严寒与寒冷地区的建筑节能设计策略培训学习课件参考培训课件

1、严寒与寒冷地区的建筑节能设计策略与实例 济南交通学院生态图书馆（2005年教育部优秀建筑设计一等奖）处于北纬 36建筑面积 13000m2, 6 层室内控制温度 T=1826, 室内控制湿度RH=3070%暑假：7月20日8月15日寒假：1月25日2月21日月平均温度： -3.1230 济南 所采用的生态措施包括以下几点 遮阳设计；注重采暖与空调的节能；利用水体改善环境；重建植被系统，进行立体绿化；外围护结构设计注重保温；自然通风自然采光地下风道预处理空气遮阳设计遮阳设计 屋面遮阳&防西晒遮挡墙西墙架空的遮阳格栅 遮阳设计玻璃大厅水平遮阳格栅夏季冬季卷帘收起遮阳卷帘NWestern Wall:

2、 sunshine against 西墙遮阳东墙遮阳屋顶格栅遮阳南墙水平遮阳自然通风自然通风与机械通风相结合 过渡季热压自然通风 窗户设置太阳烟囱空调季机械装置送地道风通风百页窗季节性通风策略过渡季开启门窗使用太阳烟囱引入室外新风良好的自然通风效果 太阳烟囱季节性通风策略夏季关闭门窗地道风降温使用太阳烟囱导出中庭顶部热空气冬季温室效应夏季图书馆自然通风设计Solar chimneyLouvers地道风降温技术 3根45m长地道宽2m，深2.5m室外新风通过地道预冷/预热后，送入空调箱处理节约空调/供热能耗水体利用原有池塘重建原有池塘,维持该场地的绿色平衡收集雨水用作池塘补充水或绿化浇灌将池塘中

3、的水作为制冷机冷却水源水幕水池自然采光 充分利用自然光玻璃屋顶中央中庭 玻璃大厅报告厅中央中庭玻璃大厅报告厅报告厅全年能耗模拟DeST: 8760 小时模拟考虑了图书馆冬夏最不利气候下的使用特点Model最大热负荷指标, 22 W/m2 最大冷负荷指标, 60 W/m2 围护结构热工性能围护结构材料主要材料总厚度mm传热系数 W/m2K外墙240mm混凝土砖+50mm膨胀珍珠岩3300.578屋顶加气混凝土保温屋面3550.538门玻璃外门4.64窗双玻塑钢窗2.18地道风降温技术 2根共120m长地道宽2m，深2.5m室外新风通过地道预冷/预热后，送入空调箱处理节约空调/供热能耗北京某生态小

4、区方案设计小区风环境优化结果34851回灌井抽水井分户水源热泵主机可放室内风机盘管深井回灌式分户水源热泵系统设计为解决深井回灌式分户水源热泵系统在供应少量用户时的节能经济运行问题，可以考虑通过建造集中蓄水池并采用温控混水策略解决。 安全回灌加压回灌直接外排环形网分区分户系统为全年分阶段定流量运行，对应于不同外温条件（即不同系统负荷）改变接入环网的抽水及回灌井的数目和位置实现管网的流量调节。对于楼内各层分户水源热泵机组的连接方式，采用单双管混合形式，目的是为了充分利用单管串联形式能够实现对于单个机组的大流量、小温差的高效运行，同时实现系统对于地下水的小流量、大温差的节能利用这一优点。 冬季单管串

5、联形式楼内立管冻结流量分析 各层用户同时将机组开至最大运行工况时，管道温降为13时管道流量为0.41kg/s, 这一流量将为系统供暖期间立管的最小安全流量极值相对于各层同时出现采暖峰值负荷时，管道温降为设计值8时管道流量为0.48kg/s，在没有任何防止管道冻结措施时0.410.48 kg/s将为立管流量变化区间这将导致实现变流量方式的可能性大大减小。 可以考虑增加一支立管，通过电动两通阀连接底层及2层机组，当这两层机组入口温度由于上层用户负荷增大而过低时实现旁通补水，避免底层机组由于井水温度过低而效率降低或冻结。可以看出，考虑COP不同引起的差异，1层与4层一个采暖季电耗差别约为260 KW

