绿色建筑山东建筑大学.pptx

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1、绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能,节地,节水,节材),保护环境和减少污染,为人们提供健康,适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。绿色建筑的特征：节能、节水、节地、节材和室内环境保护一一、绿色建筑的概念绿色建筑的概念绿色建筑其他概念第1页/共115页节能建筑节能建筑是指遵循气候和节能的基本设计方法，通过提高围护结构保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率，实现降低能耗、改善室内热环境的建筑。居住建筑节能设计标准公共建筑节能设计标准一一、绿色建筑的概念绿色建筑的概念绿色建筑其他概念第2页/共115页一一、绿色建筑的概念绿色建筑的概念可持续建筑是指在可持续发展理论

2、和原则的指导下进行设计和建造的建筑。不仅关注“环境生态资源”，也强调“社会经济自然”的可持续发展，涉及了社会、经济、技术、人文等方面，内涵和外延更深刻、丰富、宽广绿色建筑其他概念第3页/共115页设计原则：设计原则：1、资源利用3R原则：1）减量：减少资源消耗与排放 2）重用：再利用 3）循环：可再生资源的利用设计原则设计方法二二、绿色建筑的、绿色建筑的设计原则与方法设计原则与方法第4页/共115页设计原则：设计原则：2、环境友好原则：1）室内环境品质：满足功能要求，创造安全、健康、舒适的室内环境2）室外环境品质：营造健康、安全的环境空间3）周围环境影响：减少环境污染二二、绿色建筑的、绿色建筑

3、的设计原则与方法设计原则与方法设计原则设计方法第5页/共115页设计原则：设计原则：3、地域性原则：1）尊重传统文化和乡土经验2）注意与地域自然环境的结合3）当地材料的使用二二、绿色建筑的、绿色建筑的设计原则与方法设计原则与方法设计原则设计方法第6页/共115页设计方法与过程：设计方法与过程：1、“集成设计”的过程：不同学科的专家合作设计设计原则设计方法二二、绿色建筑的、绿色建筑的设计原则与方法设计原则与方法管理环境能源结构经济集成设计建筑规划第7页/共115页设计方法与过程：设计方法与过程：2、生命周期设计：关注建筑的全生命周期设计施工使用拆除设计原则设计方法二二、绿色建筑的、绿色建筑的设计

4、原则与方法设计原则与方法第8页/共115页设计方法与过程：设计方法与过程：3、参与式设计：鼓励建筑的管理者、使用者、投资者及相关利益团体、周边邻里单位参与设计设计原则设计方法二二、绿色建筑的、绿色建筑的设计原则与方法设计原则与方法第9页/共115页三三、研究内容与相关学科研究内容与相关学科建筑构造建筑构造建筑物理建筑物理环境学环境学心理学心理学建筑文化与历史建筑文化与历史建筑设计与分析建筑设计与分析计算机辅助设计计算机辅助设计 建筑评价建筑评价运营管理运营管理绿色建筑设计绿色建筑设计研究内容相关学科相关学科：第10页/共115页四四、绿色建筑的缘起与发展绿色建筑的缘起与发展朴素观念理论引导传统

5、建筑朴素的绿色观念：社会要求实践发展结合气候与改善室内热环境第11页/共115页四四、绿色建筑的缘起与发展绿色建筑的缘起与发展朴素观念理论引导传统建筑朴素的绿色观念：社会要求实践发展充分利用地方及自然材料第12页/共115页四四、绿色建筑的缘起与发展绿色建筑的缘起与发展朴素观念理论引导现代建筑朴素的绿色观念：社会要求实践发展与周边环境的协调与结合第13页/共115页四四、绿色建筑的缘起与发展绿色建筑的缘起与发展朴素观念理论引导生态建筑理念的引导：社会要求实践发展1999年UIA大会提出建筑设计的三个趋势：地域文化与建筑设计 生态环境与建筑设计 新技术与建筑设计第14页/共115页浅绿阶段（20

6、04年2008年）深绿阶段（2008年始至今后数年）泛绿阶段（2011年起）此阶段的绿色建筑以试点为主，有技术堆砌现象，增量成本较高，部分带有试点性质的绿色建筑增量成本达到500-2000元/m2。在这一阶段，由于各个地区的经济发展不平衡，沿海地区绿色建筑数量多。到2008年末，中国仅有的10个绿色建筑分布在江苏、上海、浙江、广东、湖北以及北京，东西部地区发展不均衡。同时由于此时国内绿色建筑评价体系尚未普及，而LEED评价体系已经比较成熟，因此LEED评价体系应用较多，截止2008年底，国内有10个绿标项目，23个LEED项目。我国绿色建筑发我国绿色建筑发展阶段展阶段四四、绿色建筑的缘起与发展

