建筑设计与热环境课件

建筑设计与热环境1建筑设计与热环境有什么关系?实例1：安徽泾县查济村民居，夏季“自然空调”的建筑实例2：工字厅热环境与现代建筑的比较2安徽皖南民居尽管夏季室外气温高达38℃，但室内仍可维持舒适的热环境3安徽泾县查济村民居4安徽泾县查济村民居长期温度测试5温度℃天井与正厅采光，木围护结构6窄巷道与架空地板7屋顶隔热8围护结构热工性能和建筑节能的关系9工字厅办公室与实验室会议室夏季温度比较围护结构热工性能和建筑节能的关系1

4m2，2.5m高，窗墙比20％，方形，单层木结构构建建筑筑10小区布局和设计“城市热岛”是城市化对局部环境影响的最突出特征影响室外小区微气候气流场温度场日照分配地面辐射人为热影响建筑自然通风建筑表面风压系数和建筑表面诱导热气流1建筑规划与小区微气候日平均热岛强度/白天热岛强度2/1.6℃1.4/0.5℃2/1.7℃2.1/1.6℃1.6/0.9℃1.8/1.1℃1.7/0.8℃12城市热岛的成因：下垫面的影响不同下垫面的地表面温度下垫面对气温的影响砖石地面裸露的土地草地不同下垫面的反射和吸收比13的的夏季不同地面表面温度14绿化率与居住区微气候15水景与居住区微气候16北京某商品房小区小区规划与风场：实例17CFD模拟结果需要改进18改变规划设计A方案B方案19A方案CFD模拟结果有所改善，但ABC入口风大，夏季通风不够好20B方案冬季CFD模拟结果：最佳21B方案夏季CFD模拟结果22北京某小区地块规划方案4.71hectare0.280.26148000m2MIT方案23北京某小区地块规划的风环境冬季（北风）夏季（南风）清华方案24小区风场建筑布局风场模拟北25北广州某小区风场底层架空的住宅，对南风主导的夏季通风有很好的效果北26建筑单体设计27体形系数：外表面积影响空调负荷窗墙比：影响建筑传热和采光开口和通道设置：影响自然通风室内重要空间布局：影响热环境控制品质遮阳措施：如何与整体风格协调温室的利用高热性能墙体和门窗屋顶的处理建筑单体设计的影响不同户形设计的供热空调能耗分析北京某板式住宅楼平面示意图供热时能耗最低户形：Ga01和Gb02空调时能耗最低户形：Ga02和Da0228北京某塔式住宅平面示意图左侧为标准层，右侧为顶层建筑单体设计的影响29不同户形、不同楼层的供热空调能耗分析关于墙体30大蓄热热容材料：适用于日夜温差大的地区相变材料：室温下相变，维持室温稳定高热阻材料(湿热地区不适用)：外表面保温效果比内保温好墙体覆盖爬墙植物和攀藤植物：利用落叶植物，保证冬季日照。

植被效果：盛夏外墙外表面温度降低4~5℃，室内气温降低1℃左右。外墙冷桥与不同保温形式的效果外墙温度场31外保温内保温窗台冷桥的热损失模拟1、无保温窗居中；2、内保温窗居内；3、内保温窗居外；4、外保温窗居内；5、外保温窗居外窗台窗楣楼板内墙32关于屋顶33通风屋顶：机理：防止辐射热聚集实测表明，通风屋顶的内表面温度要比实体屋顶 的内表面温度低4~6℃。屋顶喷水(屋顶庭园)水平屋顶内外温差18.2~33℃(辐射作用)，有喷水 变为5~10℃屋顶水池(屋顶给排水处理池)机理：白天蒸发散热，夜间对天空辐射散热屋顶花园：植物表面蒸发作用使表面温度接近湿球温度日本实验：屋顶草坪使室温降低7℃垂直绿化和屋顶庭园34太阳能热水器屋顶花园地下通风道武藏小金井35示范住宅关于门窗36重要性：窗墙比1:1，窗能耗占围护结构能耗>80％玻璃：2重或3重玻璃保温效果好；特种玻璃○吸热玻璃、反射玻璃、调光玻璃；low-e玻璃百页：有遮阳和调节自然光作用；外百页作用比内百页作用显著。水平百页：间隔、角度随太阳入射角可变反射百页：把阳光反射至天花板再反射到室内关于门窗窗尺寸：寒冷地区南窗大温暖地区南窗大，其它朝向窗小亚热带北窗大，其它朝向窗小窗框：窗框应气密但能开关，可有单框多层或多框多层窗窗附件：落地厚窗帘有隔热作用门的气密性：减少冬季冷风渗透损失37Low-e玻璃

