佛山电力汇威达科技产业园 2010625

1、佛山电力汇威达科技产业园绿色建筑设计亚热带建筑科学国家重点实验室华南理工大学建筑节能研究中心2010年6月目 录22概述面对全球变暖的严峻环境形势，2009年年底，温家宝总理在哥本哈根世界气候大会上提出我国到2020 年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005 年下降40%45%。建筑是耗能的大户，全球能量50消耗于建筑的建造与使用过程，其中尤以空调耗能量最大，因此，要实现这一目标，建筑应该尽可能结合气候设计，使用更为尊重环境的建筑材料，使用节能照明和节水设备等。在佛山电力汇威达科技产业园建筑设计方案中，考虑了室外环境、建筑节能和可再生能源利用三个方面，从场地规划到一些被动式和主动式绿色建筑技术

2、的应用，从多个层面保障了设计方案的绿色建筑特质。图1-1 佛山电力汇威达科技产业园一、 基础资料1.1 项目概况1.2 气候特点佛山市位于广东省中南部、珠江三角洲腹地，东倚广州，西接肇庆，南连珠海，北通清远，毗邻港澳，地理位置优越；土地肥沃，气候温和，雨量充足，四季常绿，属亚热带季风性湿润气候，年平均气温22.1，年降雨量16002000毫米。全市总面积3813.64平方公里；佛山市的年平均风速较小，为1.8m/s，夏季主导风向为东南风。佛山市太阳辐射量丰富，年太阳辐射量为5225 MJ/。年日照时数平均为2060小时，日照时数最多为7月份，最少是2月份，年日照百分率达47%。佛山市年平均降水

3、量为1924.7毫米，年平均降水日数为146天，最多的年份184天，最少的年份也有109天，49月平均降水日数为97天。1.3 主要设计依据（1）绿色建筑评价标准（GB/T 50378-2006）；（2）民用建筑热工设计规范（GB50176-93）；（3）公共建筑节能设计标准（GB 50189-2005）；（4）<公共建筑节能设计标准>广东省实施细则（DBJ15-51-2007）；（5）建筑气候区划标准（GB50178-93）；（6）建筑外窗气密性能分级及其检测方法（GB7107）；（7）建筑玻璃应用技术规程（JGJ113-2003；J255-2003）；（8）建筑照明设计标准（G

4、B50034-2004）；（9）采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)；（10）光伏系统并网技术要求GB/T19939-2005；（11）建筑采光设计标准（GB/T 50033-2001）；（12）国家及地方现行的相关规范和标准。三、室外环境3.1 绿地绿化泛指人们在科学、合理的前提下种植植物，以提高和改变基地和周围环境质量的行为。绿化植物包括乔木、灌木、花卉、草地及其它地被植物，是创造城市优美空间的要素之一。绿化系统是一个自然调节器，它的生长受到环境的制约，它又通过生态作用对周围的环境产生良好的反馈作用。绿地是缓解城市热岛效应的有效途径，因为绿地具有降温增湿、滞尘、吸污杀菌、

5、减噪、维持碳氧平衡、隔热、防风、防御放射性污染、增加生物多样性等功能与作用。 图3.1 城市环境中的绿地绿化有利于遮挡夏日强烈太阳辐射，类似林荫道成片的树林是理想的绿化方式，如果周围加以低矮灌木防止侧面高温辐射，那么热环境改善更加突出，草坪作用主要体现在降低空气温度和表面辐射温度上，它对热环境的改善不及绿化遮荫效果明显。佛山电力汇威达科技产业园建筑设计方案的绿地率为34，对营造舒适的室外热环境有不可替代的积极意义。3.2 水体 图3.2 城市环境中的水体水是环境中最活跃的因素，人对于水的亲和睦，使水体设计在城市环境中占很重要的部分，与此同时，由于水体热容性大，蒸发能力较强，而使得水面温度较低，

6、从而水面上方的气温低于地面上的空气温度，这对于夏季热环境的改善也能起到很好的作用。并且在夏季，水的蒸发会增加空气湿度。佛山电力汇威达科技产业园建筑设计方案的水体面积为3196.4m2，有利于室外环境的热舒适。3.3 建筑布局在城市局地尺度上，鳞次栉比的高低层建筑产生了再生风和二次风环境，合理的单体设计和群体布局可以形成良好的室外风环境。在建筑设计中，需要考虑建筑设计方案对室外风环境的影响。本节利用CFD软件，对佛山电力汇威达科技产业园建筑方案的室外风环境进行数值模拟，以对建筑方案设计进行优化。3.3.1室外风环境评价标准研究结果表明，建筑物周围人行区1.5m高处风速宜低于5m/s，以保证人们在

