Transformable

Building SKIN 建築皮層控制系統

Wind 綠憩漾遊生態社區-住宅建築設計

指導教授 陳上元老師 學生 劉靜臨

生態社區評估與規劃

流程

E 發展潛力

F 課題對策

G 規劃原則

H 規劃構想

I 替選方案

J 方案評估

回饋

回饋

第三階段

第四階段

第五階段

A規劃目標 第一階段

B 基地分析 D案例收集 C 生態評估 第二階段

組員各自發展

全組共同參與

K 實質規劃設計

第六階段

第七階段

回饋

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

上學期

下學期

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

概念發展 綠憩漾遊LOHAS

仿生獸 鳥類(羽毛)

操作向度 風(、溫度)

建築物設計 雙併住宅

構件操作測試 開口部皮層設計

Ecotect 環境設計軟體 CFD-winair流體力學軟體

規劃階段

這學期我們採取各自發展方案 但使用的軟硬體是相似的， 皆以仿生獸與ECOTECT 為發展出發點: 期中評階段: STEP1 檢討規畫並調整、 並重新評分（生態社區） STEP2 仿生獸-鳥羽研究 STEP3 選擇操作面向:導風 STEP4 選擇設計單元:雙併建築 期末評階段: STEP5 檢討測試並調整

設計內容

公設

社區住宅

基地現況航照圖

建築 類型

現況戶數 未來戶數

-10% (上學期)

未來戶數

(下學期)

建蔽 率%

容積 率%

內容項目

獨棟

55 50 50 50 140 *平均建蔽面積

116平方公尺

雙併

76 68 78 50 140 *平均建蔽面積

138平方公尺

連棟住宅

9 8 0 50 140 略

接待會館

0 1 1 50 240

旅客住宿 視聽空間 媽媽教室 公共廚房

生態SPA

(泳池)1 1 1 50 240 盥洗空間 生態泳池

公共停車場

0 1 1 50 240

一般小型車 機車

電動腳踏車 接駁電能車

球場

(戶外)1 (室內)1 1 50 240 籃球、羽排球

• 連結昔日意象、尊重土地紋理 保留原有樟樹形成的軸線

保留喬灌木樹種，只增不減。

依照植物習性配置位置與設置周圍生態鏈

• 製造慢活機會， 增加互動之幸福與舒適感 增加公共休閒空間，親子與耆老之活動空間

增加人車動線品質

增設公共停車空間、共乘系統

• 製造生態綠廊， 增加人與大自然快樂相處機會 增加公共建設綠地品質與數量，製造社區綠軸

利用生態工法製造各個社區角落與邊界

減少治安死角增加生物棲息地

設計原則

社區建築定性定量表

以ECOtect環境評估軟體檢討改善本案規劃設計

STEP0 檢討配置(前置作業

經ECOtect分析後發現 建築物最佳方位角: 座北朝南(182度)

→重新調整建築物與道路關係

前院

後院

側院 側院

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

發展過程草案

• 將建築物都調整成南北座向 • 留設更多人行步道區域提供休憩 • 公設部分動線系統簡化縮短

Before

停車場

宏台會館

泳池、公設

雙併住宅

獨棟住宅

連 棟 住 宅

公設

AFTER

N

獨棟住宅

獨棟住宅

雙併住宅

假設建築物可以像恆溫動物，建築物自己控制溫度在適當的範圍裡… 未來在都市熱島裡的建築物不再使用吃台電電力的機械裝置，

而是採用自給自足的被動式誘導式設計

House (坐北朝南) ?