7、绿色建筑的缘起与发展第15页/共115页浅绿阶段（2004年2008年）深绿阶段（2008年始至今后数年）泛绿阶段（2011年起）此阶段绿色理念已经开始深入设计过程，因地制宜的原则得到广泛的应用，并且开始注重运行实效。1、在深绿阶段前期，因地制宜原则得到广泛的应用，相关人员开始注重对技术的适用性进行分析，并引入传统的建筑节能理念。如重庆市节能示范中心，结合重庆地区吊脚楼建筑风格的典范，充分展现了因地制宜的特点。2、部分绿色建筑是将旧厂房改建为绿色办公建筑。如招商地产南海意库、苏州市建筑设计院办公楼改造。通过充分利用既有建筑，结合当地气候特点进行改造，展现从“制造”到“智造”的理念升级，成为地区

8、节能示范项目。3、在普通建筑中构建生态技术体系。如世博沪上生态家项目，通过整合里弄、山墙、老虎窗、石库门等上海地域传统元素，针对江南气候特征，结合上海气候，打造高密度城市住宅生态示范。我国绿色建筑发我国绿色建筑发展阶段展阶段四四、绿色建筑的缘起与发展绿色建筑的缘起与发展第16页/共115页浅绿阶段（2004年2008年）深绿阶段（2008年始至今后数年）泛绿阶段（2011年起）4、设计标识多，全过程标识少。截止2011年2月，全国总计140个绿色建筑（含公示），其中129个为设计标识，11个位全过程的运营标识。其中绿色建筑开始增加多重认证。2010年起，全国绿色建筑增长极快，中、西部地区开始迅

9、速增长。5、技术体系相似度高，被动技术少。这一阶段的绿色建筑缺乏特点，除少量优秀项目外相似度极高，并且主动节能技术使用较多，被动节能技术采用较少。6、绿色建筑增量成本不断下降。在深绿阶段，随着绿色建筑评价体系以及技术体系应用的不断成熟，建造绿色建筑增量成本呈下降趋势，太阳能光伏、地源热泵等设备价格开始逐步下降，太阳能热水系统开始广泛强制使用，减少了技术过度运用。7、绿色建筑种类不断增多。绿色建筑涉及的建筑种类从早期的住宅和办公楼拓展至医院、商业超高层建筑、科技馆、酒店、学校、公园等多种类型。我国绿色建筑发我国绿色建筑发展阶段展阶段四四、绿色建筑的缘起与发展绿色建筑的缘起与发展第17页/共115

10、页浅绿阶段（2004年2008年）深绿阶段（2008年始至今后数年）泛绿阶段（2011年起）绿色建筑从单体建筑向城市发展，开始以全寿命周期评价绿色建筑，社会普遍接受绿色理念。1、生态（低碳）城市推动绿色建筑发展。目前提出建设生态城市目标的城市数量已经超过200个，生态城市的建设也在一定程度上强制推动了绿色建筑的发展。2、绿色标准体系不断细化。对不同类型的功能建筑，绿色建筑评价准则将进行针对性的变更。绿色工业建筑、绿色学校建筑和绿色办公建筑评价标准已在编制中，将于近期出台；绿色医院建筑、绿色商场建筑评价标准和绿色建筑评价标准修订工作、绿色超高层建筑的体系研究已经启动。3、房地产行业全面启动绿色建

11、筑。万科集团计划2011年完成220万方绿色建筑三星级项目，2020年全面达到绿色建筑三星级；绿地集团准备2011年实现80%以上新开发项目达到65%节能标准或绿色建筑星级认证；招商地产、朗诗地产和万达地产要求2011年所有新建建筑全部实现绿色建筑星级认证。我国绿色建筑发我国绿色建筑发展阶段展阶段四四、绿色建筑的缘起与发展绿色建筑的缘起与发展第18页/共115页发展趋势：发展趋势：（一）保障性住宅绿色技术体系得到重视（一）保障性住宅绿色技术体系得到重视（二）运行实效及碳排放计量（二）运行实效及碳排放计量（三）绿色建筑将逐渐成为基本要求（三）绿色建筑将逐渐成为基本要求（四）超高层建筑的绿色和低碳

12、研究逐步开展（四）超高层建筑的绿色和低碳研究逐步开展（五）发展适合国情的低能耗高舒适住宅（五）发展适合国情的低能耗高舒适住宅四四、绿色建筑的缘起与发展绿色建筑的缘起与发展第19页/共115页 气候要素气候要素一 城市气候城市气候二 选址与室外环境设计选址与室外环境设计三 绿化设计绿化设计四室外环境分析与设计室外环境分析与设计第20页/共115页一、气候要素一、气候要素 建筑物所在地的气候条件，会通过围护结构，直接影响室内的环境，为得到良好的室内气候条件以满足人们生活和生产的需要，必须了解当地各主要气候要素的变化规律及其特征。一个地区的气候是在许多因素综合作用下形成的。对建筑密切有关的气候要素有

