国内外建筑节能技术概况.ppt

第九章国内外建筑节能技术概况,建筑规模： 占地面积12万平米，建筑面积4.1万平米。 获奖情况： 英国皇家建筑师协会杂志的年度可持续性奖项 建筑功能： 信息中心、教学中心、服务中心,英国诺丁汉大学朱比丽分校,废弃地再利用,基地策略：,自行车工厂用地,朱比丽分校,1.3万平方米的线性人工湖将建筑与郊区住宅连接起来，成为一处新的 “绿肺” 建筑边缘的水渠对雨水进行自然 的回收利用，每年可以收集6000 多立方米,基地策略：,在面湖立面的地面层设计许多通风百叶，水面对于风起冷却的效应， 整个气流穿过中庭空间，最后流窜到背立面的八个楼梯间，由所谓的 “烟囱效应”让使用过的气流上升穿过整个圆形、类似烟囱的楼梯间， 最后经由一个3.5公尺高的铝制风斗（windvane）排放出去，完成整 个低耗能，被动式的空气循环动作。,通风设计：,风斗 它可以在风速240m/s之间顺利运作，由周围空气流动所产生的 真空效应，让室内空气可以自然的被吸拔出来，也因为尾部有一个类 似扰流板的构造，让风斗永远随着不同的风向转动，除了是一个风向 旗之外，也让排气的一端永远处在下风处。,太阳能电池板为风斗供电,朱比丽校园设计所采用的通风策略可以称作：热回收低压机械式 自然通风，它是一种混合系统，即在充分利用自然通风的基础上辅以有效的机通风装置。,通风设计：,该项目在东、西、南向立面设置了大量木制可动式水平遮阳板，在 不阻挡对视线的情况下，达到一定的遮阳效果，将整年的室内温度在 不借助空调之下，控制在摄氏30下。在太阳日照最大的南向立面设 置可电动调整的遮阳棚，以避免太阳直射所造成的高温与眩光。,采光策略：,窗体外的水平木百叶，每片上都被漆成白色增强光线的反射,采光策略：,被动式红外线移动探测器和 日照传感器，并由智能照明 中央系统统一控制：当教室 有人使用时系统就会自动判 断是否使用人工照明，从而 代替了人工开关；如果室内 有足够的自然光线，人工照 明就会自动关闭，从而节约 能源,采光策略：,所有的建筑物皆由具玻璃顶盖的中庭所串联，整个中庭可以说是个小型温室，可以在寒冷的冬天储存适当的太阳热能以达到一定的舒适度，并减少暖气的使用。中庭内种满中型植物，由植物保湿遮荫的特性，自动调节室内温湿度，而且让由靠湖面进气口的冷风在进到室内时有预暖的效果，减少寒冷带来的不适与能源浪费。,中庭设计：,中庭屋顶玻璃所采用的半透明太阳能光电板每年所产生的电能约45,000kWh，足以供应建筑物整年的机械通风电能需求，让机械通风耗能不用依赖石化能源。,中庭设计：,建筑使用效果,基于校园使用后的监测，建筑的能耗被估算为85千瓦时每平方米每年，这一数字低于英国建筑能耗指标ECON19的自然通风办公建筑的良好标准：112千瓦时每平方米每年。并且校方认为，与主校园相比这一新校园达到了60%的节能效果。不过在校园的使用过程中也出现了一些问题，如人工湖曾因水体过溢而涌进教学建筑；还有，朝向湖面的窗体的帆布遮阳和冬季保温效果不佳等。,建 筑 研 究 组 织 办 公 楼,BRE Office of the future,BRE Office of the future 建筑概况,名称：建筑研究组织（BRE，Building Research Establishment） 建造时间：1996年 建筑功能：办公室、会议室 这座未来办公楼坐落于瓦特福德（Watford）市郊的建筑研究所（BRE）。该区域地处英国南部，气候温和，受噪音和空气污染影响的程度也最轻。 该建筑采用被动建筑设计 ，结合先进的节能技术，是一较为成功的绿色生态建筑。