6、h，按电费0.4元/ KWh计算，1层用户要比4层用户多掏104元的采暖费用。井群问题1。水量：水文地质资料，现场实验2。回灌方式：抽灌井的个数之比1：1.53。井群布局：数值计算集中式太阳能热水系统选集热器产品选择系统规模每栋楼一个系统辅助热源形式分户计量？方案系统性能和安全性比较技术经济比较优化的系统方案住宅通风设计：内嵌于外墙的新风换气机双层窗设计春夏季节的不同运行模式围护结构优化设计围护结构细部处理窗户置外隔断阳台护栏楼板搭接处保温层厚度及长度根据对顶角处的传热模拟计算得出 中意环境节能楼方案设计2003.22004.2中意环境能源楼建筑外形确定中意环境能源楼建筑外形源自中意两国建筑节

7、能专家和建筑师协作对建筑用地状况和北京气象条件的详细的定量分析。建设用地现状：地处密集的城市地区周边被高层（1011层）建筑紧紧包围针对不同建筑形状的太阳辐射、建筑互遮挡和可能的通风策略进行计算机模拟分析 引入冬季和夏季的建筑外立面太阳总得热指标（MJ/m2）和平面太阳总得热指标（MJ/m2）作为评价指标；全年逐时模拟计算结果表明，方案4所示的退台式建筑外形为在此用地条件下最节能的建筑外形方案通过模拟，按照北京的日照条件为日晒窗设置有效的遮阳系统：采用遮阳板后夏季典型日的太阳得热量能减少约1/3围护结构保温、隔热处理东西两侧是带金属走廊的双层幕墙；设置坎墙填充岩棉材料（双玻中空）北侧为单层幕墙

8、，开启扇为透明玻璃，其余部分填充8mm岩棉。 （双玻中空）南侧为落地透明玻璃幕墙。（3玻中空+lowE）凹内侧幕墙为带玻璃百页的双层幕墙。整个外墙k值为1.4W/m2KC型内立面墙身架空屋面做法种植屋面做法能源系统空调系统夏季运行模式冬季运行模式方案ABCHP除湿系统地下水潜热负荷：除湿系统承担显热负荷：地下水承担电负荷：BCHP+学校电网热负荷：BCHP承担电负荷：BCHP+学校电网方案BBCHP除湿系统电制冷机潜热负荷：除湿系统承担显热负荷：电制冷机承担电负荷：BCHP+学校电网热负荷：BCHP承担电负荷：BCHP+学校电网方案C学校热网电制冷机潜热负荷：电制冷机承担显热负荷：电制冷机承担

9、电负荷：学校电网热负荷：学校热网电负荷：学校电网BCHP：热电冷三联供系统确定方案B为实施方案：CO2减排1220吨/年SO2减排5178kg/年NOX减排2900kg/年Soot减排2079kg/年注：对比国内常规公共建筑的能耗楼宇式热电冷三联供系统优化设计现在的方案：2210kW内燃式发电机组（83%）：以电定热1台离心机（120KW），2台螺杆机（110KW）2台单效溴化锂制冷机2台热水锅炉设备层示意图采用置换式通风策略350mm高架空地板辐射式金属天花板置换通风口电气及控制系统设计SIEEB采用了一套BMS（Building Manage System）系统来管理整栋建筑，系统不仅能够

