河南绿色建筑发展及模拟技术的应用共58

绿色建筑发展及模拟技术的应用中国绿色建筑发展绿色建筑标准设计流程模拟技术的应用目录CONTENTS全国绿色建筑总数量1住建部副部长仇保兴在“第九届国际绿色建筑大会”开幕式上表示，绿色建筑已经形成全球共识，中国绿色建筑发展迅速，每年绿色建筑数量都会翻一番。绿色建筑包含新建绿色建筑和既有建筑的绿色节能改造，我国目前有400亿平方米既有建筑，每年新增20亿平方米新建筑，都将是绿色建筑的广阔空间。23按照现有绿色建筑评价标准，绿色建筑分为一星、二星和三星3个级别，三星为高标准。据统计，目前全国共评出1014项绿色建筑评价标识项目，预计2013年全年不低于500个项目。正式通过国家和地方建设部认证的绿色建筑项目1014个截止2013.6.8

星级项目数量（个）一星级376二星级404三星级243

公共建筑/居住建筑/工业建筑（个）公共建筑455居住建筑559工业建筑7全国绿色建筑数量分布

标识数量（个）设计标识966运营标识55在通过认证的1014个绿色建筑评价标识中，设计标识项目966个，运营标识项目仅55个。绿色建筑标识分为两种，一种为设计标识，工程审查结束后即向国家提出申请。另一种为运行标识，建筑物竣工以后投入运行一年，通过一年四季不同气候得出的能效数值，通过申请得到的标识。目前运行标识不尽如人意，绿色建筑下一步工作是把运行标识提高上来。全国绿色建筑评价标识数量分布继2011年我国绿色建筑标识数量得到井喷式增长以后，2012年绿色建筑标识数量保持强劲增长态势。2012年绿色建筑认证项目较2011年全年多80%。2013年绿色建筑标识数量势必迅猛增长。年份总数量一星级二星级三星级08年1143409年20371010年11836572511年23772877812年4271761579413年208859330绿色建筑星级项目逐年变化情况目前国家绿标三星级由住房和城乡建设部专家委员会进行评审，一、二星级评价权限下放，由地方专家委员会进行评审。这一举措有利于推动我国绿色建筑发展，各地绿色建筑数量进一步增加。年份总数量建设部项目地方项目08年1110109年2018210年118625611年2371746312年42729513213年20815454建设部项目与地方项目逐年变化情况城市数量城市数量城市数量城市数量广西6福建2新疆2江西2浙江15四川7河北3香港1上海18重庆9宁夏2广东91江苏111吉林2陕西31湖南1青海5合计：308（个）截止到2013年6月8日，已有31个省市自治区有地方性绿色建筑评价标准或规范。分别为：上海、浙江、深圳、江苏、宁夏、大连、新疆、广西、河北、辽宁、福建、四川、厦门、山东、天津、湖北、陕西、湖南、青岛、黑龙江、吉林、江西、重庆、安徽、山西、北京、青海、广东、河南、甘肃、内蒙古。另外，针对特殊建筑类型的绿色评价标准已开始制定，部分已开始实施。已开展绿色建筑评价标识的地区及项目数量分布现状：绿色建筑数量从地域分布来看，城市前五名分别为深圳95个，苏州87个，上海85个，北京51个，天津43个。省排名前五名分别为广东，江苏，上海、北京、天津。分析：受到各个地区经济发展水平、可持续发展理念等因素的影响，绿色建筑的发展呈现出一定的地域差异：东南部发达地区远超过西北部偏远地区，南方超过北方。全国绿色建筑位置分布全国地产商的绿色建筑项目分布绿色建筑申报的单位中，房地产开发商至少占40%。住宅类绿色建筑，万科、绿地、万达、朗诗集团申报得较多，公建类绿色建筑，万达、绿地、招商等集团申报较多。从申报情况和评审中不难发现，星级较高的开发单位，在绿色建筑研发上投入更多，且逐渐形成了自己的技术体系。