建筑节能第二章建筑节能建筑设计原理Word下载.docx
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建筑所在位置的地形地貌:
平地或坡地、山谷或山顶、江河或湖泊水系,建筑选址将直接影响建筑室内外热环境和空调能耗的大小。
建筑的选址、朝向,应选择有利于通风的位置。
应重视因地形变化而产生的地方风对住宅建筑防寒、保温的影响,合理地利用山谷风、水陆风等自然能源。
水陆风:
对于位于江河湖泊地区,因地表水陆分布,地势起伏,表面覆盖材料等不同,在白天太阳辐射作用下和地表长波辐射的影响,产生水陆风而形成气流的流动。
在进行建筑设计时,充分利用水陆风以取得建筑穿堂风的效果,对于改善夏季热环境,节约空调能耗是不言而喻的。
山谷风:
是山区经常出现的现象,只要周围气压场比较弱,这种局地热力环流就表现得十分明显。
有不少利用山谷风的例子。
三、地表环境居住区表面覆盖层会影响小气候环境
表面植被或水泥地面都直接影响建筑采暖和空调能耗的大小。
由于市区大气透明度远小于郊区,市区建筑物排列的几何形状对反射率的影响,以及居住区植被少,CO2含量大等因素,造成市区温度日夜温差小,平均温度上升。
因此,建筑节能设计要求,建筑地表环境应有足够的绿地和水面,严格控制建筑密度,尽量减少水泥地面。
由于下垫面性质的改变,建筑物和铺砌的坚实路面大多为不透水层(部分建筑材料能够吸收一定量的降水,亦可变成蒸发面,但为数不多),降雨后雨水很快流失,地面水份在高温下蒸发到空气中,形成夏热冬冷地区夏季典型的高温高湿闷热气候,多消耗能源。
因此,节能居住小区规划设计时,并且要求合理利用植被和水域减弱热岛效应,改善居住区热湿环境。
城市下垫面的辐射性
表面
反射率a
发射率£
|
道路
窗
沥青
0.05~0.20
0.95
清洁玻璃
0.10~0.16
0.13~0.28
墙壁
天顶角小于40°
0.08
0.87~0.94
混凝土
0.10~0.35
0.71~0.90
天顶角40°
~80°
0.09~0.52
0.87~0.92
砖
0.20~0.40
0.90~0.92
涂漆
石
0.20~0.35
0.85~0.95
白色、白涂料
0.50~0.9
木材
0.90
红、棕、绿
屋顶
里
八、、
0.02~0.15
0.90~0.95
柏油和砾石
0.08~0.18
0.92
城市区域
瓦片
范围
0.10~0.27
石板瓦
0.10
平均
0.15
茅草屋顶
0.15~0.20
波纹瓦
地区的气候特征和人们的气候适应性是节能住宅热工设计首先必须研究和考虑的问题。
建筑节能的具体节能措施和热工设计指标理应反映不同地区的气候特征,依
据该地区的气候条件及室内热环境质量要求,而提出外围结构的平均传热系数、窗墙面积比、体形系数等。
一、严寒与寒冷地区
严寒与寒冷地区建筑的采暖能耗占全国建筑总能耗的比重很大,是我国目前
建筑节能的重点。
该区域实现采暖节能的技术途径有:
1、改进建筑维护结构的保温性能,进一步降低采暖需热量。
2、推广各类专门的通风换气窗,实现可控制的通风换气,避免为通风换气而开窗;
3、改善采暖的末端调节性能,避免过热;
4、推行地板米暖等低温米暖方式;
5、积极挖掘利用目前的集中供热网,发展以热电联产为主的高效节能热源。
二、夏热冬冷地区
该区包括长江流域的重庆、上海等10多个省市自治区,是中国经济和生活水平高速发展的地区。
1、根据夏热冬冷地区的气候特征,住宅的维护结构热工性能首先要保证夏季隔热要求,并兼顾冬季防寒。
2、夏热冬冷的部分地区室外风小,阴天多,需要从提高住宅日照、促进自然通风角度综合确定窗墙比;
不同季节平均风速不同,在进行窗墙比设计时要注意灵活调整。
3、该区夏季太阳辐射强,持续时间久,因此要特别强调外墙遮阳、外墙和屋顶的隔热设计。
三、夏热冬暖地区
夏热冬暖地区由于冬季暖和,夏季太阳辐射强烈,平均气温偏高,因此住宅设计以改善室内热环境、减少空调用电为主。
1、隔热、遮阳、通风设计在夏热冬暖地区中非常重要。
2、设计中首先应考虑的因素是如何有效防止夏季的太阳辐射,如在外表面采取浅色粉刷或光滑的饰面材料,以减少外墙表面对太阳辐射热的吸收;
为了屋顶隔热,可考虑通风屋顶、蓄水屋顶、植被屋顶、带各楼层的坡屋顶以及遮阳顶灯多种样式的结构形式。
3、窗口遮阳可以起到改善热环境并能节能,其主要作用在于阻挡直射阳光进入室内,防止室内局部过热。
2.3合理的节能热工设计指标和技术措施
一、首先考虑国家对节能建筑所提出的节能目标(如节能50%,2005年后节能65%)、建筑造价、采暖空调设备价格、社会环境费用等;
二、注意气候条件。
由于建筑热过程特性,尤其在夏季太阳辐射条件下,室外综合温度作用在围护结构外表面,温度可达55C以上,温度波有较大影响。
要考虑冬季白天太阳辐射时建筑墙体的得热、贮热,还应考虑夏季夜间气候凉爽时或二个连续高温晴天之间的阴雨天条件下自然通风散热和贮冷,因此围护结构应有合适的蓄热系数和热惰性指标;
三、建筑小区规划注意体型系数、窗墙比以及自然通风。