将具有低发射率、高红外反射率的金属（铝、铜、银、锡

等），使用真空沉积技术，在玻璃表面沉积一层极薄的金属涂层，这样就制成了Low-e

(Low-emi

sivity)玻璃。对太阳辐射有高透和低透不同性能。低透low-e玻璃38玻璃窗的种类与热工性能39

不同结构的窗有着不同的热工性能U即传热系数Kgla

s玻璃窗的种类与热工性能40

无色玻璃表面覆盖无色low-e

涂层，可使这种窗的遮档系数Cs

低于0.3通过玻璃窗的长波辐射散热夜间除了通过玻

璃窗的传热以外，还有由于天空夜

间辐射导致的散

热量采用low-e

玻璃可减少夜间辐射散热长波辐射导热和自然对流换热长波辐射室内表面对玻璃的长波辐射对流换热41遮阳方式42现有遮阳方式内遮阳：普通窗帘、百页窗帘外遮阳：挑檐、可调控百页、遮阳蓬

窗玻璃间遮阳：夹在双层玻璃间的百页窗帘，百页可调控我国目前常见遮阳方式内遮阳：窗帘外遮阳：屋檐、遮雨檐、遮阳蓬外遮阳和内遮阳有何区别?外遮阳：只有透过和吸收中的一部分成为得热内遮阳：遮阳设施吸收和透过部分全部为得热对流透过反射反射对流透过43例：通风双层百叶窗44风双层百叶窗45风双层百叶窗46带外百页带遮阳蓬没有百页带内百页朝西向四种玻璃的冷负荷比较：普通玻璃、热反射玻璃、吸热玻璃、热镜玻璃47室内自然通风意义与自然和谐统一，回归自然，舒适性、 健康节能存在问题局限于定性的分析，缺乏定量数据方法计算机模拟48注：主导风为南风，图示为在16m水平高度的位置上的压力场分布图。49利用CFD软件模拟夏季主导风下单体建筑周边压力场的模拟结果西南户形东南户形东向户形A区50典型户形的自然通风评价南向来风条件下，由于受到东向户形的阻挡作用，在图示中的A区形成了正压区，因此东南户形通风效果不如西南户形好。由于挡板的作用，使得南风经过时，此区域形成负压区，使得本户形能形成一定程度的穿堂风。东向户形51北向户形典型户形的自然通风评价东向户形在南向来风时候由于挡板的作用具有较好的通风效果；北向户形进深较大，并要通过很多房间，虽有不同风压值的

外窗，仍不能形成

较好的通风效果。不成功的通风设计KBBLDTTB52建筑自然通风:De

Monford

University,

UK

Demon

Building53建筑自然通风:De

Monford

University,

UK

Demon

Building54幕墙自然通风口55幕墙自然通风口56太阳能利用被动式利用○○太阳房原理：不采用机械系统，仅采用小风扇强化空气循环来辅助。适用于住宅和中小型建筑。基本概念Trombe's

Wa

l(特隆布墙)Gr

en

House(温室)57Trombe's

Wall(特隆布墙)58Trombe's

Wall(特隆布墙)59Gr

en

House(温室)60Green

House

(温室)61OM

Solar

House62Convective

L

ops

直接供暖风638:009:0010:0016:0015:0014:0013:0012:001:0064永久日影红线区内为永久日影区65这些房间冬至日日照不满足要求66东客厅卧室卧室这三个房间无法满足冬至日日照至少1小时的要求67采光和节能的关系68自然照明和人工照明自然光：可见光占50％白炽灯：2~3%节能灯(绿色照明)：10~15%遮