严寒与寒冷地区的建筑节能设计策略
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报告厅
中央中庭
玻璃大厅
报告厅
全年能耗模拟
DeST: 8760 小时模拟 考虑了图书馆冬夏最不利气候下的使用特点
Heating Load 320 kW
Cooling Load 880 kW
Whole year cooling and heating load of the library (W)
通风百页窗
季节性通风策略
过渡季
开启门窗 使用太阳烟囱引入室外新风 良好的自然通风效果
太阳烟囱
季节性通风策略
夏季
关闭门窗 地道风降温 使用太阳烟囱导出中庭顶部热空气
冬季
温室效应
夏季
图书馆自然通风设计
位置 一层北 一层南 二层北 二层南 三层北
高位格栅
项目 低位格栅 高位格栅 地道风送风口 高位格栅 低位格栅 高位格栅 地道风送风口 高位格栅 低位格栅 高位格栅 地道风送风口 高位格栅 低位格栅 高位格栅 地道风送风口 高位格栅 低位格栅 低位格栅 地道风送风口 低位格栅 格栅中线高度
地道风降温技术
2根共120m长地道 宽2m，深2.5m 室外新风通过地道预冷/预热
后，送入空调箱处理 节约空调/供热能耗
北京某生态小区方案设计
小区风环境优化结果
深井回灌式分户水源热泵系统设计
风机盘管
3 1 4
5
8
抽水井
回灌井
分户水源 热泵主机 可放室内
为解决深井回灌式分户水源热泵系统在供应少 量用户时的节能经济运行问题，可以考虑通过 建造集中蓄水池并采用温控混水策略解决。
地道风降温技术
3根45m长地道 宽2m，深2.5m 室外新风通过地道预冷/预 热后，送入空调箱处理 节约空调/供热能耗
水体利用－原有池塘
重建原有池塘,维持该场地的绿色平衡 收集雨水用作池塘补充水或绿化浇灌 将池塘中的水作为制冷机冷却水源
水池 水幕
自然采光
充分利用自然光－玻璃屋顶 中央中庭 玻璃大厅 报告厅
遮阳设计－玻璃大厅
遮阳卷帘
N
卷帘收起பைடு நூலகம்
水平遮阳格栅
夏季
冬季
Western Wall: sunshine against 西墙遮阳
东 墙 遮 阳
屋顶格栅遮阳
南 墙 水 平 遮 阳
自然通风
自然通风与机械通风相结合 过渡季－热压自然通风
窗户设置 太阳烟囱
空调季－机械装置送地道风
14.2
12.8
各层用户同时将机组开至最大运行工况时，管道 温降为13℃时管道流量为0.41kg/s, 这一流量将 为系统供暖期间立管的最小安全流量极值 相对于各层同时出现采暖峰值负荷时，管道温降 为设计值8℃时管道流量为0.48kg/s，在没有任 何防止管道冻结措施时0.41～0.48 kg/s将为立管 流量变化区间 这将导致实现变流量方式的可能性大大减小。
可以考虑增加一支 立管，通过电动两 通阀连接底层及2 层机组，当这两层 机组入口温度由于 上层用户负荷增大 而过低时实现旁通 补水，避免底层机 组由于井水温度过 低而效率降低或冻 结。
串联各层机组在按逐日外温变化负荷下一个采暖季的累加总耗电量（KWh） （峰值负荷各层取相同值，考虑 COP 不同引起的差异） 楼层 4层 3层 2层 1层 各层峰值热负荷 (W/m2) 32.35 32.35 32.35 32.35 管道流量 0.6kg/s 2528.35 2592.80 2691.41 2789.34 0.7kg/s 2528.35 2583.38 2685.59 2780.40 0.5kg/s 2528.35 2606.10 2699.60 2801.96
对应各层负荷为冬季机组最大出力的四层单管串联机组累积温降与流量的关系（入口温度为15 ℃） ℃ 17.5
15.5 15.1 13.5 12.1 11.5 11.1 9.5 8.7 7.5 7.2 5.5 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 kg/s 6.5 6.9 8.2 7.7 10.2 9.4 13.4
冬季单管串联形式楼内立管冻结流量分析