[2013]绿色建筑标准化设计流程2项目目前前期期方方案案阶段段项目目初初步步设设计计阶段段绿色色策策略略及及定定位位绿色色技技术术路路线线经济济性性分分析析绿建建初初步步设设计计方方案案建筑筑性性能能专专业业模模拟拟绿色色技技术术专专项项分分析析施工工图图设设计计阶段段绿色色建建筑筑深深化化模模拟拟绿色色建建筑筑专专项项计计算算专项项节节点点图图纸纸绿色色建建筑筑标标识识申申报报书书自评评估估报报告告绿色色建建筑筑设设计计专专篇篇申报报材材料料填填写写申报报材材料料整整理理项目目评评估估申申报报阶段段设计计院院—绿色色建建筑筑标标准准化化设设计计流流程程绿色色建建筑筑模模拟拟应应用用绿色色建建筑筑，是是指指在在建建筑筑全全生生命命周周期期内内，，最最大大限限度度地地节节约约资资源源、、保保护护环环境境和和减减少少污污染染，，为为人人们们提提供供健健康康、、适适用用和和高高效效的的适适用用空空间间，，与与自自然然和和谐谐共共生生的的建建筑筑。。节地与室外环境节能与能源利用节水与水资源利用节材与材料资源利用室内环境质量运营管理绿色色建建筑筑的的设设计计方方法法突突破破了了传传统统建建筑筑的的设设计计理理念念。。强强调调建建筑筑、、环环境境及及人人的的和和谐谐共共生生，，采采用用全全面面、、综综合合、、动动态态、、全全生生命命周周期期等等新新的的视视角角展展开开设设计计。。大大量量的的模模拟拟工工具具及及计计算算机机辅辅助助设设计计工工具具被被应应用用于于设设计计实实践践，，取取代代了了以以往往只只采采用用CAD软件件绘绘图图的的时时代代。。建筑筑全全寿寿命命周周期期前期期方方案案初步步设设计计施工工图图设设计计项目目运运营营影响效果时间间项目目开开始始项目目结结束束高低投入程度投入入程程度度建筑筑模模拟拟技技术术应应用用建筑筑模模拟拟技技术术应应用用绿色色建建筑筑设设计计中中的的模模拟拟技技术术室外外风风环环境境模模拟拟小区区热热岛岛模模拟拟环境境噪噪声声模模拟拟建筑筑日日照照模模拟拟建筑筑能能耗耗模模拟拟自然然采采光光模模拟拟自然然通通风风模模拟拟围护护结结构构节节能能分分析析太阳阳能能热热水水建建筑筑一一体体化化分分析析室内内背背景景噪噪声声模模拟拟模拟拟工工具具PKPM绿色建筑系列软件■建筑能耗模拟软件PBES■风环境模拟软件Stream■光环境模拟软件PKCG■日照分析软件Sunlight■声环境模拟软件SoundPlan■负荷分析软件BuildLoad■太阳能热水建筑一体化软件Solar■建筑节能软件PBECA2013计算书室外风环境模拟分析报告室内背景噪声分析报告环境噪声模拟分析报告室内自然采光模拟分析报告建筑能耗模拟分析报告室内自然通风模拟分析报告太阳能热水建筑一体化计算书日照模拟分析报告内表面最高温度计算书模拟拟报报告告计算算报报告告室外外风风环环境境模模拟拟室内内光光环环境境模模拟拟太阳阳能能热热水水建建筑筑一一体体化化分分析析1室外外风风环环境境及及热热岛岛强强度度模模拟拟CFD模拟拟可可实实现现建筑筑室室外外风风环环境境模模拟拟，，室室内内自自然然通通风风模模拟拟及及小小区区热热岛岛模模拟拟。。通过过模模拟拟室室外外风风和和热热岛岛可可以以准准确确得得到到建建筑筑周周围围风风速速，，风风压压、、温温度度等等分分布布情情况况，，为为优优化化建建筑筑布布局局和和改改善善建建筑筑规规划划提提供供方方案案指指导导。。通通过过模模拟拟室室内内自自然然通通风风，，可可得得到到室室内内温温、、湿湿度度、、污污染染物物浓浓度度等等的的分分布布情情况况。。分分析析室室内内热热环环境境和和自自然然风风的的有有效效性性，，为为优优化化建建筑筑室室内内布布局局和和窗窗口口设设计计提提供供指指导导。。方法：利利用计算流体体力学软软件（CFD）进行迭代代求解，，得到建建筑室外外环境的的风速和和温度分分布。优点：模模拟方法法成本低低、耗时时短，流流场信息息丰富、、直观，，易于进进行参数数敏感性性分析和和模拟复复杂流场场。