建筑節(jié)能設計與技術

建筑節(jié)能設計與技術建筑能源形式建筑能源分類：電、燃氣、煤、石油（柴、汽油）、市政熱力；電能是建筑最主要的能源形式：為什么要節(jié)能建筑節(jié)能的重要性建筑節(jié)能的重要性我國現有560多億m2房屋建筑面積，約95%為高能耗建筑，所以必須進行建筑節(jié)能。實施建筑節(jié)能的好處：改善建筑物的室內熱環(huán)境；降低建筑使用能耗；有利于減少大氣污染。！建筑節(jié)能的重要性建筑能耗包括建材生產能耗、建筑施工能耗和建筑使用能耗，其中建筑使用能耗占80-90%。建筑使用能耗主要包括采暖、通風、空調、照明、炊事、電氣等。

建筑節(jié)能是一個系統(tǒng)工程，必須在能源利用的各個環(huán)節(jié)和系統(tǒng)從規(guī)劃設計到運行的全過程中貫徹節(jié)能的觀點，才能取得較好的效果。建筑節(jié)能的主要途徑建筑節(jié)能——在滿足居住舒適性前提下，采用新型保溫圍護結構、高效采暖空調、節(jié)能照明設備及利用可再生能源以達到節(jié)能的目的。建筑節(jié)能的途徑建筑設計建筑設備建筑使用者新能源利用主要內容建筑節(jié)能設計與技術建筑設備系統(tǒng)節(jié)能建筑采光與照明節(jié)能可再生能源利用技術！建筑節(jié)能設計與技術建筑規(guī)劃布局節(jié)能圍護結構節(jié)能屋面節(jié)能技術外門窗節(jié)能技術建筑遮陽建筑規(guī)劃布局節(jié)能建筑布局建筑朝向和間距建筑體型建筑環(huán)境綠化改善日照環(huán)境改善風環(huán)境建筑布局建筑布局改善日照條件采暖季節(jié)應使建筑物爭取獲得最大的太陽輻射熱量，以利節(jié)能。有利于室內良好光環(huán)境的塑造。太陽輻射進入建筑物的方式：1.被表面吸收的分量α2.被表面反射的分量γ3.透過表面的分量τ利用間隙爭取日照條式和點式住宅結合布置改善日照效果建筑布局改善風環(huán)境

避開不利風向

我國冬季寒流風向主要是西北風，我國建筑應避開西北風向，對于建筑群，應封閉西北向，合理選擇封閉或半封閉周邊式布局的開口方向和位置，使得建筑群的組合做到避風節(jié)能。建筑布局建筑布局阻隔冷風與降低風速

通過適當布置建筑物，降低冷天風速，減少建筑物和場地外表面的熱損失，節(jié)約熱能。利用較高層建筑背向冬季寒流風向，減少寒風對中、低層建筑和庭院的影響。建筑布局避免局部疾風

1)避免下沖氣流

在組合建筑群中，當建筑群各棟建筑高度和間距相近時，氣流無下沖現象。當一棟建筑遠遠高于其他建筑時，它將受到沉重的下沖氣流沖擊。當若干棟建筑組合時，在冬季迎風方向減少某一棟樓，將產生下沖氣流，下沖氣流將加大風壓，造成熱損失。建筑物組合時產生的下沖氣流建筑布局

2)避免風旋當低層建筑布置在上風向，高層建筑布置在下風向時，會形成較大湍流，稱為風旋，使風速加大，進而增加風壓，造成熱能損失增大。風旋低層與高層建筑物之間的相互作用建筑朝向和間距

選擇建筑朝向時，需要考慮的因素有：冬季能有適量陽光照射入室內；夏季盡量避免太陽直射室內或居室外墻面；夏季有良好的通風，冬季避免冷風吹襲；照顧居住建筑組合的需要。地區(qū)最佳朝向適宜朝向不宜朝向北京地區(qū)南偏東30°以內南偏西30°以內南偏東45°范圍內南偏西45°范圍內北偏西30°～60°上海地區(qū)南至南偏東15°南偏東30°南偏西15°北、西北石家莊地區(qū)南偏東15°南至南偏東30°西太原地區(qū)南偏東15°南偏東至東西北呼和浩特地區(qū)南至南偏東南至南偏西東南、西南北、西北哈爾濱地區(qū)南偏東15°～20°南至南偏東20°南至南偏西15°西北、北長春地區(qū)南偏東30°南偏西10°南偏東45°南偏西45°北、東北、西北沈陽地區(qū)南、南偏東20°南偏東至東南偏西至西東北東至西北西濟南地區(qū)南、南偏東10°～15°南偏東30°西偏北5°～10°南京地區(qū)南偏東15°南偏東25°南偏西10°西、北地區(qū)最佳朝向適宜朝向不宜朝向合肥地區(qū)南偏東5°～15°南偏東15°南偏西5°西杭州地區(qū)南偏東10°～15°南、南偏東30°北、西福州地區(qū)南、南偏東5°～10°南偏東20°以內西鄭州地區(qū)南偏東15°南偏東25°西北武漢地區(qū)南偏西15°南偏東15°西、西北長沙地區(qū)南偏東9°左右南西、西北廣州地區(qū)南偏東15°南偏西5°南偏東22°30’南偏西5°至西東、西南寧地區(qū)南、南偏東15°南偏東15°～25°南偏西5°東、西西安地區(qū)南偏東10°南、南偏西西、西北銀川地區(qū)南至南偏東23°南偏東34°南偏西20°西、北西寧地區(qū)南至南偏西30°南偏東30°至南偏西30°北、西北建筑體型建筑體形系數：建筑體形系數是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積A(不包括地面和不采暖樓梯間隔墻與戶門面積)與其所包圍的建筑空間體積V的比值。