对应各层负荷为冬季实际峰值的四层单管串联机组累积温降与流量的关系（入口温度为15℃） ℃ 18.0 16.0 14.0 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 kg/s 7.7 11.0 9.6 8.5 7.0 6.4 5.9 5.5 4.8 5.1 4.6 4.3 15.3
安全回灌
加压回灌
直接外排
环形网分区分户
系统为全年分阶段定流量 运行，对应于不同外温条 件（即不同系统负荷）改 变接入环网的抽水及回灌 井的数目和位置实现管网 的流量调节。
对于楼内各层分户水源热泵机组的连接方式，采用单双 管混合形式，目的是为了充分利用单管串联形式能够实 现对于单个机组的‘大流量、小温差’的高效运行，同 时实现系统对于地下水的‘小流量、大温差’的节能利 用这一优点。
济南
所采用的生态措施包括以下几点
遮阳设计； 注重采暖与空调的节能； 利用水体改善环境； 重建植被系统，进行立体绿化； 外围护结构设计注重保温； 自然通风 自然采光 地下风道预处理空气
遮阳设计
遮阳设计
屋面遮阳&防西晒遮挡墙
架空的遮阳格栅
sunshine
西墙
wind
Model 最大热负荷指标, 22 W/m2 最大冷负荷指标, 60 W/m2
围护结构热工性能
围护结构材料 外墙
主要材料 240mm混凝土砖+50mm 膨胀珍珠岩
总厚度mm 330
传热系数 W/m2K 0.578
屋顶 门
窗
加气混凝土保温屋面 玻璃外门
双玻塑钢窗
355 －
－
0.538 4.64
2.18
严寒与寒冷地区的建筑节能设计 策略与实例
济南交通学院生态图书馆 （2005年教育部优秀建筑设计一等奖）
处于北纬 36° 建筑面积 13000m2, 6 层 室内控制温度 T=18~26℃, 室内控 制湿度RH=30~70% 暑假：7月20日~8月15日 寒假：1月25日~2月21日 月平均温度： -3.12~30℃
面积（米 2）
2.4 4 0.5 4 2.4 4 0.84 4 2.4 5 1.2 5 3.2 6.5 0.8 6.5 2.88 5 3.5 5 不低于 30m
高位格栅
三层南 四层北 四层南 五层北 五层南 顶烟囱出口
自然通风房间
低位格栅
自然通风房间
地道风送风口
Louvers
Solar chimney
中央中庭
玻璃大厅
报告厅
全年能耗模拟
DeST: 8760 小时模拟 考虑了图书馆冬夏最不利气候下的使用特点
Heating Load 320 kW
Cooling Load 880 kW
Whole year cooling and heating load of the library (W)
通风百页窗
季节性通风策略
过渡季
开启门窗 使用太阳烟囱引入室外新风 良好的自然通风效果
太阳烟囱
季节性通风策略
夏季
关闭门窗 地道风降温 使用太阳烟囱导出中庭顶部热空气
冬季
温室效应
夏季
图书馆自然通风设计
位置 一层北 一层南 二层北 二层南 三层北
高位格栅
项目 低位格栅 高位格栅 地道风送风口 高位格栅 低位格栅 高位格栅 地道风送风口 高位格栅 低位格栅 高位格栅 地道风送风口 高位格栅 低位格栅 高位格栅 地道风送风口 高位格栅 低位格栅 低位格栅 地道风送风口 低位格栅 格栅中线高度
地道风降温技术
2根共120m长地道 宽2m，深2.5m 室外新风通过地道预冷/预热
后，送入空调箱处理 节约空调/供热能耗
北京某生态小区方案设计
小区风环境优化结果
深井回灌式分户水源热泵系统设计
风机盘管
3 1 4
5
8
抽水井
回灌井
分户水源 热泵主机 可放室内
为解决深井回灌式分户水源热泵系统在供应少 量用户时的节能经济运行问题，可以考虑通过 建造集中蓄水池并采用温控混水策略解决。
地道风降温技术
3根45m长地道 宽2m，深2.5m 室外新风通过地道预冷/预 热后，送入空调箱处理 节约空调/供热能耗
水体利用－原有池塘
重建原有池塘,维持该场地的绿色平衡 收集雨水用作池塘补充水或绿化浇灌 将池塘中的水作为制冷机冷却水源
水池 水幕
自然采光
充分利用自然光－玻璃屋顶 中央中庭 玻璃大厅 报告厅
遮阳设计－玻璃大厅
遮阳卷帘
N
卷帘收起பைடு நூலகம்
水平遮阳格栅
夏季
冬季
Western Wall: sunshine against 西墙遮阳
东 墙 遮 阳
