第章-建筑单体设计与节能(与“建筑”相关共115张)

第四章建筑单体设计与节能2022/12/114.1建筑平面尺寸与节能的关系4.2建筑体形与节能的关系4.3合理选择外墙保温方案4.4窗的设计与节能的关系4.5建筑自然通风与节能4.6典型的低能耗建筑举例分析第四章建筑单体设计与节能2022/12/124.1.1建筑平面形状与节能4.1.2建筑长度与节能4.1.3建筑宽度（幢深）与节能4.1.4建筑平面布局与节能4.1建筑平面尺寸与节能的关系2022/12/134.1.1建筑平面形状与节能2022/12/14建筑设计时，原则上应使围护结构的总面积越小越好。在相同的建筑体积V下，由于围护结构的总面积不同，热耗相差很大。设计时应注意使围护结构面积A与建筑体积V之比为最小。

建筑平面形状与能耗关系平面形状正方形长方形细长方形L形回字形U形A/V0.160.170.180.1950.210.25热耗（%）1001061141241361634.1.1建筑平面形状2022/12/151建筑平面形状与节能同时，无机污染物也不易附着在自洁净玻璃表面。2、展示和实验各种低能耗、生态化、人性化的建筑形式及先进的技术产品3、开展建筑技术科学领域的基础与应用性研究1围护结构面积与节能的关系所以居住建筑的体形系数控制在以内3合理选择外墙保温方案（5）体量大的节能建筑比体量小的节能建筑在节能上更有利，也就是说发展城市多层节能住宅比农村底层节能住宅效果好，收益大。由中国科技部和意大利环境与领土资源部共同建设的清华环境节能楼在清华大学举行落成典礼。6、是清华大学与企业界合作开发、展示新产品的平台欢迎参观指导

欢迎利用此平台开展研究

共同为推广绿色建筑事业努力2表面面积系数-（5与体积的关系）1、节能率和玻璃层数关系循环管网动力学与热力学4注意建筑日辐射得热量—（与长宽的关系）层数增加到8层以后，层数的增加给节能带来的好处趋于不明显普通住宅楼的建设总成本：600万元从100米减至50米，能耗增加8～10％；从100米减至25米，对于五层住宅，能耗增加25％；九层住宅，能耗增加17～21％。

建筑长度与热耗的关系（单位%）室外计算温度（oC）住宅建筑长度（m）2550100150200-2012111010097.996.1-3011910910098.396.5-4011710810098.396.74.1.2建筑长度与节能2022/12/16对于九层住宅建筑，如宽度由11米增加到14米，能耗可减少6～7％，如增大到15～16米，则能耗可减少12～14％。

建筑宽度与热耗的关系（单位%）室外计算温度（oC）住宅建筑宽度（m）1112131415161718-2010095.79288.786.283.681.680-3010095.293.190.388.386.684.683.1-4010096.793.791.98987.184.384.24.1.3建筑宽度（幢深）与节能2022/12/17五、建筑平面布局与节能

热环境的合理分区温度阻尼区的设置

4.1.4建筑平面布局与节能2022/12/184.2建筑体型与节能的关系4.2.1围护结构面积与节能4.2.2表面面积系数与节能4.2.3建筑体形系数与节能4.2.4建筑日辐射得热量与节能AA1/A2A/V2022/12/194.2.1围护结构面积与节能的关系建筑物围护结构总面积与建筑面积之比A／A0这个比值越大，单位建筑面积的能耗越大。从表中可以看出，围护结构总面积与建筑面积之比每变化，可使能耗增加或者减少，对于五层住宅，能耗增、减20％，九层住宅增、减24％。4.2建筑体型与节能的关系2022/12/1104.2.1围护结构面积与节能的关系A/A0

5层住宅9层住宅室外计算温度（℃）-20-30-40-20-30-400.241001001001001001000.26102.5103103.5103103.51040.281051061071061071080.30107.5109110.5109110.51120.311101121141121141160.33112.5115117.5115117.51200.35115118120118121124从表中可以看出，围护结构总面积与建筑面积之比每变化，可使能耗增加或者减少，对于五层住宅，能耗增、减20％，九层住宅增、减24％。2022/12/1114.2.1围护结构面积与节能的关系对于多层建筑：3000m2是临界值2022/12/112但须注意的是，在考察围护结构对节能之影响时，仅考虑围护结构总面积是不够的，尚需考虑外墙(含窗)与屋顶保温性能之比。通常的办法，是计算屋顶传热系数与外墙和窗的加权平均传热系数之比。这是因为对于面积相同的建筑而言，随着层数的增加，屋顶面积占全部外围护结构面积之比逐渐减小，同时，屋顶耗热占整个建筑外围护结构耗热的比例也越来越小。

