建筑节能设计与技术

第四章建筑节能设计与技术目录Contents建筑节能设计与技术建筑设备系统节能可再生能源利用技术建筑采光与照明节能02第一节建筑节能设计与技术030401建筑规划布局节能0２围护结构节能设计0３内容概述建筑遮阳05一、建筑规划布局节能1、建筑布局061)、行列式能使居住建筑得到最好的朝向，并有利于通风，是广泛采用的一种布局。072)、错列式可以避免“风影效应”，同时可以利用山墙空间争取日照。风影效应：风流遇到障碍物的时候，会在障碍物后面形成一个无风区，这个无风区就是风影。083)、周边式可以使院内空间集中开阔，只能保证一部分建筑具有良好的朝向风影区大不利于夏季通风，不推荐采用094)、混合式行列式、错列式和周边式的混合，可以较好的组成一些气候防护单元。北方寒冷地区常用。102、建筑的朝向和间距朝向选择考虑因素•1冬季能有适量并具有一定质量的阳光射入室内。•2炎热季节尽量减少太阳直射室内和居室外墙面•3夏季有良好的通风，冬季避免冷风吹袭•4充分利用地形和节约用地•5照顾居住建筑组合的需要太阳和风向11建筑间距住宅间距应满足的要求：•1日照•2消防•3抗震•4道路交通•5卫生防护•6尺度•7管线通道•8通风•9采光•10视线干扰•11用地•12完整性12133、建筑的平面及组合方式建筑平面形式对保温和防热效果影响很大。在保证使用功能的前提下，应充分体现当地气候特点，炎热地区建筑平面易舒展开敞，以利于加大通风量；采暖地区应集中布置如几个单元组合形成的建筑可减少外墙面积，有利于节约采暖能耗。广厅式组合走道式组合串联式组合144、建筑立面造型和体形系数建筑由于立面造型的需要，可能会处理成凸出凹进的体形，造成建筑四周外墙表面积增加，建筑传热耗热量也相应加大。15案例分析西区多层小区建于上世纪80年代，建筑均为6层联排式多层住宅。高层小区建于2002年，共有6栋，全部为24层蝶式高层住宅16案例分析地势：基地从南向北具有一定坡度，建筑布局顺应地势，前面的建筑低，后面的建筑高，有利于采光和日照。朝向：联排式建筑朝南偏西5度，平行布置，无东西向建筑，接近武汉地区建筑朝向的最佳标准，南向采光好，并且无大体量建筑遮挡。17案例分析•日照间距：最小楼间距系数为0.8，最大为1.2，符合武汉冬季采光要求。•夏季通风：在高层小区东侧，处于夏季主导风向的上方，有利于自然通风降温。•冬季防风：由于处于喻家山的南向，可以利用山体和后面高层建筑的遮挡减少冬季寒风。18案例分析•平面布局：沿南北向布置的6栋蝶式高层建筑，为增加采光，采用错位布置，减少了遮挡的不利影响。•朝向：所有建筑主立面都朝南偏西50度，接近武汉地区建筑朝向的最佳标准，体现了点式高层住宅朝向布置的灵活性。•通风：点式布置有利于夏季外环境通风，促进建筑周围场地风的流动，便于自然通风降温19二、围护结构节能设计建筑围护结构节能技术主要是指通过加大各部分围护结构的热阻，提高其保温隔热能力，在保证应有的室内环境气候的前提下，冬季减少采暖期间建筑内的热量的散失，节约采暖能耗；夏季有效防止各种室外热湿作用造成室内气温升高，节约空调能耗。20二、围护结构节能设计根据所应用的不同部位等特点，建筑围护结构节能技术可以分为：1）外墙保温节能技术2）屋面节能技术3）外门窗节能技术4）建筑地面节能技术21二、围护结构节能设计1、外墙保温节能技术保温中空墙保温混凝土夹心墙22二、围护结构节能设计1、外墙保温节能技术预制外挂保温板23二、围护结构节能设计1、外墙保温节能技术24二、围护结构节能设计2、屋面节能技术1）加强保温层2）改进防水层及其保护层25二、围护结构节能设计2、屋面节能技术3）采用坡屋面26二、围护结构节能设计3、外门窗节能技术门窗的设计中不管是普通门窗还是节能门窗，都要满足以下功能：第一，满足室内足够的采光要求第二，满足隔热保温性能第三，满足住户视野开阔，同时达到良好的通风效果最后，满足建筑美观性27二、围护结构节能设计1）控制窗墙面积比窗户的热阻比墙体的热阻小很多，如玻钢窗的传热系数约为240mm厚砖墙的3倍，因此，窗户面积的大小及其保温性能的优劣，对建筑能耗有相当大的影响，故需要一个合理的窗墙面积比，《民用建筑热工设计规范》有明文规定。