13、：太阳辐射、气温、湿度、风、降水太阳辐射、气温、湿度、风、降水等等。第21页/共115页自然的微气候 空气温度 有效天空温度 空气湿度 风 降水第22页/共115页二、城市气候二、城市气候小区风场城市热岛建筑布局与日照第23页/共115页建筑热工设计分区建筑热工设计分区严寒地区寒冷地区夏热冬冷区夏热冬暖夏热冬暖区区温和地区寒冷地区严寒地区寒冷地区严寒地区第24页/共115页三、选址与室外环境设计三、选址与室外环境设计热环境声环境光环境选择或改善第25页/共115页四、绿化设计四、绿化设计1、总体规划2、室外微环境改善3、建筑立体绿化第26页/共115页种植隔热的原理是：在平屋顶上种植植物，借助

14、载培介质隔热及植物吸收阳光进行光合作用和遮挡阳光的双重功效来达到降温隔热的目的。顶层房间可降低2。种植隔热屋面第27页/共115页北京2008奥运会中国石油奥林匹克展示厅第28页/共115页 室内声环境室内声环境一 室内光环境室内光环境二 室内热湿环境室内热湿环境三 室内空气品质室内空气品质四室内环境及其控制技术室内环境及其控制技术第29页/共115页一、室内声环境一、室内声环境 创造良好的满足要求的声环境保证居住者的健康提高劳动生产率保证工艺过程要求录音棚、演播室高保真音乐厅第30页/共115页房间名称允许噪声级(A声级，dB)一级二级三级卧室、书房（或卧室兼起居室）404550起居室455

15、0房间名称允许噪声级(A声级，dB)一级二级三级有特殊安静要求的房间40一般教室50无特殊安静要求的房间55住宅、学校、医院、旅馆等民用建筑室内噪声允许标准住宅室内允许噪声级学校建筑室内允许噪声级第31页/共115页房间名称允许噪声级(A声级，dB)一级二级三级病房、医护人员休息室404550门诊室5560手术室4550听力测听室2530房间名称允许噪声级(dB)特级一级二级三级客房35404555会议室404550多用途大厅404550办公室455055餐厅、宴会厅505560医院建筑室内允许噪声级旅馆建筑室内允许噪声级住宅、学校、医院、旅馆等民用建筑室内噪声允许标准第32页/共115页 民

16、用建筑隔声设计规范（GBJ11888）规定隔声减噪设计标准等级一般分为三个等级。一级最高。对于住宅建筑规定空气声与撞击声隔声标准。围护结构部位计权隔声量（dBA）一级二级三级分户墙及楼板大于等于50大于等于45大于等于40空气声隔声标准楼板部位计权隔声量（dBA）一级二级三级分户层间楼板小于等于65小于等于75小于等于75撞击声隔声标准第33页/共115页噪声控制措施噪声控制措施远离噪声源建筑设计的方法降低噪声源噪声噪声源的控制、减振传播途径降低噪声吸声、隔声、消声、隔振掩蔽主动加入掩蔽噪声第34页/共115页光环境控制的意义光环境控制的意义减少视觉疲劳，保证视觉健康和身心健康提高劳动生产率降

17、低能耗人工照明能耗空调能耗二、室内光环境二、室内光环境第35页/共115页眩光眩光当视野内出现高亮度的光时,使眼睛不能完全发挥机能，这种现象成为眩光。在眩光下，瞳孔会缩小，以提高视野的适应亮度，也就降低了眼睛的视觉敏感度。视力降低眩光：如白天眼睛正视太阳，太阳光直射工作面、夜间眼睛正视迎面而来的汽车灯光。不舒适眩光：一个很大的高亮度光源在接近视线的高度上，虽不会降低视力，但会引起视觉上的不舒适。如看阳光下的积雪等。第36页/共115页眩光产生的原因眩光产生的原因不恰当的自然采光口，不合理的光亮度，不恰当的强光方向，都会在室内造成眩光现象。可能产生眩光的地方玻璃办公桌面局部照明的展板不恰当的工作

18、面照明黄种人眼睛的黑色素较白种人的多，对眩光的忍受力比白种人强。白种人比黄种人的耐暗程度强。第37页/共115页第38页/共115页天然采光天然采光天然采光特点节能：104lm/W视觉效果好，不易导致视觉疲劳健康，连续的单峰值光谱满足人的心理和生理需要难度大，受光气候条件和建筑设计制约采光与遮阳有矛盾第39页/共115页天然采光控制：节能舒适天然采光控制：节能舒适仅靠门窗天然采光的局限天然采光受建筑设计制约过强的光照导致不舒适控制天然采光的方法百页控制光电玻璃控制反射镜控制天然采光与人工照明联合控制第40页/共115页建筑热湿环境是如何形成的建筑热湿环境是如何形成的?是建筑环境中最重要的内容