4.2.1围护结构面积与节能的关系2022/12/113利用太阳能作为房屋热源之一，可以减少耗热量，达到节能的目的。从利用太阳能的角度出发，建筑的南墙是得热面，通过设计可以使南墙收集的热量大于向外散失的热量。表面面积系数：即建筑物其它外表面面积之和A1(单位m2)与南墙面面积A2(单位m2)之比，这一比值，更能反映建筑体型对太阳能利用的影响

4.2.2表面面积系数A=A1+A22022/12/1144.2.2表面面积系数-（1与形状关系）（1）对于长方形节能建筑，最好的体形是长轴朝向东西的长方形，正方形次之，长轴南北向的长方形最差。2022/12/1154.2.2表面面积系数-（2与长度关系）（2）增加建筑的长度对节能建筑有利，长度增加到50m后，长度的增加给节能建筑带来的好处趋于不明显。建筑物适宜的长度大于30m，50m最适宜2022/12/116（3）增加建筑的层数对节能建筑是有利的。层数增加到8层以后，层数的增加给节能带来的好处趋于不明显4.2.2表面面积系数-(3与层数关系)2022/12/1174.2.2表面面积系数-(4与进深关系)2022/12/118（4）加大建筑的进深会使表面积系数增加，从这个角度讲进深不宜过大，但是进深加大，其单位单位集热面的贡献不会减小，而且建筑体型系数也会相应的减小。综合考虑加大进深是有利的。4.2.2表面面积系数-(4与进深关系)2022/12/1194.2.2表面面积系数-（5与体积的关系）（5）体量大的节能建筑比体量小的节能建筑在节能上更有利，也就是说发展城市多层节能住宅比农村底层节能住宅效果好，收益大。2022/12/1205条结论:对于长方形节能建筑，最好的体型是长轴朝向东西向，正方形次之，长轴朝向南北向最差增加建筑长度对节能建筑有利（50m)增加建筑的层数对节能建筑有利（8层）进深大对建筑的节能有利体量大的节能建筑比体量小的节能建筑节能上更有利2022/12/1214.2.3建筑体形系数与节能建筑体型与节能的关系研究表明：体形系数每增加，耗热量指标增加2.5%。所以居住建筑的体形系数控制在以内控制体型系数(1)加大建筑体量，即加大基底面积，增加长度和进深尺寸；(2)外形变化尽可能减至最低限度；(3)合理提高层数；(4)对于体形不易控制的点式组合，连接多个点式组合体；2022/12/1224.2.4注意建筑日辐射得热量-（与长宽的影响）建筑体积相同时：D：冬季得热最少，夏季得热最多E、C：两种体形的全年日辐射得热量较为均衡。B：冬季的热较多而夏季得热较少。2022/12/123考虑日辐射得热量

