生态-建筑体型与热控制 PPT课件

组员 安先锐龚旭陈朝光亚森 建筑体形与热控制 1 体形系数 建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值 外表面积中 不包括地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积 一般来讲 体形系数越小对节能越有利 2 体形系数越大 说明单位建筑空间所分担的热散失面积越大 能耗就越多 在其他条件相同的情况下 建筑物耗热量指标随体形系数的增长而增长 有研究资料表明 体形系数每增大0 01 耗热量指标约增加2 5 从有利节能出发 体系系数应尽可能的小 3 一般建筑物的体形系数宜控制在0 30以下 若体形系数大于0 30 则屋顶和外墙应加强保温 以便将建筑物耗热量指标控制在规定水平 总体上实现节能50 的目标 4 建筑体形系数与能耗的关系 建筑体形系数与建筑物的能耗有直接关系 体形系数越大 说明同样建筑体积的外表面积越大 散热面积越大 建筑能耗就越高 对建筑节能越不利 体形系数越小对建筑节能越有利 也就是说 在其他条件相同的情况下 体积小 体形复杂的建筑 以及平房和低层建筑 体形系数较大 对节能不利 体积大 体形简单的建筑 以及多层和高层建筑 体形系数较小 对节能较为有利 通常宽的建筑比窄的好 高的比矮的好 外表整齐的比外表凸凹变化的好 减少建筑物体型系数 也就是减少建筑物外表面积 减少外围护结构面积 减少建筑形体的凹凸 是节能的有效措施之一 通常居住建筑体形系数控制在0 3 若体形系数大于0 3 则屋顶和外墙应加强保温 其传热系数应满足规定 5 影响建筑体形的因素 1 底面长宽比 l b 对体形系数的影响当建筑物的层数和层高确定以后 建筑物的体形系数会随着建筑物的底面长宽比l b的增加的而单调递增 6 2 层数 n 对体形系数的影响当建筑物的层高和底面宽度确定后 不同建筑面积 不同进深的建筑物的最佳层数及最佳体形系数结果如下 7 3 宽度 b 对体形系数的影响上文得知通过减少l b来减少建筑物的体形系数 但是考虑到人们的生活习惯以及采光等因素的制约 对于建筑物的宽度通常在8 14m的范围内 所以为了减少l b 我们只能通过选择较大的建筑物宽度去减少体形系数 如下表2 8 9 4 层高 h 对体形系数的影响在建筑物的长度 层数确定后 建筑物的体形系数随着层高的增大而减少 尤其对于底层建筑而言 其建筑体形系数受层高的影响更大 10 体形系数及其在建筑能耗分析中的应用 为得到合理的有利节能的建筑体形 体形系数一般应控制在0 3以内 住宅进深应扩大到10m以上 而长度则以55m为宜 从热传递方面分析 通常建筑物实墙的阳角内侧气流较通风口处差且散热面相对比较大 所以交角处内表面的温度远比主体内表面温度低 同时由于具有热桥作用的框架柱或构造柱常设在此处 所以一般交角处是建筑物耗能量较大的部位 如果建筑物设计成圆柱形 则外墙棱角少 外表面积也小 有利于减少能量的消耗 所以外表面整齐的建筑比外表面凸凹变化的建筑要节能 从接收太阳辐射热能考虑 应使建筑物南向墙面的面积尽量的大 其他墙面的外表面积尽可能的小 也就是说南向墙面与其他各方位墙面的面积比应是越大越好 另外 也可以利用植物来调节气温 在日照强烈的墙面 种植植物来吸收太阳热量 减少传入室内的热源 11 控制或降低体形系数的方法 1 减少建筑面宽 加大建筑幢深 