建筑节能设计与技术

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建筑节能设计与技术

建筑规划布局节能


围护结构节能
屋面节能技术 外门窗节能技术 建筑遮阳
建筑规划布局节能

建筑布局


建筑朝向和间距
建筑体型 建筑环境绿化
建筑布局

改善日照环境
改善风环境

建筑布局
改善日照条件
采暖季节应使建筑物争取获得最大的太阳辐射热量，以利 节能。有利于室内良好光环境的塑造。
传热系数 热阻 /W/(m2· (m2·K)/W k) 6.4 3.9 3.7 0.16 0.26 0.27
钢、铝
单层窗 单框双玻窗
20-30
双层窗 单层窗+ 单框双玻窗 100-140 100-140
20-30
20-30 20-30
3.6
3.0 2.5
0.28
0.33 0.4
建筑遮阳

遮阳是防止过多直射阳光直接照射房间而设置的一种建筑构件 可大致分为固定遮阳、活动遮阳以及室内遮阳
北、西北
西北、北
长春地区
沈阳地区 济南地区 南京地区
北、东北、西北
东北东至西北西 西偏北5°～10° 西、北
地区 合肥地区 杭州地区 福州地区 郑州地区 武汉地区
最佳朝向 南偏东5°～15° 南偏东10°～15° 南、南偏东5°～10° 南偏东15° 南偏西15°
适宜朝向 南偏东15° 南偏西5° 南、南偏东30° 南偏东20°以内 南偏东25° 南偏东15°
热能储存（蓄冷、蓄热）技术

节能原理：

利用夜间谷价电力（约为白天的1/3） 制冷/制热并储存到白天使用，降低成 本

常见的蓄冷技术

冰蓄冷（内外融冰，盘管、冰球、冰片 等） 水蓄冷（效率高于冰蓄冷，占用较多空 间）

常见的蓄热技术

电蓄热（仅用于采用电锅炉的系统）
热泵技术

节能原理：

建筑节能设计与技术
建筑能源形式

建筑能源分类：电、燃气、煤、石油（柴、汽油）、 市政热力； 电能是建筑最主要的能源形式：
为什么要节能
建筑节能的重要性
建筑节能的重要性
我国现有560多亿m2房屋建筑面积，约95%为高能耗建筑， 所以必须进行建筑节能。 实施建筑节能的好处：改善建筑物的室内热环境；降低建 筑使用能耗；有利于减少大气污染。 ！
不宜朝向 西 北、西 西 西北 西、西北
长沙地区
广州地区 南宁地区 西安地区 银川地区 西宁地区
南偏东9°左右 南偏东15° 南偏西5°
南、南偏东15° 南偏东10° 南至南偏东23° 南至南偏西30°
南 南偏东22°30’ 南偏西5°至西
南偏东15°～25° 南偏西5° 南、南偏西 南偏东34° 南偏西20° 南偏东30°至南偏西 30°
采用坡屋面 种植绿化

泡沫混凝土屋面 泡沫混凝土是将发泡剂通过 发泡机发成泡沫，然后加入 水泥等胶凝材料，配粉煤灰、 工业废渣等为辅料，然后搅 拌、浇注而成泡沫混凝土。
有效改善防水 坡
坡屋面与平屋面 之间空气层增加 热阻，减少热损 失
种植屋面
典型案例
芝加哥市政厅的绿色屋顶
创业大厦科委15层东平台植被屋面
15%
采暖空调 热水供应 电气
65% 6%
14%
炊事
建筑节能的主要途径
建筑节能——在满足居住舒适性前提下，采用新型保
温围护结构、高效采暖空调、节能照明设备及利用可
再生能源以达到节能的目的。
建筑设 备 建筑节能的途径 建筑使用 者 新能源利 用
建筑设计
主要内容

建筑节能设计与技术 建筑设备系统节能 建筑采光与照明节能 可再生能源利用技术

外保温复合墙优点：
1、保温材料对主体结构有保护作用；
2、有利于消除或减弱热桥的影响；
3、由于储热能力较强的主体结构位于室内一侧，有利于房间的热 稳定性，减少室内温度波动； 4、避免二次装修对内保温层造成的损坏；
5、既有建筑节能改造施工时，可减少对住户的干扰。
屋面节能技术

加强保温层


改进防水层及其保护层
屋面节能技术案例
国家体育馆屋顶采用比较罕见的九层复合结构，由水泥板、玻璃 棉、防水层、吸隔声材料组成，并在最外层喷涂吸音材料，最大
限度地减少屋外噪音的影响。
门窗节能技术

