建筑节能技术-被动式节能技术

,福州大学建筑学院,*,单击此处编辑母版标题样式,Building energy efficiency,建筑节能技术,福州大学建筑学院,主要教材、参考书目,福州大学建筑学院,2,建筑节能技术,龙惟定、武涌,建筑创作中的节能设计,刘加平,福建省居住建筑节能设计标准实施细则,福建省建筑科学研究院,公共建筑节能设计标准,中国建筑科学研究院,Autodesk Ecotect Analysis 2011,绿色建筑分析实例详解,柏慕培训,内 容,福州大学建筑学院,3,一,建筑节能概述,二,建筑节能标准,三,被动式节能技术,四,主动式节能技术,五,建筑节能计算机辅助设计,三,、被动式节能技术,3.1,场地设计,3.2,空间和体形设计,3.3,围护结构设计,福州大学建筑学院,4,福州大学建筑学院,5,被动式与主动式节能技术,福州大学建筑学院,6,3.1,场地设计,坡地选址,福州大学建筑学院,7,3.1,场地设计,坡地选址,福州大学建筑学院,8,3.1,场地设计,坡地选址,福州大学建筑学院,9,3.1,场地设计,日照间距,城市居住区规划设计规范,福州大学建筑学院,10,3.1,场地设计,日照间距,福州大学建筑学院,11,3.1,场地设计,日照间距,福州大学建筑学院,12,3.1,场地设计,日照间距,福州大学建筑学院,13,3.1,场地设计,自然通风,福州大学建筑学院,14,3.1,场地设计,自然通风,在建筑平面布局中要把握一些原则：将体量较小的建筑布置在上风位采取,“,前低后高,”,和有规律的,“,高低错落,”,的处理方式。根据夏季和冬季主导风向差，采用合适的建筑布局，利用夏季风，规避冬季风。（福州夏季主导风向为东南风，冬季为东北风。）,福州大学建筑学院,15,3.1,场地设计,自然通风,福州大学建筑学院,16,3.1,场地设计,建筑朝向,建筑朝向是指建筑物多数采光窗的朝向。在建筑单元内，一般指主要活动室主采光窗的朝向。,良好的朝向，可以保证有大量阳光通过窗户直射入室，改善住宅室内环境，如光、温度、卫生状况，对居住者的身心健康十分有利。也可节约建筑空调能耗。,朝向选择的原则：冬季能获得足够的日照并避开主导风向，夏季能利用自然通风并防止太阳辐射。,福州大学建筑学院,17,3.1,场地设计,景观设计,福州大学建筑学院,18,3.1,场地设计,铺地设计,福州大学建筑学院,19,3.1,场地设计,铺地设计,福州大学建筑学院,20,3.1,场地设计,铺地设计,福州大学建筑学院,21,3.1,场地设计,铺地设计,福州大学建筑学院,22,3.1,场地设计,铺地设计,福州大学建筑学院,23,3.1,场地设计,铺地设计,福州大学建筑学院,24,3.1,场地设计,限制草皮,福州大学建筑学院,25,3.1,场地设计,景观设计,福州大学建筑学院,26,3.1,场地设计,建筑朝向,福州大学建筑学院,27,3.1,场地设计,室外空间设计,福州大学建筑学院,28,3.1,场地设计,室外空间设计,福州大学建筑学院,29,3.2,体形与空间设计,建筑单体设计原则,福州大学建筑学院,30,3.2,体形与空间设计,建筑单体设计原则,福州大学建筑学院,31,3.2,体形与空间设计,建筑单体通风设计,穿堂风组织,福州大学建筑学院,32,3.2,体形与空间设计,建筑单体通风设计,通风口位置,福州大学建筑学院,33,3.2,体形与空间设计,建筑单体通风设计,通风口位置,福州大学建筑学院,34,3.2,体形与