19、主要成因是外扰和内扰的影响和建筑本身的热工性能 外扰：室外气候参数，邻室的空气温湿度 内扰：室内设备、照明、人员等室内 热湿源三、室内热湿环境三、室内热湿环境第41页/共115页四、室内空气品质四、室内空气品质室内环境是人们生活和工作中最重要的环境。良好的室内环境应是一个能为大多数室内成员认可的舒适的热湿环境、光环境、声环境，同时也能够为室内人员提供新鲜宜人、激发活力并对健康无负面影响的高品质空气，以满足人体和健康的需要。第42页/共115页 墙体保温墙体保温一 玻璃幕墙玻璃幕墙二 节能门窗节能门窗三 遮阳设计遮阳设计四建筑节能设计与技术建筑节能设计与技术围护结构围护结构第43页/共115页一

20、、墙体保温一、墙体保温在我国20世纪90年代初开始实施了外墙内保温技术，已有了较长一段时间，其造价低，施工方便，技术相对成熟，但存在不少缺点，减少了住户的使用面积；“热桥”问题不易解决；易出现结现象，保温隔热效果差；容易出现内保温面层的开裂；影响住户的二次装修；装修过程中对保温层的破坏大，产生新一轮的建筑垃圾；夹芯保温夹芯保温：造价低，抗震性能差外墙外保温体系外墙外保温体系是将憎水性、低收缩率的保温材料通过粘结或锚固牢固地置于建筑物墙体外侧，并在其外侧施工装饰层的方法。第44页/共115页夹心保温施工第45页/共115页挤塑板外保温施工第46页/共115页高性能混凝土高性能混凝土复合自保温砌块

21、复合自保温砌块酚醛树脂第47页/共115页 玻璃幕墙建筑是能量漏洞，冬天大量热能通过玻玻璃幕墙建筑是能量漏洞，冬天大量热能通过玻璃而流失，夏季则使室内温度过热，使用大量空调设备璃而流失，夏季则使室内温度过热，使用大量空调设备,增加建筑能耗。而镜面反射玻璃虽然在建筑节能上有所增加建筑能耗。而镜面反射玻璃虽然在建筑节能上有所改观，然而却对周围建筑造成较严重的光污染。改观，然而却对周围建筑造成较严重的光污染。目前国内外用作幕墙的玻璃主要有镀膜玻璃，低辐射目前国内外用作幕墙的玻璃主要有镀膜玻璃，低辐射(low-e)(low-e)玻璃，中空玻璃，夹层玻璃，钢化玻璃，防火玻璃，中空玻璃，夹层玻璃，钢化玻璃

22、，防火玻璃和太阳能控制玻璃等。玻璃和太阳能控制玻璃等。二、玻璃幕墙二、玻璃幕墙第48页/共115页双层外墙：双层外墙：采用双外墙壁，即在建筑的玻璃外墙外侧的一定距离上，采用双外墙壁，即在建筑的玻璃外墙外侧的一定距离上，加一层玻璃，称为第二层外墙，它改善了外墙的条件：热缓冲；挡风雨、遮阳加一层玻璃，称为第二层外墙，它改善了外墙的条件：热缓冲；挡风雨、遮阳设施及开口设置；隔音；空气流动；设备安装空间和安全问题等。双层外墙玻设施及开口设置；隔音；空气流动；设备安装空间和安全问题等。双层外墙玻璃的外层玻璃既是防御风雨的保护层，还是玻璃立面的热缓冲，同时还形成内璃的外层玻璃既是防御风雨的保护层，还是玻璃

23、立面的热缓冲，同时还形成内外空气流通的过度区。外空气流通的过度区。第49页/共115页第50页/共115页1.控制窗墙面积比窗墙面积比=窗户洞口面积/外墙表面积三、节能门窗第51页/共115页2.提高气密性，减少冷风渗透 我国的有关标准规定，在窗两侧空气压差为10Pa的条件下，单位时间内每米缝长的空气渗透量的允许标准如下 在低层和多层建筑中应不大于4.0 m3/(mh)在中、高层建筑中应不大于2.5 m3/(mh)如果窗本身的气密性达不到上述要求，则应采取密封措施。第52页/共115页3.提高窗户的保温能力a.改善窗框保温性能将实腹型材改为空心型材，内部形成封闭空气层开发塑料构件用保温砂浆、泡

24、沫塑料等填充密封窗框与墙之间的缝隙b.改善窗玻璃部分保温能力增加窗扇层数，形成的空气层加大了窗的热阻安装双层玻璃，空气层厚度以23cm为最好；采用普通双层窗时，内层应尽可能做的严密一些，而外层的窗扇与窗框之间，则不宜过分严密。第53页/共115页透明中空玻璃透明中空玻璃与单片玻璃相比，此种玻璃的传热系数U明显降低，通过温差传热而损失的热能至少降低了约40，明显改善了对冬季暖气的阻挡效果。由于这种玻璃的表面没有镀膜，它的遮阳系数Sc改善不大。透明中空玻璃适用于以暖气能耗为主的北方寒冷地区民宅，不适用中央暖通系统的公建中。在南方地区使用此种玻璃不是最好的选择，因为在这类地区全年能耗中，温差能耗只占