在建筑围护结构的门窗、墙体、屋面、地面四大围护部件 中，门窗的绝热性能最差，是传热和空气渗透的薄弱环节， 是影响室内热环境质量和建筑节能的主要因素之一。玻璃 窗不仅传热量大，而且对靠近窗口的人体进行冷辐射，形 成“辐射吹风感”，严重影响了室内热环境的舒适。
建筑节能的重要性
建筑节能是一个系统工程，必须在能源利用的各个环 节和系统从规划设计到运行的全过程中贯彻节能的观 点，才能取得较好的效果。 建筑能耗包括建材生产能耗、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、通风、空调、照明、炊 事、电气等。
西、西北
东、西 东、西 西、西北 西、北 北、西北
建筑体型
建筑体形系数：建筑体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面 积A(不包括地面和不采暖楼梯间隔墙与户门面积)与其所包围的建筑空 间体积V的比值。 体形系数越大，单位建筑空间所分担的热散失面积越大，能耗越多。 在其他条件相同的情况下，建筑物耗热量指标随体形系数增加而增加。 因此，从节能角度出发，体形系数应尽可能小。一般建筑物的体形系数 宜控制在0.3以下。
被动式太阳能建筑
太阳墙
“太阳墙系统”可将50％－80％的太阳辐射能量转化为可用的 热能。普通“太阳墙系统”可将空气加热至高于环境温度 15℃至35 ℃。加玻璃的系统可提升温度高达60 ℃。
山东建筑工程学院梅园公寓
太阳墙
加拿大Bombardier飞机公司组装厂
德国Erlangen市市政厅大楼
瑞士Wasag大楼
太阳能光电技术
北京天普太阳能公司南厂区办公楼
欧洲案例
被动式太阳能建筑
常州天合光能公司办公楼
天津奇信太阳能公司办公楼
小结

建筑节能设计与技术 建筑设备系统节能 采光与照明节能 可再生能源的利用
冲气流，下冲气流将加大风压，
造成热损失。
建筑物组合时产生的下冲气流
建筑布局
2)避免风旋
当低层建筑布置 在上风向，高层建 筑布置在下风向时， 会形成较大湍流， 称为风旋，使风速 加大，进而增加风 压，造成热能损失 增大。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ风 旋
低层与高层建筑物之间的相互作用
建筑朝向和间距
选择建筑朝向时，需要考 虑的因素有：
1kWh电力产生4~5kWh热量，一次能源效率可超过1.0； 冬季、夏季共用一套主机，节省主机投资费用及机房空间；
适用于无法采用常规热源（锅炉、市政热力）的区域；
可分为地源热泵/水源热泵/空气源热泵/水环热泵
空气热回收技术

节能原理：

利用排风预热/预冷新风，回收排风的冷热量
系统形式：
板式热回收 循环盘管热回收 热管热回收 转轮热回收 溶液热回收
其单片百叶尺寸为6m×1.3m，叶片投影总面积超过50000m2，为可
调节式遮阳百叶。
现代建筑遮阳技术
深圳会议展览中心
建筑设备系统节能

热电联产


辐射供热（冷）技术
机电设备变频技术 热能储存（蓄冷、蓄热）技术


热泵技术
空气热回收技术
热电联产
辐射供暖（供冷）
采用更低的温度供暖 （对于供冷则采用更高 的温度供冷），有利于 减小输送热损失和提高
传统：防热
进 步 ？
现代：疯狂？？
现代建筑遮阳技术
在奥运村住宅卧室及卫生间中，广泛使用了百叶中空玻璃。 百叶中空玻璃是在中空玻璃内置百叶，可实现百叶的升降、翻转，结
构合理，操作简便。具有良好的遮阳性能，提高了中空玻璃保温性能，
改善了室内光环境，广泛适用于节能型建筑门窗。
现代建筑遮阳技术
深圳会议展览中心是世界上单片叶片最大、使用面积最大的遮阳百 叶项目，已于2004年5月建成应用。
建筑环境绿化

可将常绿植物设置在建筑物的 冬季迎风面做为风障。 可在建筑物的屋顶和西向当阳 面种植植物。

围护结构节能

居住建筑耗热量由通过建筑物围护结构的传热耗热量和通过 门窗缝隙的空气渗透耗热量两部分组成。其中围护结构传热 耗热量约占75%，门窗缝隙空气渗透耗热量约占25%。从传热 耗热量的构成来看，外墙所占比例最大，其次是窗户，然后 是楼梯间隔墙和屋顶。窗户的传热耗热量与空气渗透耗热量 相加，约占全部耗热量的50%。因此，外墙和窗户是耗热的 薄弱环节，是节能的重点部位。
人工照明

