被动式技术PPT课件

被动式建筑技术设计 PassiveConstructionTechnologyDesign 1 被动式节能技术 PassiveEnergy savingTechnique 目录 CONTENTS 第三部分 被动式技术的经典案例 第一部分 被动式技术的概述 第二部分 被动式技术的类型 2 被动式节能技术 PassiveEnergy savingTechnique Chapter1 被动式技术的概述 3 被动式技术 主动式技术 保温 隔热 自然通风 利用自然光 利用太阳能 以非机械电气设备干预手段实现建筑能耗降低的节能技术 系统设备优化 高效节能设备选用 通过机械设备干预手段为建筑提供采暖空调通风等舒适环境 4 被动式节能技术 PassiveEnergy savingTechnique Chapter2 被动式技术的类型 5 被动式建筑技术 建筑保温 6 被动式建筑技术 建筑保温 为了获得更多的太阳辐射热 建筑必须朝南向 最大偏角在偏南向30 太阳房的采暖性能随着南向窗偏离的角度的增加而降低 在30 偏角内会降低10 建筑布局 1 避免在多风地区布置建筑 如山顶2 利用常青树挡风墙3 利用花园墙保护建筑入口处4 在多风的地区 将建筑紧贴地面5 布局紧凑 避免风的侵袭 6 建筑形式采用流线型或圆角7 成组团布置 利用建筑之间的互相遮挡8 使用大倾角坡屋面 引导刚顶屋面流走9 辅助用房布置在冬季主导风的上风向10 利用阳光间或阳光廊做缓冲空间 7 被动式建筑技术 建筑保温 体形系数 定义 居住建筑体形系数S在 民用建筑节能设计标准 JGJ26 95 以下简称标准 中已有明确的定义 即 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 S F V式中 S 建筑体形系数F 建筑的外表面积 m V 建筑体积 m 8 被动式建筑技术 建筑保温 平剖面热环境分区 合理布置缓冲空间 如辅助空间 储藏室 厕所 设备室等 布置在北侧 将主要起居空间 热空间 和辅助空间 冷空间 分离 布置于南侧 通过附加阳光间等方式直接受益式利用太阳热能和光线 阳光间可以用作南侧的缓冲空间 缓冲冬季室外的低温 9 被动式建筑技术 建筑保温 平剖面热环境分区 辅助空间 冷空间 主要起居空间 热空间 分离 10 被动式建筑技术 建筑保温 平剖面热环境分区 利用阳光间作为缓冲空间 11 被动式建筑技术 建筑保温 平剖面热环境分区 建筑空间布局时 可以利用建筑的错层 天窗 升高北向房间的高度等使处于北向的房间和大进深房间的深处获得日照 1 增加建筑南向墙面的面积 建筑的南向立面 其窗墙面积比大于30 房间平面布置可以采用错落的方法 争取南向的开窗 同时布局考虑南北向空气对流 12 被动式建筑技术 建筑保温 加强外围护结构的热工性能 断桥铝塑复合门窗采用隔热铝型材和中空玻璃 它的热传导系数K值为3W m2 K以下 比普通门窗热量散失减少一半 降低取暖费用30 左右 13 被动式建筑技术 建筑隔热 14 被动式建筑技术 建筑隔热 减少太阳辐射 设计布局策略 15 被动式建筑技术 建筑隔热 减少太阳辐射 特殊玻璃 Low E中空玻璃Low E中空玻璃 又名低辐射镀膜玻璃 具有优异的热性能和良好的光学性能 Low E玻璃相比普通玻璃 其表面镀上了一层以银为基础的低辐射薄膜 将辐射率从0 84降到0 15以下 因此 用Low E玻璃制造建筑物门窗 可大大降低因辐射而造成的室内热能向室外的传递 Low E玻璃的可见光透过率从理论上的0 95 不等 可见光透过率代表室内的采光性 室外反射率从10 30 左右 室外反射率就是可见光反射率 代表反光强度或者耀眼程度 目前为止中国要求幕墙的可见光反射率不大于30 16 被动式建筑技术 建筑隔热 减少太阳辐射 遮阳系统 17 被动式建筑技术 建筑隔热 减少太阳辐射 遮阳系统建筑自遮阳 相互遮阳 