25、15的份额，另外85的能耗来自太阳辐射传热，而透明中空玻璃不能限制这部分传热。第54页/共115页着色中空玻璃着色中空玻璃着色中空玻璃将着色玻璃的隔热性和中空玻璃保温性结合起来，它的隔热性能优于透明中空玻璃和单片玻璃，但保温性能与中空玻璃相差不大。这种玻璃节能性虽然不是最好的，但考虑到价格比较合适，所以还是比较适合民宅使用的。第55页/共115页单片热反射镀膜玻璃单片热反射镀膜玻璃热反射镀膜玻璃的作用是限制太阳热辐射直接进入室内，它除有亮丽的外观装饰效果外，可明显降低冷气设备的运行费用。在夏季的白天和光照强的地区，热反射玻璃的隔热性能十分明显，可有效的限制进入室内的热能。尤其在建筑物西立面，它

26、可极大的削弱西晒阳光的强度，使人在太阳光的照射下不会明显热感。适用于夏热冬暖地区和夏热冬冷地区，北方极寒冷地区使用这种玻璃的唯一理由是其具有装饰性。热反射镀膜玻璃的隔热性和保温性均优于着色玻璃。这种玻璃的缺点是限制阳光热辐射的同时，也限制了进入室内的可见光，这会影响到室内的自然采光。第56页/共115页热反射中空玻璃热反射中空玻璃热反射镀膜中空玻璃集镀膜玻璃和中空玻璃的优点于一身，即不但对太阳辐射有所控制，同时也更有效的控制了温差传热损失。它的综合节能效果优于着色中空玻璃15以上，应当说这种玻璃是一种较为合理的配置，几乎适用于我国大部分地区。但是这种玻璃在极寒冷地区利用的时候会限制一部分有利于

27、室内采暖的阳光。它的综合节能效果和LOW-E玻璃比较起来还是有一点差距的。第57页/共115页LOW-ELOW-E中空玻璃中空玻璃LOW-E玻璃的膜层首先是反射远红外热辐射、有效降低玻璃的传热系数U值，其次是反射太阳中的热辐射，有选择的降低遮阳系数。LOW-E中空玻璃则具有更低的传热系数U值，更大的遮阳系数Sc，因此其功能已经覆盖了热反射镀膜玻璃。与热反射镀膜玻璃相比，LOW-E玻璃能够阻挡同样数量的太阳热能而不过多限制可见光的进入，换句话说，太阳光经LOW-E玻璃后就成了“冷光源”，对建筑物采光是非常有利的。使用中应注意在不同地区应选择不同的LOW-E玻璃品种以达到最佳效果。第58页/共11

28、5页一般房屋建筑，当室内气温在29以上；太阳辐射强度大于240kcal/h；阳光照射室内时间超过1h；照射深度超过0.5m时，应采取遮阳措施。标准较高的建筑只要具备前两条即应考虑设置遮阳。四、遮阳设计四、遮阳设计四、遮阳设计四、遮阳设计第59页/共115页遮阳形式1.水平遮阳 能遮挡高度角较大的、从窗口上方射来的阳光。适用于南向窗口和北回归线以南的低纬度地区的北向窗口。2.垂直遮阳 能够遮挡高度角较小的、从窗口两侧斜射来的阳光。适用于东西向、东北向、西北向和北向的窗口。第60页/共115页 五国使馆是五栋建筑，围五国使馆是五栋建筑，围着共同的广场而建，也显示了着共同的广场而建，也显示了这北欧五

29、国的唇齿相依又互不这北欧五国的唇齿相依又互不干扰的关系。外部的蓝绿色铜干扰的关系。外部的蓝绿色铜制百页遮阳板，可自动调节开制百页遮阳板，可自动调节开启角度，建筑采用了不少的玻启角度，建筑采用了不少的玻璃，让外人对使馆的内部一览璃，让外人对使馆的内部一览无遗。无遗。第61页/共115页第62页/共115页3.格栅式遮阳 格栅式遮阳兼有水平遮阳和垂直遮阳的优点，对于各种朝向和高度角的阳光都比较有效。4.百叶、布幔和帘式遮阳 能够最有效的遮挡整个窗户部分的阳光，为了兼顾采光和通风，这种遮阳板往往需要移动和开启，进行适当的调节。第63页/共115页竖向金属格栅遮阳竖向金属格栅遮阳第64页/共115页清

30、华大学学生公寓清华大学学生公寓第65页/共115页轻巧的铝膜遮阳板轻巧的铝膜遮阳板第66页/共115页与水平成与水平成6060角的遮阳板角的遮阳板第67页/共115页最简单的遮阳方式最简单的遮阳方式遮阳篷遮阳篷第68页/共115页第69页/共115页5.5.绿物遮阳绿物遮阳 一种天然的遮阳手段，树木或攀援植物可以用来遮挡阳光，形成阴影，降低墙体表面的温度，由此可见，植物遮阳对于防止太阳辐射、影响室内热环境有着举足轻重的作用。第70页/共115页 太阳能太阳能一 地源热泵地源热泵二 风能风能三建筑节能设计与技术建筑节能设计与技术新能源的利用新能源的利用第71页/共115页 我国太阳能资源非常丰富