屋顶格栅遮阳
南 墙 水 平 遮 阳
自然通风
自然通风与机械通风相结合 过渡季－热压自然通风
窗户设置 太阳烟囱
空调季－机械装置送地道风
14.2
12.8
各层用户同时将机组开至最大运行工况时，管道 温降为13℃时管道流量为0.41kg/s, 这一流量将 为系统供暖期间立管的最小安全流量极值 相对于各层同时出现采暖峰值负荷时，管道温降 为设计值8℃时管道流量为0.48kg/s，在没有任 何防止管道冻结措施时0.41～0.48 kg/s将为立管 流量变化区间 这将导致实现变流量方式的可能性大大减小。
可以考虑增加一支 立管，通过电动两 通阀连接底层及2 层机组，当这两层 机组入口温度由于 上层用户负荷增大 而过低时实现旁通 补水，避免底层机 组由于井水温度过 低而效率降低或冻 结。
串联各层机组在按逐日外温变化负荷下一个采暖季的累加总耗电量（KWh） （峰值负荷各层取相同值，考虑 COP 不同引起的差异） 楼层 4层 3层 2层 1层 各层峰值热负荷 (W/m2) 32.35 32.35 32.35 32.35 管道流量 0.6kg/s 2528.35 2592.80 2691.41 2789.34 0.7kg/s 2528.35 2583.38 2685.59 2780.40 0.5kg/s 2528.35 2606.10 2699.60 2801.96
对应各层负荷为冬季机组最大出力的四层单管串联机组累积温降与流量的关系（入口温度为15 ℃） ℃ 17.5
15.5 15.1 13.5 12.1 11.5 11.1 9.5 8.7 7.5 7.2 5.5 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 kg/s 6.5 6.9 8.2 7.7 10.2 9.4 13.4
冬季单管串联形式楼内立管冻结流量分析
对应各层负荷为冬季实际峰值的四层单管串联机组累积温降与流量的关系（入口温度为15℃） ℃ 18.0 16.0 14.0 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 kg/s 7.7 11.0 9.6 8.5 7.0 6.4 5.9 5.5 4.8 5.1 4.6 4.3 15.3
安全回灌
加压回灌
直接外排
环形网分区分户
系统为全年分阶段定流量 运行，对应于不同外温条 件（即不同系统负荷）改 变接入环网的抽水及回灌 井的数目和位置实现管网 的流量调节。
对于楼内各层分户水源热泵机组的连接方式，采用单双 管混合形式，目的是为了充分利用单管串联形式能够实 现对于单个机组的‘大流量、小温差’的高效运行，同 时实现系统对于地下水的‘小流量、大温差’的节能利 用这一优点。
济南
所采用的生态措施包括以下几点
遮阳设计； 注重采暖与空调的节能； 利用水体改善环境； 重建植被系统，进行立体绿化； 外围护结构设计注重保温； 自然通风 自然采光 地下风道预处理空气
遮阳设计
遮阳设计
屋面遮阳&防西晒遮挡墙
架空的遮阳格栅
sunshine
西墙
wind
Model 最大热负荷指标, 22 W/m2 最大冷负荷指标, 60 W/m2
围护结构热工性能
围护结构材料 外墙
主要材料 240mm混凝土砖+50mm 膨胀珍珠岩
总厚度mm 330
传热系数 W/m2K 0.578
屋顶 门
窗
加气混凝土保温屋面 玻璃外门
双玻塑钢窗
355 －
－
0.538 4.64
2.18
严寒与寒冷地区的建筑节能设计 策略与实例
济南交通学院生态图书馆 （2005年教育部优秀建筑设计一等奖）
处于北纬 36° 建筑面积 13000m2, 6 层 室内控制温度 T=18~26℃, 室内控 制湿度RH=30~70% 暑假：7月20日~8月15日 寒假：1月25日~2月21日 月平均温度： -3.12~30℃
面积（米 2）
2.4 4 0.5 4 2.4 4 0.84 4 2.4 5 1.2 5 3.2 6.5 0.8 6.5 2.88 5 3.5 5 不低于 30m
高位格栅
三层南 四层北 四层南 五层北 五层南 顶烟囱出口
自然通风房间
低位格栅
自然通风房间
地道风送风口
Louvers
Solar chimney