自身遮阳 通过建筑群的紧密与建筑自身的凹凸关系产生阴影实现遮阳 这种简易的遮阳方式在我国江南的民居中得到广泛的应用 街道狭长进深大 两侧与邻房紧靠或只用狭小的胡同相隔 将直接采光处有意识的置于建筑的阴影处 利用彼此之间的互相遮阳 以适应当地的炎热的气候 建筑自遮阳 如挑檐 骑楼 花格窗等 特点是它们都是建筑其它功能构件 同时能起到建筑遮阳的作用 如挑檐骑楼等有避雨 为人们提供活动灰空间等作用 花格窗则缘于对于建筑装饰的需要 这种遮阳方式自古有之 遮阳效果好 同时富有地方特色 建造容易 缺点是耐久性稍差 18 被动式建筑技术 建筑隔热 减少太阳辐射 遮阳系统绿化遮阳 垂直绿化 19 被动式建筑技术 建筑隔热 减少太阳辐射 遮阳系统绿化遮阳 屋顶绿化 20 外部种植 在选择植物遮阳时要注意以下几个问题 第一 选择合适的绿化种类 第二 防止藤蔓植物带来的虫害 第三 落叶乔木和藤蔓在冬天会对窗口的阳光进入造成平均20 左右的损失 这在设计中也是一个应该考虑的因素 被动式建筑技术 建筑隔热 减少太阳辐射 遮阳系统绿化遮阳 21 被动式建筑技术 建筑隔热 减少太阳辐射 遮阳系统构件遮阳 22 被动式建筑技术 建筑隔热 减少太阳辐射 遮阳系统构件遮阳水平遮阳 优点 1 有效的遮挡高度角较大2 遮阳板设计的宽度及位置能非常有效的遮挡夏季日光而让冬季日光最大限度的进入室内 缺点 1 早晚太阳位置较低的位置遮阳效果不佳 23 被动式建筑技术 建筑隔热 减少太阳辐射 遮阳系统垂直遮阳 优点 1 能遮挡早晚太阳位置较低时的阳光 宜放置于北侧 东侧 缺点 1 从窗口正上方投射的阳光 这样效果不佳 不宜放置在南边 24 被动式建筑技术 建筑隔热 减少太阳辐射 遮阳系统挡板式遮阳 优点 1有效的遮挡高度角较小的 正射窗口的阳光 缺点 1 对视线和通风阻挡都比较严重 对立面影响较大 一般不宜采用固定式的建筑构件 而宜采用可活动或方便拆卸的挡板式遮阳形式 25 被动式建筑技术 建筑隔热 减少太阳辐射 遮阳系统构件遮阳综合遮阳 优点 1 对于各种朝向和高度角的阳光都比较有效 进入室内的自然光线也更为均匀 缺点 1 对视线和通风阻挡都比较严重 对立面影响较大 26 被动式建筑技术 建筑隔热 减少太阳辐射 遮阳系统百叶式遮阳 优点 1 能够根据需要调节角度 只让需要的光线与热量进入室内 2 不遮挡室内的视野 综合满足遮阳和通风的需要 27 被动式建筑技术 建筑隔热 减少太阳辐射 遮阳系统综合遮阳 优点 1 对于各种朝向和高度角的阳光都比较有效 进入室内的自然光线也更为均匀 缺点 1 对视线和通风阻挡都比较严重 对立面影响较大 28 被动式建筑技术 建筑隔热 加快热量散失 液体蒸发降温 液体蒸发时会吸收热量 因此 使建筑靠近水体 可以利用水体蒸发吸收热量 降低建筑周围空气的温度 与建筑发生热交换达到降温目的 如国家大剧院 建筑球壳体外环绕人工湖 湖面面积达35500平方米 有助于通过蒸发吸收周围热量 达到降温 29 被动式建筑技术 建筑隔热 加快热量散失 植物降温 覆盖在建筑墙面上的植物墙能很好的调节室内温度 植物降温原理主要有吸收热能 只反射出绿色光线低能量部分 另外蒸腾作用也能大大降低建筑表层温度 还就是土壤本身的温度可以降温 统计表明 如果城市屋顶面积有6 被绿化 其城市热岛效应降低1 到2 来自建筑物的温室气体排放也将大幅减少 30 被动式建筑技术 自然通风 31 被动式建筑技术 自然通风 风压通风 风压通风指因迎风面空气压力增高 背风面空气压力降低 从而产生压差形成由迎风面流向背风面的空气流动现象 风压通风分类 穿堂风文丘里效应 改善自然通风方式 32 被动式建筑技术 自然通风 风压通风穿堂风 指当空气从房间一侧开口进入 从另一侧开口流出时形成的风 穿堂风取决于建筑相对面开口是否充分打开 进气窗和出气窗之间的风压差大小 房屋内部空气流动阻力大小 房屋在通风方向的进深不能太大 