建筑电气节能第4讲课件

1、建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 建设场地的建设场地的日照日照、风环境风环境和是影响场地内建筑能耗需求和是影响场地内建筑能耗需求的重要因素。的重要因素。 从建筑节能的角度出发，规划设计层面上在从建筑节能的角度出发，规划设计层面上在建设用地选建设用地选择择、场地外部空间设计场地外部空间设计时，必须考虑这些因素，为建筑单时，必须考虑这些因素，为建筑单体节能提供优越的基础条件。体节能提供优越的基础条件。 随着经济发展和生活水平提高，我国建筑能耗和交通能随着经济发展和生活水平提高，我国建筑能耗和交通能耗都将逐步提高，节能工作将从单体建筑的节能逐步向城市耗都将逐步提高，节能工作将从单体建筑的节能

2、逐步向城市和区域的建筑节能推进，从单纯的建筑节能向广义的交通和和区域的建筑节能推进，从单纯的建筑节能向广义的交通和城市形态等领域扩展。城市形态等领域扩展。 从城市层面看，与建筑节能和交通节能密切相关的城市从城市层面看，与建筑节能和交通节能密切相关的城市规划与设计具有很大潜力。规划与设计具有很大潜力。 对规划设计方案进行对规划设计方案进行基于节能的优化基于节能的优化，以及选择适宜的，以及选择适宜的节能措施确定整体的节能策略是规划设计层面应该解决的问节能措施确定整体的节能策略是规划设计层面应该解决的问题。题。 2.12.1概述概述建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 2.2.1 2.2.1 场

3、地选择与规划场地选择与规划 场地的场地的太阳辐射强度太阳辐射强度、风环境风环境和和地形地貌地形地貌对规划设计尤对规划设计尤为重要，也是影响建筑能耗的重要因素。为重要，也是影响建筑能耗的重要因素。（1 1）场地日照条件）场地日照条件 充分利用好日照是达到舒适和节能的最经济和环保的方充分利用好日照是达到舒适和节能的最经济和环保的方法。法。 好的场地规划应最大限度地留出太阳通道，通过合理布好的场地规划应最大限度地留出太阳通道，通过合理布局最大限度地使建筑单体获得被动利用太阳能的有利条件。局最大限度地使建筑单体获得被动利用太阳能的有利条件。 在夏季，有目的地通过建筑和植物形成阴影区，也是减在夏季，有目

4、的地通过建筑和植物形成阴影区，也是减少建筑空调需求的有效手段。少建筑空调需求的有效手段。2.22.2规划设计节能措施规划设计节能措施 建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 2.2.1 2.2.1 场地选择与规划场地选择与规划（2 2）地形地貌）地形地貌 在我国大部分地区，南向或东南、西南坡向的场地通常在我国大部分地区，南向或东南、西南坡向的场地通常意味着更好的日照、风环境等场地条件，更有利于建筑的节意味着更好的日照、风环境等场地条件，更有利于建筑的节能需求能需求. . 而山脊处的场地则意味着冬季风太大，建筑能耗需求的而山脊处的场地则意味着冬季风太大，建筑能耗需求的增大。增大。 夏热冬冷地区

5、，夏季尽可能遮阳和促进自然通风；冬季夏热冬冷地区，夏季尽可能遮阳和促进自然通风；冬季增加日照，减少寒风的影响。增加日照，减少寒风的影响。 2.22.2规划设计节能措施规划设计节能措施 建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 2.2.2 2.2.2 建筑形体和体型系数建筑形体和体型系数 建筑体型系数建筑体型系数是建筑的外表面面积是建筑的外表面面积F F与其体积与其体积V V的比值。的比值。如建筑物的高度相同，则其平面形式为圆形时体型系统最小，如建筑物的高度相同，则其平面形式为圆形时体型系统最小，依次为正方形，长方形以及其他组合形式。依次为正方形，长方形以及其他组合形式。 一般而言，建筑形体越简

6、单，体型系数越小；形体越复一般而言，建筑形体越简单，体型系数越小；形体越复杂，体型系数越高。杂，体型系数越高。 从降低建筑能耗出发，应从降低建筑能耗出发，应尽量减少建筑的体型系数尽量减少建筑的体型系数，选，选择简洁紧凑的建筑形式。择简洁紧凑的建筑形式。 在夏热冬冷地区，建筑体型系数不宜超过在夏热冬冷地区，建筑体型系数不宜超过0.350.35，否则必，否则必须加强维护结构的保温或减小窗墙比。须加强维护结构的保温或减小窗墙比。 相关研究表明，体型系数在相关研究表明，体型系数在0.70.7以上的独立建筑比体型系以上的独立建筑比体型系数数0.250.25左右的多层建筑耗能需求要高出左右的多层建筑耗能需