,BRE Office of the future 建筑概况,首 层 平 面 图,BRE Office of the future 建筑特色,建筑内容纳了为100余名工作人员准备的办公800m2的会议设施，总的面积为2040m2。办公室分别配置在3层中，主要沿东西布置，各办公单元的平面采用30mx13.5m的模数。既有大空间办公室，也有封闭的小办公室。平面不对称呈“L”形布置，两翼的柱网也有所不同。,BRE Office of the future 建筑特色,建筑密封性很好，热绝缘，窗户是双层的，中间填充有氩气。窗户可以打开。这些窗户占了主要立面约一半左右的面积。南侧的窗户有外部的可活动的挑檐来遮蔽直射日光。通过BMS系统控制的高窗可以用来进行通风控制，顶层还设有通风口。 注：BMS（建筑自动化管理系统 ）,采 光 自 然 通 风 地 下 水 降 温 照 明 遮 阳 系 统 太 阳 能 其 他 技 术,BRE Office of the future 建筑技术,该建筑办公室的层高为3.7m，比起普通办公室来高出很多。这样较高的层高保证了自然光照明的需要，在上班时间，95以上的室内能够有足够的自然光照明。 大窗和南侧室外的百叶窗结合，尽量争取了最大的阳光，而且这些百叶窗也可以避免炫光。,BRE Office of the future 采 光,南侧立面上有五个高耸的风塔，并装有玻璃益于采光，通风口有低速风扇，可以在炎热或无风时节帮助通风；在气温适中时，可以直接打开窗户通风。,BRE Office of the future 自 然 通 风,BRE Office of the future 自 然 通 风,纵剖面及自然通风示意图,低温地板辐射： 在炎热的夏天，利用地板中的地下水管道冷却楼板，以达到降低室内温度的效果。 在寒冷的冬天，建筑内部则通过地板下的加热管道以及环绕四周的散热器来采暖。热量来自于先进的压缩锅炉以及一个低氧化氮锅炉，这些锅炉通过BMS系统控制的高窗得到新鲜空气。,BRE Office of the future 地 下 水 降 温,BRE Office of the future 地 下 水 降 温,楼板下部细节,BRE Office of the future 地 下 水 降 温,楼板外部表现,T5照明灯具高效、节能、安全、稳定T5和普通荧光灯相比，其管径小，且普遍采用稀土三基色荧光粉发光材料，并涂敷保护膜，光效明显提高。 该建筑为了将人工照明的耗电量降到最小，还使用了感光器（由BMS系统控制）,BRE Office of the future 照 明,可以看到遮阳板的具体细节。遮阳百叶由半透明的陶瓷材料制成，可以阻挡直射太阳光，但会将阳光漫射入室内，百叶的角度可以自动控制,也可以由办公室的使用者人工调节。,BRE Office of the future 遮 阳 系 统,南侧外墙局部仰视,南侧的窗户使用了反射玻璃，还配有电动卷帘来减少夏季的太阳热吸收。 建筑的周围还种植了落叶树，在夏季提供遮阳，冬季则改变寒风的流线。,BRE Office of the future 遮 阳 系 统,南侧立面设置有太阳能光电板，在高峰的时候可以提高3KW的额外电能。,BRE Office of the future 太 阳 能,南立面上的太阳能光电板,BRE Office of the future 太 阳 能,南侧立面上有五个高 耸的风塔，表面闪闪发亮，可以吸收太阳能转化为电能，以驱动内部的低压风扇，在炎热、沉闷的天气条件下可以增强风塔的抽风效能。,在环境设计方面：用地上原有建筑的结构得以充分的重新利用。