空间设计,建筑单体通风设计,通风口位置,福州大学建筑学院,35,3.2,体形与空间设计,建筑单体通风设计,福州大学建筑学院,36,3.2,体形与空间设计,建筑单体通风设计,通风口大小,福州大学建筑学院,37,3.2,体形与空间设计,建筑单体通风设计,底层架空,福州大学建筑学院,38,3.2,体形与空间设计,建筑单体通风设计,外墙导风,福州大学建筑学院,39,3.2,体形与空间设计,建筑单体通风设计,热压通风,福州大学建筑学院,40,3.2,体形与空间设计,建筑单体通风设计,热压通风,福州大学建筑学院,41,3.2,体形与空间设计,建筑单体通风设计,热压通风,设置庭院或吹拔,福州大学建筑学院,42,3.2,体形与空间设计,建筑单体通风设计,热压通风,设置庭院或吹拔,福州大学建筑学院,43,3.2,体形与空间设计,建筑单体通风设计,热压通风,设置庭院或吹拔,福州大学建筑学院,44,3.3,围护结构设计,建筑外立面,低辐射玻璃,：透过可见光、阻挡热辐射，根据采暖和供冷不同侧重选择不同玻璃类型,多层窗,：低辐射,/,普通玻璃，根据采暖和供冷不同侧重选择不同玻璃类型,中空玻璃,：双层玻璃中间填充惰性气体，需注意窗框的绝热处理,智能窗,：根据日晒和采光的综合要求自动改变遮阳系数、减少日射得热,自然通风器和呼吸窗技术,玻璃幕墙,/,智能外遮阳,：根据室内采光度和日射角度调整遮阳百叶开启角度，取得采光和遮阳的综合最佳效果,内循环双层通风窗,：空调系统排风在双层窗中循环，利用废热冷却或加热窗体,外循环双层皮幕墙,：夏季利用室外空气及自然热压作用冷却窗体，冬季利用日晒加热夹层中空气降低辐射散热,轻质保温外墙,：包括铝幕墙、保温材料、石膏砌块，其中保温材料及石膏砌块由其它产品的废料加工而成并可循环利用,建筑反射隔热涂料,45,/93,中空玻璃夹百叶遮阳,窗户外遮阳,窗户内遮阳,福州大学建筑学院,46,3.3,围护结构设计,建筑屋面,种植屋面,：采用轻量化栽培技术，配合屋面保温材料可实现冬季保温、夏季零热阻,透光屋面,：采用自洁净玻璃，根据遮阳系数要求及采光条件选用相应的玻璃牌号、确定是否采用遮阳措施,热反射屋面,福州大学建筑学院,47,3.3,围护结构设计,玻璃遮阳,普通玻璃,吸热玻璃,32%,4%,11%,89%,Low-E,玻璃,反射玻璃,福州大学建筑学院,48,3.3,围护结构设计,玻璃遮阳,低辐射玻璃（,Low-E,玻璃）简介,福州大学建筑学院,49,3.3,围护结构设计,玻璃遮阳,常温物体辐射,主要集中在远红外波段（,3,微米），又称,长波辐射,。,太阳辐射,主要集中在可见光（,0.390.76,微米）和近红外波段（,0.762.5,微米），又称,短波辐射,。,热辐射光谱,福州大学建筑学院,50,3.3,围护结构设计,玻璃遮阳,透光,少透热,Low-E,玻璃,各种玻璃的太阳辐射透射率,同一个玻璃各个波长的太阳辐射透射率不同；,遮阳与采光矛盾的解决,透光但少透热；,可见光波段透射率要大些，其它波段透射率要尽量小。,透射率,波长,福州大学建筑学院,51,3.3,围护结构设计,内置百叶中空玻璃窗,内置百叶中空玻璃窗，百叶的角度、开合可以通过电、磁进行控制。但是对窗体型材有特殊要求，玻璃加中空层总厚度在,32mm,以上。,玻璃遮阳,福州大学建筑学院,52,3.3,围护结构设计,形体自遮阳,建筑的造型非常独特，这也是它吸引人们眼球的地方。但这个造型不是纯粹形式的结果，而是建筑师受了当地气候热湿环境的启发而定的。