7、求要高出50%50%或更多。或更多。2.22.2规划设计节能措施规划设计节能措施 建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 2.2.3 2.2.3 朝向朝向 建筑朝向对建筑物的能耗需求的影响主要通过建筑朝向对建筑物的能耗需求的影响主要通过日照日照和和通通风风两个因素产生。两个因素产生。 有利的建筑朝向应使建筑在冬季增加太阳辐射得热，在有利的建筑朝向应使建筑在冬季增加太阳辐射得热，在夏季减少太阳辐射得热，且与当地夏季的主导风向一致，利夏季减少太阳辐射得热，且与当地夏季的主导风向一致，利于建筑的自然通风。于建筑的自然通风。（1 1）朝向与太阳辐射）朝向与太阳辐射 建筑物上的太阳辐射强度取决于一天中

8、的时刻、季节以建筑物上的太阳辐射强度取决于一天中的时刻、季节以及朝向。一般而言，在北半球地区，建筑物南立面比较有利及朝向。一般而言，在北半球地区，建筑物南立面比较有利于获得太阳能。就日照而言，我国大多数地区建筑于获得太阳能。就日照而言，我国大多数地区建筑南北朝向南北朝向布局最有利于建筑节能。布局最有利于建筑节能。2.22.2规划设计节能措施规划设计节能措施 建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 （2 2）朝向与风环境）朝向与风环境 区域的风环境通过对建筑的外墙热交换和自然通风产生区域的风环境通过对建筑的外墙热交换和自然通风产生作用，从而影响建筑的冬季采暖和夏季制冷能耗。作用，从而影响建筑的

9、冬季采暖和夏季制冷能耗。 风是由风是由气压差气压差和和温度差温度差引起的空气流动，分为大气环流引起的空气流动，分为大气环流和地方风，共同构成了城市的风环境。在夏季气候炎热地区，和地方风，共同构成了城市的风环境。在夏季气候炎热地区，特别是我国南方地区，良好的自然通风是减少建筑制冷需求特别是我国南方地区，良好的自然通风是减少建筑制冷需求的最经济的方法。的最经济的方法。 建筑通风一般可分为建筑通风一般可分为热压通风热压通风和和风压通风风压通风。 热压通风其原理为热空气上升，从建筑上部风口排出，热压通风其原理为热空气上升，从建筑上部风口排出，室外新鲜冷空气从建筑底部吸入，室内外空气温差越大，进室外新鲜

10、冷空气从建筑底部吸入，室内外空气温差越大，进出风口高度差越大，则热压作用越强。出风口高度差越大，则热压作用越强。 风压通风是利用建筑物的迎风面和背风面所产生的压力差风压通风是利用建筑物的迎风面和背风面所产生的压力差所实现的通风，要求建筑应面向夏季的主导风向，房屋的进所实现的通风，要求建筑应面向夏季的主导风向，房屋的进深要较浅，以便形成穿堂风。深要较浅，以便形成穿堂风。 2.22.2规划设计节能措施规划设计节能措施 建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 我国大部分地区受大陆性季风气候影响，夏季南风为主，我国大部分地区受大陆性季风气候影响，夏季南风为主，冬季北方盛行。冬季北方盛行。 在区域建筑

11、群体布局上，位于南侧的建筑宜保持一定的在区域建筑群体布局上，位于南侧的建筑宜保持一定的开敞性，建筑密度宜相对稀疏，以便留有风口形成穿堂风，开敞性，建筑密度宜相对稀疏，以便留有风口形成穿堂风，导入夏季东南风；而北部建筑要尽量封闭，以阻挡冬季北向导入夏季东南风；而北部建筑要尽量封闭，以阻挡冬季北向寒风寒风。2.2.4 2.2.4 微气候微气候 微气候微气候定义为由细小下垫面构造特性所决定的发生在地定义为由细小下垫面构造特性所决定的发生在地表（一般指土壤表面）表（一般指土壤表面）1.52.0m1.52.0m大气层中的气候特点和气候大气层中的气候特点和气候变化，它对人的活动影响最大。变化，它对人的活动