一般最大有效进深大约为层高的5倍 改善自然通风方式 33 被动式建筑技术 自然通风 风压通风文丘里效应 文丘里效应 也称文氏效应 这种现象以其发现者 意大利物理学家文丘里 GiovanniBattistaVenturi 命名 该效应表现在受限流动在通过缩小的过流断面时 流体出现流速或流量增大的现象 其流量与过流断面成反比 而由伯努力定律知流速的增大伴随流体压力的降低 即常见的文丘里现象 通俗地讲 这种效应是指在高速流动的流体附近会产生低压 从而产生吸附作用 利用这种效应可以制作出文氏管 改善自然通风方式 34 被动式建筑技术 自然通风 热压通风 改善自然通风方式 热压通风指由室内外空气温度差而造成空气密度差 从而产生压差形成热气向上冷气向下的空气流动现象 35 被动式建筑技术 自然通风 置换通风 改善自然通风方式 置换通风是一种新的通风方式 这种送风方式与传统的混合通风方式相比较 可使室内工作区得到较高的空气品质 较高的热舒适性并具有较高的通风效率 置换通风以低速在房间下部送风 气流以类似层流的活塞流的状态缓慢向上移动 到达一定高度时 受热源和顶板的影响 发生紊流现象 产生紊流区 气流产生热力分层现象 出现两个区域 下部单向流动区和上部混合区 空气温度场和浓度场在这两个区域有非常明显的不同特性 下部单向流动区存在一明显垂直温度梯度和浓度梯度 而上部紊流混合区温度场和浓度场则比较均匀 接近排风的温度和污染物浓度 36 被动式建筑技术 自然采光 37 被动式建筑技术 自然采光 合理建筑布局 利用有利朝向朝南 天然采光最佳方向 采光与采暖得热兼得 北方 光线虽弱但稳定 适于非常炎热地区 最不利的方向是东面和西面 采用合理的平面形式建筑物平面 决定天然采光口数量和侧窗和天窗搭配天井及其功能 中央天井的透光性 反射率 以及其空间的几何比率 深度和宽度之比 38 被动式建筑技术 自然采光 合理建筑布局 锯齿形天窗优点 a 光线反射到室内墙壁上 作漫反射体 舒适感提高b 彻底解决因直射光线或阳光带来的眩光问题 利用天窗采光天窗采光 单层或多层的顶层屋顶上设置天窗采光建筑物天窗的优点a 光线相对均匀b 水平窗口比竖直获得光线多开天窗引起的问题及解决办法问题 来自天窗的光线在夏天时比冬天时更强 解决办法 采用矩形天窗 锯齿形天窗 避免平天窗 39 被动式建筑技术 自然采光 天然采光新技术 导光管 三部分组成 集光器管体部分出光部分 40 被动式建筑技术 自然采光 天然采光新技术 采光隔板侧窗上安装一组反射装置 使窗口直射阳光多次反射进入室内 提高房间内部照度的采光系统 导光棱镜窗利用棱镜的折射作用改变入射光方向 使阳光照射到房间深处 减少直射光引起的眩光 41 被动式建筑技术 太阳能的利用 42 被动式建筑技术 直接收益式 直接收益式 建筑物直接接受太阳能从而进行采暖是一种最简单 最直接的对太阳能的利用方式 原理 房间本身是一个集热储热体 冬天阳光通过南向较大面积玻璃窗 直接照射至室内 使室内温度升高 所吸收的太阳能 一部分以辐射 对流方式在室内空间传递 一部分导入蓄热体内 然后逐渐释放出热量 43 被动式建筑技术 直接收益式 直接收益式 设计标准 时间正确 阳光在每年需要的时间射入得热量与使用者舒适要求相符合 温度波动 选用适宜玻璃减小通过玻璃的热损失阳光射入建筑的方式与使用方式一致 直射 眩光 漫反射 特点 直接受益式是应用最广的一种方式 构造简单 易于安装和日常维护 与建筑功能配合紧密 便于建筑立面的处理 室温上升快 但是室内温度波动较大 可节省2 3 以上的非再生能源 冬季利用反射板增强光照 夏季反射板遮挡直射 漫射光采光 利用高侧窗直接受益 44 被动式建筑技术 间接收益式 集热蓄热墙式 原理 向阳侧设置带玻璃罩的储热墙体 利用南向垂直集热蓄热墙吸收穿过玻璃采光面的阳光 通过传导 辐射及对流 把热量送至室内 墙的外表面涂成黑色或某种深色 以便有效地吸收阳光 基本形式 