Rain

Light

SITE

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

初級飛羽 次級飛羽 背 腰 尾上覆羽 尾羽

初級覆羽 大覆羽

中覆羽 小覆羽

肩羽

尾下覆羽

恆溫動物→哺乳類→人類、鳥類、其他

羽毛跟骨骼系統 讓鳥類的身體雖然不大 但足以飛翔不需要過多的遮蔽保護而良好生活著

研究鳥類的身體肌骨結構，做為之後仿生系統的參考依據

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

資料來源： 校園鳥日子。2008年03月16日，取自

http://dlm.ntu.edu.tw/Education/93Web/Nature01/n02/teach2-2.htm

初級飛羽 次級飛羽 背 腰 尾上覆羽 尾羽

初級覆羽 大覆羽

中覆羽 小覆羽

肩羽

尾下覆羽

鳥類為適合飛行(滑翔，借用風力)， 中空骨骼系統質輕而堅實， 骨骼內之空氣與氣囊、肺相通以減輕體重幫助飛行

鳥類羽毛羽毛質輕而不易沾濕，除飛翔外有保溫、護身、婚姻羽(求偶)等作用

鳥類體溫在40－42℃之間

鳥類翅膀功能包括飛行 、潛入、爬昇、支撐、掩護、戰鬥、表達(如求偶)、發聲。

資料來源： 校園鳥日子。2008年03月16日，取自

http://dlm.ntu.edu.tw/Education/93Web/Nature01/n02/teach2-2.htm

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

飛羽之羽軸，兩側羽枝並不對稱 寬側羽緣向上彎；窄側(因較靠近羽軸)羽緣向下彎，較硬挺

所以當它壓住前一根飛羽較寬的後緣，振翅飛行時， 翼面便能保持平整，使上升氣流不會由羽緣之間流失

但羽毛若反過來排列(排列錯誤時)，則振翅時上升氣流從羽緣之間流失， 形成亂流影響飛行。

飛羽的排列(正確時) 橫斷面 飛羽的排列(錯誤時) 橫斷面

羽軸

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

鳥類前肢骨骼飛羽的細部構造

• 靠 近 翅 膀 尖 端 較 長 的 飛 羽 在 拍 翅 時 可 扭 轉 破 風 產 生 推 進 力 量

• 近 體 側 的 飛 羽 較 短 ， 很 有 秩 序 的 鋪 排 成 平 滑 面 在 飛 行 時 提 供 升 力

• 每根飛羽基部都有一簇肌肉附生，以控制它的活動

飛羽分布在翅及尾上，強勁具韌性 尾上的飛羽因可調整方位具有如舵的功能 幫助鳥體平衡、控制方向、煞車 翅上的飛羽彼此緊貼靠在一起，形成有利於飛行的完美表面

飛羽的排列(正確時) 橫斷面 飛羽的排列(錯誤時) 橫斷面

羽軸

鳥羽

建築物

背部

腹部

迎風面 翅膀 規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

House (坐北朝南)

內外交界的皮層空間 →開口形式(窗、門) →外牆種類(建築材料)

Rain

Light

SITE

House (坐北朝南)

內外交界的皮層空間 →開口形式(窗、門) →外牆種類(建築材料)

Rain

Light

SITE

暖風 寒風

西南方 東北方

雨水回收系統

室內居住空間

遮陽導風系統

導風系統

屋頂採光換氣 調節系統

涼風

地面熱輻射

陽光

陽光

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

C 構件活動 齒輪馬達控制轉速

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試 A 單一構件 仿飛羽構造組五金零件

B 構件組合 相疊構件Ａ形成連動結構

A B C

Case search Keyword: Calatrava

http://www.acrito.com/v/Bird-/project

翅膀飛羽→建築

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

翅膀飛羽→結構

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

翅膀飛羽→室內外牆面

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

桃花園

密林

樟林大道(

保留)

大榕園

蝴蝶園 橡園

草花原野

草花原野

泳池

土地公 廟埕

櫻花林

杜鵑巷

香草巷

桂花巷

有機果園

(微調)

全區平面配置圖

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

水岸花園 蝴蝶園

蝴蝶園

有機菜園

生態密林

微氣候-風的路徑

生態密林

N

生態密林

密林

樟林大道(

保留)

大榕園

蝴蝶園

蝴蝶園 橡園

生態密林

草花原野

草花原野

水岸花園 泳池

蝴蝶園

土地公 廟埕

桃花園

有機菜園

櫻花林

杜鵑巷

香草巷

桂花巷

有機果園

(微調)