7、室外的正常活动，但通风不畅也会严重的阻碍空气的流动，在某些区域形成无风区和涡旋区，不利于室外散热和污染物消散，因此应尽量避免风速过大或形成静风区。此外，室外风环境是室外环境舒适度的重要影响因素，人的舒适感与风速之间的关系如表3.1所示。表3.1 人的舒适感与风速之间的关系风速变化范围/m/s人的感觉<1.0感觉不到风1.05.0舒适5.010.0不舒适，行动受影响10.015.0很不舒适，行动受严重影响15.020.0不能忍受>20.0危险现阶段主要关注产业园室外人活动区域的风速和流场，根据建筑设计方案可分为两部分：（1）室外地面人行区高度（标高1.5m）的风速分布；（2）室外活动

8、平台人行区高度（标高6.5m）的风速分布。3.3.2 模拟结果分析图3.3 风速分布色阶图（1.5m）图3.4 风速分布矢量图（1.5m）由图3.3和图3.4的分析结果可知，在夏季风作用下，室外1.5m标高的人员活动区域，通风状况良好。大部分区域的风速在1.5m/s左右，前广场的通风风速均处于1m/s到5m/s之间。室外无明显旋窝区。图3.5 风速分布色阶图（6.5m）图3.6 风速分布矢量图（6.5m）由图3.5和图3.6的分析结果可知，在夏季风作用下，室外平台6.5m标高的人员活动区域，通风状况良好。大部分区域的风速在1.8m/s左右，前广场的通风风速均处于1m/s到5m/s之间。室外无明

9、显旋窝区。3.3.3 小结佛山电力汇威达科技产业园建筑方案的夏季室外风环境模拟分析结果表明：(1)建筑方案底层部分架空，建筑群体布局面向东南风方向分散分布，建筑体量之间的通风通道有利于通风和污染物消散。前广场和室外活动平台的平均风速均在15m/s之间，人体感觉舒适，无明显的涡旋区，适宜室外活动。(2)前广场设计方案中的景观水面，对夏季风一定的降温作用，可以辅助营造广场较好的热舒适环境。综上，本建筑方案室外风环境良好，可以保证人员在室外的正常活动。四、建筑节能建筑节能是指在建筑物的整个生命周期内，在满足建筑使用功能的前提下，提高建筑设备的能效系数，降低建筑物的能量损失，同时利用可再生材料和能源，

10、实现降低能源消耗、降低环境负荷的综合技术工程。佛山电力汇威达科技产业园建筑方案中，针对建筑物外围护结构，采用了Low-E玻璃、外遮阳百叶、遮阳光伏发电膜以及屋顶绿化等对建筑节能有切实效果的技术措施。4.1 高性能Low-E玻璃Low-E中空玻璃被认为是保暖保温隔热两相宜的重要外窗材料，在建筑外窗和幕墙中将发挥出其它材料难以胜任的性价比的优势佛山电力汇威达科技产业园建筑方案中，窗玻璃采用6-12-6 low-E钢化中空玻璃。玻璃的热传导率是空气的27倍，只要中空玻璃是密封的，该中空玻璃就在最佳隔热效果。 图4.1 钢化中空玻璃构造示意图4.2 钢化low-E中空玻璃节能示意4.2 东西立面垂直遮

11、阳百叶体系图4.3 外立面垂直遮阳百叶传统的节能技术建筑遮阳，能防止有害的直射阳光，减少传入室内的太阳辐射热量，防止室内气温上升，是消除或防止夏季室内过热的有效措施之一。4.2.1 设计依据本项目遮阳设计中，首先根据太阳赤纬角、时角和地理纬度计算出佛山地区的太阳高度角hs和方位角As；然后考虑当地太阳高度角和方位角，以及需要设计的幕墙的不同朝向和不同类型，根据遮阳方式计算具体的构造方式；最后，通过软件模拟计算建筑外立面遮阳效果，并将其直观化、准确化。4.2.2 固定垂直遮阳设计结论表4.1 东西立面固定垂直遮阳设计结论立面位置赤纬角太阳高度角太阳方位角图示东立面夏至（6.21）a=23.45o

12、大寒（1.21）b=-20o夏至9时hsa=48.84o大寒9时hsb=28.47o夏至9时Asa=-99.72o大寒9时Asb=-49.1oA/B1.2/1至1.8/1a45o至55o；开口向南西立面夏至（6.21）a=23.45o大寒（1.21）b=-20o夏至9时hsa=48.84o大寒9时hsb=28.47o夏至9时Asa=99.72o大寒9时Asb=49.1oA/B1.2/1至1.8/1a45o至55o；开口向南经模拟分析得知，东西立面在应用了遮阳百叶之后，东立面在无遮阳和有遮阳两种情况下，夏季太阳辐射总量分别为185301.28wh和101070.37wh，粗略计算得知夏季遮阳系数

