Harvard-NCU Green Building Design Competition
南昌大学绿建楼概念设计竞赛 Conceptual Design for the Green Education and Research Building (GERB) Nanchang University
Team: Tian Ren, Yingying Lu, Zheng Jia, Keojin Jin Advisor: Jianxiang Huang
Part 1.设计条件
气候分析
／气温
Climate °C
气候分析
Climate
／气温
自然通风潜力： 限制通风
空调
自然通风
限制通风
自然通风
°C
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月 房间温度
月份
需求
控制方式
室外干球平均温度
12～3月
保温
满足换气，控制通风量
室外湿球平均温度
4～6月 9～11月
降温
加强自然通风
舒适范围
7～8月
降温
空调
气候分析
Climate
／湿度
月平均相对湿度超过60％
：水冷墙除湿降温
气候分析
Climate
／降雨量
降雨充沛：充分考虑雨水回收利用。
(mm)
(Day) 35
300
30
250
25
200
20 150
15
100
10
50
5
0 1
2
3
4
5
6
7
平均总降雨量
8
9
10
11
12
月
0 1
2
3
4
5
6
降雨天数
7
8
9
10
11
12
无降雨天数
http://www.worldweather.org
月
气候分析
Climate
／风向
自然通风季节（春、秋季） 风频
4～6月 主导风向：西南、东北
9～11月 主导风向：东北
Software: Climate Consultant
气候分析
Climate
／风向
限制自然通风的季节（夏、冬季）风频
7、8月 主导风向：西南
12～3月 主导风向：东北
Software: Climate Consultant
场地分析
／风环境
Site
场地分析
25m
N GERB
Site
／阴影分析
南侧相邻建筑
N GERB
南侧相邻建筑
16.5m
夏季阴影
• 南侧相邻建筑阻挡了冬季日照，却对夏季遮阳没有贡献 • 南侧相邻建筑距离过近，影响南向自然采光
冬季阴影
设置南向遮阳 改善自然采光
设计思路
Start Point
风： 将大体量建筑沿西南－东北向切分成小进深空间，利 于将春秋季主导风西南和东北向自然风引入建筑，进行风 压通风。结合开放空间，在各层各向设置开口，引入不同 向的自然风。
光： 充分利用南北向外立面自然采光；同时借助切分的建筑形态设置内庭院，利 用庭院天光辅助，实现功能房间双侧采光。
热： 充分考虑南向夏季遮阳。根据不同立面太阳辐射得热不同的规律，采用相应 的开窗和遮阳策略。
水： 水景观怡神降温。屋顶雨水回收，地面采用透水材料，减少水生态系统压力。
设计思路 小节 本设计基于本地气候及场地条件，采用小 进深、通透多孔的建筑设计，以充分利用自然 通风和自然采光。并引入水景观，结合冷墙除 湿等策略被动式制冷。
Start Point
Part 2.建筑设计
设计核心概念：小进深，通透多孔 • 充分自然通风和自然采光，减少建筑能耗 • 多样化的公共和互动空间 • 模糊室内外界限，加强室内外交流
总平面
Master plan
总平面
Master plan
平面
Plans
首层平面
平面
Plans
二层平面
平面
Plans 实验室的可视性和交互性 参考案例：麻省理工学院主楼长廊内的开放材料实验室
二层平面
平面
Plans 公共交流空间 参考案例：麻省理工学院媒体实验室的公共空间
二层平面
平面
Plans
三层平面
平面
Plans
四层平面
平面
Plans
四层平面
平面
Plans
五层平面
平面
Plans
屋顶平面
平面
Plans
地下层平面
平面 Floor B 1F 2F 3F 4F 5F Total
Public 150 375 235 215 157 132 1264
Plans Circulation &Service
63 63 63 63 63 63 378
Lab, Office 837 346 486 506 505 589 3269
Total 1050 784 784 784 725 784 4911
地下层平面
夏季： 充分利用自然通风降温， 开敞建筑，减少空调能耗 有风时：对流通风 无风时：天井热压通风
面积指标 冬季： 封闭建筑，减少自然通风， 降低建筑热量散失
Area
天井
Courtyard
• 加强通风和自然采光 • 核心公共空间和交互 • 亲近自然，感受雨水阳光（四水归堂）
参考案例：中国南方传统民居的四水归堂
剖面
Sections
纵剖面
剖面
Sections
N
横剖面
细部构思
入口玻璃墙可越过水池
Construction Concept
南立面水平遮阳结合垂直绿化
细部构思
Construction Concept
开放空间可闭合维护结构: 冬季闭合，减缓热量散失
参考案例：Storefront for Art & Architecture, 纽约
细部构思
方式一 从屋面夹层滑出
方式二 庭院遮雨板延伸
庭院可闭合屋面——冬季闭合，减缓热量散失
Construction Concept
效果图
Perspectives
效果图
Perspectives
效果图
Perspectives
效果图
