建筑热工环境分析

建筑热工环境分析—住宅热工环境优化设计姓名：李志勤学号：201106416指导：卢玫珺日期：20131115目录一优秀案例分析：Ⅰ）诺曼斯福特——法兰克福商业银行总部Ⅱ）赫尔佐格——双户住宅（Two-Family)﹑汉诺威26号展厅（Hall26)Ⅲ）杨经文——米那亚大厦二住宅热工环境优化设计Ⅰ）优化屋顶形式Ⅱ）优化建筑窗墙面积比Ⅲ）组织自然通风Ⅳ）选用热工性能更好的围护结构——节能设计策略三学习总结一优秀案例分析Ⅰ）诺曼斯福特——法兰克福商业银行总部1）概述诺曼·福斯特特别强调人类与自然的共同存在，而不是互相抵触，强调要从过去的文化形态中吸取教训，提倡那些适合人类生活形态需要的建筑方式。他使建筑形体在强调对材料和结构率真表达的同时重视建筑的人性表达；强调建筑与周围环境的和谐和与城市文脉的整合，赋予工业主义建筑以人文化。因此诺曼.斯福特被称作为“生态高技派”，就是建筑绿色化结合建筑构造技术和先进的电脑控制技术。它能够将绿色生态体系“移植”到建筑内部，既可借助其自然景观价值“软化”建筑的硬技术味，在视觉上与周围环境取得和谐，达到共生，同时又能协同机械调控系统，使建筑内部有良好的室内气候条件和较强的生物气候调节能力，创造出田园般的舒适环境。2）热工分析该地区属于夏热冬冷地区，建筑师主要采用自然通风的方式来解决室内热环境。塔楼的平面呈三角形，犹如三片“花瓣”包围着一根中心“花茎”，“花瓣”是一些办公空间，“花茎”是一个巨大的中庭，提供了自然的通风道。塔楼采用弧线围成的三角形平面，三个由电梯间和卫牛间组成的三个巨型柱布置在三个角上，巨型柱之间架设空腹拱梁，形成三条无柱办公空间，其间围合出的三角形中庭，如同一个大烟囱。为了发挥其烟囱效应，组织好办公空间的自然通风，经风洞试验后，在办公空间中分别设置了多个空中花园。这些空中花园分布在三个方向的不同标高上，成为“烟囱”的进、出风口，有效地组织了办公空间自然通风。据测算，该楼的自然通风量可达60％。三角形平面又能最大限度地接纳阳光，创造良好的视野，同时又可减少对北邻建筑的遮挡。为了进一步加强自然通风设计师设计了一个随气候变化调节的双层立面,它包括一个固定的外层高压吸热的单层玻璃,中间通气层和一个可开启的Low-E中空玻璃窗。当办公室取暖时,使用者能够关闭内层窗控制外面的冷空气，在冬天也可以获取一些太阳的热量。夏季：计算机系统将打开内层“皮肤”窗户，可以获得穿堂风窗户打开冬季：在寒冷的天气，计算机系统将关闭内层“皮肤”上的窗户，通过中庭来进行自然通风法兰克福商业银行大厦在其三角形内庭里，多个离地高度不同的空中花园在其周围环绕，让楼内工作的人员无论走到哪里，距离大片绿色植物的间隔都不会超出几个层面。这种亲近自然的设计克服了以前写字楼的呆板和压抑，是一个充满阳光的绿色环境，而且形成建筑内部小气候。窗户关闭绿化系统3）总结福斯特的生态设计表现在了银行开放空间的组织与设计能最大限度地通风与自然采光。良好的建筑形态并未使造型凌驾于空间之上，而是充分考虑到了实用性和舒适性，处理好了空间关系。法兰克福商业银行已成为“高技派“生态建筑和可持续性建筑的代表。它将绿色生态体系移植到了建筑内部，借助其自然景观价值成功软化了建筑的技术硬味，在视觉上与周围环境取得和谐，达到共生。同时协同机械调控系统．使建筑内部有良好的室内气候条件和较强的生物气候调节能力，创造出田园般的舒适环境这是值得我们不断学习的。Ⅱ-Ⅰ赫尔佐格——双户住宅（Two-Family)该住宅的所有居室都南向，这种设计有助于避免在冬天建筑物内部的热量从暖侧向冷侧转移的问题，另外，南立面上排列的10cm厚的黑色混凝土板是种透光保温材料，白天从日光暴晒中吸收热量，晚上和夜间向室内的房间放出热量。冬天，为了将室内加热所需的热量减到最小，利用热交换器回收室内排出的废气中的热量并用于加热补充进来的新鲜空气，再由小型热泵供热补充经预热后的新鲜空气与室内空气的温度差，夏天爬满了植物的架子和悬挑的阳台给外墙提供了阴影，从而避免房屋过热。Ⅱ-Ⅱ赫尔佐格——汉诺威26号展厅（Hall26)具有代表性的断面形状，是功能性空间高度足以呼应大厅的巨大面积，同时能提供一个自然通风的必要高度，从而保证了热量上升的构造效果得以充分发挥建筑的大面积区域允许自然光线的进入，同时避免日光的直射。