对体量1000 8000m2的建筑 当幢深从8m增至12m时 各类型建筑的耗热指标都有大幅度的降低 但幢深在14m以上再继续增加则耗热指标降低很少 在建筑面积较小 2000m2以下 和层数较多 6层以上 时指标还可能回升 加大幢深由8m增大到14m 可使建筑耗热指标降低11 33 总建筑面积越大 层数越多耗热指标降低越大 其中尤以幢深从8m增至12m时指标降低的比例最大 因此 对于体量1000 8000m2的南向住宅建筑幢深设计为12 14m 对建筑节能是比较适宜的 2 增加建筑物的层数 层数一般可加大体量 降低耗热指标 当建筑面积在2000m2以下时 层数以3 5层为宜 层数过多则底面积太小 对减少热耗不利 当建筑面积为3000 5000m2时 层数以5 6层为宜 当建筑面积为5000 8000m2时 层数以6 8层为宜 6层以上建筑耗热指标还会继续降低 但降低幅度不大 3 建筑体型不宜变化过多 严寒地区节能型住宅的平面形式应追求平整 简洁 如直线型 折线型和曲线型 在节能规划中 对住宅形式的选择不宜大规模采用单元式住宅错位拼接 不宜采用点式住宅或点式住宅拼接 12 被动式建筑控制体型和热控制策略 一是尽量减少体型的不必要的 小尺度的凸凹不齐 以利于降低体形系数 减少热量损失 二是做到各单元的有机组合 尽量利用外墙面重叠 以减少外墙面积 尤其注意山墙的面积的有效控制 减少西晒问题出现 三是将控制体形系数量化的极限范围内 在满足必要的平面功能布局的要求的同时 尽量的增加南向墙体表面面宽 减小进深 并为防止夏季过热采取适当的遮阳措施 四是将控制体形系数控制在极限范围内 适宜地作建筑底层架空处理 并结合底层环境景观进行设计 起到夏季导风 冬季防风的作用 13 绿色建筑 让城市生活更低碳 更美好 绿色建筑技术与典型案例分析 14 1 什么是绿色建筑 初步了解绿色建筑2 绿色建筑关键技术 深入理解绿色建筑3 绿色建筑的典范 形象认识绿色建筑 15 概念的澄清 绿色建筑的 绿色 并不是指一般意义的立体绿化 屋顶绿色建筑花园 而是代表一种概念或象征 指建筑对环境无害 能充分利用环境自然资源 并且在不破坏环境基本生态平衡条件下建造的一种建筑 又可称为可持续发展建筑 生态建筑 回归大自然建筑 节能环保建筑等 16 绿色建筑是在建筑的全寿命周期内 最大限度地节约资源 节能 节地 节水 节材 保护环境和减少污染 为人们提供健康 适用和高效的使用空间 与自然和谐共生的建筑 绿色建筑评价标准 GB50378 2006 经济效益 环境效益 社会效益 节能 环保 适用 绿色建筑三大要素及其三大效益 节能 节水 节材 节地室内环境质量 智能控制 减少环境污染减少二氧化碳排放 健康 适用 高效 17 2 绿色建筑关键技术 深入理解绿色建筑 18 节能 19 1 1 太阳能光热系统 太阳能供暖利用太阳能转化为热能 通过集热设备采集太阳光的热量 再通过热导循环系统将热量导入至换热中心 然后将热水导入地板采暖系统 通过电子控制仪器控制室内水温 在阴雨雪天气系统自动切换至燃气锅炉辅助加热让冬天的太阳能供暖得以完美的实现 春夏秋季可以利用太阳能集热装置生产大量的免费热水 20 1 2 太阳能光伏系统 21 在冬天 我们从土壤中吸取热量 冷 暖 在夏天 我们把热量排到土壤中 2 地源热泵系统 原理 以岩土体为冷热源 由水源热泵机组 地埋管换热系统 建筑物内系统组成的供热空调系统 