Sustainable Urban Housing in China ALLIANCE FOR GLOBALSUSTAINABILITYBOOKSERIES SCIENCE AND TECHNOLOGY: TOOLS FOR SUSTAINABLE DEVELOPMENT VOLUME 9 Series Editor: Dr. Joanne M. Kauffman Laboratory for Energy and the Environment Massachusetts Institute of Technology 1 Amherst St., Room E40-453 Cambridge, Massachusetts 02139 USA [email protected] Series Advisory Board: Dr. John H. Gibbons President, Resource Strategies, The Plains, VA, USA Professor Atsushi Koma Vice President, University of Tokyo, Japan Professor Hiroshi Komiyama University of Tokyo, Japan Professor David H. Marks Massachusetts Institute of Technology, USA Professor Mario Molina Massachusetts Institute of Technology, USA Dr. Rajendra Pachauri Director, Tata Energy Research Institute, India Professor Roland Scholz Swiss Federal Institute of Technology, Zürich, Switzerland Dr. Ellen Stechel Manager, Environmental Programs, Ford Motor Co., USA Professor Dr. Peter Edwards Department of Environmental Sciences, Geobotanical Institute, Switzerland Dr. Julia Carabias Instituto de Ecología, Universidad Nacional Autónoma de México, México Aims and Scope of the Series The aim of this series is to provide timely accounts by authoritative scholars of the results of cutting edge research into emerging barriers to sustainable development, and methodologies and tools to help governments, industry, and civil society overcome them. The work presented in the series will draw mainly on results of the research being carried out in the Alliance for Global Sustainability (AGS). The level of presentation is for graduate students in natural, social and engineering sciences as well as policy and decision-makers around the world in government, industry and civil society. Sustainable Urban Housing in China Principles and Case Studies for Low-Energy Design Edited by Leon Glicksman Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, U.S.A. and Juintow Lin Fox Lin, Inc., Los Angeles, California, U.S.A. AC.I.P. Catalogue record for this book is available from the Library of Congress. ISBN-10 1-4020-5412-2 (PB) ISBN-13 978-1-4020-5412-9 (PB) ISBN-10 1-4020-4785-1 (HB) ISBN-13 978-1-4020-4785-5 (HB) ISBN-10 1-4020-4786-X (e-book) ISBN-13 978-1-4020-4786-2 (e-book) Published by Springer, P.O. Box 17, 3300 AADordrecht, The Netherlands. www.springer.com Every effort has been made to contact the copyright holders of the articles which have been reproduced from other sources. Anyone who has not been properly credited is requested to contact the publishers, so that due acknowledgements may be made in subsequent editions. Printed on acid-free paper All Rights Reserved © 2006 Springer No part of this work may be reproduced, stored in a retrieval system, or transmitted in any form or by any means,electronic, mechanical, photocopying, microfilming, recording or otherwise, without written permission from the Publisher, with the exception of any material supplied specifically for the purpose of being entered and executed on a computer system, for exclusive use by the purchaser of the work. A G S LLIANCE FOR LOBAL USTAINABILITY An International Partnership Alliance for Global Sustainability International Advisory Board (IAB) Chairman: Mr. Lars G. Josefsson, President and Chief Executive Officer, Vattenfall AB AGS University Presidents: Prof. Hiroshi Komiyama,President, University of Tokyo Dr. Susan Hockfield,President, Massachusetts Institute of Technology Prof. Karin Markides,President, Chalmers University of Technology Prof. Ernst Hafen,President, Swiss Federal Institute of Technology, Zürich Members: Dr. Thomas Connelly,Chief Science and Technology Officer, DuPont Dr. Hiroyuki Fujimura,Chairman of the Board, Ebara Corporation Mr. Lars Kann-Rasmussen,Director, VKR Holding A/S Dr. Paul Killgoar, Director, Environmental Physical Sciences & Safety, Ford Motor Company Mr. Masatake Matsuda,Chairman, East Japan Railway Company Mr. Nobuya Minami,Advisor, Tokyo Electric Power Company, Inc. Prof. Jakob Nüesch,Honorary Member, International Committee of the Red Cross Mr. Kentaro Ogawa,Chairman of the Board & CEO, Zensho Co., Ltd. Mr. Kazuo Ogura,President, The Japan Foundation Mr. Dan Sten Olsson,CEO, Stena AB Mr. Motoyuki Ono,Director General, The Japan Society for the Promotion of Science Mr. AlexanderSchärer,President of the Board, USM U. Schärer Söhne AG Dr. Stephan Schmidheiny,President, Avina Foundation Mr. Norio Wada,President, Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTT) Prof. Francis Waldvogel,President, ETH Board, Switzerland Ms. Margot Wallström,Member of the European Commission Prof. Hiroyuki Yoshikawa,President, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Dr. Hans-Rudolf Zulliger,President Stiftung Drittes Millenium, Board of Directors, Amazys Ltd. Table of Contents vii TABLE OF CONTENTS The Authors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiv PART ONE BACKGROUND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvii Chapter One . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Sustainability and the Building Sector Foreword . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xviii Leon Glicksman Encountering Sustainability in China Yung-Ho Chang Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Nonrenewable Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 A Changing Practice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xviii Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Some Experiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xviii Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Mixed Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xviii Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 A New Living Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xix Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xx Sustainable Urban Housing in China Chapter Two . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Leon Glicksman China – Environment and Culture Leon Glicksman, Leslie Norford, and Lara Greden Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xx Sustainable Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xx Issue of Growth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Opportunity for Leadership . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xx Trends in the Chinese Residential Sector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Energy Consumption and Global Warming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxi Technical Opportunities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Project Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxii Climate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Formation of Partnerships . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxiii Comfort Zones and Building Bioclimatic Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Design Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxiii Codes and Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Evaluation of Specific Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxvi Building Codes in China . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Organization of This Publication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxvi Green Guidelines for Sustainable Housing in China . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxvi Enforcing Building Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Policy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 viii Sustainable Urban Housing in China: Principles and Case Studies for Low-Energy Design Current Policy in China Relevant to Residential Building Energy Site Design and Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Urban Density Distribution and Urban Ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Reform of Heating Prices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Integrated Urban Ecology Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Coal Price Deregulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Building Form and Typology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Experience with Appliances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Urban Housing Clusters as a Response to Climate and Community . . . 38 Suggested Policies to Drive Adoption of Sustainable Buildings . . . . . . . 16 Building Design and Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Stakeholders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 High-Rise Sustainable Building . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 The Urban Housing Market: History, Progress, and Problems . . . . . . . . . 18 Low-Rise, Low-Energy Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Chapter Four . