部孔隙发达,有良好的隔热,吸收隔离噪音的功能。在夏天,绿植光合作用能够吸收一部分热量,植物蒸腾作用带走很大部分热量,这样建筑外墙就处于较低的温度,外墙里的土壤也就处于较低温度状态;在冬天,绿植和开孔塑料板有良好的覆盖保暖作用,室内有人活动产生的热源和保暖效果,温度更高,外墙里的土壤温度就会相对较高,这样适宜的土壤温度就能维持植物的健康生长。现代城市热岛效应的主要原因,不是绿化面积不够,而是水(散热)热不同源,大量的热量堆积在庞大的建筑上,整个建筑结构里外都处于高温状态,同样的马路也是一个很大的热源,这两种热源都没有对应的降温措施,一直处于热量堆积的高温状态,而城市大量的绿化,只能通过植物的蒸腾作用,带走相应绿地里面的热量,对周围热量只能带走一小部分。大量的建筑,马路如同火炉一样炙烤着整个城市,这才是造成城市高温的主要原因,所以城市散热应该主要从这两个热源入手,高温问题可迎刃而解。建筑外墙的垂直绿化,使建筑具有隔热和散热的双重功能,可以轻松解决建筑这个最大的热源问题。在大量生态建筑的调节下,城市将变得冬暖夏凉,空气更加清新,环境更加美好。如果一个小区大量采用绿植建筑,小区的绿化可以重新设计,主要采用独立花坛种大树(数量也不能多),减少小树和地被植物,增加一定的双面绿植墙景观,可大量减少地表绿化用地,增加大量的运动设施,拓宽人的活动空间。城市亦是如此,大量生态建筑在改善环境的同时,可以扩大人的活动空间。绿植建筑,可以形成相对系统化的大面积植被,可以探讨形成鸟,松鼠等小动物的生态圈,相比较树与小块草地,高大的绿植建筑表面更加适合鸟类的栖息,也更安全,绿植建筑的楼板适当外延,形成15cm外挑,就能吸引鸟类筑巢生活。这样可以将生态部分的引入城市,让城市一方面向上兼容高科技发展,另一方面向下兼容生态,让城市里的人既能体味到快节奏的生活,也能感受到慢节奏的生活。绿植墙内部土壤厚度较小,湿润,不适合小动物(蚂蚁)筑巢,绿植墙处于高处,表面通风性好,比较干燥,没有枯枝落叶堆积,并不适合蚊虫的生存。绿植从开孔塑料板孔洞中长出,杂草已经没有生长空间,不存在杂草的问题。绿植采用多年生植物,修剪,养护都很少,枯枝落叶较少,直接掉落到地面,建筑表面不存在卫生问题。主要存在的问题:1、蓄水砖需要具体实验,能否达到本文所推论的结构,蓄水,释放水一体化,各指标是否满足要求。2、塑料框架结构的使用年限。3、水循环的具体布置和管理。4、生态化所需要的智能化技术。从中国传统五行学说讲,传统建筑属金,用混凝土,钢筋形成建筑空间,用金形成稳定空间,实现居住功能,传统建筑有水(自来水,雨水),有火(太阳,电,化石能源),但是水火不平衡(不相交),夏天,热量堆积在建筑表面,冬天,热量又散失快。而生态建筑,在建筑表面引入土壤和植被,让水和火能够平衡,植被能够吸收利用太阳能,并形成水循环,夏天能控制建筑温度,比较凉爽,冬天能保温,可见生态建筑实现了金木水火土五行的一种平衡,人在其中生活,自然感觉舒适。智能化一方面可以实现金木水火土的动态平衡管理,另一方实现以人为中心的各种具体功能的综合化管理。相关专利《一种绿植建筑》,《一种绿植屋顶》,《一种景观绿植墙》可在网上查询。将本文在贵地发表,初看确实和宝地格格不入,这里是智慧园区,主要是软件方面的,包含和现有硬件的结合。而本文却是生态建筑,主要是硬件方面的。如此唐突,主要是我认为,当今对建筑的智能化重视较多,对建筑的生态化却重视不够,由于建筑生态化的缺失,导致建筑的功能单一,智能化应用也比较单一,进展动力不足。而建筑的生态化要做好,必然离不开建筑的智能化,本人对智能化零研究,只闻其名,不见其人,同样的建筑的智能化要做好,必然需要建筑生态化的支撑,两者的结合,才能使建筑同时具有向下包容,形成生态,向上生长,形成高科技的智能化,这两者如同未来建筑的两条腿,缺一不可,故本人思考再三,决定将本文于此论坛此版块发布。
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