建筑电气节能-第4讲.ppt

§2 规划设计与建筑节能,建设场地的日照、风环境和微气候是影响场地内建筑能耗需求的重要因素。 从建筑节能的角度出发，规划设计层面上在建设用地选择、建筑形体和布局、场地外部空间设计时，必须考虑这些因素，为建筑单体节能提供优越的基础条件。 随着经济发展和生活水平提高，我国建筑能耗和交通能耗都将逐步提高，节能工作将从单体建筑的节能逐步向城市和区域的建筑节能推进，从单纯的建筑节能向广义的交通和城市形态等领域扩展。 从城市层面看，与建筑节能和交通节能密切相关的城市规划与设计具有很大潜力。 对规划设计方案进行基于节能的优化，以及选择适宜的节能措施确定整体的节能策略是规划设计层面应该解决的问题。,xe,2.1概述,§2 规划设计与建筑节能,2.2.1 场地选择与规划 场地的太阳辐射强度、风环境和地形地貌对规划设计尤为重要，也是影响建筑能耗的重要因素。 （1）场地日照条件 充分利用好日照是达到舒适和节能的最经济和环保的方法。 好的场地规划应最大限度地留出太阳通道，通过合理布局最大限度地使建筑单体获得被动利用太阳能的有利条件。 在夏季，有目的地通过建筑和植物形成阴影区，也是减少建筑空调需求的有效手段。,xe,2.2规划设计节能措施,§2 规划设计与建筑节能,2.2.1 场地选择与规划 （2）地形地貌 在我国大部分地区，南向或东南、西南坡向的场地通常意味着更好的日照、风环境等场地条件，更有利于建筑的节能需求. 而山脊处的场地则意味着冬季风太大，建筑能耗需求的增大。 夏热冬冷地区，夏季尽可能遮阳和促进自然通风；冬季增加日照，减少寒风的影响。,xe,2.2规划设计节能措施,§2 规划设计与建筑节能,2.2.2 建筑形体和体型系数 建筑体型系数是建筑的外表面面积F与其体积V的比值。如建筑物的高度相同，则其平面形式为圆形时体型系统最小，依次为正方形，长方形以及其他组合形式。 一般而言，建筑形体越简单，体型系数越小；形体越复杂，体型系数越高。 从降低建筑能耗出发，应尽量减少建筑的体型系数，选择简洁紧凑的建筑形式。 在夏热冬冷地区，建筑体型系数不宜超过0.35，否则必须加强维护结构的保温或减小窗墙比。 相关研究表明，体型系数在0.7以上的独立建筑比体型系数0.25左右的多层建筑耗能需求要高出50%或更多。,xe,2.2规划设计节能措施,§2 规划设计与建筑节能,2.2.3 朝向 建筑朝向对建筑物的能耗需求的影响主要通过日照和通风两个因素产生。 有利的建筑朝向应使建筑在冬季增加太阳辐射得热，在夏季减少太阳辐射得热，且与当地夏季的主导风向一致，利于建筑的自然通风。 （1）朝向与太阳辐射 建筑物上的太阳辐射强度取决于一天中的时刻、季节以及朝向。一般而言，在北半球地区，建筑物南立面比较有利于获得太阳能。就日照而言，我国大多数地区建筑南北朝向布局最有利于建筑节能。,xe,2.2规划设计节能措施,§2 规划设计与建筑节能,（2）朝向与风环境 区域的风环境通过对建筑的外墙热交换和自然通风产生作用，从而影响建筑的冬季采暖和夏季制冷能耗。 风是由气压差和温度差引起的空气流动，分为大气环流和地方风，共同构成了城市的风环境。在夏季气候炎热地区，特别是我国南方地区，良好的自然通风是减少建筑制冷需求的最经济的方法。 建筑通风一般可分为热压通风和风压通风。 热压通风其原理为热空气上升，从建筑上部风口排出，室外新鲜冷空气从建筑底部吸入，室内外空气温差越大，进出风口高度差越大，则热压作用越强。 风压通风是利用建筑物的迎风面和背风面所产生的压力差所实现的通风，要求建筑应面向夏季的主导风向，房屋的进深要较浅，以便形成穿堂风。,xe,2.2规划设计节能措施,§2 规划设计与建筑节能,我国大部分地区受大陆性季风气候影响，夏季南风为主，冬季北方盛行。 在区域建筑群体布局上，位于南侧的建筑宜保持一定的开敞性，建筑密度宜相对稀疏，以便留有风口形成穿堂风，导入夏季东南风；而北部建筑要尽量封闭，以阻挡冬季北向寒风。 2.2.4 微气候 微气候定义为由细小下垫面构造特性所决定的发生在地表（一般指土壤表面）1.52.0m大气层中的气候特点和气候变化，它对人的活动影响最大。 通过场地内植物配置、生态水循环等改善建筑周围的微气候来改善室内热环境，有效提高建筑的舒适度，避免通过技术手段提高舒适度而产生的能源消耗。因此，区域微气候的改善对建筑节能意义重大。,xe,2.2规划设计节能措施,§2 规划设计与建筑节能,2.3.1 自然通风 自然通风是保证室内空气品质和改善室内热环境的重要手段。在建筑设计中，合理布置室内空间，加强通风与导风，被动式降温对改善室内热环境，节约能源作用明显。 （1）健康通风与通风降温 按空气的流动动力分：机械通风和自然通风； 按通风作用分：健康通风和通风降温； 按室外气候条件的不同，通风降温又可分为：舒适性通风降温（全天候通风）和夜间通风降温。 （2）自然通风的主要方式 建筑物的自然通风是由于开口处（门、窗、过道）存在着空气压力差而产生的空气流动。产生压力差的原因有风压作用和热压作用。,xe,2.2建筑节能措施,§2 规划设计与建筑节能, 风压作用下的自然通风（穿堂风）,xe,2.2建筑节能措施,§2 规划设计与建筑节能, 热压作用下的自然通风（烟囱效应）,xe,2.2建筑节能措施,§2 规划设计与建筑节能,（3）建筑自然通风设计 自然通风设计在建筑单体的设计中主要是通风口及其与空间组合关系的设计。良好的室内通风应使空气流畅、分布均匀，并使风流经尽量大的区域，增加风的覆盖面。 门窗位置、大小对室内通风的影响,xe,2.2建筑节能措施,§2 规划设计与建筑节能, 门窗开启方式对室内通风的影响 在考虑门窗的密闭性、防水性、开闭方便的同时，可以利用开启方式来改善室内通风质量。,xe,2.2建筑节能措施,§2 规划设计与建筑节能,2.3.2 自然采光 自然采光是将太阳光引入室内，以满足正常工作及生活的需求。在建筑节能设计中，结合我国各地光气候分区，合理确定采光设计标准、采光口的形式与面积，利用现代窗系统技术等，在节约能源的同时有利于改善室内光环境。 （1）光气候与光气候分区 在天然采光的房间里，室内光环境是随着室外天气的变化而改变的。 所谓光气候是由太阳直射光、天空扩散光和地面反射光形成的天然光平均状况。 天然光的组合和影响因素 太阳直射光：照度大，并具有一定方向，形成阴影； 天空扩散光：照度低，没有一定方向，不能形成阴影； 光气候分区 采光标准将全国划分为个光气候分区。,xe,2.2建筑节能措施,§2 规划设计与建筑节能,xe,2.2建筑节能措施,§2 规划设计与建筑节能,xe,2.2建筑节能措施,§2 规划设计与建筑节能,（2）采光标准与采光设计 采光系数标准值 视觉工作分为级，各等级视觉工作要求的天然光照度最低值分别为250、150、100、50、25lx。 人们把室内完全利用天然光进行工作时的室外天然光最低照度称为临界照度，也就是室内开始需要采用人工照明时的室外照度值。我国的采光标准规定临界照度值为5000lx。根据这个值，可将室内天然光照度换算成采光系数。,xe,2.2建筑节能措施,§2 规划设计与建筑节能, 采光质量 房间内的自然采光条件的光环境质量评价主要包括：采光均匀度；防止眩光；合适的光反射比；防止紫外线的进入。 （3）采光口 侧窗：安装在墙上，称为侧面采光； 天窗：安装在屋顶上，称为顶部采光。 （4）现代窗系统 主要用于完成较困难的任务和对整个视觉环境的有效控制，建筑物几何形体复杂、外墙受到严重遮挡或很深的空间以及对热负荷有控制要求的建筑物。 挡板 百叶窗系统 棱镜玻璃系统 阳光导向玻璃系统,xe,2.2建筑节能措施,§2 规划设计与建筑节能,xe,2.2建筑节能措施,§2 规划设计与建筑节能,xe,2.2建筑节能措施,§2 规划设计与建筑节能,2.3.3围护结构节能技术 建筑围护结构由包围空间将室内与室外隔开的结构材料和表面装饰材料构成，包括墙、窗户、门、屋顶和地面。 在建筑节能设计中，提高围护结构的保温隔热性能是降低建筑能耗的关键。建筑围护结构常用的节能措施主要包括合理地窗墙比、外墙保温技术、屋顶保温隔热技术、节能门窗技术、可呼吸式双层幕墙等。 （1）窗墙比，即单一朝向外窗（门）面积和墙面积（含窗面积）的比值。 在民用建筑热工设计规范GB50176-1993中规定：居住建筑各朝向的窗墙比，北向不大于0.25；东、西向不大于0.30；南向不带有0.35。,xe,2.2建筑节能措施,§2 规划设计与建筑节能,（2）外墙保温技术 外墙外保温 外墙内保温 墙体自保温 夹心保温,xe,2.2建筑节能措施,§2 规划设计与建筑节能,（3）屋顶保温隔热技术 外保温屋顶 倒置式屋面 通风屋顶 阁楼屋面,xe,2.2建筑节能措施,§2 规划设计与建筑节能,xe,2.2建筑节能措施,§2 规划设计与建筑节能,（4）门窗节能技术 建筑门窗是建筑物热交换、热传导活跃、敏感的部位，因而往往是建筑物外围护结构保温隔热最薄弱的部位。 现代建筑外用的门窗面积约占建筑面积的2530%，外围护结构的1/6，其总能耗约占建筑物全部热损失的50%。 为此，门窗节能是各项节能措施中的重要环节。提高门窗保温性能应从提高玻璃的保温性能、合理地框型材料性能、改善门窗密封性三方面着手。 玻璃保温性能 吸热玻璃 热反射玻璃 Low-e玻璃 中空/真空玻璃 张膜玻璃 框型材料性能 密封性,xe,2.2建筑节能措施,§2 规划设计与建筑节能,xe,2.2建筑节能措施,§2 规划设计与建筑节能,xe,2.2建筑节能措施,§2 规划设计与建筑节能,xe,2.2建筑节能措施,