建筑朝南的一边阳光非常充足，日晒很严重，而且通风不怎么好，于是建筑师把建筑层层,向南,出挑，这样,上一层的楼板就可以抵挡住阳光,对下一层的强烈直射；然后建筑师把建筑的地下部分和中部掏空，成为一个很大的通风循环通道。,英国伦敦市政厅,福州大学建筑学院,53,3.3,围护结构设计,外遮阳,福州大学建筑学院,54,3.3,围护结构设计,外遮阳,广州夏季建筑各表面的太阳辐射,福州大学建筑学院,55,3.3,围护结构设计,外遮阳,为什么东西立面面的辐射热量大于南北立面？,太阳高度角,:,立面法线与光投影线的夹角,小高度角,+,直射,大高度角,+,斜射,为什么北立面出现两个最大时刻？,日出日落时太阳的方位,为什么西立面的辐射强度与东立面相等，而不是更多（西晒,东晒）？,热量的累积,室内外气温的升高,遮阳基本判断条件：气温,+,太阳辐射热量,福州大学建筑学院,56,3.3,围护结构设计,外遮阳,外窗,进入室内的辐射途径,入射,100%,反射,8%,吸收,92%,放热,25%,外墙和屋面,放热,35%,25%,传入室内,隔绝,62%,蓄热,32%,福州大学建筑学院,57,3.3,围护结构设计,外遮阳,通过外墙和屋顶进入室内的太阳辐射，先后经历,外表面吸热、内部构造传热蓄热、内表面升温、向室内放热,等过程，与外窗的,瞬间直接透射,不同；,通过外窗进入室内的太阳辐射,量大、快速而集中,，通过外墙和屋顶的,量小、迟缓而分散,。,温度,时刻,福州大学建筑学院,58,3.3,围护结构设计,外遮阳,屋面、东西向不宜大面积开窗，南北向开窗需要控制窗墙面积比。如采用大面积玻璃幕墙，需要采取外遮阳措施来弥补。,福州大学建筑学院,59,3.3,围护结构设计,外遮阳构造,良好的立面外遮阳设计不仅有助于节能，而且遮阳构件本身也可以成为影响建筑形体和美感的关键要素。此外，遮阳构件的精致、细腻也使建筑更加趋于人性化，是建筑师们广泛采用的节能建筑形式语言。这些韵律感极强的遮阳构件已经被作为独立的生态元素，在各中建筑类型中加以运用。,60,/93,精轧铝制遮阳系统,能水平和垂直安装于任何角度，并可安装于屋顶或墙面。并且款式繁多、规格齐全，能适应各种不同建筑场合，灵活机动，适用范围广阔。,光电板遮阳系统,正处在发展推广的新遮阳系统，在节能遮阳的同时还可以利用太阳能自行产生电能解决室内用电，是幕墙行业发展的方向之一。,轻质纤维遮阳系统,在欧洲已经普及推广的新材质遮阳系统，具有极强的装饰性，外表美观大方，成本较以前的材质有大幅降低。,穿孔铝遮阳系统,平衡建筑隐与透视的的设计理念发展起来的，极具现代感和抽象感，张显个人理念和思想，可满足各种高档场合与私人豪宅。,福州大学建筑学院,61,3.3,围护结构设计,外遮阳,在欧美发达国家，很早就形成了遮阳行业规范和行业标准，在建筑遮阳技术的应用方面都单独提出了相应的法规。,日本,1992,年将住宅的全年热负荷指标,(PAL),中把原来单一使用,“,隔热基准,”,控制完善为,“,隔热基准,”,和,“,遮阳基准,”,双重控制；,新加坡,1979,年颁布了,“,新加坡建筑节约能源规范,”,，仿效美国加州的,OTTV(,外壳总传热指标,),规定了该部分围护结构,“,遮阳能力,”,。,香港新近颁布的建筑节能法规中，也使用了,OTTV,指标，同样对透光围护结构做了,“,遮阳能力,”,底限的限定。,福州大学建筑学院,62,3.3,围护结构设计,外遮阳,目前国外建筑遮阳技术发展有两种趋向：,一种为,“,高技术,”,趋向，遮阳构件向着多功能、高效率、轻盈、精致的方向发展。