4.1.13住区风环环境有利利于冬季季室外行行走舒适适及过渡渡季、夏夏季的自自然通风风。5.1.7建筑物周周围人行行区风速速低于5m/s，不影影响室外外活动的的舒适性性和建筑筑通风。。《绿色建筑筑评价标标准》GBT50378-2006的要求建筑周围围人行区区距地1.5m高处，风风速V小于5m/s；风速放大大系数小小于2；夏季、过过渡季建建筑前后后压差大大于1.5Pa，有利于于夏季自自然通风风；冬季的前前后压差差小于5Pa，有利于于冬季防防风；项目模拟拟建筑没有出现无风风区，不不影响项项目室外外散热和和污染物物消散。。指标要求求主要解决决室外活活动舒适适性、夏夏季自然然通风及及冬季防防风等问问题模拟工况况工况基本情况风向频率%风速m/s评价内容工况1夏季10%大风SSE12.013.0行人舒适性工况2过渡季10%大风SW11.444.0行人舒适性及防风节能工况3冬季10%大风E9.165.0行人舒适性及防风节能工况4夏季平均风速SSE12.011.7自然通风工况5过渡季平均风速SW11.442.2自然通风及防风节能工况6冬季平均风速E9.162.9防风节能河南地区区某项目目室外风风环境模模拟采用Stream风环境模模拟软件件进行模模拟，划划分300万网格精精度，综合考虑虑地面、地地势高差差、草木木、水体体等环境因素素影响。河南地区区某项目目室外风风环境模模拟夏季迎风风测风压压东、南侧侧风压基基本处于于1Pa以上，局局部达到到4Pa以上，西西、北侧侧风压基基本小于于0Pa，局部低低于-4Pa，前后压压差达到到1~3Pa之间，室室内可利利用自然然通风。。河南某项项目室外外风环境境模拟中间局部部人行区域域距地1.5m高度风速稍大，约约达到4.5~5m/s之间，其其他区域域风速基基本处于于1.6m/s以内，风风速均小小于5.0m/s，符合行行人舒适适要求。。改善措施施对于人行行区域风风速大于于5m/s的地方，，可种植植一些高高大的乔乔木、退退台设计计、布局局等措施施来改善善室外风风环境。。室外风环环境优化化分析：：1、室外计计算参数数月份123456789101112平均(m/s)2.42.52.83.13.02.42.22.12.22.42.52.41971～2000年秦皇岛岛各月平平均风速速风向夏季过渡季冬季风向频率(%)平均风速(m/s)10%大风(m/s)风向频率(%)平均风速(m/s)10%大风(m/s)风向频率(%)平均风速(m/s)10%大风(m/s)N2.122.405.003.832.505.005.193.306.00NNE2.222.604.003.742.705.004.782.303.00NE4.762.203.005.492.905.007.232.604.00ENE8.042.504.0010.014.808.0014.813.607.00E12.123.105.009.654.107.005.013.407.00ESE9.213.004.003.353.205.002.162.805.00SE8.252.604.001.882.504.001.112.705.00SSE8.042.504.003.132.504.001.522.704.00S8.252.203.005.902.404.001.462.204.00SSW8.252.504.009.262.704.003.562.204.00SW10.742.804.0014.223.305.007.812.404.00WSW7.512.604.0010.533.306.0011.602.605.00W4.812.203.007.513.105.0010.322.504.00WNW2.802.003.004.633.106.008.402.705.00NW1.531.703.003.552