22 3 毛细管三维辐射采暖制冷系统 冬季 毛细管内流淌着较低温度的热水 均匀柔和的向房间辐射热量 夏季毛细管内流动着温度较高的冷水 均匀柔和的向房间辐射冷量 由于毛细管席换热面积大 传热速度快 因此传热效率更高 23 4 温湿度独立控制空调系统 温度 湿度分别独立处理 可实现精确控制 处理效率高 能耗低 24 5 1 用光导管进行自然采光 适用范围1 家庭照明 别墅 车库2 大型商场 医院 养老院3 厂房 仓库 办公楼 会议室4 学校教室 博物馆 体育场馆5 危险产地照明 地下室照明6 水产养殖 科学研究 25 有人工作时自动打开该区的灯光和空调 无人时自动关灯和空调 有人工作而又光线充足时只开空调不开灯 自然又节能 会议室中安装人体感应 可做到有人开灯 开空调 无人关灯 关空调 以免忘记造成浪费 5 2 智能照明系统 26 6 围护结构 27 6 1墙体节能 墙体节能技术又分为复合墙体节能与单一墙体节能 复合墙体节能是指在墙体主体结构基础上增加一层或几层复合的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能 根据复合材料与主体结构位置的不同 又分为内保温技术 外保温技术及夹心保温技术 单一墙体节能指通过改善主体结构材料本身的热工性能来达到墙体节能效果 目前常用的墙材中加气混凝土 空洞率高的多孔砖或空心砌块可用作单一节能墙体 28 6 2窗户节能窗户节能技术主要从减少渗透量 减少传热量 减少太阳辐射能三个方面进行 遮阳板 建筑主体外立面有一条条横向排列的金属是遮阳百叶 穿孔透光铝板 百叶上有着大小长短不等的方型镂空 据说这一设计是史蒂芬 霍尔受一片棕榈叶的启发设计而成 会呼吸的表皮 根据太阳运行角度 室内光线强度要求 采用机翼性电控遮阳系统 在太阳辐射强烈的时候打开 遮挡太阳辐射 降低空调能耗 在冬季和阴雨天的时候打开 让阳光射入室内 降低采暖能耗 电控智能遮阳 29 6 3屋面节能 有屋顶花园的建筑不一定是绿色建筑 屋顶花园却是绿色建筑的要素之一 30 7 节水 黄花鸢尾 梭鱼草 再力花 水葱 污水采集器 过滤器 再次使用 1 雨水和污水的回收利用 31 2 节水器具的使用 32 8 节材 1 建筑材料就地取材 至少20 按价值计 的建筑材料产于距施工现场500公里范围内 2 使用耐久性好的建筑材料 如高强度钢 高性能混凝土 高性能混凝土外加剂等 3 建筑垃圾资源化综合再利用 可再循环材料 按价值计 占所用总建筑材料的10 4 在保证性能的前提下 优先使用利用工业或生活废弃物生产的建筑材料 5 使用可改善室内空气质量的功能性装饰装修材料 6 结构施工与装修工程一次施工到位 避免重复装修与材料浪费 33 1 建筑场地选址无洪灾 泥石流及含氡土壤的威胁 建筑场地安全范围内无电磁辐射危害和火 爆 有毒物质等危险源 2 住区建筑布局保证室内外的日照环境 采光和通风的要求 满足 城市居住区规划设计规范 GB50180中有关住宅建筑日照标准的要求 3 绿化种植适应当地气候和土壤条件的乡土植物 选用少维护 耐候性强 病虫害少 对人体无害的植物 4 住区的绿地率不低于30 人均公共绿地面积1 2 人 9 节地 34 3 绿色建筑的典范 形象认识绿色建筑 35 北京奥运村 36 1 采用了与建筑一体化的太阳能热水系统 系统包括 集热系统 储热系统 换热系统 生活热水系统奥运会期间可为16800名运动员提供洗浴热水的预加热 