Perspectives
效果图
Perspectives
效果图
Perspectives
效果图
Perspectives
效果图
Perspectives
效果图
Perspectives
立面图
Elevations
东立面
立面图
Elevations
南立面
立面图
Elevations
西立面
立面图
Elevations
北立面
Part 3.绿色研究
自然采光分析
顶层采光筒过 滤后的漫射光
庭院采光
Daylighting Sources
房间内侧借 助透明墙面 从庭院采光
南向遮阳板过 滤后的自然光
采光系数衰减曲线
北向漫射光 20.00% 18.00% 16.00%
采光系数
14.00% 12.00% 10.00% 8.00%
地下室 天窗采光
6.00% 4.00% 2.00% 0.00% 1.2
2.4
3.6
4.8
6
7.2
8.4
与外墙的距离(m)
参考案例：天津西部新城建设指挥部办公楼采光测试
N 地下室透过玻 璃水池采光
Note:《建筑采光设计标准(GB/T 50033—2001)》中规 定,侧面采光办公室的采光系数最低值不小于 2%。
自然采光分析
顶层采光筒过 滤后的漫射光
庭院采光
Daylighting Sources
房间内侧借 助透明墙面 从庭院采光
南向遮阳板过 滤后的自然光
北向漫射光
地下室 天窗采光
N 地下室透过玻 璃水池采光
从院子里透过玻璃墙看实验室 参考案例：哈佛大学CGIS楼
自然采光分析
顶层采光筒过 滤后的漫射光
庭院采光
Daylighting Sources
房间内侧借 助透明墙面 从庭院采光
南向遮阳板过 滤后的自然光
北向漫射光
半透明玻璃墙面
地下室 天窗采光
N 地下室透过玻 璃水池采光
从实验室内部透过玻璃墙看院子 参考案例：哈佛大学CGIS楼
自然采光分析
Daylighting Simulation
功能房间自然光照度模拟（软件：DIVA) 300 Lux
2000 Lux
五层照度分布 室内可视化效果
86.6% Area [300,2000]lux
模拟工况：9月21日9点 晴天
自然采光分析
Daylighting Simulation
功能房间自然光照度模拟（软件：DIVA) 300 Lux
2000 Lux
三层照度分布 室内可视化效果
93.4% Area [300,2000]lux
模拟工况：9月21日9点 晴天
自然采光分析
Daylighting Simulation
功能房间自然光照度模拟（软件：DIVA) 300 Lux
2000 Lux
首层照度分布 室内可视化效果
87.7% Area [300,2000]lux
模拟工况：9月21日9点 晴天
遮阳分析
Shading
各朝向太阳辐射特点
夏季各朝向接受天空传送的太阳能
冬季各朝向接受天空传送的太阳能
南向特点：
北向特点：
东、西向特点：
太阳辐射夏少、冬多
太阳辐射夏少、冬少
太阳辐射夏多、冬少
有效遮阳方式：
有效遮阳方式：
有效遮阳方式：
水平遮阳
可适当垂直遮阳
均不理想
遮阳分析
南立面：水平遮阳板； 垂直绿化
西立面：少开窗（结合平面功能设计）； 竖条窗墙身自遮阳 密植绿墙隔热
Shading
北立面：适当垂直遮阳
东立面：少开窗（结合平面功能设计）；条窗墙身自遮阳
遮阳分析
Shading 夏至正午阳光
南立面夏季水平遮阳
垂直太阳角85°
直射阳光
漫射光
透光水平遮阳板 参考案例：剑桥公共图书馆，美国
自然通风分析 春秋及夏季自然通风 ——风压通风为主
Ventilation
自然通风分析
Ventilation
自然通风模拟：西南风
3层 风速分布 （高于地面11米处）
4层 风速分布 （高于地面17米处）
自然通风分析
Ventilation
自然通风模拟：西北风
2层 风速分布 （高于地面8米处）
3层 风速分布 （高于地面14米处）
自然通风分析 无风状况 ——热压通风
Ventilation
自然通风分析 冬季闭合开口 ——使用外墙换气口，减少通风量
Ventilation
自然通风分析 空调季通风换气 ——空气热回收
Ventilation
自然通风分析
Ventilation
自然通风模拟：东北风； 建筑开口闭合（冬季）
3层 风速分布 （高于地面11米处）
剖面 风速分布
N
自然通风分析
Ventilation
自然通风模拟：首层行人高度风速分布
春夏秋季／西南风／建筑开敞
Note: 行人高度风速不会导致行走障碍。
《绿色建筑评价标准》规定室外行走空间风速不高于 5m/s.
冬季/东北风／建筑闭合
雨水回收管理
Rain Recycling
屋顶组织排水， 收集存储至蓄水池 落入院子的雨水沿 挡雨板槽口滴落至 水池
蓄水池的水由水泵打至各层， 灌溉立体种植，冲洗卫生间
景观水池水溢出至蓄水池
地面透水材料，涵养本地水源， 缓解城市暴雨水管理压力
(Storm Water Management)
可循环的场地透水材料
Recycled and Permeable Pavement
地面采用透水材料，涵养本地水源，缓解城市 暴雨水管理压力(Storm Water Management)
透水铺地材料试验
透水砖
废旧混凝土回收与利用
绿色技术集成
被动式策略： • • • • • • • • • •
自然通风 双侧采光 综合遮阳 垂直绿化 雨水回收 透水铺砖 冷墙除湿 水景降温 本地材料 可回收材料
主动式策略： • • • • •
地源热泵 节能空调 感应灯具 光伏发电 太阳能热水