.806.007.873.105.00NNW1.321.703.003.272.705.007.173.305.00乐亭典型型气象年年气象数数据2、建筑区区域广场场、周边边建筑改善措施施：1、补充东东侧150m左右建筑筑物2、改变周周边景观观布局改善前改善后城市区域域风场模模拟《绿色建筑筑评价标标准》4.1.12住区室外外日平均均热岛强强度不高高于1.5℃℃热岛强度度：热岛岛中心气气温减去去同时间间同高度度（1.5m高处）远远郊气温温的差值值福建某新新建小区区热岛强强度模拟拟增大城市市绿地面面积、减减少驾车车尾气排排放、减减少工业业和生活活等方面面的热量量排放、、定期洒洒水，保保持水土土涵养改善措施施2室内自然然通风模模拟方法：采采用计算流体体力学方法，得得到室内内温度场场、速度度场、浓浓度场、、压力场场、换气气次数甚甚至PMV、PPD的空间分分布。优点：前前瞻性、、周期短短、费用用低、速速度快等等。根据《绿色建筑筑评价标标准》要求，主主要室内内功能房房间的换气次数数不应小小于2次，利用模模拟可验验证各个个自然通通风区域域的换气气次数是是否满足足要求。。4.5.4居住空间间能自然然通风，，通风开开口面积积在夏热热冬暖和和夏热冬冬冷地区区不小于于该房间间地板面面积的8%，在其他他地区不不小于5%。5.5.7建筑设计计和构造造设计有有促进自自然通风风的措施施。主要功能能房间通通风开口口面积与与房间地地板面积积之比不不小于8%或5%；室内通风风换气次次数不低低于2次/h；室内没有有出现漩涡区，不影响响项目室内散热和污污染物消消散。指标要求求《绿色建筑筑评价标标准》GBT50378-2006的要求主要解决决室内通通风换气气、污染染物消散散等问题题该户型北侧侧厨房、、洗衣房房区域的的气流相相对较强强，室内内其他大大部分区区域的气气流分布布较为均均匀，南南北两，，南北两两侧通风风口位置置呈对称称分布，，有利于于“穿堂风”的形成成，室内内布局有有利于空空气流通通，通风风效果相相对较好好。河南某居居住建筑筑室内自自然通风风模拟风速矢量量图卫生间厨房主卧次卧起居室户型北侧侧洗衣房房、厨房房、餐厅厅区域的的空气龄龄相对较较大，约约在225～360s之间，南南侧卧室室、客厅厅区域的的空气龄龄相对较较小，基基本在160s以下，室室内通风风换气效效果相对对较好，，能够保保证室内内空气质质量。河南某居居住建筑筑室内自自然通风风模拟空气龄空气龄是指空气气质点自自进入房房间至到到达室内内某点所所经历的的时间，，空气龄龄是房间间内某点点处空气气在房间间内已经经滞留的的时间，，反映了了室内空空气的新新鲜程度度，它可可以综合合衡量房房间的通通风换气气效果，，是评价室室内空气气品质的的重要指指标。万达IMAX影院室内内气流组组织模拟拟方法：利利用计算算流体力力学软件件模拟计计算室内内风速、、速度、、相对湿湿度、污污染物浓浓度、空空气龄等等参数分分布，从从而分析析评价通通风换气气效率、、热舒适适和污染染物排放放效率等等。方法：以以采光系数数、窗墙墙比和达达标面积积比例为主要测测评参数数，通过过计算机机软件计计算出，，测评参参数的室室内分布布，判判断是否否满足自自然采光光要求。。《绿色建筑筑评价标标准》要求75%以上的主要功功能空间间室内采采光系数数满足《建筑采光光设计标标准》GB/T50033中3.2.2~3.2.7条的要求求。而这种绝绝对量化化的预测测必须通通过计算算机模拟拟工具进进行辅助助分析。。3室内自然然采光模模拟4.5.2卧室、起起居室（（厅）、、书房、、厨房设设置外窗窗，房间间的采光光系数不不低于现现行国家家标准《《建筑采采光设计计标准》》GB50033的规定。。5.5.11办公、旅旅馆类建建筑75%以上上的主要要功能空空间室内内采光系系数满足足现行国国家标准准《建筑筑采光设设计标准准》0850033的的要求。。