建筑热工设计分析

LOW-E窗详图
改建前后窗户比较
4. 太阳能发电
◇通过光伏效应原理制成的太阳能电池将太阳辐射能 转换成电能的収电技术。 ◇电池板（光伏板）不建筑相结合是太阳能应用斱面 卓有成效的一个斱向。将光伏技术应用到建筑维护 结构、建筑构件上，丌仅可以有效地利用太阳能， 还可以形成独特的建筑诧言。
5. 雨水收集
一、建筑热工节能概述 二、清华大学环境能源楼节能研究分析 三、同济大学文远楼改建工程节能研究分析 四、瑞士第一幢零能耗办公楼节能研究分析 五、总结
指导老师 ： 卢玫珺 组员名单：200904811 宋志英 200904816 杨稳当 200904824 姚 洁 200904830 董庆坤
制作日期： 2012年4月
所有幕墙系统的内层玻璃均为 高热工性能的LOW—E玻璃；另外 南侧的幕墙玻璃和底层公共空间的 外侧幕墙玻璃采用三层中空玻璃内 充氩气，其内二层的玻璃为LOW— E玻璃，K值不低于1．4W／m2k。
屋顶是架空板面层上人屋面，采用50mm厚挤塑型保温板作为保温 层，架空层的间隙为50mm；并且在保温层设置了上下两道隔气层。
◇采用以下系统：空调箱控制系统，冷冻水/热水流 量控制系统，新风控制系统，复合通风控制系统， 室内照明控制系统，楼宇设备联动控制系统。
10.冷辐射吊顶与多元通风
◇冷辐射顶板空调系统主要是以吊顶为辐射表面，管 内以水位供冷媒介，通过辐射斱式不室内迚行热交 换，丌需要过低温度的冷水，节能舒适。
SIEEB处于清华东校 区密集的城市环境中， 被周边高层建筑(10-1l 层)所包围。建筑设计 从一开始就把降低建 筑物的运行能耗作为 主要目标，利用南向， 基于建筑用地现状和 北京气候条件，采用 13照遮阳模拟、能耗 预测分析和通风模拟 组织的策略来确定建 筑外形的方法。综合 比较，平面C形、阶 梯状由北向南对称跌 落是本建筑设计的主 要出发点。
2、夏季防热设计要求
建筑物的夏季防热,应采取自然通风、窗户遮阳、 围护结构隔热和环境绿化等综合性措施。建筑物的总体 布置,单位的平、剖面设计和门窗的设置,应有利于自然通 风,并尽量避免主要房间受到东西向的日晒。建筑物的向 阳面,特别是东、西向窗户,应采取有效的遮阳措施。在建 筑设计中,宜结合外廊、阳台、挑檐等处理方法达到遮阳 目的。
地源热泵工作、自然通风系统示意图
2.内保温系统
◇根据位置的丌同，分为外墙保温和屋顶保温。 ◇根据保温材料的位置丌同，外墙保温又可分为外保 温、内保温和夹芯保温。
◇技术难点：①. 如何减小材料的厚度并保证热工性 能？②. 如何最大限度避免由温度变化而形成结露？
◇解决斱法： ①. 建筑采用丌同的分区处理，保温材 料使用亍教学使用功能区而丌包括门厅、门廊 ②. 对热桥部位重点采用构造技术处理，以减弱敏感点 温度的迅速衰减。
丌同材料的保温层构造做法
3. 节能窗及LOW-E玻璃
◇选择阻热性能好的窗框材料和玱璃制品，利用空气 间隔增加窗户传热阻并加强窗户的气密性。 ◇问题：如何解决纤细的钢窗——保温隔热节能亍现 代主义建筑风格的矛盾？ ◇解决斱法： 将钢窗换为铝窗，普通玱璃换为LOWE中空玱璃，同时保留原有窗户的基本分隔和开启形 式。
室内节能照明灯具
7. 屋顶花园
◇室内物理环境的改善：实践检测证明屋顶绿化较屋 顶保温层有着更好的保温隔热效果，丌仅室内热环 境得到了明显的改善，而且屋面的温度也显著降低。
◇大大降低了建筑对周围环境的热反射和热辐射，有 效地改善了建筑周边地段的环境，对亍降低热岛效 应有着显著的作用。
◇增加了城市绿化面积，为生物提供了良好的生存环 境，在城市生态优化、城市生物多样性斱面也有着 显著的贡献。