节能原理：

用高光效（lm/W）的灯具替代既有灯具
LED快速发展：每18~24个月LED的光输出亮度便会翻一番，而价格 会下降一半。
照明控制

手动控制 时钟控制 人员流动传感器 光电控制
可再生能源利用

太阳能 地能

太阳能

“太阳墙” 太阳能光电技术


太阳能热水器技术
太阳辐射进入建筑物的方式：

1.被表面吸收的分量α 2.被表面反射的分量γ

3.透过表面的分量τ
建筑布局
利用间隙争取日照
条式和点式住宅结合布置改 善日照效果
建筑布局
改善风环境

避开不利风向 我国冬季寒流风向主要是西北风，我国建筑应避开西北
风向，对于建筑群，应封闭西北向，合理选择封闭或半封闭
周边式布局的开口方向和位置，使得建筑群的组合做到避风 节能。

冬季能有适量阳光照射入室 内；

夏季尽量避免太阳直射室内 或居室外墙面；
夏季有良好的通风，冬季避 免冷风吹袭；


照顾居住建筑组合的需要。
地区 北京地区 上海地区 石家庄地区 太原地区
最佳朝向 南偏东30°以内 南偏西30°以内 南至南偏东15° 南偏东15° 南偏东15°
适宜朝向 南偏东45°范围内 南偏西45°范围内 南偏东30° 南偏西15° 南至南偏东30° 南偏东至东
不宜朝向 北偏西30°～60° 北、西北 西 西北
呼和浩特地区
哈尔滨地区
南至南偏东 南至南偏西
南偏东15°～20° 南偏东30° 南偏西10° 南、南偏东20° 南、南偏东10°～15° 南偏东15°
东南、西南
南至南偏东20° 南至南偏西15° 南偏东45° 南偏西45° 南偏东至东 南偏西至西 南偏东30° 南偏东25° 南偏西10°

冷热源效率；

散热效果好，舒适性高 室内卫生条件得以改善
机电设备变频技术

节能原理：

流量∝频率，扬程∝频率^2，功率∝频 率^3 当电机工作频率由50Hz降为40Hz
流量下降至原来的80%左右；

扬程下降至原来的65%左右；
功率下降至原来的50%左右！

设备负荷、流量需求随时间变化；
建筑布局

阻隔冷风与降低风速
通过适当布置建筑物，降低冷天风速，减少建筑物和场地
外表面的热损失，节约热能。利用较高层建筑背向冬季寒流风 向，减少寒风对中、低层建筑和庭院的影响。
建筑布局

避免局部疾风 1)避免下冲气流 在组合建筑群中，当建筑群 各栋建筑高度和间距相近时， 气流无下冲现象。当一栋建筑 远远高于其他建筑时，它将受 到沉重的下冲气流冲击。当若 干栋建筑组合时，在冬季迎风 方向减少某一栋楼，将产生下

门窗节能的主要措施
1、控制窗墙比 2、改善门窗气密性 3、改善窗框保温性能 4、改善窗玻璃保温性能
中空玻璃
中空玻璃应用的是保温瓶原理，是一种很有发展前途的新
型节能建筑装饰材料。具有优良的保温、隔热和降噪性能。
门窗节能技术
窗户传热系数和热阻
窗框材料 窗户类型
空气层厚 窗框窗 度/mm 洞面积 比(%) 20-30 12 16 20-30 20-30

如何设计外墙，达到节能的效果呢？
外墙

墙体按主体结构所用材料分类： 加气混凝土墙体、粘土空心砖墙 体、粘土实心砖墙体、混凝土空 心砌块墙体等；

墙体按保温材料分类： 单一材料节能外墙、内保温外墙、 外保温外墙、夹芯保温外墙。
外墙

内保温复合外墙
承重材料与高效保温
材料进行复合组成的 墙体。承重材料可为
砖、砌块和混凝土墙
体，高效保温复合材 料可为聚苯板、岩棉 板、玻璃棉板、充气 石膏板、水泥膨胀珍 珠岩板等。
外墙

外保温复合外墙：
在承重墙外表面上，粘贴
或吊挂聚苯板或岩棉板， 然后贴上网格布或挂钢筋
网增强，再做抹灰面层形
成外保温复合墙体。此类 复合墙保温隔热性能好， 能有效防止墙面面层开裂。
外墙
运行管理节能

养成节能的意识，并贯穿于实践 制定合理的管理制定 提高设备自动化水平


建筑采光与照明节能

天然采光 人工采光

天然采光

透明围护结构、反射、光导管、光纤等
天然采光
上 海 图 书 馆 中 庭
天然采光
利用反射镜实例
香港汇丰银行－1
天然采光 利用反射镜实例
英国议会大厦
利用反光镜和 吊顶反射