超低能耗建筑技术应用

PAGE目录TOC\o"1-4"\h\z\u1.1.1超低能耗建筑技术应用 11.1.1.1高性能围护结构保温体系 11.1.1.2门窗自动控制与通风耦合 21.1.1.3自然采光优先设计 31.1.1.4被动式降温技术 81.1.1.5夜间通风降温技术 9该内容为最新国企高分中标的施工投标方案的内容，有完整各级标题和正文格式，高度契合本年度最新施工及评标标准！-林工超低能耗建筑技术应用针对本项目节能环保需求，我司拟采用围护结构保温体系、门窗自动控制通风、自然采光设计、被动式降温等方面应用共5项先进技术，以达到建筑节能保温的作用。高性能围护结构保温体系通过对设计标准的分析及耗能传热模拟计算，我司拟采用夹心保温墙体及三银双中空Low-E玻璃（低辐射玻璃，余同）等新技术应用提高建筑节能保温。（1）设计标准本项目要求达到国家绿建三星标准，对建筑围护结构热工性能要求较高，在设计过程中考虑采用高性能围护结构保温体系。我司根据杭州市气候特征，同时结合现行《浙江省公共建筑节能设计标准》（DB33/1038），确定围护结构最优设计值，规范参考值见表5.3-1。围护结构传热系数参考值围护结构部位外墙屋面外窗（整窗）传热系数W/(m2∙K)0.350.21.2太阳得热系数SHGC——冬季≥0.40夏季≤0.15（2）外墙部分具体措施：按照现行《建筑设计防火规范》（GB50016）的相应要求，采用常规设计的外墙外保温体系或外墙内保温体系，保温材料的燃烧性能达到A级，且保温厚度大，在安全性和耐久性方面存在不足。针对此问题，我司拟采用双层墙体夹心保温体系。我司通过精细化设计，充分利用高效保温材料，实现保温体系与建筑相同寿命；同时结合工业化建造技术，构建具有保温性能好、耐久性高、造价合理等特点的“三明治”夹心保温墙体构造；结合建筑设计，优化墙体构造和细部节点设计，以实现“断热桥”围护结构设计。（3）外窗、玻璃幕墙部分具体措施：透明围护结构对能耗的影响主要包括：传热系数、太阳得热系数和可见光透射比。根据透明围护结构热辐射换热机理及隔热效果分析，在同等透光率的前提下，三银比双银和单银具有更低的太阳得热系数和传热系数，能够阻挡更多的太阳辐射热能。同时采用多腔体中空结构，可以大大降低窗框的传热系数。本项目拟采用三银双中空Low-E玻璃，提高围护结构夏季隔热、冬季保温性能，大幅降低空调负荷，详见图5.3-1。单银、双银、三银玻璃太阳辐射热分析门窗自动控制与通风耦合我司拟采用自动控制门窗，特别是在中庭天窗采用能够根据太阳辐射强度、室内外温度变化、风速和雨量大小等因素自动启闭、控制开合程度的自动天窗系统，以实现夏季良好的自然通风、雨季和冬季的自动关闭，在保持室内良好的环境质量的同时达到低能耗建筑自动运行的目标，详见图5.3-2。中庭采用自动控制天窗及通风窗示意自然采光优先设计为达到设计要求，满足发包人要求，通过对建筑空间的采光进行模拟分析，计算出最适合建筑需要的设计方案。经分析后采用纵向条形天窗和均匀分散的布置形式时具有最好的采光效果。（1）采光设计标准现行规范《建筑采光设计标准》(GB50033)中对教育建筑的采光标准值做出了明确要求，同时根据标准确定光气候分区、光气候系数K值、室外天然光设计照度值Es值见表5.3-2、表5.3-3。教育建筑的采光标准采光等级场所名称侧面采光采光系数标准（%）室外天然光照度标准值（lx）Ⅲ专用教室、实验室、阶梯教室、教师办公室3.0450Ⅴ走道、楼梯间、卫生间1.0150图书馆建筑的采光标准采光等级场所名称侧面采光顶部采光采光系数标准（%）室外天然光照度标准值(lx）采光系数标准（%）室外天然光照度标准值(lx）Ⅲ阅览室、开架书库3.04502.0300Ⅳ目录室2.03001.0150Ⅴ书库、走道、楼梯间卫生间1.01500.575针对本项目，考虑优先采用自然采光设计，从而达到减少人工灯具使用、降低建筑使用能耗。（2）采光模拟分析采光模拟分析的重要目的之一是研究在室外不利情况下，如何布置透明外窗区域从而满足室内采光要求。因此模拟过程中，将天空背景照度设置为全阴天模式，在此模式下对地上楼层采光系数进行计算。采用蒙特卡洛算法优化的反向光线追踪算法，相对于光能传递算法来说光线追踪更适合于精确的建筑采光分析。1）开窗位置分析：侧面采光时四个朝向各开窗位置的采光系数均相等，采光系数与朝向无关。在水平方向上开窗位置对室内参考平面平均采光系数没有影响，而在高度方向，位置较高的开窗室内参考平面平均采光系数值较小，但减少量很低，最小值和最大值之差仅为平均值的3.2%。天窗开窗位置对室内参考平面平均采光系数有所影响，开窗位置越居中，室内参考平面采光系数值越高，但最小值和最大值之差仅为平均值的3.6%。在不考虑室内采光系数（可反应照度）分布的情况下，对室内平均采光系数而言，外墙立面水平方向上的开窗位置对室内参考平面的平均采光系数几乎没有影响，而外墙立面垂直方向上的开窗位置对参考平面上的平均采光系数影响也较小。屋顶开窗位置对室内参考平面上的平均采光系数影响稍大一些。若考虑到建筑实际开窗都是采用比较均匀的布置方式，开窗位置对工作面照度的影响可以忽略。而在开窗面积相同时，天窗形成的采光系数大于侧窗，天窗的采光能力大于侧窗。