14节能课件建筑概述要点

1、宋德萱 同济大学建筑城规学院 教授 博士生导师 节能建筑概述节能建筑概述一绿色节能建筑评估系统二节能建筑的前提三节能建筑设计的三要素四满足夏季节能致凉的节能设计五节能建筑与太阳能应用六建筑的自然通风七建筑遮阳八案例分析九小师实践录目录目录二 节能建筑成功的前提 二 节能建筑成功前提1 1 绝热的外壳绝热的外壳: : 保温、隔热、密闭遮阳2 2 足够的集热面：足够的集热面： 向阳、间距、无遮挡、南广场、南水面3 3 尽量多储热物：尽量多储热物： 数量、位置、材料、直接得热4 4 良好的自然通风：良好的自然通风： 穿堂风、诱导通风、流线与通风率5 5 有效的致凉蓄冷体系：有效的致凉蓄冷体系： 地面

2、层蓄放热、相变材料、掩土三 节能建筑设计三要素 三 节能建筑设计三要素 1 1 采集采集 南向敞开度：南向敞开度： 无不良遮挡 加大日照面积：加大日照面积： 增加日照面积和采热量 墙面平直：墙面平直： 避免不必要的凹凸 建筑朝向正确：建筑朝向正确： 争取好朝向 被动式太阳能集被动式太阳能集 热方式：热方式： 直接受益式、蓄热墙式、 对流环路式、附加日光间 外墙吸热性能：外墙吸热性能： 材料和位置 调整窗墙比：调整窗墙比： 根据使用情况和立面需 要外墙面色彩与质地、 浅深色的季节对应策略 加强间接日照：加强间接日照： 反射阳光 有组织的天窗：有组织的天窗： 位置、遮阳，顶部是阳 光辐射最大立面

3、内容：采集、保存、利用三 节能建筑设计三要素 2 2 保存保存 延长流失时间：延长流失时间：尽量延缓能量流失速度 保持条件稳定：保持条件稳定：舒适环境要求温度在一定时段的相对稳定或呈渐变过程。 多次分级利用：多次分级利用：能量方式、流失途径、多次反复应用 提高能量质量：提高能量质量：温度分布均匀、热辐射均匀 温度分区法 围合法 半封闭法 “三明治”法 立体划分法 体型控制 外墙长度 体型系数： 被围合的建筑物室内单位体积所需建筑围护结构的表面面积。温度分区示意图三 节能建筑设计三要素 散热体的几 何中心： 采暖构件的部位居中 余热利用制：换气仍保存能量（双向对 流吸热法） 窗的控制： 热渗透的

4、主要途径，热量损 失是墙体的三倍 窗墙比： 尽量少开不吸热的窗 窗位置： 低窗满足视线高度、避免 高窗 窗构造： 处理窗的密闭性，如保温 玻璃或者双层窗 围护结构保温构造 墙体保温： 增加墙体热阻 屋面保温： 防水层下设保温层 利用“热过渡空间”：门斗或门廊的形式 楼梯间保温： 封闭、保温双向对流吸热法三 节能建筑设计三要素 3 3 利用利用 热滞后散热应用：热滞后散热应用： 与材料的热容量、 导热性及厚度有关。 公式：散热时效公式：散热时效(h)=42X(h)=42X厚度厚度(m)X(m)X热容度热容度/ /导热性导热性 辐射源位置和数量：辐射源位置和数量：辐射源居中，室内 无遮挡。 方向性

5、与指引问题：方向性与指引问题：热释放的流径应指 向使用空间 可控制系统：可控制系统： 应对使用者的不确定性，通过被动控制使流径可以调控。时滞四 满足夏季节能致凉的节能设计 四 满足夏季节能致凉的节能设计 1 1 原则原则 夜间降温：夜间降温： 炎热夏季，白天隔绝空气流通，夜间通过天空辐射降温，同时“蓄冷”。 白天少得热：白天少得热：通过遮阳、墙体隔热构造，减少吸热。 蒸发散热：蒸发散热： 可以利用绿化，水体蒸发散热，降低室外空气温度。但须考虑室内湿度 的变化。 四 满足夏季节能致凉的节能设计 2 2 致凉节能设计致凉节能设计 通风致凉通风致凉 洞口朝向： 夏季主导风、引风 入室，通过构筑物、

