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如何建设绿色建筑 从采用技术的层面考虑 软技术先进的设计理念和方法利用设计专用计算机模拟软件进行精细设计热岛 建筑热工 风场 日照 采光 通风硬技术高性能的围护结构部件节能的冷热源系统高效的暖通空调设备可再生能源利用技术太阳能集热器 沼气 地下蓄能 地下风道 地下水直接利用 海水供能 污水废热利用太阳能光伏板 光导管 风能发电机 绿色 节能建筑应该用什么样的技术 应采用产出投入比高的技术 而不是盲目采用昂贵技术 应重视软技术而不是偏重硬技术深入 充分的方案论证 精心仔细的设计是保证 否则再昂贵的设备也无法发挥作用 只是聋子的耳朵 软技术比硬技术的成本低得多 但作用却是决定性的应因地制宜采用适宜技术 而不应该盲目追求新奇 先进 体现在适宜和高效 不是 高新 很多优秀的传统民居就是因地制宜的节能 绿色建筑的典型 如土窑洞 徽居 关于太阳能利用技术 如果需要低品位能源 应该直接利用太阳能生活热水 太阳能热水器 平板热水器 真空管热水器 采暖 直接利用太阳热 保证日照 太阳房等 太阳能光伏发电应保证高品位能源的需要北京 10m2最大输出功率1 2kw 能瞬时带动1 5匹空调 价格约6 8万元建议用途室内 如楼梯间 地下车库 照明 路灯电视机 电冰箱等家用电器水景与绿地浇灌水泵 不需要蓄电池 是最好的选择 5 构想 总体设计 细节设计 建筑 改变传统设计流程 事实证明 这种接力棒式的设计流程弊病极大 国外调研表明 建筑能耗特性的30 以上决定于建筑设计阶段 剑桥 设计理念 模拟 设计 建筑师的主观控制 技术工程师的客观模拟 结果 反复深入过程 充分完善设计 设计方法 实例1 模拟对建筑群规划布局的影响 清华 mit合作设计项目北京某生态住宅小区方案设计 2000 2001 冬季北风 夏季南风 方案1通风保留原生水系依托原生水系构建景观网络 实例2 中德合作项目 常州北港生态住宅小区规划设计 2004 8 11 规划与风环境模拟结合 1 2 3 4 在适当控制窗墙比的前提下 研究不同方案各个立面可能接收到的太阳辐射热量 在相同的窗墙比情况下 如不超过0 5 太阳辐射量最少的总体布置方案最佳 夏季空调能耗最低 外窗投资下降 初步分析结论 方案4最佳 方案1 3其次 促进自然通风 自然通风的动力是压差 北京过渡季的风向主要为东南 南风 建筑朝向垂直于风向 同时不造成前后遮挡 最有利于建筑自然通风方案4 1最好 方案3 2略差自然通风另外一个要求就是建筑的进深相对较小 即建筑厚度不超过建筑层高的5倍 从这一条看方案4 3最好 方案1 2略差 室外空气温度在15 28度的小时数约5000小时 占全年8760小时的57 考虑到2度左右的温差足以带走普通办公室的热量 即不空调而完全利用自然通风降温的时间数在45 以上 防风 高层建筑群室外人行区域最容易形成再生风和二次风问题 导致冬季室外风速过大 行人难以停留建筑合理布局是改善室外行人区热舒适的关键 主要是避免在寒冷冬季室外行人区风速加速 西北风情况下 如风巷效应 同时在与西北风垂直方向最好增加裙房 加大底座尺寸 避免冲刷效应和边角效应等 见下图 方案4 1较好方案3有中间阻挡建筑 但是效果应该不佳方案2较差 形成了明显的风巷效应当然可以通过微地形和防风林 灌木丛改善 采光 现在办公楼的窗墙比都远远高于采光基本要求 自然采光不是问题 关键是防眩光设计 以及室内的采光均匀度控制 此外 应该尽量减少内区方案4 3最好 方案1 