各种体型和朝向的外墙接受辐射的比值长宽比和朝向0o15o30o45o67.5o90o1:111.0151.0771.1271.07112:11.271.271.2641.2151.0040.8513:11.51.4871.4411.3341.0210.8514:11.71.6781.6031.4511.0590.815:11.871.851.7521.5621.1030.814.2.4注意建筑日辐射得热量—（与长宽的关系）2022/12/1244.3合理选择外墙保温方案例：某一采暖住宅建筑面积为3000m2,建筑朝向南北向，建筑长宽比为4:1，按照以下方案布置外墙的保温层。哪种方式更好？A方案：各朝向外墙保温构造做法均相同，墙体平均传热系数均为（m2·k）B方案；降低南向和东西向外墙的保温性能，同时提高北向外墙保温性能，使南向、东西向外墙平均传热系数均为（m2·k）。北向外墙平均传热系数均为（m2·k）。C方案：只降低南向外墙的保温性能，使其K0=（m2·k），提高东西及北向外墙保温性能，使其达到K0=（m2·k）。2022/12/125总层数进深（米）长度（米）深长比耗热量指标（W/m2）ABC41262.51/5.219.8519.5619.671453.571/3.8218.3418.2118.14510601月6日21.6121.2221.4212501/4.1719.4919.2619.24610501月5日21.4721.1321.561241.671/3.4719.2819.2819.1471042.861/4.321.2121.2121.218846.881/5.8624.2924.2924.531037.51/3.7521.821.4121.34.3合理选择外墙保温方案2022/12/1264.3合理选择外墙保温方案-结论（1）将需要的保温层集中于北墙（B方案），和均匀设置在北、东、西三处墙面（C方案），其传热耗热量指标均低于布置保温层的A方案。（2）幢长与幢深比接近4：1时，幢长与幢深比值越大，则B方案耗热量指标低；幢长与幢深比值越小，则C方案耗热量指标低。（3）从以上比较看，B方案和C方案节能效果相差不大，但考虑东西墙一般端头住房的室内热工环境，同时多数住宅房型中，北面常安排辅助房间，所以宜采用C方案。2022/12/1274.4.1窗墙比、玻璃层数及朝向对节能的影响4.4.2附加物对节能效果的影响窗的作用：一方面：起到围护的作用，阻挡外界环境变化对室内的影响另一方：得到采光、得热和通风换气4.4窗设计与节能的关系2022/12/1284.4.1窗墙比、玻璃层数及朝向对节能的影响1）北京地区气象参数2）室内设计温度18℃3）砖墙厚度360mm4）单层钢窗1、节能率和玻璃层数关系双层玻璃的节能率大》02022/12/1292、节能率与玻璃层数和朝向关系北向东向4.4.1窗墙比、玻璃层数及朝向对节能的影响北向窗的节能灵敏度最大，东向次之，南向最小2022/12/1303、节能率与玻璃层数和气候条件的关系4.4.1窗墙比、玻璃层数及朝向对节能的影响北京地区长春地区对于不同地区双层玻璃的保温隔热效果是不一样的2022/12/1314.4.1附加物对节能效果的影响1、窗的夜间保温对节能效果的影响南向单层窗加窗帘东向单层窗加窗帘北向单层窗加窗帘热阻的临界值是1w2·K/w2022/12/1322、窗外遮挡对节能效果的影响4.4.1附加物对节能效果的影响南向阳台挑出长度与节能的关系东向阳台挑出长度与节能的关系南向阳台挑出以上节能率开始下降2022/12/1334.5建筑自然通风与节能1、利用风压的自然通风2022/12/1342、利用热压的自然通风2022/12/1353、利用伯努利效应的自然通风2022/12/136柏林gsw总部大楼顶部的倒机翼飘檐2022/12/1374.6典型的低能耗建筑-1马尔占公寓2022/12/138新疆大学建筑工程学院4.6典型的低能耗建筑-2金属百叶