31、,大多数地区年平均日辐射量能达到4kw.h/以上，西藏日辐射量最高达7kw.h/，年日照时数大于2000h，与同纬度的其他国家相比优越的多。一一一一、太阳能的应用、太阳能的应用、太阳能的应用、太阳能的应用第72页/共115页l太阳能建筑的起源与发展 我们的祖先很早就懂得充分利用太阳能。无论庙宇、宫殿还是官邸、民宅，都尽可能坐北朝南布置，以增加采光和得热。这些传统建筑可以说是最原始、最朴素的太阳房。（一）太阳能建筑设计概述（一）太阳能建筑设计概述第73页/共115页发展阶段太阳能建筑的发展大体可分力三个阶段：第一阶段：被动式太阳房，它是一种完全通过建筑朝向和周围环境的合理布置利用太阳热能的建筑。

32、北京大兴县义和庄太阳能样板房第74页/共115页第二阶段：主动式太阳房，它是一种以太阳集热器、管道、风机或泵，散热器及贮热装置组成的太阳能采暖或制冷的建筑。主动式太阳房日本太阳能咖啡屋第75页/共115页第三阶段：第三阶段：“零能房屋零能房屋”近几年来在发达国家已有相当发近几年来在发达国家已有相当发展水平的展水平的“零能房屋零能房屋”，即完全，即完全由太阳能光电转换装置提供建筑由太阳能光电转换装置提供建筑物所需要的全部能源消耗，许多物所需要的全部能源消耗，许多国家（如美国、德国）都制定了国家（如美国、德国）都制定了2121世纪太阳能在国家能源消耗中世纪太阳能在国家能源消耗中所占比例应超过所占比

33、例应超过20%20%，对，对“零能零能房屋房屋”的发展起到了巨大的推进的发展起到了巨大的推进作用。作用。第76页/共115页（二）规划设计要求（二）规划设计要求（二）规划设计要求（二）规划设计要求一、设计原则 1、冬季争取日照从建筑基地的选择到建筑群体布局、日照间距、朝向以及地形的利用等方面，都应遵循争取冬季最大日照的原则，为建筑利用太阳能采暖提供条件，同时也有利于其他太阳能技术的使用。2、改善夏季微气候通过对建筑周边自然环境的改造，尤其是充分利用天然植被和水资源，结合人工植被，有效改善建筑周边的微气候，加强夏季通风和遮阳，为建筑提供较为舒适的夏季环境。3、减少建筑冷热负荷结合当地气候条件和季

34、风风向，合理进行基地选择和建筑布局，在建筑周边形成良好的风环境，既能为建筑遮挡凛冽的冬季季风，在夏季能充分利用自然通风降低建筑内外表面温度。第77页/共115页1、合理的基地选择与场地规划1）建筑物不宜布置在山谷、洼地、沟底等凹形场地中，基地中的沟槽应处理得当。2）建筑组团相对位置合理布局，取得良好日照，利用建筑阴影达到夏季遮阳的目的。二、设计要点二、设计要点低洼处宜形成霜洞效应（a）错落布置，利用山墙间隙增加日照时间（b）板式、点式建筑结合布置，改善日照效果（c）L形平面不同布置方式的日照效果比较第78页/共115页2、确定建筑物的朝向朝向的选择应能充分考虑到冬季利用太阳能采暖并有效防止冷风

35、侵袭，夏季利用阴影和空气流动降低建筑物表面和室内温度。不同方向的太阳辐射量第79页/共115页3、日照间距设计合理日照间距是指前后两排建筑之间，为保证后排建筑在规定的时日获得所需日照量而保持的一定建筑间距。集热面底边在首层室内地面标高集热面底边在首层室内地面标高以上集热面底边在首层室内地面标高以下第80页/共115页4、设置防风屏障，减少热能损失1）建筑物布局紧凑，建筑间距控制在1：2的范围内，使后排建筑避开寒风侵袭。2）组团中将较高建筑背向冬季寒风，减少冷风对低矮建筑和庭院的侵袭。第81页/共115页5、利用自然环境调节微气候改造和利用现有地形及自然条件，能够调节场地中的微气候。提高绿化率减

36、少硬地面积，利用落叶乔木和合理的水环境，都能够改变建筑的外部热环境。第82页/共115页（三）建筑设计要求一、设计原则 1、合理的建筑平面设计 在平面设计时要考虑到建筑的采暖、降温、采光等多方面的要求。2、适宜的建筑体型设计 建筑平面形状越凹凸，形体越复杂，建筑外表面积越大，能耗损失越多。3、热工性能良好的围护结构设计 加强建筑的保温隔热，这是现代建筑充分利用太阳能的前提条件，同时也有利于创造舒适健康的室内热环境。第83页/共115页1、合理的门窗设计1）增加窗户的气密性2）减少传热量3）设置遮阳构件4）控制各立面的窗墙面积比，确定门窗的最佳位置、尺寸和形式5）在建筑的主要出入口设置门斗二、设