10、对BCHP、变配电、送排风、给排水、建筑物室内外照明，还能够对室内温湿度、CO2浓度、照度、人员情况进行探测和监控。架空地板辐射天花CO2探测器气温探测器辐射板温度探测器照度计采用高效节能灯具。太阳能发电系统SIEEB在南侧退台设置了遮阳系统，遮阳板面层覆盖太阳能PV板，与配套设备构成太阳能发电系统(Photovoltaic Generator)。 将太阳能PV板与燃料电池（Fuel Cell）相结合以提高能源效率。 雨水、废水回收处理后用于冲厕、绿化用水、冲洗车库地面BCHP的余热回收作为生活热水热源绿化用水采用微灌技术清华大学节能示范楼清华大学超低能耗楼Building Envelops

11、Scheme Design 智能化围护结构方案Some Details of the Intelligent Building Envelops 细部水平百叶外遮阳高性能真空玻璃幕墙T5+6Air+4Low-e+V+4Low-e+4Low-e+6Air+T5玻璃传热系数K=1.0以下综合传热系数K=1.4水平外遮阳玻璃幕墙窄通道双层皮玻璃幕墙Some Details of the Intelligent Building Envelops 细部垂直百叶外遮阳高性能真空玻璃幕墙T5+6Air+4Low-e+V+4Low-e+4Low-e+6Air+T5玻璃传热系数K=1.0以下综合传热系数K=1

12、.4垂直外遮阳玻璃幕墙宽通道多层串联通风双层皮玻璃幕墙外层：6钢化玻璃内层：4Low-e+9.5Ar+ 5CI+9.5Ar+4Low-e 玻璃传热系数K=1.0综合传热系数K=1.1宽通道双层皮玻璃幕墙宽通道串联式双层皮玻璃幕墙相变蓄热地板 Green House 生态舱自然通风 SectionGround Floor PlanNatural Ventilation 自然通风 楼梯间与通风井道的组合自然采光日光收集传导系统湿热独立控制空调系统（温度控制）毛细管式辐射板毛细管式辐射板贯流型干式风机盘管改进型干式风机盘管温度控制湿热独立控制空调系统（湿度控制）湿度控制置换通风个性化送风清华大学超低

13、能耗楼能源系统四种发电机组：燃气内燃机斯特林发动机微型燃气轮机燃料电池四种制冷设备：电动制冷机双效余热吸收式制冷机溶液制冷机溶液除湿系统三种供热热源：热网热量热电联产热量烟气冷凝热量浅层地热能利用太阳能利用 真空太阳能集热器 太阳能光伏电池板 太阳光收集传输系统 生态舱上海建科院示范办公楼 2004.9揭幕开放上海绿色办公示范楼 建筑综合节能75%再生能源利用率占建筑使用能耗的20%；室内环境达到VOC等污染物质的低排放；再生资源利用率达到60%造价成本增长率为50%自然通风天然采光再生能源智能控制资源回用舒适环境生态绿化绿色建材健康空调超低能耗自然通风的风压和热压原理烟囱的风压效应太阳能板下

14、通风的热效应通过室外气流组织和中庭大空间的气流组织模拟计算和优化 自然通风设计策略及气流组织模拟技术自然采光降低照明能耗营造舒适工作环境自然采光设计优化及模拟评价技术遮阳技术，直接阻挡太阳热辐射可调水平和垂直外遮阳技术再生能源利用太阳能光热技术太阳能光电技术太阳能光电及热利用及其建筑一体化技术 “零能耗”独立住宅（238m2）低能耗生态公寓（402m2） 上海绿色住宅示范楼 关键技术低能耗建筑技术独立住宅示范楼 高效的外墙外保温系统（k=0.32W/（m2K） 节能门窗（真空低辐射中空塑钢窗） 遮阳系统 倒置式保温与种植屋面 地源热泵技术和辐射吊顶末端空调系统 3kW太阳能光伏发电并网系统 太