2022/12/1394.6典型的低能耗建筑-4ULM办公大楼2022/12/1404.6典型的低能耗建筑-5清华大学节能楼清华大学超低能耗楼2022/12/141清华环境楼由中国科技部和意大利环境与领土资源部共同建设的清华环境节能楼在清华大学举行落成典礼。这座融绿色、生态、环保、节能理念于一体的智能化教学科研办公楼，由意大利著名建筑设计师马利奥·古奇内拉设计。2022/12/1421、低能耗围护结构2、辐射顶板3、自然采光、自然通风4、太阳能光伏板5、热电冷联产系统6、高效冷凝锅炉7、大楼智能控制预计每年减少co2排放量1200吨，是同类建筑能耗的1/32022/12/143清华大学超低能耗楼位于清华大学校园东区，紧贴建筑馆南楼的东墙。建筑地下1层，地上4层，总建筑面积约3000m2，地下1层为试验及设备用房，地上4层均为开放式的展示和办公用房。清华大学超低能耗楼清华建筑馆2022/12/1442022/12/1452022/12/1462022/12/1472022/12/1482022/12/149项目来源1、北京市重点科研项目2、2008年奥运建筑的“前期示范工程”3、国家“十五”科技攻关项目“绿色建筑关键技术研究”的技术集成平台4、多个科研院所、50多个国内外企业共同完成注意：示范楼集成了近100项建筑节能和绿色建筑相关的最新技术，由包括美国、德国、日本、丹麦等国外企业以及清华同方、秦皇岛耀华等国内高新技术企业在内的近50家单位捐赠了产品，有近10项产品和技术为国内首次采用。2022/12/150项目目的1、通过其体现奥运建筑的“高科技”、“绿色化”、“人性化”2、展示和实验各种低能耗、生态化、人性化的建筑形式及先进的技术产品3、开展建筑技术科学领域的基础与应用性研究4、示范推广系列的节能、生态、智能技术在公共建筑和住宅上的应用5、为技术交流、产研挂钩、知识普及搭建桥梁6、是清华大学与企业界合作开发、展示新产品的平台7、向社会、大众宣传建筑节能和可持续发展建筑的概念、8、推广新技术和新产品的展台。2022/12/151项目经费超低节能楼建设总成本：6000万元学校：1000万元企业捐赠：3000万元政府基金：3000万元普通住宅楼的建设总成本：600万元2022/12/152政府和社会各界的关怀和支持2022/12/153集中世界上８０％节能技术一、能源系统二、建筑内部功能布局三、围护结构四、室内控制系统五、可再生能源的利用六、生态系统七、智能建筑系统2022/12/154绿色建筑理念GreenBuildingConcept舒适健康的人居环境Comfort&health最少的消耗自然资源naturalresources最少的影响外界环境Environment超低能耗楼冬季零采暖能耗全年用电量为北京同类建筑30%以真实建筑为基础试验平台几乎所有的绿色建筑技术集成2022/12/155种植屋面太阳能空气集热器自然通风及采光井光电玻璃单元式窄通道内循环双层皮幕墙真空玻璃电动可调水平外遮阳电动可调垂直外遮阳相变蓄热架空地板人工湿地景观水体轻质保温墙体地下室太阳光采光宽通道外循环双层皮幕墙碟式太阳光收集器生态仓单元式窄通道外循环双层皮幕墙自然通风烟囱太阳能夜景照明铝合金断热内开窗塑钢保温门窗自洁净玻璃电动开启扇中空双层玻璃幕墙2022/12/156一、能源系统2022/12/157城市电网光电玻璃溶液再生器太阳能空气集热器溶液除湿新风机组一体式变频泵贯流型干式风机盘管毛细管型辐射吊顶个性送风置换通风照明灯具太阳光采光土壤源换热器(预留）电力燃气吸收式热泵斯特林发动机燃料电池(预留)微燃机(预留)余热燃气内燃机高温冷水机组太阳能庭院灯余热换热器溶液罐温度控制湿度控制2022/12/158能源设备系统楼宇式热电冷联供空调冷热源输配系统内燃机斯特林发动机微燃机固体氧化物燃料电池烟气换热器余热型吸收式热泵土壤源换热器微型离心式制冷机变风量变水量溶液除湿新风系统全热回收能量蓄存空气净化2022/12/1592022/12/1602022/12/161溶液除湿系统2022/12/162回风Tr送风Ts新风To18℃冷水排风Tex补充浓溶液返回稀溶液2022/12/163增速齿轮第二级叶轮第一级叶轮低压缩比的双级开式叶轮液面管群冷媒入口蒸发器管群平滑管针状散热片铜管波纹管NART离心式冷机冷凝器传热管微型离心式制冷机－用于示范楼部分负荷下COP可达122022/12/164建筑功能布局结构体系形式空间合理利用高架活动地板室内灵活隔断钢框架结构场地条件优化二、功能布局2022/12/165地上部分钢框架结构2022/12/166高架活动地板2022/12/167室内灵活隔断便于空间的从新布局2022/12/168三、围护结构2022/12/169智能围护结构玻璃幕墙墙体门窗遮阳系统大型遮阳板外窗卷帘天窗软布卷帘卷帘顶端固定下落式底端固定上升式双层皮幕墙多种玻璃内遮阳百叶外遮阳在线Low-E镀膜玻璃单片铯钾防火玻璃中空暖边技术自洁净玻璃真空玻璃中空玻璃充惰性气体单元式/构件式窄通道/宽通道内循环/外循环单层通风/串连通风垂直可调型水平可调型断热型铝合金窗彩色塑钢门窗链式/杆式电动开启扇铝幕墙脱硫石膏砌块相变蓄热地板2022/12/170视野采光隔声遮阳/隔热通风保温围护结构各功能的相互关系2022/12/171（1）宽通道双层皮单层通风串联通风2022/12/1722022/12/173（2）窄通道双层皮外循环内循环2022/12/174南立面：虽然本节能示范楼从外表看是个玻璃楼，但是大量运用了先进技术降低传热系数K值达到节能效果。2022/12/175（3）外遮阳-遮阳板2022/12/176南立面遮阳2022/12/1772022/12/178东立面遮阳2022/12/179水平遮阳垂直遮阳水平遮阳、垂直遮阳都是电动控制角度的达到最佳的遮阳效果2022/12/1802022/12/181（3）外遮阳-外窗卷帘2022/12/182