6、绿化导风。 洞口面积与 比例： 通风优劣取决于出 风口的面积大小。 穿堂风： “覆盖”室内平面， 流经人体高度，低 进高出。 吸风口位置：越低越好。 烟囱效应： 热压作用，空气上 升速度和拔风井高 度差成正比。烟囱效应图四 满足夏季节能致凉的节能设计 夜间辐射夜间辐射 天 空 面： 尽量大的天空可见空间 遮 阳 板： 做到可调控、夜间不遮挡夜间辐射 减少遮挡： 慎用常绿树 城市斗状空间： 建筑单体毫“无序化”地层层向外挑出 “都市峡谷”批判：始于21世纪初的城市设计倾向，对于城市环 境的严重破坏，“肥了开发商、会了城市环境”。 遮阳体系遮阳体系四 满足夏季节能致凉的节能设计 综合技术综合技术

7、墙体面色彩 与质地： 光洁、色彩淡雅，反射阳光， 减少吸热。 隔热构造：隔热屋面、隔热保温墙。 绿化降温：蒸发散热并遮阳。 水面利用：蒸发降温、引入室内。 喷淋屋面：效果好、成本高、复杂。 蓄水屋面：效果好、防水构造复杂。蓄水屋面的“调节器”作用五 节能建筑与太阳能应用 五 节能建筑与太阳能应用 太阳能光热转换 太阳能光伏转换 被动式太阳能建筑（非用能，全依赖建筑方法，有作为）难点：太阳能与建筑一体化太阳能应用技术条件五 节能建筑与太阳能应用1.量化指标2.建筑要求3.建筑平面平面朝向：东西15斜面倾角：纬度（1015）（冬寒夏热综合考虑)开敞无遮挡落叶乔木平直避风五 节能建筑与太阳能应用太阳

8、能应用技术条件五 节能建筑与太阳能应用1 太阳能光热转换系统图1.自然循环直接系统2.自然循环间接系统3.强制循环直接系统4.强制循环间接系统5.集中供热水系统 集热器位置1. 坡屋面集热器布置2. 平屋面集热器布置3. 墙面集热器布置4. 阳台集热器布置5. 凸窗间集热器布置太阳能热水系统整合设计太阳能热水系统整合设计坡屋顶南京亚太花园与太阳能热水一体化工程（左），住宅光电一体化系统与传统坡屋面几乎没有分别（右）云南昆明红塔金典园住宅区（左），浙江长岛绿园CPC真空管太阳能集热器（右）某住宅阶梯嵌入式做法示意图平屋顶问题：高层建筑屋面集热面积不够，可设于外墙、重檐、屋面、地面；太阳能集热器的

9、清洗，清洁水回路等；平屋顶外墙布置太阳能采集器的方式立面阵列支架方式示意（上左）、墙体支架实例（中）、构造图（右）栏板式分体承压式台壁式太阳能工程（中图和右图为济南干校二所）住宅平面中热水管网太长，太长的管网造成能源浪费。阳台一体化阳台一体化遮阳板一体化广东中山盛景花苑瓷壁挂集热工程（图上左右）常州“中意宝第”小区高层住宅平板式太阳能热水器工程（图下左右）高层住宅墙面外式倾角安装冷热水循环管道示意图五 节能建筑与太阳能应用2 太阳能光伏转换原理：太阳能电能化学能电 能光能。设备：太阳能电池方阵 蓄电池组 充放电控制器 逆变器 交流配电柜 五 节能建筑与太阳能应用2 太阳能光伏转换太阳能跟踪系统

10、 这种系统能够保持太阳能电池板随时正对太阳，使太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置，能够显著提高太阳能光伏组件的发电效率。五 节能建筑与太阳能应用3 被动式太阳能建筑 直接受益式系统太阳得热采热面尽量正南选用高透射玻璃尽量使阳光直射储热体储热体与室外隔绝数量材料：高热容活动保温装置手动于可控系统珠墙方式五 节能建筑与太阳能应用 对流环路式系统 热虹吸 空气集热器 集热面 风口控制：防逆装置 隔热体系五 节能建筑与太阳能应用五 节能建筑与太阳能应用 隔热蓄热墙式系统 特隆布墙 水墙 致凉方式五 节能建筑与太阳能应用 附加日光间 南向缓冲区 透明的围合体 温度保持五 节能建筑与太阳能应用