37、计要点二、设计要点二、设计要点二、设计要点多种门斗的形式第84页/共115页2、外墙外保温隔热设计1）保护主体结构，延长使用寿命2）适用范围广，技术含量高3）保温效果明显4）有利于室温保持稳定5）墙体潮湿情况得到改善6）增加房屋使用面积第85页/共115页3、屋面保温隔热设计屋面保温层不宜选择松散密度较大、导热系数较高的保温材料，也不宜选择吸水率大的材料。第86页/共115页4、活动保温装置南向设有太阳能集热构件，当受到阳光照射时是得热构件，当无阳光照射时是失热构件，因此，在集热构件上架设活动保温装置，其是在夜晚使用可有效降低室内热损失。第87页/共115页5、利用日照环境，进行构造设计向阳部

38、分，结合建筑造型利用垂直绿化遮阳；背阴部分，则应该有效降低能耗，改善环境。建筑内部，应设置风口，加强热压通风或风压通风，实现夏季降温。第88页/共115页（四）（四）太阳能建筑采暖设计太阳能建筑采暖设计p 被动式太阳能采暖无需利用机械方式获取太阳能p 主动式太阳能采暖需要利用机械方式获取太阳能太阳能采暖技术分类被动式主动式第89页/共115页被动式采暖系统一、被动式太阳房的采暖原理1、原理建筑朝向和周围环境的合理分布内部空间和外部形体的巧妙处理建筑材料和结构构造的恰当选择在冬季能集取、保持、储存、分布太阳热能，从而解决建筑物的采暖问题。2、设计原则 有效的绝热外壳 足够大的集热表面 尽可能多的

39、蓄热体 房间平面合理布置第90页/共115页二、被动式太阳房的分类1、按照传热过程直接受益式阳光直接进入采暖房间间接受益式阳光首先照射在集热部件上2、按照集热形式p 直接受益式 p 集热蓄热墙式 p 附加阳光间式 p 蓄热屋顶池式 p 对流环路式 第91页/共115页三、被动式采暖基本集热方式的类型及特点1、直接受益式阳光透过南窗入射转化为热量，直接加热室内。在直接受益式被动太阳能系统中，直接受益窗面积应该控制在总建筑面积7%-12%。要注意防止漫无目的的扩大窗户面积。第92页/共115页2、集热蓄热墙式 阳光透过玻璃盖层照射在集热墙上，墙外表面涂有吸收率高的涂层，其顶部和底部分别开有通风孔，

40、并设有可开启活门。透过透明盖板的阳光照射在集热墙上，墙体吸收太阳辐射热。热量通过三种途径：p通过透明盖层向外损失p加热夹层内的空气，通过通风口而形成自然对流，将热空气送进室内p通过集热蓄热墙体向室内辐射热量，同时加热墙内表面空气，通过对流使室内升温 第93页/共115页白天，在设有通风口的集热蓄热墙体上，热量可以通过自然空气对流进入到临近的房间中。夜间，热量通过设有通风口的集热蓄热墙体排出室外。要注意冷空气倒灌。第94页/共115页3、附加阳光间式 也称“太阳房”设置在房屋南部直接获取太阳辐射热，在提供采暖和部分生活空间。阳光穿透南向玻璃后转换为热量被室内表面吸收，一部分加热阳光间，一部分传递

41、到室内。第95页/共115页4、蓄热屋顶池式p 功能:冬季采暖 夏季降温p 适用:冬季不太寒冷、夏季较热的地区。蓄热物质放在屋顶上，通常是有吸热和储热功能的贮水塑料袋或相变材料，其上设可开闭的隔热盖板，冬夏兼顾。第96页/共115页5、对流环路式 构成:太阳能集热器(通常为空气集热器)蓄热物质(通常为卵石地床)安装时，集热器位置一般要低于蓄热物质的位置，在太阳房南墙下方设置空气集热器，以风道与采暖房间及蓄热卵石床相通。集热器内被加热的空气，借助于温差产生的热压直接送入采暖房间，也可送入卵石床蓄存，在需要时向房间供热。第97页/共115页五种方式的比较系统系统优点优点缺点缺点直接受益式直接受益式

42、景观好，费用低，效率高，形式很灵活景观好，费用低，效率高，形式很灵活有利于自然采光有利于自然采光适合学校、小型办公室等适合学校、小型办公室等易引起眩光易引起眩光可能发生过热现象可能发生过热现象 温温度波动大度波动大集热蓄热墙集热蓄热墙热舒适程度高，温度波动小,易于旧建筑改造，费用适中,大采暖负荷时效果很好与直接受益式结合限制照度级效果很好，适合于学校、住宅、医院等玻璃窗较少，不便观景和自然采光,阴天时效果不好附加阳光间附加阳光间作为起居空间有很强的舒适性和很好的景观性，作为起居空间有很强的舒适性和很好的景观性，适合居住用房、休息室、饭店等适合居住用房、休息室、饭店等可作温室使用可作温室使用维护