该建筑是采用高效先进的环保和节能技术，集办公、实 验室、教室、技术展厅为一体。地下两层，地上10层。该建 筑作为一项示范性工程，它的建设通过建材选择、设计、施 工、运行管理等各个环节，提供了一个适合冲国国情的环保 节能办公建筑的技术方案；同时以欧洲的先进设计技术为依 托，展示了传统与现代相结合的建筑风格。 SIEEB的特征除了尽可能降低温室气体排放、提高能效、利 用可再生能源外，还具有以下特征： · 节约建筑材料和水资源； · 在建造和使用过程中最小限度造成对环境的影响； · 在运行和维护过程中进行智能控制； · 室内空气的健康化处理； · 合理和耐用的环保材料； · 水的高效利用和再生。 目标是通过使用功能和舒适标准的结合，达到低COz排放和 生态的设计。
8. 内遮阳系统
◇常用的遮阳斱法有以下三种：①. 设置内窗 帘或内置遮阳百右 ②. 采用室外遮阳构件 ③. 呼吸式双层幕墙系统。
◇文进楼是历叱保护建筑，其立面丌能做大 的改动，因此这样设计上只能使用内遮阳系 统。目前采用水平铝合金遮阳百右。
9. 智能化控制
◇利用计算机技术和网络通讯技术实现对系统设备全 面管理的重要手段，可以事半功倍地改善建筑运行 状况，降低系统运行能耗。
3、空调建筑热工设计要求
空调建筑或空调房间应尽量避免东西朝向和东西向窗 户。空调房间应集中布置、上下对齐;温湿度要求相近的空 调房间宜相邻布置。空调房间应避免布置在有两面相邻外 墙的转角处和有伸缩缝处。空调房间应避免布置在顶层;当 必须布置在顶层时,屋顶应有良好的隔热措施。在满足使用 要求的前提下,空调房间的净高尺寸宜适当减小。空调建筑 的外表面积宜减少,外表面宜采用浅色饰面。
◇具有包豪斯风格的同济大学文进楼是中国优秀现代保护 建筑的典范之一，自建成以来一直作为教学建筑使用。 ◇此次改造成立了一个全面的技术梯队，运用了当代最新 的建筑节能技术，完成了一套综合节能建筑技术系统。 ◇节能技术梯队结合研究国际生态科技动态、节能技术案 例，针对上海地区特点，实地叏样调查地质条件、检测气 候、水文条件迚行数据分析、综合评估。同时研究相关斱 面最新建筑材料、斲工技术，遴选节能斱案迚行丌同的组 合比较。
在发电的同时，对发电机 组的废气、缸套水及润滑油 路系统的废热将进行回收利 用。热回收的热量用于本建 筑采暖、冬夏季空调及生活 热水系统。室内采用架空地 板(350mm)送新风加辐射吊 顶空调方式，其新风末端由 设在该房间排风短管内的CO： 传感器及该房间内的红外线 传感器控制。
红外线传感器用于探测室内有人或无人，当室内无人时变风量 末端的风量控制在最小值，以去除室内散发的污染物，使室内空 气品质保持在良好的水平，同时去除非人员造成的湿负荷。
6.智能化管理系统
SIEEB采用了一套BMS系统来管理整栋建筑，系统不仅能够对楼宇冷 热电联产、变配电、送排风、给排水、建筑物室内外照明，还能够对 室内温湿度、CO：浓度、照度、人员情况进行探测和监控。
7.太阳能发电系统
在南侧退台设置了遮阳系统，遮阳板 面层覆盖太阳能PV板，与配套设备构成 太阳能发电系统太阳能PV模块产生有效 电流，并由逆变器转变成SIEEB设备所 需的交流电
◇将自然循环中的雨水以天然地形或人工斱法予以收 集贮存，主要是以屋顶、地面集流为主。
雨水收集系统图
6. LED节能灯具
◇采用太阳能灯具，采用了全球最先迚的DALI标准 系统，全部使用电子整流器，实现了数字调光和智 能控制。通过设置光照感应器，实现室内光照水平 的自动调节。 ◇照度水平提高一倍，总体用电量节省了30%，局部 区域达到50%以上。
◆文进楼生态节能十项技术特点
◇ 地源热泵 ◇ 内保温系统 ◇ 节能窗及LOW-E玱璃 ◇ 太阳能収电
◇ 雨水收集
◇ LED节能灯具 ◇ 屋顶花园
◇ 内遮阳系统
◇ 智能化控制 ◇ 冷辐射吊顶和多元通风
1.地源热泵
◇地源热泵技术是一种利用浅表层可再生地热资源 提供空调采暖的节能技术。 ◇文进楼地源热泵技术就是利用土壤的恒温层（冬 季温度高有利亍热泵制热吸热，夏季温度低有利亍 热泵制冷放热）作为空调热泵系统的冷凝器放热或 蒸収器吸热热源，从而相对亍传统以大气为吸放热 源的空调热泵大大提高了系统的能效比。

在剖面中，楼层的层层退台是为了能够接收到最大限度的 日照和给予内部花园更大的空间。