11、直接受益式直接受益式蓄热墙式蓄热墙式附加日光间附加日光间五 节能建筑与太阳能应用 住宅生态系统六 建筑的自然通风 六 建筑的自然通风1 建筑风环境 风的形成高空对流温差局地疾风海陆风山谷风后院风街巷风中庭风 地形风六 建筑的自然通风 自然通风要素热压作用风压作用 通风评估气流路径评估法通风量评估法通风率评估法六 建筑的自然通风2 单体建筑与风环境控制 建筑外形体量与风的组织高与风长与风宽与风形体与风组合与风绿化配置与风 建筑层数、构筑物与风六 建筑的自然通风3 恶性风流的形式 角落效应 尾流效应 通道效应 漏斗效应 屏障效应（1）（2）（3）（4）（5）六 建筑的自然通风4 高层形体组合的风环

12、境控制5 建筑诱导通风设计技术 设计原理 热压温差、温度分层分布 位差负压区、伯努利方程六 建筑的自然通风 烟囱效应 纯开放空间：纯开放空间： 空间比超过3:1 竖井共享空间 楼梯结合空间：楼梯结合空间：竖向贯通六 建筑的自然通风 烟囱效应 双墙空间：双墙空间：超过600mm的夹层玻璃玻璃计算机控制格栅玻璃可移动铁栅自动除湿器六 建筑的自然通风 烟囱效应 “烟囱空间烟囱空间”：突出屋面的拔风井七 建筑遮阳 1 遮阳形式和效果定义：遮阳是通过建筑手段，运用相应的材料和构成，与日照光线成某一有利角度，遮挡或通过影响室内热性的日照并不减弱采光的手段和措施。 遮阳目的：将夏季灾难性的阳光遮挡住而不致影

13、响冬季的日照。主要类型窗口遮阳、表皮遮阳、绿化遮阳、互遮阳和自遮阳 七 建筑遮阳（1）窗口遮阳A.水平遮阳 遮挡高角度太阳辐射，适用于南向立面，可获得7-16%的节能效果。 B.垂直遮阳 遮挡方位角斜射 之日射，适用于东西向立面，可获得6-13%的节能效果。（1）窗口遮阳 C.隔栅遮阳 兼具水平和垂直遮阳的优缺点，各方位效果差异不大，可获得13-24%的节能效果，遮阳效果较理想。（1）窗口遮阳 “漂浮屋顶”可以在整栋建筑上运用，达到遮阳效果。它可以保护建筑的核心部分免受热辐射，并使凉爽的微风从底下吹过。 （2）表皮遮阳（3）绿化遮阳（4）建筑互遮阳与自遮阳 传统材料：混凝土板，木材； 流行材料

14、：织物、膜、金属板（轻质铝板），穿孔金属板，高性能隔热玻 璃和热反射玻璃、结合光电板的遮阳板等。（5）遮阳板材料（6）遮阳结合其它功能 水平滑动屏风式、天窗式遮阳棚、曲臂遮阳棚和可调节式外遮阳百叶等。 （7）可调节与自动控制遮阳构件3 遮阳的现状与发展七 建筑遮阳（1）建筑工业化要求建）建筑工业化要求建筑物简洁，构件少，尤其筑物简洁，构件少，尤其是居住建筑为了加快施工是居住建筑为了加快施工速度、降低造价，遮阳装速度、降低造价，遮阳装置被取消。置被取消。（3）遮阳设置不当而）遮阳设置不当而造成通风差，夜间辐射造成通风差，夜间辐射少，影响冬季日照等问少，影响冬季日照等问题。题。（2）专业工作者对遮

15、）专业工作者对遮阳降温的认识不足，重阳降温的认识不足，重视不够，在建筑方案评视不够，在建筑方案评估和优化中普遍忽略建估和优化中普遍忽略建筑的日照控制问题。筑的日照控制问题。3 遮阳的现状与发展七 建筑遮阳（1）云南地区的）云南地区的“干阑式干阑式”建筑建筑（2）南方常用的）南方常用的“冷巷冷巷”布置手手布置手手法法（3）沿街而设的）沿街而设的“骑楼骑楼”方式方式（4）“双层双层”屋面整体式遮阳系统屋面整体式遮阳系统（5）“大进深大进深”民居形式民居形式（6）窗洞的）窗洞的“深遮阳深遮阳”方式方式方向：方向：1、与建筑、与建筑密切结合的密切结合的设计方向设计方向2、功能性、功能性配件的设计配件的设计方向方向可控遮阳、百叶遮阳、自然遮阳、延伸遮阳、挡板遮阳4 遮阳的适用性七 建筑遮阳（1）建筑类型的适用性）建筑类型的适用性（2）建筑采光面的特征）建筑采光面的特征（3