生态建筑案例分析

生态建筑案例分析

Case analysis of ecological architecture

生态| 绿色| 可持续| 适宜

PART 01

PART 02

PART 04

PART 03目录/ CONTENTS

中新天津生态城公屋展示中心龙湖超低能耗建筑主题馆

总结

诺汉丁大学新校区

PART 02

中新天津生态城公

屋展示中心

位于天津市中新天津生态城15号地

总用地8090m2

总建筑面积3467m2

结构体系为钢框架结构

建筑总高度15m

建筑功能分为公屋展示、销售、房管局办公和档案储存该建筑物呈菱形

中新天津生态城公屋展示中心

设计目标：项目场地范围内运行能耗接近零，即年周期内建筑运行消耗的能源数值≤生产的能源数值→ 建筑的能耗限值、国标绿色建筑三星级认证；

主要技术措施：

1、通过被动技术措施降低建筑的能量需求；

2、通过主动技术措施提高建筑用能系统效率，降低建

筑能耗；

3、利用可再生能源降低建筑的化石能源消耗，地源热泵；

4、利用可再生能源实现年运行周期的“零能耗”，光伏。

通过被动技术措施降低建筑的能量需求气候分析

中新天津生态城位于北纬39.1°，东经117.1°，属于典型大陆性季风气候。冬季寒冷干燥，盛行西北风；夏季炎热潮湿，盛行东南风；过渡季气温适宜，盛行西南风。因此着重考虑冬季建筑保温，首先提高建筑围护结构的保温隔热性能，同时将建筑的场地选址于较有利于采用太阳能的区域。此外，建筑的主要出入口避开了冬季主导风向；此外通过建筑自遮阳、积极的引导自然通风等，利用室外新风消除室内余湿余热，朝向东南、西南的建筑立面保证外窗的可开启性等降低建筑夏季的制冷需求。太阳辐射分析

该地区阳光充足，年均日射量为4.073kWh/m2，年

日照时数在2778小时，年平均日照率为63%，经场地太阳辐射分析，确定建筑建设位置。整个地块内太阳辐射呈东北向西南的梯度分布，东北区域高，西南区域低，为充分利用太阳能，增强自然采光、提高光伏发电量等，建筑位于东北区域

。

通过被动技术措施降低建筑的能量需求场地风环境分析

为避开冬季高风速区，同时夏季及过渡季建筑前后风压

大于1.5Pa，确保建筑的自然通风，对场地风环境进行

了模拟分析。经过优化，确定建筑呈梭形，东西对称，

南北朝向，夏季及过渡季建筑的东北、西南侧风速为

2.1m/s，可形成有效的自然通风。冬季场地内风速仅

1.3m/s，不会对建筑造成过大的冷风侵入影响。

环境温度分析

本地区年平均气温12.5℃，最高气温39.9℃，最低气

温-18.3℃，建筑冬季需保温，以降低热负荷需求；夏

季需遮阳，以降低冷负荷需求，为此在建筑设计方案创

作中，充分考虑了遮阳，既设计了外遮阳，又设计了建

筑自遮阳；此外对自然采光进行了充分设计，兼顾考虑

了被动房的设计。该地区常年气温在12.5℃，地表恒

温层约为14.5℃，可以利用地源热泵系统。

通过被动技术措施降低建筑的能量需求微气候环境分析

该项目采用适合天津地区的乡土植物，优化乔木、灌木

和草坪的搭配，形成富有生机的复层绿化体系，场区的

绿化率达到67%，改善局部气候的效果比较明显。此外，还结合光伏屋顶的架空层和不利于安装光伏的空间，设置了屋顶绿化。建筑最佳朝向分析

根据冬季太阳辐射量最大与夏季太阳辐射量最小的原则，经最佳朝向分析，确定本项目主力面的最佳朝向为北向162.5

°。

自然通风为增加迎夏季和过渡季节主导风向的开窗面积，经核算外窗和幕墙

可开启面积比例达到66%以上，便于实现自然通风。不同开窗率的室内自然通风模拟如下图。

本项目采用了坑道风（采风口在建筑室外景观区）预冷/热新风，结合屋顶自然通风窗、通风井及大厅地面送风口，强化自然通风，缩短入口大厅空调制冷时间约20%，减少入口大厅空调制冷能耗约30%。

此外，在设计中合理利用建筑中庭、天窗等增强热压通风效果，通过外窗直接通风；在过渡季节利用室外的采风口、室内地下层的自然通风道及屋顶电动天窗将室外自然风引入室内共享大厅，增强自然通风

通过被动技术措施降低建筑的能量需求

采光分析

采光不仅关系到建筑的照明能耗，同时关系到建筑内人员的身体健康。经过日照模拟和优化，当窗墙比在0.26

时，即可满

足自然采光，又可以最大程度的降低能耗。通过优化利用外窗的阳台，结合屋顶浅色发光板，强化自然采光效果。根据计算屋顶采用采光天窗、房间隔断采用透明玻璃隔断，可有效增强室内采光。

为了改善地下室及部分大进深房间的自然采光效果，该项目在地下空间设置了3个光导筒，为楼梯间、爬梯出口及电池间提供自然采光。地下空间的平均采光系数由0提升到了0.23%；屋顶设置了20个光导筒，为档案库、办公室、会议室、卫生间及无自然采光条件的房间提供自然采光，侧墙设置12个光导筒，为办公室、弱电机房提供自然采光。如图，一层的整体平均采光系数提升了0.99%，二层的整体平均采光系数提升了1.21%。

通过被动技术措施降低建筑的能量需求

保温，隔热，分区使用新风系统

窗户本身是Low-E（低辐射）玻璃，在玻璃的基础上又增加一层膜，保证透光性的同时，可更好地隔热。倾斜的设计使得太阳光直接照射在窗台上，而上面一层的窗台采用光面材质，将太阳光折射，但是仅反光却不反热，最大限度控制室内温度散失。这样，夏天开空调时，不吸入更多的热量，冬季供暖时，不散发热量，从而节约能源消耗。

进入冬季，为保证室内温度需要大量能源消耗，但在公屋展示中心内，设计了地源热泵采暖与制冷系统，利用地热能为建筑供暖。同时，在公屋样板间展厅内，还设计加入了毛细管网采暖，在屋顶装入超薄、荷载小的毛细管网，有效提高热传递，同时减少空间改造对建筑的影响。

大厅：采用单区变风量全空气空调系统，送风机变频，空气处理设备为组合式空气处理机。

小开敞房间：采用干式风机盘管加新风系统，风机盘管为直流无刷型，暗装于吊顶内，送风经散流器/线形风口顶送或条形风口侧送，回风由吊顶回风口、回风箱接至风机盘管。新风机组集中设置，新风经溶液调湿新风机组处理后，由集中新风竖井及各层水平新风管道独立送入室内。各新风管道分支均安装定风量调节器，与室内CO2传感器联动以保证新风量的实时按需分配。