在新的建筑中，重新使用的材料包括砖、整面拆除的混凝土墙（用到新建筑的地基、地板以及结构体中） 这在英国是第一次尝试。 在环保措施方面：加强运营管理，避免不必要的能源和材料浪费；在总图设计上就考虑了建筑的环保需要（太阳能、风、遮阳、排水等问题）；制定和实施能减少垃圾产生和有利于废弃物循环利用的管理措施。,BRE Office of the future 其 他 技 术,威卢克斯可持续建筑研究与实践 Green lighthouse 绿色灯塔,“绿色灯塔”简介,丹麦零排放生态建筑“绿色灯塔” “绿色灯塔”项目是迄今为止丹麦第 一个按照碳中和理念设计的公共建筑， 位于哥本哈根市内的哥本哈根大学校园 内，该建筑为3 层的圆形建筑，总建筑面 积950m2，具体用途为哥本哈根大学科学 系学生的学习、生活、就业监管咨询中 心。“绿色灯塔”项目是零碳排放生态型建筑。,绿色灯塔,该建筑为三层的圆形建筑，总建筑面积950平方米，位于哥本哈根市内的哥本哈根大学校园内。具体用途为哥本哈根大学科学系学生的学习、生活、就业监管咨询中心。,物业业主：丹麦哥本哈根大学 设计单位：克里斯坦森设计师事务所（Christensen & Co Architects） 能源创意：科威（COWI）咨询公司 建设单位：威卢克斯/VELUX,威尔法科/VELFAC, 合作伙伴：丹麦国家科技部 哥本哈根大学 哥本哈根市政府 威卢克斯公司 威尔法科公司,绿色灯塔建筑解说,建筑设计 创作灵感 外形设计 结构设计 露台/嵌入式入口 名为仪器的雕塑,采光设计 中庭采光与通风 科学的采光分析,能源设计,创作灵感,绿色灯塔的创作灵感于中国的“日晷”，克里斯坦森建筑设计事务所的设计师们，根据“日晷”创作了其圆柱外加倾斜顶面的造型，充分的表现出建筑与太阳之间的密切关系。,绿色灯塔建筑外部是斑驳的绿色，内部为奶白色。创意萃取于丹麦民间饮食文化，一种独具特色的奶酪，外表呈斑驳的绿色，内部则是奶白色。,项目合作各方希望该建筑竣工后，成为哥本哈根、丹麦、及至整个欧洲环保建筑的榜样，因尔命名为“绿色灯塔”。,外形设计,的节能效果来自建筑圆柱形的特殊结构，建筑本身面向太阳，可最大程度地利用光源、自动通风系统和自动调温系统；,该建筑雕塑般的圆形结构为校园提供了一个自然的汇集之所，其圆形结构是满足能源需求的最佳方案；,窗户和门都为凹进式设计，以减少夏季建筑物对太阳热量的直接吸收。,功能区划分,首层 学生活动室和接待室,二层 办公区和管理区,三层 教师活动室和屋顶露台,N,中庭设计,绿色灯塔采用了大中庭设计，其用意有四： 根据其用途刻意设计出一种开敞、通透、开放的空间， 为参观者聚集时提供集中讲解的功能考虑， 采用烟囱效应自然通风， 提高整个建筑内部自然采光的均匀度。,自然采光设计,建筑的内部照明以自然采光为主，建筑立面安装了适量的立窗，在建筑的顶部，设置了一定数量的智能电控屋顶窗，这无疑给建筑的中庭带来了巨大的光照度的变化。,与智能电控窗处于同一IO智能电控操作平台 下的电动百叶遮阳窗帘，会随着太阳方位的移动而自动升起和放下，起到自动遮阳的效果。,自然光、人造光源、空间感受和材料质感之间是相互作用的，设计者既要考虑到房间的功能性又要考虑到使用者的舒适与美感体验。,精准的采光分析,3月21日上午10点，南侧二层和三层上的照度级（勒克斯lux）,建筑师们在采光模拟计算上运用了威卢克斯公司最新开发的采光模拟分析计算软件 Daylight visualize;,该软件经过国际照明协会的鉴定，是一款非常精确的计算软件，其对光照分析计算的结果，与实测结果的最大误差不超过4.9，平均误差仅有2.9。