體形系數越大，單位建筑空間所分擔的熱散失面積越大，能耗越多。在其他條件相同的情況下，建筑物耗熱量指標隨體形系數增加而增加。因此，從節(jié)能角度出發(fā)，體形系數應盡可能小。一般建筑物的體形系數宜控制在0.3以下。建筑環(huán)境綠化可將常綠植物設置在建筑物的冬季迎風面做為風障?？稍诮ㄖ锏奈蓓敽臀飨虍旉柮娣N植植物。圍護結構節(jié)能居住建筑耗熱量由通過建筑物圍護結構的傳熱耗熱量和通過門窗縫隙的空氣滲透耗熱量兩部分組成。其中圍護結構傳熱耗熱量約占75%，門窗縫隙空氣滲透耗熱量約占25%。從傳熱耗熱量的構成來看，外墻所占比例最大，其次是窗戶，然后是樓梯間隔墻和屋頂。窗戶的傳熱耗熱量與空氣滲透耗熱量相加，約占全部耗熱量的50%。因此，外墻和窗戶是耗熱的薄弱環(huán)節(jié)，是節(jié)能的重點部位。如何設計外墻，達到節(jié)能的效果呢？外墻墻體按主體結構所用材料分類：加氣混凝土墻體、粘土空心磚墻體、粘土實心磚墻體、混凝土空心砌塊墻體等；墻體按保溫材料分類：單一材料節(jié)能外墻、內保溫外墻、外保溫外墻、夾芯保溫外墻。外墻內保溫復合外墻承重材料與高效保溫材料進行復合組成的墻體。承重材料可為磚、砌塊和混凝土墻體，高效保溫復合材料可為聚苯板、巖棉板、玻璃棉板、充氣石膏板、水泥膨脹珍珠巖板等。外墻外保溫復合外墻：在承重墻外表面上，粘貼或吊掛聚苯板或巖棉板，然后貼上網格布或掛鋼筋網增強，再做抹灰面層形成外保溫復合墻體。此類復合墻保溫隔熱性能好，能有效防止墻面面層開裂。外墻外保溫復合墻優(yōu)點：1、保溫材料對主體結構有保護作用；2、有利于消除或減弱熱橋的影響；3、由于儲熱能力較強的主體結構位于室內一側，有利于房間的熱穩(wěn)定性，減少室內溫度波動；4、避免二次裝修對內保溫層造成的損壞；5、既有建筑節(jié)能改造施工時，可減少對住戶的干擾。屋面節(jié)能技術加強保溫層改進防水層及其保護層采用坡屋面種植綠化泡沫混凝土屋面泡沫混凝土是將發(fā)泡劑通過發(fā)泡機發(fā)成泡沫，然后加入水泥等膠凝材料，配粉煤灰、工業(yè)廢渣等為輔料，然后攪拌、澆注而成泡沫混凝土。有效改善防水坡