特隆布墙 45 被动式建筑技术 间接收益式 对流环路式 南墙设置太阳空气集热 墙 利用墙体上下通风口进行对流循环的采暖形式 46 被动式建筑技术 间接收益式 集热蓄热墙式与对流环路式相结合 47 被动式建筑技术 间接收益式 附加阳光间式 开设内外通风窗有效改善冬夏季工况 通风口可以用门窗代替 在向阳侧设透光玻璃构成阳光间接受日光照射 是直接受益式和集热蓄热式的组合 阳光间可结合南廊 入口门厅 休息厅 封闭阳台等设置 可作为生活 休闲空间或种植植物 48 被动式建筑技术 间接收益式 附加阳光间式 该形式具有集热面积大 升温快的特点 与相邻内侧房间组织方式多样 中间可设砖石墙 落地门窗或带槛墙的门窗 阳光间内中午易过热 应该通过门窗或通风窗合理组织气流 将热空气及时导入室内 只有解决好冬季夜晚保温和夏季遮阳 通风散热 才能减少因阳光间自身缺点带来的热工方面的不利影响 冬季的通风也很重要 因为种植植物等原因 阳光间内湿度较大 容易出现结露现象 夏季可以利用室外植物遮阳 或安装遮阳板 百叶帘 开启甚至拆除玻璃扇 49 被动式建筑技术 间接收益式 蓄热屋顶式 屋顶上放置有吸热和储热功能的贮水塑料袋或相变材料 其上设可开闭的盖板 冬夏兼顾 都能工作 冬季白天打开盖板 水袋吸热 夜晚盖上盖板 水袋释放的热量以辐射和对流的形式传到室内 夏季工况与冬季相反 该形式适合冬季不太寒冷且纬度低的地区 因为纬度高的地区冬季太阳高度角太低 水平面上集热效率也低 而且严寒地区冬季水易冻结 另外系统中的盖板热阻要大 贮水容器密闭性要好 使用相变材料 热效率可提高 50 被动式节能技术 PassiveEnergy savingTechnique Chapter3 被动式技术的经典案例 51 案例二 秦皇岛 在水一方 C区 案例四 法国零能源学校 案例一 上海沪上生态家 案例三 台湾绿色魔法学校 52 案例一 上海 沪上生态家 53 被动式建筑技术 案例分析 沪上生态家 项目概况 2010年上海世博会首次设立城市最佳实践区 作为交流 分享 推广的平台 通过全球有代表性的城市实物案例 展示与探讨提高城市生活质量的途径 基于对都市住宅即城市高密度住宅生活方式的思考 实物展示于城市最佳实践区北部模拟街区 体现建成环境的科技创新 沪上 代表着这个项目立足上海本土 专为上海的地理 气候条件量身打造 项目由现代设计集团承担总承包商 联手同济大学 上海建科院等共同打造 比同类建筑节能60 以上 54 被动式建筑技术 案例分析 沪上生态家 项目概况 建筑立面 主入口 楼梯 南立面 55 被动式建筑技术 案例分析 沪上生态家 区位 区位 沪上 生态家项目位于中国东部沿海城市上海市 长江入海口附近 气候 地处夏热冬冷地区 气候潮湿 属亚热带季风性气候 四季分明 日照量充足 雨量丰沛 冬季以西北风为主 夏季以东南风为主 建筑设计要求 必须满足夏季防热要求 适当兼顾冬季保温要求 项目概况 56 被动式建筑技术 案例分析 沪上生态家 风环境系统 设计以风导向的理念展开 通过 生态核 呼吸窗 导风墙 等讲述自然通风技术的历程以及取 风 与自然的过程 设置多路横向贯穿风道 增强穿堂风通风的效果 顶部安装有静音风力发电机组 为建筑提供清洁能源 57 被动式建筑技术 案例分析 沪上生态家 太阳能系统 利用太阳能 1 借鉴上海传统民居的自然采光手法 利用天井 中庭采光 老虎窗 屋顶天窗采光 并结合智能化信息集成管理系统对室内光线进行调节 2 利用屋顶太阳能光伏板发电 太阳能热水系统提供电能与热水 58 被动式建筑技术 案例分析 沪上生态家 墙面绿化 59 被动式建筑技术 案例分析 沪上生态家 墙面绿化 60 被动式建筑技术 案例分析 沪上生态家 综述 61 案例二 秦皇岛 在水一方 社区C区 62 被动式建筑技术 案例分析 秦皇岛被动式超低能耗住宅 项目概况 在水一方C区 是国家住建部开展的中德合作被动式低能耗住宅项目示范工程 