明亮但不耀眼的光线是创造整个大厅空间的品质所在。为了给高大展览空间提供建筑的大面积区域允许自然光线的进入，同时避免日光的直射。明亮但不耀眼的光线是创造整个大厅空间的品质所在。为了给高大展览空间提供采光示意图质量的均匀照明，光线通过大面积北向天窗上的百叶，折射到展馆室内屋顶上巨大“反射板”而引入更远的公共区域，从而使光线均匀分布。采光实例自然通风是在满足建筑换气量的同时并不增减额外能耗而是建筑降温，从而提高室内舒适度。相对于现今大量使用的机械通风和制冷来说，自然通风具有方便、清洁的优点，但是也具有低效的缺陷。一方面最大限度地利用和组织自然通风，另一方面也把机械通风作为必要的补充，进而满足室内舒适度的要求。汉诺威26号展厅项目中，新风从距离底面4.7m高度吹进，冷空气缓慢下降后逐渐升温后再从高起的屋顶排出。气流缓慢下降后又上升的过程可以最大限度地回收室内上升空气的余热，还减少了对工作区使用者的影响，也使大空间内气流尽量均匀。通风示意图二住宅热工环境优化设计一概述该设计的基地地形位于华北水利水电大学家属院，郑州地区属于寒冷地区，设计要求是既要满足冬季保温要求还得兼顾夏季隔热。对基地环境来说，地势平坦，而常年主导风向为东北风。为了使房间竟可能多的争取日照在建筑布局方方面采用的是错排的方式来满足各个南向房间的日照和自然采光。从建筑体型上来看，整个建筑避免了体量的过于凸凹。其体形系数为单栋住宅的外边面面积F=2054体积Vo=6985则S=0.29。从建筑的体形系数来看设计符合热工设计要求呢。标准层平面二优化设计Ⅰ优化屋顶形式该住宅的屋顶采用的是一般平屋顶没有考虑热工要求，对于郑州地区的气候特点来说，冬天寒冷夏季炎热干燥，别且在夏季的时候在室内明显的感觉到闷热，大量出汗。为了提高夏季室内热环境品质，给住宿的人们提供一个良好的室内环境对屋顶进行改造，设计通风架空层。利用架空的面层遮挡直射的阳光，应为在夏季室内大部分的热量来自太阳的辐射热，此外架空面层内被加热的热空气与室外冷空气产生对流，将层内的热量源源不断地排走，从而达到降低室内温度的目的。屋顶通风改造Ⅱ优化建筑窗墙面积比窗户是耗热的薄弱环节，是优化设计的重点部位首先应该提高窗户的气密性，使出窗户的气密性不低于三级。此外调节建筑的窗墙面积比，在满足房间采光的前提下降低窗前面积比，减少建筑耗能和太阳辐射热的扩散。Ⅲ组织房间自然通风良好的通风能够带走室内由于居住生活而污染的空气，保持室内空气清新健康。通风可以使室内有一定的风速，从而增加人体散热，促进汗液蒸发，防止皮肤潮湿引起的不舒适感。此外当室外温度湿度低于室内温度湿度时，通风能够带走室内余热和湿气。在优化设计的过程中应用风压通原理使建筑室内形成穿堂风，从而提高室内热舒适度降低室内温度。其具体做法是使客厅窗户与餐厅窗户形成一定的高度差。示意图改造后的示意图Ⅳ选用热工性能更好的围护结构—节能设计策略对于传统屋面的做法是保温层上面做防水层这种做法容易产生内部冷凝因此在优化设计的过程中采用符合“进难出易”原则的倒置式保温做法，其做法是将保温层置于防水层的外面，保温层采用的是聚苯乙烯泡沫板，防水层采用的是SBS改性沥青。这种做法不餐厅客厅窗户仅有可能完全消除内部结露而且防水层得到保护，从而提高了维护结构的耐久性。为了消除热桥部位的影响外墙保温采用的是外保温，这种保温方式不但防止热桥内部局部揭露而且减少了热桥部位的热损失，此外由于围护结构内侧为蓄热系数大的种质材料，在供热不均匀的情况下较大的蓄热能力使内表面温度不发生剧烈变化固外保温使房间的热稳定较好提高了房间的热工性能。三学习总结建筑热工设计工作是一项庞大的系统工程,必须从多方面进行控制研究,采取综合技术措施才能达到预期目标。在建筑热工设计中考虑的因素越全面,节能效果越能充分发挥出来,从而达到选用节能材质和节能措施,节约资源的目的。通过本次案例分析作业的完成，我对与建筑热工设计在建筑设计当中的重要性与对其的理解都有了一定程度上的加深，为以后的设计学习与工作打下了良好的基础。内墙面墙体聚笨乙烯泡沫板纤维增强层饰面层屋顶构造墙面构造