各功能房房间窗墙墙面积比比满足采采光设计计标准要要求，居居住建筑筑卧室、、起居室室不低于于1/7；各功能房房间采光光系数不不低于现现行国家家采光设设计标准准要求，，卫生间间为0.5%，起居室室、卧室室、书房房等为1%，办公室室、会议议室等为为2%，需乘以以各地方方光气候候系数；指标要求求《绿色建筑筑评价标标准》GBT50378-2006的要求主要解决决室内采采光、减减少照明明能耗等等问题室内自然然采光是是绿色建建筑当中中非常重重要的一一个内容容，将自自然光引引入室内内，减少少照明能能耗，是是绿色建建筑设计计的必选选项之一一。光环环境模拟拟可以分分析室内内光环境境质量，，包括采采光系数数、眩光光指数等等，并可可视室内内采光环环境视觉觉效果，，将性能能评估与与设计优优化手段段相结合合，形成成开窗洞洞口大小小、空间间布局、、隔断形形式、中中庭、天天窗、导导光筒、、外窗材材料透光光系数、、反光板板、采光光井等措措施来强强化室内内自然采采光效果果。采用了最新《建筑采光光设计标标准》以及Radiance的算法，，采光系系数基于于CIE全阴天模模型计算算。PKCG自然采光光软件以最新修修订的《《建筑采采光设计标准》GB50033-2013为依据，，基于全全阴天的的天空模模型进行行采光计计算（侧侧面采光光、顶部部采光）），以采采光系数数和室内内天然光光照度作作为采光光设计的的评价指指标，判断是是否满足足室内环环境质量量的要求求。自然采光光模拟分分析4建筑能耗耗模拟建筑能耗耗的模拟拟和分析析是进行绿绿色建筑筑设计和和评估的的重要手手段。建建筑在使使用过程程中的能能耗，主主要包括括空调、采采暖、照照明、设设备、通通风、水水泵等方面的能能耗。优优秀的绿绿色建筑筑就是要要在保证证和提高高建筑舒舒适度的的条件下下，合理理使用能能源，不不断提高高能源利利用效率率。建筑能耗模模拟主要解解决绿标当当中节能优优选项80%，提高节能能率的问题题可持续发展展设计的能能耗模拟工工具PKPM能耗模拟软软件是以DOE-2为计算内核核，是国家家指定的三三款能耗模模拟软件之之一。完全依据国国家和地方方节能设计计标准进行行编制，国国内唯一可可实现结合合标准进行行能耗模拟拟分析的软软件。一次计算可可得到设计计建筑与参参照建筑的的能耗，进进行节能率率的计算和和分析，解解决绿建节节能80%优选项的问问题。项目参数设设定建筑模型描描述围护结构与与空调、照照明设置模拟优化计算报告输输出选择空调系系统选择冷热源源及其效率率系统区域划划分使用时间表表设置室内环境设设定空调系统的的合理选择择对于整个个建筑的能能耗降低起起着至关重重要的作用用万科五街坊坊商业楼几何建模，围护结构参数设定空调系统设定、照明系统设定室内参数设置、运行时间表编辑模拟优化，输出计算书万科五玠坊坊五玠坊商业业包含配备备约2万平精品商商业、社区区会所、精精品酒店、、艺术馆等等高端生活活配套功能能，打造具具有国际化化、艺术化化的高端社社区……几何建模模型建立时要求按房房间功能、、空调系统统类型划分分区域，不不同区域需需划分明确确，后续参参数根据所所划分的区区域进行设设置。本项目位于于上海市，属夏热热冬冷气候候区按建筑节能50%目标，围护护结构设计计符合国家家和地方居居住建筑节节能设计标标准建筑类型商业屋面类型（自上而下）第1层：细石混凝土(内配筋),厚度40mm第2层：泡沫玻璃保温板,厚度75mm第3层：防水卷材、聚氨酯,厚度3mm第4层：水泥砂浆,厚度15mm第5层：PVC卷材或高聚物涂膜,厚度2mm第6层：水泥砂浆,厚度15mm第7层：钢筋混凝土,,厚度120mm第8层：水泥砂浆,厚度20mm外墙类型（自外至内）第1层：水泥砂浆,厚度40mm第2层：砂加气制品(200厚)(B06级),厚度200mm第3层：水泥砂浆,厚度20mm外窗（幕墙类型）断热铝合