第四章建筑单体设计与节能

4.1建筑平面尺寸与节能的关系4.2建筑体形与节能的关系4.3合理选择外墙保温方案4.4窗的设计与节能的关系4.5建筑自然通风与节能4.6典型的低能耗建筑举例分析本章章节内容一、建筑平面形状建筑设计时，原则上应使围护结构的总面积越小越好。在相同的建筑体积V下，由于围护结构的总面积不同，热耗相差很大。设计时应注意使围护结构面积A与建筑体积V之比为最小。建筑平面形状与能耗关系第1节建筑平面尺寸与节能的关系平面形状正方形长方形细长方形L形回字形U形A/V0.160.170.180.1950.210.25热耗（%）100106114124136163第1节建筑平面尺寸与节能的关系二、建筑长度与节能从100米减至50米，能耗增加8～10％；从100米减至25米，对于五层住宅，能耗增加25％；九层住宅，能耗增加17～21％。建筑长度与热耗的关系室外计算温度（oC）住宅建筑长度（米）2550100150200-2012111010097.996.1-3011910910098.396.5-4011710810098.396.7第1节建筑平面尺寸与节能的关系三、建筑宽度与节能对于九层住宅建筑，如宽度由11米增加到14米，能耗可减少6～7％，如增大到15～16米，则能耗可减少12～14％。建筑宽度与热耗的关系室外计算温度（oC）住宅建筑宽度（米）1112131415161718-2010095.79288.786.283.681.680-3010095.293.190.388.386.684.683.1-4010096.793.791.98987.184.384.2第1节建筑平面尺寸与节能的关系四、建筑平面布局与节能热工环境的合理分区温度阻尼区的设置图5平面，选自《ArchitectureandtheEnvironment:BioclimaticBuildingDesign》P229考莫兹银行总部大厦，德国法兰克福1提升梯2办公空间3办公室4空中庭院5露台6中庭7文件提升间8厨房9女厕10男厕11残疾人厕所12消防通道第2节建筑体型与节能的关系一、围护结构面积与节能的关系建筑物围护结构总面积与建筑面积之比A／A0这一指标表征建筑物的长度和宽度以及立面的造型，从表中可以看出，围护结构总面积与建筑面积之比每变化0.01，可使能耗增加或者减少，对于五层住宅，能耗增、减1.25～1.75％，九层住宅增、减1.5～2.0％。第2节建筑体型与节能的关系第2节建筑体型与节能的关系但须注意的是，在考察围护结构对节能之影响时，仅考虑围护结构总面积是不够的，尚需考虑外墙(含窗)与屋顶保温性能之比。通常的办法，是计算屋顶传热系数与外墙和窗的加权平均传热系数之比。这是因为对于面积相同的建筑而言，随着层数的增加，屋顶面积占全部外围护结构面积之比逐渐减小，同时，屋顶耗热占整个建筑外围护结构耗热的比例也越来越小。第2节建筑体型与节能的关系二、表面面积系数南墙面足够大，其它外表面尽可能小“表面面积系数’’的概念，即建筑物其它外表面面积之和A1(单位m2)与南墙面面积A2(单位m2)之比，这一比值，更能反映建筑体型对太阳能利用的影响从节能的角度讲，合理的设计应基于这一原理，即：应使南墙面吸收的辐射热量的最大，且尽可能地大于其向外散失的热量，以将这部份热量用于补偿建筑的净负荷。第2节建筑体型与节能的关系第2节建筑体型与节能的关系二、表面面积系数对于长方形节能建筑，最好的体型是长轴朝向东西向，正方形次之，长轴朝向南北向最差增加建筑长度对节能建筑有利（50m)增加建筑的层数对节能建筑有利（8层）进深大对建筑的节能有利体量大的节能建筑比体量小的节能建筑节能上更有利第2节建筑体型与节能的关系第2节建筑体型与节能的关系第2节建筑体型与节能的关系三、建筑体形与节能的关系严寒和寒冷地区居住建筑的体形系数限值夏热冬冷地区居住建筑的体形系数限值公共建筑建筑层数≤3层4~8层9~13层≥14层严寒地区0.500.300.280.25寒冷地区0.520.330.300.26建筑层数≤3层4~11层≥12层体形系数0.550.400.35单栋建筑面积300A≤800A＞800体形系数0.500.40第2节建筑体型与节能的关系三、建筑体形与节能的关系控制体型系数(1