由秦皇岛五兴集团承建 河北五兴能源集团秦皇岛五兴房地产有限公司开发的秦皇岛 在水一方 C区项目 分别在2011 2012年被列为首批住房和城乡建设部国际科技合作项目 中德合作 中国 被动式低能耗居住建筑 示范项目 建筑面积28050平方米 由住建部科技发展中心组织 在德国能源署委派技术人员指导下 组织北京中建设计公司 清华同方人工环境有限公司进行了 被动式低能耗居住建筑 施工图纸的设计及能耗计算 63 被动式建筑技术 案例分析 秦皇岛被动式超低能耗住宅 区位 项目概况 区位 沪上 生态家项目位于中国东部沿海城市秦皇岛市 地处渤海海湾 气候 地处寒冷地区 气候潮湿 属温带季风性气候 四季分明 日照量充足 冬季以西北风为主 夏季以东南风为主 建筑设计要求 必须满足冬季保温的要求 部分地区适当兼顾夏季防热 64 被动式建筑技术 案例分析 秦皇岛被动式超低能耗住宅 项目概况 户型图 65 被动式建筑技术 案例分析 秦皇岛被动式超低能耗住宅 保温构造做法 66 被动式建筑技术 案例分析 秦皇岛被动式超低能耗住宅 保温构造做法 67 被动式建筑技术 案例分析 秦皇岛被动式超低能耗住宅 保温构造做法 68 被动式建筑技术 案例分析 秦皇岛被动式超低能耗住宅 节能效果分析 起居室 69 被动式建筑技术 案例分析 秦皇岛被动式超低能耗住宅 节能效果分析 卧室 70 被动式建筑技术 案例分析 秦皇岛被动式超低能耗住宅 节能效果分析 保温效果 71 案例三 台湾绿色魔法学校 72 被动式技术 台湾绿色魔法学校 项目概况 绿色魔法学校是台湾成功大学与台大电子合作建造拥有台湾第一座 零碳建筑 全球第一座亚热带绿建筑教育中心 并获得世界第一座亚热带绿建筑 获得台湾钻石建筑标章 获得美国LEED白金绿建筑标章 73 被动式技术 台湾绿色魔法学校 建筑外观设计 绿色魔法学校被誉为 诺亚方舟 是呼应环保名著 世界又热 又平 又挤 作者弗里曼所提 我们需要一百万个诺亚 一百万艘方舟 才能拯救这时代的全部物种 因此 把大量的船的印象贯彻于此设计中 轮盘作为调节太阳能光电板角度的控制器 航空母舰探照灯 74 被动式技术 台湾绿色魔法学校 建筑外观设计 海盗船的造型作为调节太阳能控制台 叶片状的太阳能光电板是魔法学校的飞船船驼 75 被动式技术 台湾绿色魔法学校 自然通风设计 利用建筑开窗 走廊 阳台等形成穿堂风 76 被动式技术 台湾绿色魔法学校 自然通风设计 绿色魔法学校的楼梯间 利用开窗 百叶调节楼梯间的采光与通风 77 被动式技术 台湾绿色魔法学校 自然通风设计 绿色魔法学校中庭在北侧墙面开窗 可将太阳辐射隔绝在外 屋顶装设有通风塔 加上许多空调具有通风设施 使得中庭有了很好的通风效果 78 被动式技术 台湾绿色魔法学校 自然通风设计 而且引进的漫射光 也可以作为白天的照明使用 使得中庭白天的光照效果良好 79 被动式技术 台湾绿色魔法学校 自然通风设计 绿色魔法学校办公室利用门片通风设计 80 被动式技术 台湾绿色魔法学校 自然通风设计 冬天紧闭门窗时可促进门窗换气 铝窗换气设计 81 被动式技术 台湾绿色魔法学校 太阳能通风塔通风设计 崇华厅 利用 灶窑 通风系统 源于古民居的被动式设计策略 由类似 拔风 的砖泥塑成的保温灶台和一根排烟烟囱构成 氧气由底部进入 废气于上部排除 引用此民居技术 将大型国际会议厅 崇华厅 的主席台后面挖了一排开口以引进凉风 同时在最高客席的后排上设计了 壁炉 式的 烟囱 创造出符合 拔风 原理的由低向高之流场 有效排除废气 另外在 烟囱 南面开了一个透明玻璃大窗 犹如抽风机 加强浮力 形成 灶窑 燃烧的层流风场 横扫观众席 使得 崇华厅 在冬天可靠电力 而达到舒适的通风 82 被动式技术 台湾绿色魔法学校 太阳能通风塔通风设计 83 被动式技术 台湾绿色魔法学校 太阳能通风塔通风设计 84 被动式技术 台湾绿色魔法学校 太阳能通风塔通风设计 85