2）开窗面积分析就侧向开窗而言，开窗面积对建筑自然采光有决定性的影响作用，开窗面积越大，自然采光量就越大。在不同窗墙百分比下进行模拟，室内采光系数平均值随窗墙比的变化见图5.3-3。采光系数随窗墙比的变化分析可以看出，采用侧面开窗的方式，参考平面的采光系数随开窗面积的增大而增大，并且窗墙比与采光系数间具有很强的线性关系。窗墙比每增加10%，采光系数增加0.82%。采用天窗采光的方式时，室内参考平面的采光系数同样是随着开窗面积的增大而增大，并且成线性关系，天窗比每增加1%，采光系数值增加0.44%。但与侧面开窗相比，天窗的采光能力更强，若开窗面积统一为天窗比为1%的面积作为单位面积，那么侧窗每增加一个单位面积开窗，室内采光系数增加量仅为0.25%。因此，相同开窗面积下，天窗在室内参考平面上所产生的采光系数大约为侧面采光的1.8倍。在不同天窗面积百分比下进行模拟，室内采光系数平均值随天窗面积比的变化规律见图5.3-4。采光系数随天窗比的变化分析3）天窗采光形式分析：对于本项目中的图书馆、体育馆等建筑而言，天窗设计尤为重要，合理的天窗设计可有效提高自然采光效果，从而降低照明能耗。我司结合本项目，分析了集中式、横向条形、纵向条形三种天窗形式在分散布置时室内自然采光分布情况，详见图5.3-5、图5.3-6、图5.3-7。分散布置时中间集中天窗的采光分布分散布置时横向条形天窗的采光分布分散布置时纵向条形天窗的采光分布随着天窗设置分散程度由低到高不断增大，三种天窗形式下采光均匀度的差异明显增大，纵向条形天窗分散布置后较中间集中和横向条形天窗有更好的采光均匀度。可以看出，对中间集中天窗进行分散布置后室内采光的均匀度依然较差，且存在大量采光较差的区域。对横向条形天窗分散布置后室内采光的均匀度随着天窗分散布置的程度而逐渐增大。室内的采光均匀度比集中布置时有了很大的提高，但是依然存在大量采光较差的区域。而对纵向条形天窗分散布置后室内采光的均匀度同样随着天窗分散布置的程度有明显的提高。综上所述，室内自然采光的分布和采光系数的均匀度受天窗布置的影响很大。集中布置时，三种天窗形式下的室内采光分布均不理想，室内采光系数均匀度低。分散布置后，中间集中天窗的室内采光分布没有明显的改善，但将横向条形和纵向条形两种天窗形式进行分散布置后，室内采光系数的均匀度得到了有效的提高。通过三种天窗在集中和分散条件下进行比较，表明采用纵向条形天窗和均匀分散的布置形式时具有最好的采光效果。我司通过合理的优化设计，办公楼和图书馆建筑均能达到良好的采光效果，行政楼和图书馆的采光模型见图5.3-8。建筑（行政楼和图书馆）采光模型①行政楼计算分析结果见表5.3-4。采光系数统计分析采光系数范围之内范围之外范围网格区域(%)网格区域(%)0-120.01198041001-2379819.181880294.942-3406820.541500475.763-4231711.71393670.364-5281714.22961948.575-616568.36680234.356-79254.67514625.987-86123.09422121.318-95492.77360918.229-106333.2306015.45②图书馆计算分析结果见表5.3-5。采光系数统计分析采光系数范围之内范围之外范围网格区域(%)网格区域(%)0-120.01198041001-2379819.181880294.942-3406820.541500475.763-4231711.71393670.364-5281714.22961948.575-616568.36680234.356-79254.67514625.987-86123.09422121.318-95492.77360918.229-106333.2306015.45通过以上统计结果，可以看出：①主要功能房间采光系数满足现行国家标准《建筑采光设计标准》（GB50033）不应低于3%的要求，且面积比例大于70%，充分的利用的天然采光，有限的降低了照明能耗，见图5.3-9。②建筑室内照度分布均匀，自然采光系数较好，通过与外遮阳的有限结合，有效的防止了眩光的产生，见图5.3-9、图5.3-10。行政楼室内采光系数模拟分析图书馆室内采光系数模拟分析被动式降温技术对本项目而言，被动式降温技术贯穿整个设计过程，是多项具体技术设计的综合应用结果，其中包括：景观布局优化、水体的蒸发冷却、架空屋顶、屋顶绿化、垂直绿化、反射隔热、建筑遮阳、自然通风、热质蓄冷等。通过对被动式降温技术应用前后的数据分析，在杭州的气象条件下，采用被动式降温技术，可以降低空调使用时长的35.3%。夜间通风降温技术夜间通风降温可以利用昼夜温差的变化规律，在夜间温度较低的时间段进行通风，把室内的热量带出室外，从而达到减少空调运行时间，降低空调能耗的目的。经过我司技术分析最优设计方案，拟采用夜间机械通风降温技术。（1）夜间通风方式选择：夜间通风按照是否采用机械装置分为夜间自然通风降温和夜间机械通风降温。1）夜间自然通风夜间自然通风不需要消耗动力，节省设备投资和运行费用，是一种经济的夜间通风方法，但是受到室外风速风压的不