自洁净玻璃是利用先进的在线镀膜技术，在浮法玻璃生产过程中，使用CVD技术直接在玻璃表面镀上一层氧化物纳米膜层。膜层与玻璃高温结合，因此成为了玻璃的一部分，提高了玻璃强度，同时使玻璃具有了自洁功能。

膜层经过太阳光中的紫外线照射后，能够将有机污染物高效降解为二氧化碳和水。同时，无机污染物也不易附着在自洁净玻璃表面。

经紫外线照射的膜层具有良好的亲水性。雨水落在上面时，形成一层薄的水膜，而不是水珠，均匀地冲刷掉浮在玻璃上的污迹，不会留下普通玻璃上难看的条痕。

通常自然的降雨就能够使自洁净玻璃保持长期的清洁效果。在雨水稀少时，降解后的污迹颗粒能够被风吹掉，用清水简单地冲洗也能起到使玻璃保持洁净的效果。（4）外遮阳-自洁净玻璃2022/12/183（5）构件式幕墙2022/12/184（6）单元式幕墙2022/12/185超低能耗示范楼玻璃使用情况玻璃名称玻璃组成使用位置提供厂商高性能真空玻璃T5+6A+N4+V(真空)+K4+6A+T5南立面幕墙、西立面外门窗北京新立基真空玻璃技术有限公司双Low-e膜双中空玻璃14Low-e+9Ar+4Cl+9Ar+4Low-e东立面双层皮幕墙秦皇岛耀华玻璃股份有限公司双Low-e膜双中空玻璃24Low-e+9.5Ar+4Cl+9.5Ar+4Low-e东立面幕墙、北立面外窗美国TruSeal技术公司

高性能真空玻璃 双Low-e膜双中空玻璃1双Low-e膜双中空玻璃22022/12/1862022/12/187（7）脱硫石膏砌块2022/12/188（8）屋面聚氨酯发泡保温2022/12/189（9）聚氨酯保温铝幕墙使能耗降低30%2022/12/190（10）PVC塑钢窗聚氯乙烯材料简称PVC，是以聚氯乙烯树脂为主要原料，加入适量的抗冲剂、加工助剂、改性剂等，经混炼、压延、挤出成型等工艺而成的各种截面的异形材。PVC材料具有轻质、隔热、保温、防潮、阻燃、施工简便等特点，其抗拉强度、抗弯强度均比木材优越，规格、色彩繁多，极富装饰性。2022/12/191（10）断热玻璃窗2022/12/1922022/12/193（11）相变蓄热地板

2022/12/194室内环境控制系统照明系统空调末端自然通风自然采光毛细管型辐射吊顶贯流型干式风机盘管置换通风个性化送风可调光节能灯根据房间照度自动控制温度控制采光井折光板湿度控制通风井通风烟囱四、室内控制系统2022/12/195（1）照明系统2022/12/196（2）自然通风2022/12/197作为生态仓自然通风通风口

2022/12/198太阳光采光——地上系统（3）自然采光2022/12/199该系统为抛物面碟式双轴跟踪聚焦太阳能高温热发电系统，峰值发电功率3kW，采光直径约5m，每碟直径，系统尺寸为6m×6m×6m。自主研发高性价比聚光器和跟踪器，配以斯特林热机和发电机，发电效率可达18％～30%，同时可产生50℃的热水供采暖使用。该装置具有效率高，独立单元化，安全、安静，全自动无人值守等优点。2022/12/1100太阳光采光——地下系统2022/12/1101

辐射

末端

供水

回水

（4