)加大建筑的体量，加大建筑的长度和进深；(2)建筑外形不宜变化过多；(3)合理提高建筑物的层数；(4)多个点式的组合体第2节建筑体型与节能的关系四、考虑建筑日辐射得热量第2节建筑体型与节能的关系四、考虑日辐射得热量各种体型和朝向的外墙接受辐射的比值比值0o15o30o45o67.5o90o1:111.0151.0771.1271.07112:11.271.271.2641.2151.0040.8513:11.51.4871.4411.3341.0210.8514:11.71.6781.6031.4511.0590.815:11.871.851.7521.5621.1030.81第3节合理选择外墙保温方案总层数进深（米）长度（米）深长比耗热量指标（W/m2）ABC41262.51/5.219.8519.5619.671453.571/3.8218.3418.2118.14510601/621.6121.2221.4212501/4.1719.4919.2619.24610501/521.4721.1321.561241.671/3.4719.2819.2819.1471042.861/4.321.2121.2121.218846.881/5.8624.2924.2924.531037.51/3.7521.821.4121.3第4节窗的设计与节能的关系一、窗墙比、玻璃层数及朝向对节能的影响控制窗墙面积比居住建筑的窗墙面积比限值公共建筑建筑每个朝向的窗（包括透明幕墙）墙面积比均不应大于0.70。当不能满足本条文的规定时，必须按标准的规定进行权衡判断朝向严寒地区寒冷地区夏热冬冷地区北25%30%40%东西30%35%35%南45%50%45%第4节窗的设计与节能的关系一、窗墙比、玻璃层数及朝向对节能的影响提高玻璃层数严寒和寒冷地区应采用双层窗甚至三层窗，增加窗扇层数，增大窗的热阻。采用双玻窗，玻璃之间空气层厚度以20~30mm为宜。KKK高保温性能的双层低辐射Low-e玻璃窗，或Low-e中空复合玻璃窗。1）高透型Low-E玻璃产品特性：a、较高的可见光透射率：采光自然，效果通透；b、较高的太阳能透过率，透过玻璃的太阳热辐射多；c、极高的中远红外线反射率：优良的隔热性能，较低U值。适用范围：a、寒冷的北方地区。冬季太阳热辐射透过玻璃进入室内增加室内的热能，而室内的暖气、家电、人体等发出的远红外被阻隔反射回室内，有效地降低暖气能耗；b、适用于外观设计透明、通透、采光自然的建筑物，有效避免”光污染”危害；c、合成中空玻璃使用，节能效果更加优良。LOW-E玻璃的分类2）遮阳型Low-E玻璃产品特性：a、适宜的可见光透过率，对室外的强光具有一定的遮蔽性；b、较低的太阳能透过率，有效阻止太阳热辐射进入室内；c、极高的中远红外线反射率，限制室外物体的二次热辐射进入室内。适用范围：a、适用于南方地区及北方地区。该产品不仅冬季限制部分太阳热能进入室内，在夏季则能限制更多的太阳能进入室内，因为冬季太阳能的强度仅为夏季的1/3左右，因而保温性能并未受到影响。从节能效果看，遮阳型不低于高透型；b、其丰富的装饰性能起到一定的室外实现的遮蔽作用，适用于各类型建筑物；c、合成中空玻璃使用，节能效果更加明显。3）双银Low-E玻璃产品特性：双银Low-E玻璃，因其膜层中有双层银层面而得名，其属于Low-E玻璃膜系结构中较复杂的一种，是高级Low-E玻璃。它突出了玻璃对太阳热辐射的遮蔽效果，将玻璃的高透光性与太阳热辐射的低透过性巧妙地结合在一起，因此与普通Low-E玻璃比较，在可见光透射率相同的情况下具有更低太阳能透过率。适用范围：不受地区限制，适合于不同气候特点的广大地区。第4节窗的设计与节能的关系二、附加物对节能效果的影响窗的夜间保温对节能效果的影响窗外遮挡对节能效果的影响第5节建筑自然通风与节能风压通风建筑内部保留贯通风道管式通风效率高第5节建筑自然通风与节能贯流通风与风向的关系第5节建筑自然通风与节能单侧风压通风第5节建筑自然通风与节能文丘里现象第5节建筑自然通风与节能热压通风通风效率与高度差、温度差成正比烟囱效应-竖向腔体第5节建筑自然通风与节能皖南民居庭院热压通风庭院热压通风原理可持续发展实验住宅-------日本积水住宅公司实验住宅案例介绍