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 PART TWO DESIGN PRINCIPLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Materials and Construction for Low-Energy Buildings in China John Fernandez Chapter Three . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Design Principles for Sustainable Urban Housing in China Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Andrew Scott Materials for Improved Buildings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Assemblies for Improved Buildings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 The Objectives of Sustainability: What Are We Trying to Achieve? . . . . . . . . 24 The Building Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Assessing Sustainability: How Do We Know It Works? . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Concrete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 The Barriers to Sustainability and Innovation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Steel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Ecological Buildings: Designing for Different Climates . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Timber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Continental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 The Building Enclosure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Mediterranean . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Wall Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Subtropical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Insulation Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Maritime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Air Barriers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Design Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Moisture Barriers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Table of Contents ix Policy and Regulation Recommendations for Improved Buildings . . . . . . . . 64 Ventilation and Infiltration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 Potential for Sustainable Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Equipment Efficiency and Occupant Habits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 Potential for Alternative Construction: Earthen and Straw-Bale Buildings . . 67 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Chapter Six . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 PART THREE TECHNICAL FINDINGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Wind in Building Environment Design Qingyan Chen Chapter Five . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Low-Energy Building Design Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Leslie Norford Wind Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Design Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Outdoor Thermal Comfort Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Thermal Comfort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Stata Center . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Passive Cooling Strategies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 A High-Rise Residential Building Complex in Beijing . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Climate Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Natural Ventilation Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Study 1: Simulation of Ventilative Cooling in Beijing and Shanghai . . . . . . 80 Cross Ventilation in a Building . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Single-Sided Ventilation in a Building . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Cases Studied . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Study 2: Improving Thermal Comfort in Beijing Housing . . . . . . . . . . . . . . . . 84 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Description of Building and Simulation Methodology . . . . . . . . . . . . . . . 84 Series I Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Series 2 Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Study 3: Low-Energy Building Design in Shenzhen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Window Orientation, Shades, and Overhangs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Insulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 x Sustainable Urban Housing in China: Principles and Case Studies for Low-Energy Design Chapter Seven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 PART FOUR CASE STUDIES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Design of Natural Ventilation with CFD Qingyan Chen Chapter Nine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Case Studies Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Juintow Lin Natural Ventilation Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Outdoor Comfort and Site Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Design Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Collaboration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Chapter Eight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 Light and Shading Chapter Ten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Leslie Norford Case Study One – Beijing Prototype Housing Andrew Scott and Juintow Lin Daylighting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 Project Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Benefits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Design Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Shading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 Technical Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Design Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Simple Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Lighting Simulation with Radiosity and Ray-Tracing Methods . . . . . . . . 129 Energy Used for Lighting and HVAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Chapter Eleven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Lighting, Heating, and Cooling Energy as Influenced by Skylights . . . . . 130 Case Study Two - Beijing Star Garden Automated Search for Optimal Daylighting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 Juintow Lin Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Project Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Table of Contents xi Climate Research and Energy Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Natural Ventilation Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 Site-Level Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Natural Ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Ventilation Studies of Typical Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 Low-Rise Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Ventilation Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 High-Rise Scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 CFD Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 Interior Unit Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Chapter Thirteen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Case Study Four - Shenzhen Wonderland Phase IV Juintow Lin Chapter Twelve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 Case Study Three - Shanghai Taidong Residential Quarter Project Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 Juintow Lin Technical Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 Passive Solar Building Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 Project Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 Recommendations for Windows and Walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Energy Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 Infiltration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Baseline Parametric Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Roof . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Combined Feature Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Ventilation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Design Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Thermostat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Air Conditioner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 Architectural Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 Scheme I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Summary of Technical Recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 Scheme II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Architectural Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Scheme III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Site Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Architectural Form . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Courtyard Buildings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 Rowhouse Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
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