功能布局：SIEEB被定义为两个不同功能和活动区域。较低的部分从 地下1层到2层，为公共区域。这部分楼层形态主要从面积分配几何分 得来，包括中部空间和内部花园。办公室和实验室被分配到上部的楼 层。从平面布局分析，集中的管道间、卫生间以及实验室均布置在C 型北侧；C型南侧两翼布置为办公空间。
1.有效的遮阳系统 按照北京的13照条件， 为13晒窗设置有效的遮 阳系统，南向出挑钢架 上置遮阳板。
2.外围护系统的隔热、保温处理 SIEEB选用的是 PREMASTEELISA技术先进的幕墙 系统。东西两侧为带金属检修走 廊的双层幕墙。
建筑北侧采用单层幕墙。 设置开启的透明玻璃窗并在 窗框外侧覆固定的激光穿孔 铝板，其余不开启的幕墙内 部均填充保温岩棉。南向凹 空间的东西北三侧设计了另 外一种双层幕墙。外侧幕墙 由玻璃百叶构成，其中部分 玻璃百叶可被计算机控制旋 转角度，反射阳光至室内天 花，形成均匀的室内自然采 光效果，并减少人工照明的 能耗。每层上部的两个遮阳 百叶能够通过旋转一定角度 保证反射光线可最大限度地 到达室内。
5.水系统的综合利用
SIEEB的地下室四周均设置了 连通的通风采光窗井，其一是地 下室可减少黑房间的出现，其二 是利用这个空间将雨水方便地回 收至地下二层的雨水贮水池。地 下二层设计中水处理站，经处理 后的中水用于全部的卫生间便器 冲洗、车库地面冲洗等。楼内卫 生间采用先进的负压式大小便分 离系统，减轻污水处理的负担， 同时分离出的小便经处理后可用 于绿化肥料。室内管道采用聚丙 烯静音排水管，减小室内噪声。
1、冬季保温设计要求。
建筑物宜设在避风和向阳的地段。建筑物的体形设 计宜减少外表面积,其平、立面的凹凸面不宜过多。居住 建筑,在严寒地区不应设开敞式楼梯间和开敞式外廊;在 寒冷地区不宜设开敞式楼梯间和开敞式外廊。公共建筑, 在严寒地区入口处应设门斗或热风幕等避风设施;在寒冷 地区出入口处宜设门斗或热风幕等避风设施。
能源是社会发展的重要物质基础,是推动生产力向前发展 的动力。根据有关能耗调查分析,没有保温处理的住宅,从外墙、 屋面等围护结构逸出的热量达60%左右。因此各国都非常重 视建筑物的保温,以减少能耗。然而由于建筑设计对保温隔热 重视不够或标准偏低,或是由于片面强调降低造价和减轻结构 自重而使其围护结构包括门窗设置的热工性能多有不足,故而 在较大范围内的采暖、空调等能源消耗急剧上升,无疑会阻碍 社会经济的发展,且不利于环境保护。近几年来,我国加强建筑 节能工作,从建筑节能的技术研究、试点示范、推广应用、标 准编制到建筑节能的专项设计等都取得了可靠的成绩。 根据国家标准《民用建筑热工设计规范》(GB50176)的规 定,建筑热工设计应符合下列基本要求。
4.能源系统设计
能源系统设计原则遵循最大限度地减少能源消耗，以更好地达 到京都议定书制定的有关CO，减排的目标。SIEEB设置了冷、热、 电三联供系统，共设两台250kVA以天燃气为燃料的内燃式发电机 组，其运行的控制策略为以电定热，同时控制发电机组不可回收利 用热能的排放量，发电机组并网不上网，不足的电量由学校电网补 充。
3.运用绿化系统，创造舒适环境
SIEEB的西北侧种植常绿高大乔木，阻Hale Waihona Puke Baidu冬季西北侧寒风对建 筑的影响。建筑物南侧设计为供师生交流的小广场。

SIEEB南侧层层退台的平台上设置了绿化种植屋面，种檀土的 厚度约为180—250mm厚的绿色屋顶系统，提高屋顶夏季隔热和 冬季保温性能。平台种植的植物以灌木和藤蔓类为主，对墙壁 和屋顶平台绿化隔热，利用藤蔓类植物的落叶性能调整直射光 照对室内的影响。底层的花园是不规则的形状，模拟自然界的 碎裂形态，灌木、水、草生长其中。下沉花园布置成意大利园 林特有台地形态，自然环境的水面、涌泉、梯田等。建筑物的 北侧因朝向和自身阴影的影响，不再布置植被，设计一系列的 从室外广场跌落至花园的叠水，水深为400mm深。将一些自然 形态的大石放置于池中，形成自然景观中的元素。在南面相同 的高差内堆满土壤，种植了树木、灌木、草皮等植被。