28二、围护结构节能设计2）提高气密性3）改善窗框保温性能4）改善窗玻璃的保温能力2930二、围护结构节能设计4、建筑地面节能技术•在建筑围护结构中，通过地面向外传导的热（冷）量约占围护结构传热量的3%－5%。•地面温度过低不但使人脚部感到寒冷不适,而且易患风湿、关节炎等各种疾病，严重影响居民健康。•地面表面温度低，结露较严重，致使室内潮湿、物品生霉较严重，从而恶化了室内环境。•良好的建筑地面,可以提高室内热舒适度,且有利于建筑的保温节能.31二、围护结构节能设计地暖技术：地暖系统的供暖原理为辐射传热，与空调、暖气等通过强制对流循环热风供暖相比，空气中灰尘流动要小的多，减少了空气中有害病菌的蔓延，室内环境更加卫生清洁。以温度不高于60℃的热水为热媒在埋置于地面以下填充层中的加热管内循环流动，加热整个地板，通过地面以辐射和对流的热传递方式向室内供热的一种供暖方式。发热电缆地暖是将外表面允许工作温度上限为65℃的发热电缆埋设在地板中，以发热电缆为热源加热地板，以温控器控制室温或地板温度，实现地面辐射供暖的供暖方式。采用了独特的“地板地暖二合一”结构设计，采暖层集成于地板之内，是真正的“自发热式”，地板下面不用再铺设复杂的水管、电缆等设施，直接参照普通木地板安装方法，但只能使用木板。32三、建筑遮阳遮阳的目的：为了防止直射阳光，减少透入室内的太阳辐射热量，防止夏季室内过热，以及避免产生眩光和保护物品。设计窗口遮阳的要求：主要防止夏季阳光的直接照射，并尽量避免散射和辐射的影响；其次要有利于窗口的采光、通风和防雨；同时要注意不阻挡从窗口向外眺望的视野以及它与建筑造型处理的协调，并且力求构造简单，经济耐久。33三、建筑遮阳1、什么是建筑遮阳建筑遮阳是一种降低建筑维护结构在炎热季节对太阳辐射热的吸收，降低建筑空调负荷的构造措施34三、建筑遮阳2、建筑遮阳对建筑室内环境与建筑节能的作用通过窗户的太阳辐射得热是建筑得热和空调负荷的重要内容，是夏季调节室内热环境、降低空调能耗的主要调控对象之一，通过遮阳设施可以阻挡进入室内的太阳直接辐射，从而降低空调能耗。1）降低夏季空调负荷2）降低冬季通过窗户的热损失35三、建筑遮阳3)缓解室内自然采光中的眩光问题建筑窗洞在提供自然采光的同时，往往会造成不必要的眩光，给工作和生活带来一定干扰，遮阳设施的使用恰好可以缓解这一问题。36三、建筑遮阳4)改善室内热环境舒适度使用遮阳设施后，冬、夏季可以避免窗户对人直接产生的冷、热辐射，减少夏季进入室内的直接辐射得热，维持室内舒适的平均辐射温度，提高人体舒适度。使用遮阳设施后可减少夏季进入室内的直接辐射热37三、建筑遮阳3、遮阳系统分类外遮阳系统当遮阳设施放置在建筑外维护结构外侧时，称作外遮阳设施。内遮阳系统当遮阳设施放置在建筑外维护结构内侧时，称作内遮阳设施。自遮阳系统靠建筑自身构造达到遮阳效果的体系，如窗户本身带有遮阳效果、建筑体型遮阳等。——按照放置位置分类38三、建筑遮阳1）外遮阳系统优点：在降低建筑室内得热，调节室内光，热环境方面最为有效，被认为是最理想的被动节能措施之一。缺点：安装和维护上比较昂贵，对建筑的外观有极大的影响，需要在建筑设计的初始阶段与造型整体考虑。39三、建筑遮阳外遮阳系统分类一、固定外遮阳设施优点：安装较为简单，易于维护二、活动外遮阳设施优点：能根据室外气象变化调节40三、建筑遮阳￭固定式外遮阳：遮阳的基本形式可分为：水平式、垂直式、综合式、挡板式。水平式垂直式综合式挡板式1）水平式：这种遮阳形式能够有效地遮挡高度角较大的、从窗口上方投射下来的阳光。适用于接近南向的窗口,低纬度地区的北向附近的窗口。1、水平遮阳板2、水平面中的水平百叶2）垂直式：垂直式遮阳能够有效地遮挡高度角较小的、从窗侧斜射过来的阳光。