13、为0.545；西立面在无遮阳和有遮阳两种情况下，夏季太阳辐射总量分别为179606.19wh和109263.45wh，粗略计算得知夏季遮阳系数为0.608；可以说这样的遮阳措施对立面产生了一定的遮阳效果。4.3 南立面遮阳光伏薄膜南立面采用非晶硅光伏薄膜作为外窗玻璃构造层次之一，这种光伏薄膜在发电和满足室内自然采光的同时，也会有一定的遮阳效果。图4.4 室内采光效果非晶硅薄膜电池具有透光性，透光度可从5%到75%，运用到建筑上的最理想的透光度为25%。 图4.5 外立面效果非晶硅和建筑物能很好和建筑物融为一体，不影响建筑的宏观效果。4.4 屋顶绿化屋顶绿化可缩小温度变化幅度，防止建筑物裂纹；能

14、减少紫外线辐射，延缓防水层劣化；能降低建筑物内部的温度、节约能源；此外，屋顶绿化结合地面绿化所营造的立体绿色环境，能使入驻人员产生良好的心理效应。屋顶绿化后，增加了吸收水分和蒸发水分的能力，伴随着水分相变，屋面对太阳辐射的作用不是完全被动抵抗，而是主动吸收消化，实现太阳能的良性转化，达到生态化。 图4.6 屋顶绿化效果五、可再生能源利用可再生能源建筑技术的推广应用，是人类永续安居的内在诉求。能源是经济发展的血液，是人类社会赖以生存和进步的重要基础。其供应能力和结构协调状况直接影响到经济。社会的长足发展。佛山电力汇威达科技产业园建筑方案中，可再生能源利用体现在如下两个方面：建筑物立面光伏薄膜和地

15、下室车库导光管采光。5.1 立面光伏薄膜光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电的优点是较少受地域限制，因为阳光普照大地;光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设同期短的优点。从光电池的发展历史来划分，目前将太阳能电池分为以下几类，晶体硅电池、非晶体硅电池以及其它各种不同的半导体材料的化合物的电池。非晶硅电池以其独特的美观性能、稳定可靠的发电性能、经济低廉的成本和设计选型

16、的多样性，能够比较完美的实现光电一体化（BIPV）。佛山电力汇威达科技产业园建筑方案中选择非晶硅电池。图5.1 非晶硅太阳能电池结构非晶硅光伏薄膜在建筑上的应用有以下优点：（1）材料和制造工艺成本低。每平米的造价约低40%左右。这是因为生产工艺更简化，能耗更低，硅薄膜仅有数千埃厚度，昂贵的纯硅材料用量很少。同时衬底材料，如玻璃、不锈钢、塑料等，价格低廉。（2）品种多，用途广。薄膜的a-Si太阳电池易子实现集成化。器件功率、输出电压、输出电流都可自由设计制造，可以较方便地制作出适合不同需求的多品种产品。灵活多样的制造方法，可以制造建筑集成的电池，适合用于建筑物的安装。（3）具备弱光发电的性能，这

17、是由于光吸收系数高，暗电导，非晶硅材料的价带电子的能级较低，在太阳辐射强度很低时就具备了发电性能，也就是，该性能使得非晶硅薄膜电池受风沙、雨雪等天气的影响很小，年发电天数达320天左右，日发电最长时间可以从早上6点延续到晚上7点。日发电达到13小时左右。（4）非晶硅薄膜电池具有透光性，透光度可从5%到75%，当然，随着透光性的增加，光电池的转化效率会随着下降，运用到建筑上的最理想的透光度为25%。图5.2 非晶硅太阳能电池在建筑外立面的安装5.2 地下车库光导管采光技术随着“绿色照明”概念的提出，国内外学者对太阳光利用的研究也越来越深入，研究出很多天然光照明方式，其中光导管照明是一种比较有效的天然光照明方式。利用光导管在建筑中进行天然光照明，具有传输距离远、照射面积大等优点，不但节约能源，而且能改善室内的工作和生活环境，有益于人的身心健康，具有极好的应用前景。采集太阳光的光导管绿色照明系统能够把白天的太阳光有效地传递到室内阴暗的房间，可以有效地减少电能消耗。光导管还可以用于办公楼、住宅、商店、旅馆等建筑的地下室或走廊的自然采光