把遮阳作为复合多功能构件的一部分，结合通风等其他因素一起设计，综合解决了遮阳和高层通风的问题；,另外一种为,“,低技术,”,趋向，也可以说是地域技术回归的趋向，吸取传统设计中的优秀营养，以相对,较低的建造,投入换取较高的遮阳效果，建筑具有很强的地域性特色。,福州大学建筑学院,63,3.3,围护结构设计,外遮阳,遮阳并不是仅仅为了遮挡太阳的直接辐射，而是应该在保温、隔热、采光、通风、隔声、装饰效果等几项因素之间找到一个最适宜人的综合平衡效果。,福州大学建筑学院,64,3.3,围护结构设计,外遮阳构造,随着工业时代的来临，科学技术产生了巨大的生产力，尤其是小型采暖空调设备和技术的发展，使得建筑师的创作自由度大大提高。,直到,1973,年的能源危机，建筑界才广泛认识到节能建筑设计的重要性，改变设备万能观念，恢复建筑与气候的良性互动关系，为降低建筑能耗寻找出路,。,20,世纪,30,年代，勒,.,柯布西埃改变了他在,20,年代的形式和手法以适应地区、地形和气候的特点，增添了现代技术与地方智慧的结合,深遮阳、遮阳板和伞式屋顶，这些构件成为柯布西埃在后来设计中进行调节建筑小气候的工具，也逐渐演化成为他后期设计的得心应手的语汇。对遮阳元素可信性的研究，使得柯布西埃称为与光影美学关系最密切的建筑师。,最好的范例是印度的昌迪加尔高等法院。具有非常凸出的,伞式屋顶、格栅状遮阳板立面和高起的连拱廊,，不仅带来阳光与光影的丰富变化，还有效起到遮阳效果。,昌迪加尔高等法院,勒,.,柯布西耶,福州大学建筑学院,65,3.3,围护结构设计,外遮阳构造,昌迪加尔高等法院,勒,.,柯布西耶,福州大学建筑学院,66,3.3,围护结构设计,外遮阳构造,昌迪加尔议会大厦,勒,.,柯布西耶,福州大学建筑学院,67,3.3,围护结构设计,外遮阳构造,昌迪加尔议会大厦,勒,.,柯布西耶,赖特倡导的作品除了注重与建筑周围的室外自然环境的有机融合外，还特别重视建筑要有机地利用和适应自然条件来创造舒适的室内外生活空间。如利用,不同深度的屋檐和挑檐,来调节阳光的罗比住宅。,福州大学建筑学院,68,3.3,围护结构设计,外遮阳构造,昌迪加尔议会大厦,勒,.,柯布西耶,福州大学建筑学院,69,3.3,围护结构设计,外遮阳构造,杨经文住宅,杨经文,遮阳棚架,也是马来西亚建筑师杨经文常用的节能建筑语汇，在其自宅的设计中，屋顶遮阳棚架的格片根据太阳从东到西各季节运行的轨迹，每一片都做成了不同的角度，以控制不同季节和时间阳光进入的多少，使得屋面空间成为很好的活动空间，如设置游泳池和绿化休息平台。同时由于屋面减少暴晒，有利于节能。,福州大学建筑学院,70,3.3,围护结构设计,外遮阳构造,杨经文住宅,杨经文,福州大学建筑学院,71,Bentini Headquarters,72,MPA Building,73,Social Security Administration Building In Barcelona,74,McGee Art Pavillion at the College of Ceramics,75,Cornwall Gardens Hosue,76,Yin-Yang House,77,Paichai University Howard