全區平面配置圖

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

N

春

夏

秋

冬

近年來夏季氣候 早已遠離人們可接受的舒適範圍 相較之下冬天的分布仍接近舒適範圍

意即台中市 須以考慮夏季問題為優先考量 → 熱 → 換氣通風 (操作面相：風)

各季焓溼分析圖

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

由焓溼分析圖可知台中市氣候 在人們可接受的舒適範圍中， 大多時間分配在較為溫暖的區域。

全年焓溼分析圖

全年各月風速圖

由圖可知台中市大多吹南北風， 夏季多為南南西，冬天多為北北東 在規劃建築物配置時須考慮到留設風道，以利通風散熱

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

全年各月風溫圖

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

全年各月平均風(濕度)

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

全年各月最高風(濕度)

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

全年各月最低風(濕度)

日照分析圖

(

春分、夏至)

春分

夏至

ＡＭ

ＰＭ

N

日照分析圖

(

秋分、冬至)

ＡＭ

ＰＭ

秋分

冬至

N

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

基地日照採光分析

建築操作基地位置

N

冬季基地風速模擬圖

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

夏季基地風速模擬圖

N

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

冬季基地風道模擬圖

夏季基地風道模擬圖

N

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

冬至風溫模擬圖

夏至風溫模擬圖

N

新方案: E值上限為100，已達100!因此不影響分數，仍屬鑽石級

發展過程草案II • 將建築物都調整成南北座向 • 留設更多人行步道區域提供休憩

• 公設部分停車動線簡化縮短 • 簡化共乘系統的路線 • 製造風的路徑，減緩基地風速

→接下來以雙併住宅為主要設計單元

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

N

Unit Design 原型 (無外遮陽)

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試 UNIT

基地單元位置

N

1F PLAN 2F PLAN 3F PLAN

廚房

廚房

客房

客房

客廳 客廳

玄關 玄關 陽台 陽台

臥房

臥房

臥房

臥房

起居室 起居室

陽台 陽台

風向引導圖

N

連動裝置(拉桿)

(羽毛)

(翅膀骨骼)

(羽軸)

(韌帶)

(脊骨)

完全開啟通風 春季、秋季

半開啟導風製造風道 夏季

關閉擋風保溫 冬季

織物

完全開啟通風 春季、秋季

半開啟導風製造風道 夏季

關閉擋風保溫 冬季

翅膀開闔

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

氣溫分布圖 日照分布圖

暖風 寒風

西南方 東北方

雨水回收系統

室內居住空間

遮陽導風系統

導風系統

屋頂採光換氣 調節系統

涼風

地面熱輻射

陽光

陽光

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

N

(將ECO台中市氣象資料更新為2011年版)

參考資料來源-氣象局

設計概念

2011年 溫度(℃) 雨量 風速(公尺/秒)/風向(360°)/日期 相對溼度(%)