金低辐射中空玻璃窗(6+12A+6遮阳型)，传热系数2.40W/m2.K，玻璃遮阳系数0.57，气密性为3级，水密性为3级，可见光透射比0.48分户楼板类型第1层：水泥砂浆,厚度20mm第2层：粉刷石膏保温砂浆,厚度30mm第3层：钢筋混凝土,厚度120mm第4层：水泥砂浆,厚度20mm天窗断热铝合金低辐射中空玻璃窗(6+12A+6遮阳型)，传热系数2.40W/m2.K，玻璃遮阳系数0.57，气密性为3级，水密性为3级，可见光透射比0.48构件名称设计热工参数参照建筑热工参数屋面K=0.68W/(㎡.K)K=0.7W/(㎡.K)外墙K=0.73W/(㎡.K)（加权平均）K=1.0W/(㎡.K)地下室外墙R=1.21(m2.K/W)R=1.2(m2.K/W)外窗（幕墙类型）东向K=2.4W/(㎡.K)，SW=0.44K=2.5W/(㎡.K)，SW=0.4南向K=2.4W/(㎡.K)，SW=0.43K=2.5W/(㎡.K)，SW=0.4西向K=2.4W/(㎡.K)，SW=0.45K=2.8W/(㎡.K)，SW=0.45北向K=2.4W/(㎡.K)，SW=0.46K=3.0W/(㎡.K)，SW=0.60围护结构设设计空调系统照明系统制冷系统制热系统水系统风系统效率扬程室内参数设设置运行时间表表冬夏季室内内设计温度度人员密度劳动强度设备功率密密度新风量散热量、散散湿量设置其全年年的运行策策略【模型建立】：采用PKPM建筑能耗模模拟软件【参数对比】：构件热工工参数：详详见前页照明功率参参数：室内设计参参数：设计建筑筑与参照建建筑一致设备性能参参数：三台台螺杆式地地源热泵和和一台水冷冷螺杆式冷冷水机组房间照明功率密度（W/m2）设计建筑参照建筑办公室8.5211客房9.4315商业14.619餐厅9.5513其他4.25机组名称设计建筑参照建筑制冷制热制冷制热CH-13.853.804.389%CH-24.44.64.389%CH-34.44.64.389%CH-45.2--4.6--【模拟结论】：设计建筑年年耗电量占占参照建筑筑年耗电量量比率=1–[3697100/(5347841×2)]×100%=65.43%5环境噪声模模拟环境噪声模模拟在绿色建筑筑设计评价价中越来越越引起重视视，当前由由于现代城城市的发展展和紧凑性性规划的要要求，保证证安静的居居住工作环环境成为绿绿色建筑设设计的重要要指标。为为了有效地地开展环境境噪声控制制及治理工工作，需要要将噪声源源对环境的的影响进行行准确的预预测，而且且在采取噪噪声防治措措施后也需需要估计其其所能达到到的效果。。第4.1.11规定“住区环境噪噪声符合现现行国家标标准《城市区域环环境噪声标标准》GB3096的规定”第5.1.6规定“场地环境噪噪声符合现现行国家标标准《城市区域环环境噪声标标准》GB3096的规定”《绿色建筑评评价标准》的要求解决室外噪噪声影响，，保证安静静的工作生生活环境本项目执行行GB3096-2008《声环境质量量标准》中2类标准，周边边监测点均均符合要求求。对本项目进进行噪声监监测，其中中7#测点位于建建设项目西西侧，临近近沪南公路路，由于受受交通噪声声的影响，，Leq值相对较高高，但满足足规范中的的2类标准；8#测点位于建建设地块中中间地带，，为项目背背景噪声；；9#测点位于咸咸塘港附近近，为测量量该水体的的航运噪声声，从监测测数据可看看出该点不不受航运噪噪声的影响响，也可满满足规范的的2类标准。项目周边建建有较高乔木的的绿化遮挡，住区区选用低噪声声型的水泵泵、通风机机等设备，将将其设置在在地下室或或设备专用用房内，可可以有效降降低噪声影影响，因此此本项目声声环境质量量较好，适适宜生活居居住。场地噪声标准值（dB）测试值（dB）昼间6043.2~59.2夜间5039.1~49.4上海某住宅宅小区环境境噪声模拟拟太阳