但对于高度角较大的、从窗口上方投射下来的阳光或接近日出、日没时平射窗口的阳光,它不起遮挡作用。遮挡板遮阳倾斜的垂直遮阳板3）综合式：综合式遮阳能够有效地遮挡高度角中等的、从窗前斜射下来的阳光,遮阳效果比较均匀。4）挡板式：这种形式的遮阳能够有效地遮挡高度角较小的、正射窗口的阳光、故它主要适用于东西向附近的窗口。￭活动式外遮阳：遮阳的基本形式可分为：遮阳卷帘、活动百叶遮阳、遮阳蓬、遮阳纱幕遮阳卷帘活动百叶遮阳蓬推拉挡板46三、建筑遮阳2）内遮阳系统优点：调节室内光环境，提高舒适性，且具有显著的室内装饰效果。安装方便，调节灵活，投资成本小。缺点：节能效果不如外遮阳系统47三、建筑遮阳内遮阳系统分类顶部遮阳帘适用于各种玻璃幕顶，幕帘开启通过电机控制48三、建筑遮阳立面遮阳帘适用于建筑立面，开启方式分为电动和手动，前者用于大玻璃幕墙，后者用于面积小，独立控制的窗洞口。49三、建筑遮阳电动百叶与建筑遮阳能够根据季节，气候，朝向，时段等条件进行阳光跟踪及阴影计算，自动调整遮阳系统运作状态光伏发电板与建筑遮阳光伏发电板被整合到玻璃屋顶或立面幕墙中，在遮阳的同时收集日光，将其转化为动力。智能遮阳系统50三、建筑遮阳调光玻璃与建筑遮阳玻璃内部被充入气体等后可转换成各种状态，根据入射的光线或温度的不同，可以自动转换，提供遮阳。51马来西亚梅纳拉商厦1、脱离结构来用出挑式遮阳挡板,能有效遮挡大部分时间直射光,而遮阳板的位置又不会遮挡视野2、体型上,在受热面设置凹入的空中庭院,提供荫凉的室外活动空间,并起到了引导自然风的作用。3、植物遮阳，用一系列相连的格架与花坛组成垂直绿化贯穿整个建筑,使摩天楼充满了绿色与生来源机。4、屋顶巨大的遮阳构架为将来的太阳能装置所预留,不仅利用太阳能，也为屋顶花园提供遮阳,而且是建筑独特外观的亮点。”叶片”遮阳——曼尼尔美术馆建筑设计：伦佐•皮亚诺在美国曼尼尔博物馆的设计中，伦佐•皮亚诺运用不同寻常的技术手法和方式解决了建筑内的采光问题。设计的核心部分——屋顶上的那些重复的组件被伦佐•皮亚诺称为“叶片”，是因为它们的形状与叶片以及洋地黄花的形态非常相似。而这样的叶片形状是根据电脑对光线的计算，模拟各种状态对金属板的外形进行测试和不断改进得到的，一切都是那样的精确。通过叶片形状的金属板屋顶过滤，直射光线会被遮蔽掉，而柔美的漫射光线和反射光线将进入室内满足功能需要。优美的光线透过屋顶充满于建筑之中，并且随着时间的变化而不断发生着变化。这里收藏了一万多件曼尼尔收藏的古代和现代的艺术品，从原始艺术到当代艺术，艺术品中只有一些会一直展出，而其余的则会保存起来。根据展览空间以及储藏空间等不同的功能对建筑进行划分，每个房间对光线也有着不同的要求。这就需要对叶片的角度进行调整，以达到不同的光线效果满足不同的需求。“叶片”桁架上面覆有玻璃顶板，可以使阳光透射进来，并有效地进行通风和采光。屋顶部件柔软自然的曲线体现出伦佐•皮亚诺对数学模型技术的熟练应用，以及对光线的创新运用，并且再一次地实践了他对轻盈、透明和光线的摇曳等建筑理想的追求。5253反光遮阳——美国能源部大楼建筑设计：菲利普·马塞（PhilipMacey）美国能源部办公大楼是一个获得LEED铂金认证的零能耗建筑，其出色的遮阳设施是众多节能措施当中的一部分。建筑南立面上的窗户是经过精心设计的高技术产品，它的窗户一共由三段组成。最上面的一段设置了经过计算机模拟演算设计而成的若干条截面形状为“√”形的遮阳片。不论夏季还是冬季，早晨或者下午，太阳光照射在精确制作的遮阳片上之后都会反射到房间里的天花板上，为室内提供自然照明。窗户的中段则罩上了一个倒“U”字形的遮阳罩，目的是为了防止太眼光直接照射在人们活动的区域。窗户的下段则设置了一个可开启的窗扇用于自然通风。这样一个组合系统既可以保证室内的照度，又不至于室内吸收过多的太阳辐射热，从而达到节省建筑能耗的目的。54遮阳外衣——Q1办公楼建筑设计：JSWDarchitect位于德国的