,可视化采光分析,三层采光分析，日光系数低于3,二层采光分析，日光系数低于3,首层采光分析，日光系数低于3,Daylight visualize采光软件,工程师们应用Daylight visualize采光软件，对建筑的每一个房间与角落，按全云天、半阴天、晴天等几种情况，对全年的几个标志时间段春分、秋分、夏至、冬至分别进行计算。,能源设计思考,设计细节应确保绿色灯塔节省70%的能量 建筑的几何结构应该紧凑 建筑物的方向定位 建筑物外层要具有良好的绝缘和屏蔽效果 被动的太阳能取暖 建筑结构利于被动的热量积蓄和散热 自然通风和综合通风 自然采光 日光照明控制下的LED照明 高效节能的机械通风方式,绿色灯塔能源设计与技术,被动式设计降低建筑对能源的需求 优化建筑结构和朝向 优化建筑遮阳 增强建筑密闭性 使用高效节能窗 充分利用自然通风为建筑降温 充分利用自然采光以及使用节能的LED光源等,主动式设计减少建筑对能源的消耗 应用太阳能供热和制冷系统 安装光伏发电设备 热能动结构和地埋管式季节蓄热系统,能源设计,能源设计,1) 能源使用的总体思路 “绿色灯塔”的能源设计总体原则， 一是降低能源需求，二是尽量使用可再 生能源，三是高效使用化石能源。,2) 良好的围护结构保温性能 丹麦地处北欧，气候比较寒冷，建筑,良好的保温性能是建筑节能的重要环节。 为此，“绿色灯塔”在外墙设计，门窗选 择上花了大量的时间，这里值得一提的 是太阳热的采集和防止问题。在夏天，太 阳过热是负面的，此时我们需要太阳的 光线，却要求把太阳的热量隔绝在室外；,而在冬天，我们在需要太阳光线的同时，也需要太阳的热量。因而，使用同一个传热系数的Low-E 玻璃，不能全面解决问 题，因此，“绿色灯塔”采用了与窗户相匹配的多种智能电控室内外遮阳、隔热窗帘等产品。,3) 太阳能集热板 近300m2 的南向屋顶面积，除了少部 分用作屋顶天窗采光外，大部分用于安 装太阳能集热板和光伏电池。项目采用 的太阳能集热板，满足了建筑本身的热 水需要，同时，夏天建筑本身使用剩余的 来自太阳的热量，将通过管道传入地下 的季节性蓄热设备，以备冬天使用,屋顶太阳能集热板,4) 太阳能光伏电池 “绿色灯塔”的屋顶上45m2 的太阳能 光伏电池是建筑物主要能量来源，可满 足照明、通风和维持热泵的运转需求。,5) 热敏地板 在丹麦的气候条件下，建筑内的地 板可以用作热储存器，尤其是在冬天，把 白天的热量储存在地板内，可以使得第 二天工作期间，不再使用过多的热源来 加热建筑。,同时，地板供热比起空调供热 来，人的感觉要舒适一些。,6)季节性蓄热技术/热泵,运用季节性蓄热技术，可以在夏天太阳能量过剩的时候，将一些热能以一定的形式储存在地下，待到冬天能源短缺时，再行放出来使用。 热泵主要用来太阳热能及地热能的循环利用，实现建筑物的供热和制冷，从而保证了季节性储热的优化利用。,8) 能源中控系统和能耗记录系统 整个建筑分为9 个区域，均设有光 感、温感、风感、CO2 等若干个探头，对 这些区域进行监控，一旦发现有需要，例 如光照不够，温度不够，空气质量不好， 这些探头就会把信息发到中央处理中枢 的电脑上，该电脑再根据室外的气候情 况，通过自控系统，采取开关窗、启闭窗 帘、启闭电灯等措施，使用最佳策略，改 善室内气候。同时，能源的使用记录系 统，还将随时记录各个区域的供热、热 水、通风、照明等项的耗能情况，以供分 析和研究。,“绿色灯塔”项目，仅靠对日光合理设计使用，我们就节约了几乎过去照明 用电的38% 的能量。结合自然通风等环节