坡屋面與平屋面之間空氣層增加熱阻，減少熱損失

種植屋面典型案例創(chuàng)業(yè)大廈科委15層東平臺植被屋面芝加哥市政廳的綠色屋頂屋面節(jié)能技術案例國家體育館屋頂采用比較罕見的九層復合結構，由水泥板、玻璃棉、防水層、吸隔聲材料組成，并在最外層噴涂吸音材料，最大限度地減少屋外噪音的影響。門窗節(jié)能技術在建筑圍護結構的門窗、墻體、屋面、地面四大圍護部件中，門窗的絕熱性能最差，是傳熱和空氣滲透的薄弱環(huán)節(jié)，是影響室內熱環(huán)境質量和建筑節(jié)能的主要因素之一。玻璃窗不僅傳熱量大，而且對靠近窗口的人體進行冷輻射，形成“輻射吹風感”，嚴重影響了室內熱環(huán)境的舒適。門窗節(jié)能的主要措施1、控制窗墻比2、改善門窗氣密性3、改善窗框保溫性能4、改善窗玻璃保溫性能中空玻璃中空玻璃應用的是保溫瓶原理，是一種很有發(fā)展前途的新型節(jié)能建筑裝飾材料。具有優(yōu)良的保溫、隔熱和降噪性能。窗框材料窗戶類型空氣層厚度/mm窗框窗洞面積比(%)傳熱系數/W/(m2·k)熱阻(m2·K)/W鋼、鋁單層窗20-306.40.16單框雙玻窗1220-303.90.261620-303.70.2720-3020-303.60.28雙層窗100-14020-303.00.33單層窗+單框雙玻窗100-14020-302.50.4窗戶傳熱系數和熱阻門窗節(jié)能技術建筑遮陽遮陽是防止過多直射陽光直接照射房間而設置的一種建筑構件可大致分為固定遮陽、活動遮陽以及室內遮陽傳統(tǒng)：防熱現代：瘋狂？？進步？現代建筑遮陽技術在奧運村住宅臥室及衛(wèi)生間中，廣泛使用了百葉中空玻璃。百葉中空玻璃是在中空玻璃內置百葉，可實現百葉的升降、翻轉，結構合理，操作簡便。具有良好的遮陽性能，提高了中空玻璃保溫性能，改善了室內光環(huán)境，廣泛適用于節(jié)能型建筑門窗?，F代建筑遮陽技術深圳會議展覽中心是世界上單片葉片最大、使用面積最大的遮陽百葉項目，已于2004年5月建成應用。其單片百葉尺寸為6m×1.3m，葉片投影總面積超過50000m2，為可調節(jié)式遮陽百葉。現代建筑遮陽技術深圳會議展覽中心建筑設備系統(tǒng)節(jié)能熱電聯(lián)產輻射供熱（冷）技術機電設備變頻技術熱能儲存（蓄冷、蓄熱）技術熱泵技術空氣熱回收技術熱電聯(lián)產輻射供暖（供冷）采用更低的溫度供暖（對于供冷則采用更高的溫度供冷），有利于減小輸送熱損失和提高冷熱源效率；散熱效果好，舒適性高室內衛(wèi)生條件得以改善機電設備變頻技術節(jié)能原理：流量∝頻率，揚程∝頻率^2，功率∝頻率^3當電機工作頻率由50Hz降為40Hz流量下降至原來的80%左右；揚程下降至原來的65%左右；功率下降至原來的50%左右！設備負荷、流量需求隨時間變化；熱能儲存（蓄冷、蓄熱）技術節(jié)能原理：利用夜間谷價電力（約為白天的1/3）

制冷/制熱并儲存到白天使用，降低成本常見的蓄冷技術冰蓄冷（內外融冰，盤管、冰球、冰片等）水蓄冷（效率高于冰蓄冷，占用較多空間）常見的蓄熱技術電蓄熱（僅用于采用電鍋爐的系統(tǒng)）熱泵技術節(jié)能原理：1kWh電力產生4~5kWh熱量，一次能源效率可超過1.0；冬季、夏季共用一套主機，節(jié)省主機投資費用及機房空間；適用于無法采用常規(guī)熱源（鍋爐、市政熱力）的區(qū)域；可分為地源熱泵/水源熱泵/空氣源熱泵/水環(huán)熱泵空氣熱回收技術節(jié)能原理：利用排風預熱/預冷新風，回收排風的冷熱量系統(tǒng)形式：板式熱回收循環(huán)盤管熱回收熱管熱回收轉輪熱回收溶液熱回收運行管理節(jié)能養(yǎng)成節(jié)能的意識，并貫穿于實踐制定合理的管理制定提高設備自動化水平建筑采光與照明節(jié)能天然采光人工采光天然采光透明圍護結構、反射、光導管、光纖等上海圖書館中庭天然采光香港匯豐銀行－1天然采光利用反射鏡實例利用反光鏡和吊頂反射英國議會大廈利用反射鏡實例天然采光人工照明節(jié)能原理：用高光效（lm/W）的燈具替代既有燈具LED快速發(fā)展：每18~24個月LED的光輸出亮度便會翻一番，而價格會下降一半。照明控制手動控制時鐘控制人員流動傳感器光電控制可再生能源利用太陽能地能太陽能“太陽墻”太陽能光電技術太陽能熱水器技術被動式太陽能建筑太陽墻山東建筑工程學院梅園公寓“太陽墻系統(tǒng)”可將50％－80％的太陽輻射能量轉化為可用的熱能。普通“太陽墻系統(tǒng)”可將空氣加熱至高于環(huán)境溫度15℃至35℃。加玻璃的系統(tǒng)可提升溫度高達6