Center,78,深圳大学图书馆,2,期,79,浦东图书馆新馆,80,81,82,83,84,瑞士小镇,外百叶遮阳,85,瑞士小镇,外百叶遮阳,86,瑞士小镇,外百叶遮阳,87,瑞士小镇,外百叶遮阳,88,瑞士小镇,外百叶遮阳,89,瑞士小镇,外百叶遮阳,90,瑞士,interlaken,外百叶遮阳,91,瑞士,interlaken,外百叶遮阳,92,西班牙,外百叶遮阳,93,西班牙,外百叶遮阳,94,西班牙,外百叶遮阳,95,西班牙,外百叶遮阳,96,广州发展大厦,97,98,华南理工大学逸夫人文馆,99,L,D,h1,h2,小雪，大寒,Cw=1,谷雨，处暑,Cw=0,广州地区屋面遮阳构造设计：,设计要求：,冬季日照，冬至日全透光，,Cw=1,夏季遮阳，夏至日零透光，,Cw=0,设计尺度：百叶片坡向正北,计算全透角,h1,和零透角,h2,福州大学建筑学院,105,3.3,围护结构设计,种植屋面,屋顶绿化是公认的解决现代城市中各种综合性问题的有效方法之一。各种研究表明，植被屋顶可以：,缓解城市热岛效应，,降低建筑能耗和城市噪音，,减弱暴雨后的地面径流，,增加生物多样性，,净化水源和空气，,延长屋顶的使用寿命，,并且还具有一定的美学价值。,福州大学建筑学院,106,3.3,围护结构设计,种植屋面,植被屋顶的构造大同小异，从上至下一般分为植被层、栽培基质、滤网、排水层、保持层、阻根层、防水层和结构屋顶（图,1,）。,根据栽培基质厚度的不同，植被屋顶可以分为,精细式,intensive),和,粗放式,(extensive),两大类。精细式植被屋顶覆土较厚，种植的植物以乔木和高大的灌木为主，具有很高的观赏价值：但由于这类植被屋顶造价较高，需要大量的人工护养，且对屋顶荷载能力要求较高，因此应用较少，在国内外并不常见。,福州大学建筑学院,107,3.3,围护结构设计,种植屋面,福州大学建筑学院,108,3.3,围护结构设计,种植屋面,对屋顶进行绿化可以降低屋顶内表面温度，在屋顶上附加隔热层也可以起到相同的作用。如果在一个气候周期内植被屋顶和附加了隔热层的屋顶的内表面温度平均值相同，则该隔热层的热阻即为屋顶绿化层的,当量热阻,（也称等效热阻），这是目前对植被屋顶最常用的热工评价指标。当量热惰性指标是另一个使用中的评价指标，但应用范围远不如当量热阻这样广泛，其定义与当量热阻的定义类似。,福州大学建筑学院,109,3.3,围护结构设计,种植屋面,福州大学建筑学院,110,3.3,围护结构设计,种植屋面,佛甲草属多浆植物，含水量极高，适应性极强，不择土壤，喜湿润，抗干旱能力极强，怕涝，耐寒力极强，是喜阳但又极其耐阴。抗逆性强，施工容易，管理粗放。基层薄，厚度,5,7cm,即可。,在我国北方栽培，严寒期即使地上部茎叶冻枯，翌年土壤一解冻就能萌发新芽，茁壮生长，早春即能覆盖地面。在长江以南地区栽种，一年四季郁郁葱葱，翠绿晶莹，排列整齐，高矮一致，自然平整，且春夏两季开黄花，有很高的观赏价值。营养生长迅速，繁殖能力强。,佛甲草屋面,福州大学建筑学院,111,3.3,围护结构设计,蓄水屋顶,苏州大学炳麟图书馆,福州大学建筑学院,112,3.3,围护结构设计,蓄水屋顶,蓄水屋面,原理,：,利用水吸收太阳热；,水蒸发时，吸收热量；,水面反射阳光。,福州大学建筑学院,113,3.3,围护结构设计,蓄水屋顶,蓄水屋面：,具有良好的隔热性能；,防止刚性防水层干缩；,刚性防水层变形小；,密封材料使用寿命长；,实现建筑节能；,蓄水屋面的最大问题是保证水源及时补给。