15、阳能光热系统 风力发电系统低能耗生态公寓示范楼 围护结构节能50%-65% 阳台护拦、斜屋面建筑一体化的太阳能集热系统 燃气空调系统 相变材料蓄冷与蓄热的应用 独立新风系统资源高效循环利用 中水、雨水资源的再生利用 就地保水措施 3R环保材料 垃圾集中收集处理高品质居住环境 智能家居控制系统（i-home) 自然采光 自然通风 噪声控制 生态绿化科技部21世纪发展大厦采用的外围护形式和传热性能如下：外墙：舒布洛克复合型墙体k=0.62w/m2k；外窗：LOW-E型玻璃外窗k=1.65w/m2k，太阳辐射系数SHGC=0.28，可见光透射系数TVIS=0.41；南向外窗一律采用遮阳板和反光板门：

16、普通落地玻璃外门(双层门斗)；(4) 屋面：160厚水泥聚苯保温屋面k=0.64w/m2k冬季采用城市市政热网提供供暖热水，夏季采用冷水机组提供冷冻水。制冷系统冷源采用二台高效双机头电制冷水机组，COP=4.4，制冷剂采用氟利昂替代产品R134a，设转轮式全热回收机组 配置太阳光伏发电系统，配电总功率为19KW。卫生热水采用热管真空管太阳能热水系统较为完善的屋顶雨水收集系统建筑照明采用带电子镇流器的T5灯和部分T4灯，所有照明器具由感光器、人体感应器结合计算机中央控制。对楼内的通风、供水、空调制冷，供暖等系统采用了一套楼宇自控系统，该系统运用集散控制理论，实现分散控制、集中管理给水系统分为两种

17、供水方式：首层三层以及地下室部分的生活水给水由市政供水管道引入系统直接供给；三层以上的各层生活水给水利用设置于地下二层的生活水给水池以及变频供水装置供给核心简楼梯间九层的上空设置了两个现浇混凝土的雨水收集水池，主要收集九层机房顶屋面的雨水，雨水收集水池设置溢流管道，溢水流向为八层屋面通过八层的屋顶雨水排水系统排入里外雨水系统，由于用地条件的限制本工程未考虑地面雨水的雨储存利用。 锋尚园区锋尚园区高舒适度低能耗系统由八个子系统组成1、混凝土采暖制冷子系统2、健康新风子系统3、外墙子系统4、外窗子系统5、屋面及地下子系统6、防噪音子系统7、垃圾处理子系统8、水处理子系统混凝土采暖制冷子系统即天棚辐

18、射采暖制冷系统冬季送23度循环水夏季送21度循环水中央健康新风子系统 处理后的室外空气，通过风道送入室内，24小时不间断，在不开窗的情况下也可保持室内空气新鲜，有益身体健康。置换式新风使室内空气更纯净红外成像室内新风垂直分布图锋尚动力站 保温隔热外墙子系统100mm厚聚苯保温板（EPS）流通空气层具有遮阳功能的瓷板幕墙锋尚瓷板干挂幕墙屋顶和地下子系统屋顶为200mm厚高密度聚苯保温板局部屋顶绿化外墙保温板延伸到地下1.5米女儿墙保温隔热施工 外窗子系统 断桥铝合金窗框能把太阳能量留在室内的低辐射（Low-E）中空玻璃铝合金遮阳卷帘窗框与窗洞口连接断桥节点处理技术夏季使用外遮阳卷帘 室内柔和的采光效果多功能遮阳卷帘外观锋尚外窗及外遮阳隔热 防盗调光 保温 被测房间的室温平均在24左右室内相对湿度一般在5060室内无结露现象被测房间都有着较高的热舒适度 PMV的平均值为0.42，处于微凉适中的状态与此对应的PDD仅 为 9 在室内无任何吹风感 新风的出口风速小于0.4 m/s，在地板附近形成均匀层流，沿热源或墙面爬升 夏季热舒适度测试结果 锋尚热工性能检测结果墙体主体部位传热系数 K= 0.37（W/m2.K）墙体平均传热系数 K= 0.53（W/m2.K）外窗综合传热系数 K= 2.17（W/m2.K）当卷帘关闭时 K1