43、费用较高维护费用较高对夏季降温要求很高对夏季降温要求很高 效率低效率低蓄热屋顶池式蓄热屋顶池式集热和蓄热量大，且蓄热体位置合理，能获得较集热和蓄热量大，且蓄热体位置合理，能获得较好的室内温度环境好的室内温度环境较适用于东继续采暖，夏季需降温的湿热地区，较适用于东继续采暖，夏季需降温的湿热地区，可大大提高设施的利用率可大大提高设施的利用率构造复杂构造复杂造价很高造价很高对流环路式对流环路式集热和蓄热量大，且蓄热体位置合理，能获得较集热和蓄热量大，且蓄热体位置合理，能获得较好的室内温度环境。好的室内温度环境。适用于有一定高差的南向坡地适用于有一定高差的南向坡地构造复杂构造复杂造价较高造价较高第98

44、页/共115页四、应用实例雷根斯堡住宅第99页/共115页主动式采暖系统一、主动式太阳能建筑概述p利用集热器、蓄热器、管道、风机及泵等设备收集、蓄存及输配太阳能，各部分均可控制达到需要的室温。p能较好地满足生活要求，保证室内采暖和供热水的要求，甚至可以达到制冷空调的目的。p设备投资高，需要消耗辅助能源，而且所有的热水集热系统都需要有防冻措施第100页/共115页太阳能集热器的热水先送至蓄热槽中，再经三通阀将蓄热槽和锅炉的热水混合，然后送到室内暖风机组给房间供热。这种太阳房可全年供热水。除了上述热水集热、热水供暖的主动式太阳房外，还有热水集热、热风供暖太阳房以及热风集热、热风供暖太阳房。1-太阳

45、能集热器 2-供热管道 3-散热设备4-贮热器 5-辅助热源 6-风机或泵第101页/共115页二、空气集热器式在建筑的向阳面设置太阳能空气集热器，用风机将空气送入建筑物内，并与辅助热源配合。空气的比热小，从集热器内表面传给空气的传热系数低，所以需要大面积的集热器，该形式热效率较低。第102页/共115页三、集热屋面式 把集热器放在坡屋面、用混凝土地板作为蓄热体的系统。日本OM阳光住宅体系第103页/共115页四、窗户集热板式 系统由玻璃盒子单元、百叶集热板、蓄热单元、风扇和风管等组合而成。窗户集热板系统示意第104页/共115页五、太阳墙采暖新风技术太阳墙系统的组成与工作原理由集热和气流输送

46、两部分系统组成，房间是蓄热器。集热系统包括垂直墙板、遮雨板和支撑框架。气流输送系统包括风机和管道。第105页/共115页辅助热源设计一、辅助热源的概念p由于经济和技术等方面的条件制约，太阳能建筑一般不能单纯依靠太阳能满足采暖需求，需要采用某些形式的辅助采暖系统，以满足不利气候状况下的舒适度要求。p辅助热源的选择要以最佳安装和高效运行为目的。第106页/共115页二、辅助热源的分类燃（油）锅炉燃煤（锅）炉电加热系统燃（气）锅炉热泵系统燃（木）锅炉辅助热源第107页/共115页（五）太阳能光伏系统（五）太阳能光伏系统1、光电系统的优点：简单利用太阳能产生电能，无环境污染、噪音，几乎没有物质资源的损

47、耗。第108页/共115页2、近年来光电系统的应用实例、近年来光电系统的应用实例第109页/共115页ConceptConceptConceptConceptconceptconcept非结晶硅太阳能电池太阳能电池：ConceptConceptconceptconcept薄膜晶体硅电池多晶硅太阳能电池单晶硅太阳电池第110页/共115页二、地热能的应用二、地热能的应用地源热泵地源热泵n 地埋管地源热泵系统 以大地为冷、热源，介质在大地中封闭环路中循环流动，实现与大地进行热量交换的目的，进而向建筑物供冷或供热。风机盘管地板采暖控制器热泵水泵水平地埋管竖直地埋管第111页/共115页地源热泵空调系统组成及型式地源热泵空调系统组成及型式用户末端环路；制冷剂环路；地热换热器环路生活热水环路。第112页/共115页地源热泵空调系统的突出优点l冷暖兼用，可供热水，废除锅炉房，有利环保、节省初投资l节能：节省运行费用2550l分区控制，安静，l不影响建筑物外观l均衡用电负荷易维护：热泵寿命20年，换热器寿命40年，维护量小，技术要求低第113页/共115页三、风能的应用三、风能的应用1、利用风压实现自然通风2、利用热压实现自然通风3、风压与热压相结合实现自然通风4、利用风能发电 第114页/共115页感谢您的观看！第115页/共115页