2略差 案例4 某办公建筑方案设计 15 00 jan 21 11 00 jan 21 9 00 jan 21 15 00 jul 21 11 00 july21 15 00 july21 9 00 july21 案例5 建筑太阳能利用和遮阳分析 某建筑希望设计太阳能利用系统及夏季遮阳系统 冬季结果 夏季结果 结论 夏季需要为南立面和西立面设计遮阳系统 冬季不能有效利用太阳能 试图在屋顶和建筑立面上按照pv板的想法是不可行的 例子6 建筑室内空间设计与自然通风 地下埋管通风降温系统模拟simulationofundergroundductsystem uds 准三维传热传质模型二维土壤导热模型一维流体传热模型 土壤x y平面导热方程 空气能量守恒方程 空气能量守恒方程 有凝结 无凝结 h h cpk 模拟不可能代替设计计算机没有创造力人类充满灵感和创造力模拟可以作为优化设计的得力工具抓住机遇 加强交流 深化协作共同推动中国的绿色建筑和建筑节能工作 设计优先 新型围护结构介绍 非透光型围护结构各种新型结构体系各种可通风墙体透光型围护结构各种玻璃产品各种型材双层皮各种遮阳形式 新型结构体系 cl体系属于复合钢筋混凝土剪力墙结构体系主要受力构件是cl复合墙板 cl钢丝网架板形成的复合混凝土剪力墙由两层钢丝网用斜插钢丝 腹丝 连接成的空间骨架 中间夹以聚苯乙烯板形成cl网架 内外两侧浇筑混凝土而构成 新型结构体系 cl体系复合墙板 北京大兴示范农宅 石家庄信通花园 邢台阳光国际 青岛海尔家苑 新型结构体系 asa板轻型钢框架镶嵌式体系asa板以水泥 粉煤灰 发泡混凝土为主要原料 中间嵌入保温材料聚苯板asa板内嵌轻型钢框架 就构成了该建筑体系 新型结构体系 asa板建筑构件 屋面板 楼板 新农村建设项目工程实例 非透光型围护结构的应用评价 新型结构体系的测试2007年2月对北京市大兴区两座新农村建设示范农宅进行的实地测试 两座农宅分别选用了cl体系和钢板内嵌夹心保温体系这两种新型结构体系 轻质夹芯保温体系 cl体系 室内表面灌浆前 灌浆过程 钢板内嵌夹心保温外墙 吊装 通风墙体 夏季 冬季 通风墙体 干挂瓷板面砖 干挂彩釉玻璃幕墙 干挂式背通风外墙保温隔热体系外墙面设龙骨 以多种增强板作面层装饰龙骨间填保温材料在龙骨上安装复合好的保温装饰板 moma 万国城 所有外窗统一规格尺度 而且窗间距也相同 建筑外墙以特殊工艺处理的无光黑 白两色玻璃和纯铜板做幕墙装饰 保温形式 100mm复合聚苯板 表面有铝箔反射层 干挂彩釉玻璃幕墙 中间10cm空气层 清华大学建筑节能研究中心 berc 37 典型性能可调节围护结构的研究 通风外墙实验研究 理论分析保温 隔热测试通风与隔热性能主要结论 与普通外墙相比 通风外墙的隔热性能提高约20 合理的夹层宽度为50mm 100mm 外立面的开口面积约为0 05 0 10m2 m立面宽度适用于不太注重保温的夏热冬冷 夏热冬暖地区 通风墙体 太阳墙由集热和气流输送两部分系统组成 集热系统为垂直墙板 一般为金属板材 覆于建筑外墙的外侧 上面开有小孔 与墙体的间距一般200mm左右 气流输送系统包括风机和管道 通风墙体 德国erlangen市市政厅大楼 加拿大bombardier飞机公司组装厂 瑞士wasag大楼 通风墙体 北京奥运村实验房 山东建筑工程学院梅园公寓 太阳墙系统 可将50 80 的太阳辐射能量转化为可用的热能 普通 太阳墙系统 可将空气加热至高于环境温度15 至35 加玻璃的系统可提升温度高达60 太阳墙 板一般安装在距外墙10 