奥运会后 供应全区近2000户居民的生活热水需求 37 2 奥运村将利用清河污水处理厂的二级出水 建设 再生水源热泵系统 提取再生水中温度 为奥运村提供冬季供暖和夏季制冷 3 景观与水处理花房相结合 在阳光花房中 组成植物及微生物食物链处理生活污水 实现中水利用 38 4 合理利用了木塑 钢渣砖和农业作物秸秆制作的建材制品 水泥纤维复合井盖等再生材料 节约资源 5 奥运村部分建筑赛后需拆迁 多采用拆迁后可回收再利用无毒无味无污染材料 有效节约资源 控制环境污染 39 雨水收集和灰水处理系统的在住宅中应用的详细介绍 40 潜在的成本节约雨水收集和灰水处理系统的广泛使用将有助于减小和控制表面径流 它可以减少对其他污水处理设施使用的需求 同时供应基础设施以应付日益增加的用水需求 因此供应了爱尔兰供水的总成本 通过减少污水处理厂的处理量来减少污水的处理费用 从而在未来减少了对污水处理厂的升级费用 41 典型的DRWH系统由三部分组成 径流输送区 集水区 储水罐 42 家庭雨水系统介绍 雨水收集是一项为家庭使用提供可再生清洁水来源的工艺 收集来的雨水主要用于非饮用水 例如冲厕 洗衣 洗车和灌溉花园 然而 收集来的雨水通过特殊的工艺也是可以饮用的 这个DRWH系统的应用将会带来世界范围内大量家庭用水的节约 通过对装有此系统的房屋的深入研究 公用的供水体积将会减少30 92 屋顶雨水收集是最常用的技术 相比其他的集水方式 从屋顶来的集水受污染的更少 43 集水区 集水区必须做到两点 防漏 不对雨水造成太大的污染屋顶是最常被用作家庭雨水收集系统的场所 屋顶的材料对雨水的收集数量和质量是至关重要的 一个良好的流域面总是有助于建立更好的水质和更多的水量 一个精心设计的屋顶通常有0 7至0 9的径流系数 包括溢出 渗漏 屋顶润湿和蒸发等流失的 这些都减少了实际流入到储水箱的雨水流量 44 径流输送系统 组成 檐槽和落水管材料 在爱尔兰 镀锌钢 不锈钢 玻璃纤维和塑料是用于檐槽和落水管最普通的材料 经济 根据当地的价格和条件 传统的金属或者塑料檐槽盒落水管在整个雨水收集系统中的费用通常在5 15 之间 45 储水罐 位置 储水罐可以放在屋内 或者作为一个单独的装置放在屋外 材料 最长用于制造储水槽的材料就是水泥砖 金属 普通水泥混凝土和钢筋水泥混凝土 形状 储水罐形状的选择取决于储水罐是地上式还是地下式的 尺寸 罐的尺寸在4000L到16000L最为合理 具体的尺寸根据屋顶可利用面积 降雨量和房屋居住人口所决定 经济 储水罐通常是这个系统中最贵的组成部分 大概是整体价值的50 70 46 屋顶集水区 檐槽 落水管 储水罐 过滤 泵房 47 家庭收集雨水的处理工艺 简单的处理工艺就可以使雨水的水质大大提高 然而要用于饮用就要通过复杂且昂贵的过程了 这里介绍了一些简单却可以大大提高雨水质量的处理方式 消毒 为雨水提高微生物质量 其中加氯消毒是最常见最方便的方法 砂滤法 最简单的方法可以提高收集雨水的细菌质量 巴氏灭菌法 这个方法是通过紫外射线和太阳能热量的结合来实现的 48 对于像淋浴这样的有特殊要求的水质 单单一种方式的水处理方式是不够的 而如果是冲厕或者花园灌溉这样低水质要求的水 曾可采用最简单的处理方式 如果要将收集雨水用于饮用水 则需要强化处理 膜滤和消毒系统的结合是最常见的强化处理 合理利用 49 4 2家庭灰水处理系统 灰水 GW 是从淋