,福州大学建筑学院,114,3.3,围护结构设计,蓄水屋顶,高温时白天最高气温与夜间最低气温的温差较大，蓄水屋面室内温度波幅都较小，基本保持稳定，即,受温差影响小,，,而且均,低于相同条件时,普通混凝土,平屋顶室内温度,4,5 ,。,福州大学建筑学院,115,3.3,围护结构设计,通风隔热屋面,实砌屋面,通风屋面,：屋面内表面温度，,t,：室内温度,通风屋面跟实砌屋面相比：,内表面温度平均低,5,，室内气温平均低,1.6,；,最大值延后,3,小时出现；,隔热（升温慢、少）好，散热（低于室内温度）快。,福州大学建筑学院,116,3.3,围护结构设计,通风隔热屋面,福州大学建筑学院,117,3.3,围护结构设计,通风隔热屋面,福州大学建筑学院,118,3.3,围护结构设计,浅色外饰面,太阳辐射吸收率,0.8,）；,辐射型,：,掺入,Fe,2,O,3,、,Al,2,O,3,、,T,i,O,2,等金属氧化物粉，提高表面发射率（,0.8,）；,阻隔型,：掺入珍珠岩粉，提高面层的导热热阻。,参考标准：,GB/T 25261-2010,建筑用反射隔热涂料,福州大学建筑学院,120,3.3,围护结构设计,东西外墙遮阳,东、西外墙采用花格构件遮阳，当量热阻附加值,0.3 (m,2,K)/W,山东交通学院图书馆，第二届全国绿色建筑创新奖一等奖,福州大学建筑学院,121,3.3,围护结构设计,东西外墙遮阳,东、西外墙采用爬藤植物遮阳，当量热阻附加值,0.3 (m,2,K)/W,光合作用、蒸腾作用,福州大学建筑学院,122,3.3,围护结构设计,东西外墙遮阳,外墙垂直绿化,参考资料,夏热地区建筑外墙绿化构造方式研究,福州大学建筑学院,123,3.3,围护结构设计,各种做法的当量热阻,福州大学建筑学院,124,3.3,围护结构设计,围护结构热工性能对建筑能耗的影响,本案例采用,DOE-2,能耗模拟软件对位于,重庆地区的一栋,6,层居住建筑,进行模拟分析。,围护结构的传热过程十分复杂，需要通过专业的计算机模拟软件计算。,注意本分析结论的适用范围。,福州大学建筑学院,125,3.3,围护结构设计,本图表示了单位面积采暖耗热量和单位面积空调耗冷量随着外墙传热系数,K,值的变化规律。单一改变墙体材料的热工性能，其余围护结构做法保持不变。,围护结构热工性能对建筑能耗的影响,福州大学建筑学院,126,3.3,围护结构设计,本图表示了采暖耗热量节能率和空调耗冷量节能率随着外墙传热系数,K,值的变化规律。,围护结构热工性能对建筑能耗的影响,福州大学建筑学院,127,3.3,围护结构设计,围护结构热工性能对建筑能耗的影响,福州大学建筑学院,128,3.3,围护结构设计,围护结构热工性能对建筑能耗的影响,福州大学建筑学院,129,3.3,围护结构设计,围护结构热工性能对建筑能耗的影响,福州大学建筑学院,130,3.3,围护结构设计,围护结构热工性能对建筑能耗的影响,从图中可以得出什么结论？,福州大学建筑学院,131,3.3,围护结构设计,围护结构热工性能对建筑能耗的影响,福州大学建筑学院,132,3.3,围护结构设计,围护结构热工性能对建筑能耗的影响,福州大学建筑学院,133,3.3,围护结构设计,建筑材料与构造选型思路,屋顶优先于外墙,东西外墙优先于南北外墙,外窗的遮阳系数优先于传热系数,窗墙面积比的设计对外窗选型影响重大,选型可成为建筑立面的有机组成,从传热和室内外气候环境角度理解和把握,Click to edit company slogan .,Thank You !,