30cm处提供35 80立方米新风量 hr 新型透光型围护结构 真空玻璃的原理 保温瓶原理 1893年发明 特点 平板 透明 真空层0 1 0 2mm厚 两片平板间有支撑物陈列 支撑物直径0 3 0 6mm 真空vs 中空 44 电致变色玻璃 3000 5000元 m2 国产电致变色玻璃 45 opticalprinciples 折光玻璃 casestudies berlaymontbuildinginbrussels casestudies berlaymontbuildinginbrussels 膜结构 ptfe 聚四氟乙烯涂层覆盖玻璃纤维织物颜色多为白色一种 ptfe膜材刚安装时略微呈黄色 随着太阳光的照射 一般在3 6个月变为纯白色 透光率在10 15 之间 尽管ptfe可以降低太阳辐射得热 但是由于透光率较小 会影响室内自然采光效果 etfe膜 聚四氟乙烯 经过改进了的一种粉式聚合树脂 具有张拉强度大 质轻 透明等特点 由于etfe薄膜自身很薄 单层薄膜厚度不超过0 5mm 因此可忽略膜材本身的热阻 在多层膜之间形成多个空气夹层 利用空气层的热阻来实现结构的保温 当采用5层etfe薄膜的结构 其传热系数k值可以降至1 0w m2 k左右 白色膜材透光率为50 55 既能降低太阳辐射得热 控制温差传热得热 同时能提高室内采光效果 53 etfe膜 膜结构张膜充气 四氟乙稀 etfe 薄膜 bubblewall 结露问题 1 膜层下表面冬季夜间 停空调2 夹层空间的膜层表面过渡季 夹层温度波动大 夹层含湿量有惯性3 夹层的钢结构表面过渡季或冬季 夹层温度波动大 夹层含湿量有惯性 典型性能可调节围护结构 双层皮幕墙dsf 基本种类与构造自然通风外循环双层皮机械通风外循环双层皮机械通风内循环双层皮 54 1 自然通风外循环2 机械通风外循环3 机械通风内循环 双层皮幕墙 外挂式 走廊式 井箱式 百叶窗式 gsw外景gsw东 西办公室内景 城市之门 外景 杜塞尔多夫的arag总部 arag总部 debis总部大楼 外层幕墙由无框的可旋转玻璃百叶板组成 德国邮政大楼 实景照片 西立面 敞开式外走廊 丝网印刷玻璃 可调节内遮阳 內凹式玻璃遮阳 上部分反光中部遮阳玻璃倾斜角度不一样 大型透光围护结构设计总结 目前我国存在盲目推广双层皮幕墙的问题 认为双层皮幕墙就是节能法宝 忽略了其气候适应性特点以及设计构造的高要求 应用中出现比较多的问题 包括不考虑气候特征和建筑类型 盲目采用单一类型 不节能 的双层皮幕墙形式 例如 南方炎热地区办公建筑盲目采用内呼吸双层皮幕墙 表3 5 不考虑与外界通风 结果消耗量风机能耗 利用室内低温空气带走空腔热量 节能效果有限 对于这种情况事实上完全用遮阳系数在0 3以下的low e遮阳型玻璃或浅色玻璃就可以 因为继续降低外窗的遮阳性能后其节能效果相对很有限 或者直接就减少建筑的窗墙比 避免采用全玻璃幕墙建筑 又如 现在比较多的高档住宅也采取双层皮幕墙形式 有时候完全没有必要 因为对于住宅而言 完全可以直接采用固定外遮阳的方式 节能效果和技术经济性更好 设计中构造错误 甚至违背双层皮幕墙设计基本原理 问题1 分不清外呼吸 内呼吸幕墙系统对内 外层玻璃的不同性能要求 比较常见的问题就是无论内呼吸 外呼吸方式 外层玻璃均为采用单玻 内层玻璃为中空玻璃 事实上 对于内呼吸幕墙而言 高性能的玻璃置于外层节能效果更好 问题2 无法通风 或者无法有效通风 主要原因包括夹层空间面积不够 或者上下多层连通通风 实际通风效果有限 通风效果不佳 无