12、影响最大。 通过场地内通过场地内植物配置植物配置、生态水循环生态水循环等改善建筑周围的微等改善建筑周围的微气候来改善室内热环境，有效提高建筑的舒适度，避免通过气候来改善室内热环境，有效提高建筑的舒适度，避免通过技术手段提高舒适度而产生的能源消耗。因此，区域微气候技术手段提高舒适度而产生的能源消耗。因此，区域微气候的改善对建筑节能意义重大。的改善对建筑节能意义重大。2.22.2规划设计节能措施规划设计节能措施 建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 2.3.1 2.3.1 自然通风自然通风 自然通风自然通风是保证室内空气品质和改善室内热环境的重要是保证室内空气品质和改善室内热环境的重要手段。在

13、建筑设计中，合理布置室内空间，加强通风与导风，手段。在建筑设计中，合理布置室内空间，加强通风与导风，被动式降温对改善室内热环境，节约能源作用明显。被动式降温对改善室内热环境，节约能源作用明显。（1 1）健康通风与通风降温）健康通风与通风降温按空气的流动动力分：按空气的流动动力分：机械通风机械通风和和自然通风自然通风；按通风作用分：按通风作用分：健康通风健康通风和和通风降温通风降温；按室外气候条件的不同，通风降温又可分为：按室外气候条件的不同，通风降温又可分为：舒适性通风降舒适性通风降温（全天候通风）温（全天候通风）和和夜间通风降温夜间通风降温。（2 2）自然通风的主要方式）自然通风的主要方式建

14、筑物的自然通风是由于开口处（门、窗、过道）存在着空建筑物的自然通风是由于开口处（门、窗、过道）存在着空气压力差而产生的空气流动。产生压力差的原因有气压力差而产生的空气流动。产生压力差的原因有风压作用风压作用和和热压作用热压作用。2.22.2建筑节能措施建筑节能措施 建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 风压作用下的自然通风（穿堂风）风压作用下的自然通风（穿堂风）2.22.2建筑节能措施建筑节能措施 建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 热压作用下的自然通风（烟囱效应）热压作用下的自然通风（烟囱效应）2.22.2建筑节能措施建筑节能措施 建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 （3 3

15、）建筑自然通风设计）建筑自然通风设计 自然通风设计在建筑单体的设计中主要是通风口及其与自然通风设计在建筑单体的设计中主要是通风口及其与空间组合关系的设计。良好的室内通风应使空气流畅、分布空间组合关系的设计。良好的室内通风应使空气流畅、分布均匀，并使风流经尽量大的区域，增加风的覆盖面。均匀，并使风流经尽量大的区域，增加风的覆盖面。 门窗位置、大小对室内通风的影响门窗位置、大小对室内通风的影响2.22.2建筑节能措施建筑节能措施 建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 门窗开启方式对室内通风的影响门窗开启方式对室内通风的影响 在考虑门窗的密闭性、防水性、开闭方便的同时，可以在考虑门窗的密闭性、防

16、水性、开闭方便的同时，可以利用开启方式来改善室内通风质量。利用开启方式来改善室内通风质量。2.22.2建筑节能措施建筑节能措施 建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 2.3.2 2.3.2 自然采光自然采光 自然采光自然采光是将太阳光引入室内，以满足正常工作及生活是将太阳光引入室内，以满足正常工作及生活的需求。在建筑节能设计中，结合我国各地光气候分区，合的需求。在建筑节能设计中，结合我国各地光气候分区，合理确定采光设计标准、采光口的形式与面积，利用现代窗系理确定采光设计标准、采光口的形式与面积，利用现代窗系统技术等，在节约能源的同时有利于改善室内光环境。统技术等，在节约能源的同时有利于改善

17、室内光环境。（1 1）光气候与光气候分区）光气候与光气候分区 在天然采光的房间里，室内光环境是随着室外天气的变在天然采光的房间里，室内光环境是随着室外天气的变化而改变的。化而改变的。 所谓光气候是由太阳直射光、天空扩散光和地面反射光所谓光气候是由太阳直射光、天空扩散光和地面反射光形成的天然光平均状况。形成的天然光平均状况。 天然光的组合和影响因素天然光的组合和影响因素太阳直射光太阳直射光：照度大，并具有一定方向，形成阴影；：照度大，并具有一定方向，形成阴影；天空扩散光天空扩散光：照度低，没有一定方向，不能形成阴影；：照度低，没有一定方向，不能形成阴影； 光气候分区光气候分区 采光标准将全国划分