大量的调查和测试表明,太阳辐射通过窗进入室内的热量是造成室内过热的主要原因,占建筑空调冷负荷的40%以上,因此提高窗的热工性能和阳光控制是这一地区建筑节能非常重要的措施,日本九州、美国南方、法国、香港等国家和地区把提高窗的热工性和阳光控制作为住宅节能的重点。
适当的窗口面积,有利于自然通风改善室内空气质量,同时冬季可以获得更多的太阳辐射,夏季在夜间或气候凉爽宜人时,带走室内余热蓄冷。
而且南北向窗墙比面积相差过大不宜于穿堂风的形成,窗口面积过小,容易造成室内采光不足,象重庆、四川、黔东等地冬季平均日照13~15%,全年阴雨天很多,在纬度低的这一地区夏季窗口受太阳直接辐射时间有限,不宜过份强调减少窗墙比,重点应是提高其热工性能、采用遮阳,提高窗的气密性等技术措施来达到节能的目的。
给建筑师进行设计创作提供了更大的灵活性。
一、影响空调负荷的主要因素
1、维护结构的热阻和蓄热性能
外墙和屋顶的蓄热能力对空调的负荷影响极少(2%左右);
从降低空调负荷效果来看,热阻作用大于蓄热能力的作用,即采用热阻较大,蓄热能力较小的轻质围护结构,以及内保温的构造,对空调建筑的节能是有利的。
2、房间朝向状况与蓄热能力。
空调房间应避开顶层设置,减少东西向空调房;
对允许房间温度有一定波动的空调房,增加围护结构的蓄热能力,对降低空调能耗有显著作用。
3、窗墙面积比,窗户遮阳与空气渗透情况。
大面积、东西向窗户对空调建筑节能不利;
提高窗户遮阳性能,增加门窗的气密性对节能有利。
二、空调建筑节能设计要点:
1、空调建筑应尽量避免东西朝向或东西向窗户,以减少太阳直接辐射得热。
2、空调房间应集中布置,上下对齐。
温湿度要求相近的空调房间宜相邻布置。
3、空调房间应避免布置在转角处,有伸缩棚处及顶层。
当必须布置在顶层时,屋顶应有良好的隔热措施。
4、在满足功能要求的前提下,空调建筑外表面积宜尽可能地小,表面宜采用浅色,房间净高应宜降低。
5、外窗面积应尽量小,向阳或东西向窗户,宜采用热反射玻璃、反射阳光镀膜和有效的遮阳构件。
6外窗气密性等级应补低于《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》
(GB/T7107-2002)中规定的3级水平。
7、维护结构的传热系数应符合节能标准中规定的要求。
8、间歇使用的空调建筑,其外围护结构内侧和内围护结构宜采用轻质材料;
连续使用的空调建筑,其外围护结构内侧和内维护结构宜采用厚重材料。
一、建筑物耗热量与建筑物耗热量指标
建筑物耗热量指标:
按照冬季室内热环境设计标准和设定的计算条件,计算出的单位建筑面积在单位时间内消耗的需要由采暖设备提供的热量。
单位:
W/m2建筑物耗热量指标计算公式:
qHqHT*qiNFqiH
qH.T:
单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量(W/m2);
qINF:
单位建筑面积的空气渗透耗热量(W/m2);
I.H:
单位建筑面积的建筑物内部得热(包括
炊事、照明、家电和人体散热),住宅建筑,取3.80W/m2。
qHT一qHqqHwqHdqHmciqHy
单位建筑面积的空气渗透耗热量(W/m2):
qiNF(tnte)(CpNV)/Ao
二、建筑物耗热量指标与采暖设计热负荷指标
采暖设计热负荷指标:
在采暖室外计算温度条件下,为保持室内计算温度,单位建筑面积在单位时间内需由锅炉房或其他供热设施供给的热量,单位:
W/m2。
这一指标是在冬季最不利气象条件下来设计确定采暖设计容量的一个重要指标。
建筑物耗热量指标是建筑物在一个采暖季节中耗热量的平均设计值,而采暖设计热负荷指标是建筑物在一个采暖季节中耗热强度的最大极限值。
故建筑物耗热量指标比米暖设计热负荷要小。
三、影响建筑物耗热量指标的几个因素
1、形体系数:
维护结构保温水平不变条件下,建筑物能耗指标随形体系数的增长而增长,底层和小单元住宅对节能不利。
2、维护结构的传热系数:
建筑物整体尺寸和窗墙面积比不变条件下,耗热量指标随维护结构的传热系数的下降而降低。
采用保温效能高的墙体、屋顶、门窗等节能不利。
3、窗墙面积比:
门窗构件不变时,加大窗墙面积比对节能不利
4、楼梯间设计形式:
多层住宅楼梯间采用开敞式的有门窗的楼梯间,其耗热量指标约上升10%~20%。
三、影响建筑物耗热量指标的几个因素
5、换气次数:
提高门窗的气密性,换气次数由0.8次/h降至0.5次/h,耗热量指标可降低10%左右。
6朝向:
多层住宅东西朝向比南北朝向时,其耗热量指标约增加10%左右。
7、高层住宅:
层数在10层以上时,耗热量指标趋于稳定。
高层住宅中,带北向封闭式交通廊的板式住宅,其耗热量指标比多层板式住宅低6%,在建筑面
积近似的条件下,高层塔式住宅的耗热量比高层板式住宅的高10%~14%。
体型复杂,凹凸面过多的塔
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- 建筑节能 第二 建筑设计 原理