測站氣壓

降水日數 >=0.1毫米 日照時數

平均 最高 日期 最低 日期 (毫米) 最大十分鐘風 最大瞬間風 平均 最小 日期 百帕 天 小時

1 14.9 23.3 27 7.9 1 35.4 6.6/30.0/15 15.4/40.0/15 74 40 1 1009.7 5 129.1

2 17.2 27.8 28 10.3 14 27.6 5.8/10.0/13 14.1/30.0/13 74 34 7 1006.4 8 162.4

3 18.2 30.5 20 11.6 28 33.2 6.2/20.0/22 12.1/330.0/22 69 31 29 1008 8 109.6

4 23.1 33.1 27 15.3 4 5.1 4.3/30.0/4 10.0/30.0/19 64 29 19 1004 5 150.6

5 26 35.6 12 20.1 17 95 6.8/20.0/28 16.4/200.0/23 74 38 29 999.7 16 118.8

6 29.1 35.7 15 23.1 2 151.3 5.0/180.0/26 12.5/200.0/11 71 49 6 997.3 11 182.8

7 28.8 35.3 28 23.7 14 300.6 5.8/240.0/16 12.1/260.0/16 73 48 9 996.3 13 188.5

8 29 35.1 26 23.9 8 256.3 5.7/200.0/30 12.7/200.0/30 72 47 17 996.3 12 169.6

9 28 34.3 4 22.6 23 99.3 4.9/30.0/18 11.9/170.0/1 70 47 4 998.5 9 172.6

10 25.9 32.8 1 20.3 28 13.3 5.3/30.0/3 10.3/330.0/25 70 45 18 1003.2 5 188.6

11 23.8 32.5 4 17.5 25 150.7 5.1/10.0/15 10.4/350.0/15 77 48 24 1004.6 10 130.1

12 17.8 27.5 6 9.6 25 37.1 6.1/10.0/8 11.4/360.0/16 72 43 27 1008.6 7 139.4

接下來操作皮層的影響差異 再依「風向」與日照分配適當位置，並配合活動需求與高程差設計建築單元。

基地風環境分析

• 風速(夏季、冬季)

• 風向(夏季、冬季)

• 風溫(夏至、冬至)

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

冬季風道

夏季風道

建築物 實驗操作基地位置 規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試

Unit Design Unit 1 (20cm百葉外遮陽)

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試 UNIT

基地單元位置

N

夏

平立剖透 風環境分析圖

E

W S

N W

E

S

N

S

N W

E W

N E

S

高程100cmH

一樓風向平面圖

夏

N

高程500cmH

二樓風向平面圖

夏

N

高程900cmH

三樓風向平面圖

夏

N

高程1300cmH

屋頂風向平面圖

夏

N

風向

風向剖面圖B-B’

B

B’

夏

N

風向

風向剖面圖C-C’

C C’

夏

N

風向

風向剖面圖D-D’

D D’

夏

N

冬

E S

N W

W

E S

N

N

S W

E

N

S W

E

高程100cmH

一樓風向平面圖

冬

N

高程500cmH

二樓風向平面圖

冬

N

高程900cmH

三樓風向平面圖

冬

N

高程1300cmH

屋頂風向平面圖

冬

N

風向

風向剖面圖A-A’

A

A’

冬

N

風向

風向剖面圖B-B’

B

B’

冬

N

風向

風向剖面圖C-C’

C C’

冬

N

風向

風向剖面圖D-D’

D D’

冬

N

Unit Design Unit 2 (40cm百葉外遮陽)

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試 UNIT

基地單元位置

N

E S

N W W

E

N

S

S

W

E

N

E

S W

N

Unit Design Unit 3 (型隨風行)

規劃流程

概念發展

仿生獸 操作向度

規劃設計

建築物設計

構件操作測試 UNIT

基地單元位置

N

1F PLAN 2F PLAN 3F PLAN

廚房

廚房

客房

客房

客廳 客廳

玄關 玄關 陽台 陽台

臥房

臥房

臥房

臥房

起居室 起居室

陽台 陽台

風向引導圖

固定式導風板

活動式導風板

冬季風向

夏季風向

西向立面圖 南向立面圖 北向立面圖 東向立面圖

固定式導風板 活動式導風板 開口(落地玻璃) 南向遮陽導風板

活動式導風板 開口(窗層窗戶) 開口(落地玻璃)

夏季風向

冬季風向

冬季風向

夏季風向 E

N

W

S N

E S

W

結論：

生態密林

密林

樟林大道(

保留)

大榕園

蝴蝶園

蝴蝶園 橡園

生態密林

草花原野

草花原野

水岸花園 泳池

蝴蝶園ˋ

土地公 廟埕

桃花園

有機菜園

櫻花林

杜鵑巷

香草巷

桂花巷

有機果園

(微調)

全區平面配置圖

N

改善室內舒適度主要要改善溫溼度 在設計建築物之前 除了要分析附近的微氣候 也要嘗試將“風”這種看不見因素 (卻很重要的因素)納入考量 可以利用換氣量控制室內的溫溼度 以創造想要的空間效果、甚至是建築形式操作 (如：植栽所需氣候、活動所需空間性質等)

Thanks for your listening