18、为采光标准将全国划分为个光气候分区。个光气候分区。2.22.2建筑节能措施建筑节能措施 建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 2.22.2建筑节能措施建筑节能措施 建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 2.22.2建筑节能措施建筑节能措施 建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 （2 2）采光标准与采光设计）采光标准与采光设计 采光系数标准值采光系数标准值 视觉工作视觉工作分为分为级，各等级视觉工作要求的天然光级，各等级视觉工作要求的天然光照度最低值分别为照度最低值分别为250250、150150、100100、5050、25lx25lx。 人们把室内完全利用天然光进行工作时的室外天

19、然光最人们把室内完全利用天然光进行工作时的室外天然光最低照度称为低照度称为临界照度临界照度，也就是室内开始需要采用人工照明时，也就是室内开始需要采用人工照明时的室外照度值。我国的采光标准规定临界照度值为的室外照度值。我国的采光标准规定临界照度值为5000lx5000lx。根据这个值，可将室内天然光照度换算成采光系数。根据这个值，可将室内天然光照度换算成采光系数。2.22.2建筑节能措施建筑节能措施 建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 采光质量采光质量 房间内的自然采光条件的光环境质量评价主要包括：房间内的自然采光条件的光环境质量评价主要包括：采光采光均匀度；防止眩光；合适的光反射比；防止

20、紫外线的进入均匀度；防止眩光；合适的光反射比；防止紫外线的进入。（3 3）采光口）采光口 侧窗侧窗：安装在墙上，称为侧面采光；：安装在墙上，称为侧面采光； 天窗天窗：安装在屋顶上，称为顶部采光。：安装在屋顶上，称为顶部采光。（4 4）现代窗系统）现代窗系统 主要用于完成较困难的任务和对整个视觉环境的有效控制，主要用于完成较困难的任务和对整个视觉环境的有效控制，建筑物几何形体复杂、外墙受到严重遮挡或很深的空间以及建筑物几何形体复杂、外墙受到严重遮挡或很深的空间以及对热负荷有控制要求的建筑物。对热负荷有控制要求的建筑物。 挡板挡板 百叶窗系统百叶窗系统 棱镜玻璃系统棱镜玻璃系统 阳光导向玻璃系统阳

21、光导向玻璃系统2.22.2建筑节能措施建筑节能措施 建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 2.22.2建筑节能措施建筑节能措施 建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 2.22.2建筑节能措施建筑节能措施 建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 2.3.32.3.3围护结构节能技术围护结构节能技术 建筑围护结构由包围空间将室内与室外隔开的结构材料建筑围护结构由包围空间将室内与室外隔开的结构材料和表面装饰材料构成，包括墙、窗户、门、屋顶和地面。和表面装饰材料构成，包括墙、窗户、门、屋顶和地面。 在建筑节能设计中，在建筑节能设计中，提高围护结构的保温隔热性能提高围护结构的保温隔热性能是降是

22、降低建筑能耗的关键。建筑围护结构常用的节能措施主要包低建筑能耗的关键。建筑围护结构常用的节能措施主要包括合理地窗墙比、外墙保温技术、屋顶保温隔热技术、节括合理地窗墙比、外墙保温技术、屋顶保温隔热技术、节能门窗技术、可呼吸式双层幕墙等。能门窗技术、可呼吸式双层幕墙等。（1 1）窗墙比窗墙比，即单一朝向外窗（门）面积和墙面积（含窗面，即单一朝向外窗（门）面积和墙面积（含窗面积）的比值。积）的比值。 在在民用建筑热工设计规范民用建筑热工设计规范GB50176-1993GB50176-1993中规定：居中规定：居住建筑各朝向的窗墙比，北向不大于住建筑各朝向的窗墙比，北向不大于0.250.25；东、西向不大；东、西向不大于于0.300.30；南向不带有；南向不带有0.350.35。2.22.2建筑节能措施建筑节能措施 建筑电气节能第4讲2 规划设计与建筑节能 （2 2）外墙保温技术）外墙保温技术 外墙外保温外墙外保温 外墙内保温外墙内保温 墙体自保温墙体自保温 夹心保温夹心保温2.22.2建筑节能措施建筑节能措施