建筑节能技术6(太阳能建筑).ppt

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1、1,第四篇 其它建筑节能的方法,2,第十二章 太阳能建筑,所谓太阳能建筑，是指那些经过良好设计、达到优化利用太阳能的建筑。以供暖为主的太阳能建筑的分类。1.主动式系统：运行中需要机械动力2.被动式系统：不需要机械动力，又分以下两种：a.直接受益式（直接得热系统）b.间接受益式（间接得热系统）:1.特朗伯集热墙,2.水墙,3.充水墙，4.附加日光间,3.主、被动混合系统,3,第一节 主动式采暖系统,主动式供暖系统：主要由集热器、管道、储热物质以及散热器等组成。当工质（载热体）为水时，则常用水泵提供循环动力，当工质为空气时，则常用风机提供循环动力。需要指出的是，集热器的水温不宜被加热的过高，主要的

2、原因是，水温越高向周围环境的热损失越大，需要在集热器内吸热升温的时间也越长。,4,5,第二节 被动式采暖系统,被动式太阳能采暖系统：将建筑物的全部或一部分既作为集热器又作为储热器和散热器，既不要连接管道也不要水泵或风机的系统，即不借助于机械动力，而完全由自然的方式（辐射、导热、自然对流）进行采暖。在大多数情况下，被动系统的集热部件与建筑结构融为一体，既达到利用太阳能的目的，又是房屋整体结构的一部分。经过专门设计的被动式太阳房，却可使太阳供暖量占房屋总需能量的一半以上。被动式太阳房与主动式太阳房相比，简单、经济、管理方便等优点。,6,被动式采暖系统的原理及分类,按集热形式分：1.直接受益式：指阳

3、光透过窗户直接进入采暖房间。2.间接受益式：阳光首先照射在集热部件上，通过导热或空气对流循环将太阳能送入室内。（1.特朗伯集热墙,2.水墙,3.充水墙，4.附加日光间，5.屋顶池式，6.卵石床蓄热式）,7,直接受益式（直接得热系统）直接受益式是被动式采暖中最简单的形式。这种方式升温快、结构简单、无需增设特殊集热装置，投资小，是一种最易推广使用的太阳能供暖设施。直接得热式的典型实现形式：,8,被动式采暖系统之集热墙式,在直接受益式太阳窗后面筑起一道重型结构墙。阳光透过透明盖层厚照射在集热墙上，该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。加热夹层内的空气，从而使夹层内的空气与室内空气

4、密度不同，通过上下通风口而形成自然对流，由上通风孔将热空气送进室内；通过集热墙体导热传至室内；被墙体蓄存,9,良好设计,特朗伯集热墙“特朗勃”墙：仅在墙体的顶部和底部设置通风口。,10,特朗伯集热墙,11,间接得热系统特朗伯集热墙,12,水墙在结构上的主要区别是取决于蓄水容器的壳体形状，可以有箱式和圆桶式。,常规水墙：采用聚酯玻璃钢容器。黑色容器约长 8ft，高2ft，宽1620in。优点：（1）造价低、施工方便；（2）厚度方向温度均匀，吸收表面温度高，效率高缺点：（1）不利于水资源的节约（2）水质的问题。,间接受益式水墙,13,图15-8 水墙太阳能房间剖面,箱式水墙,14,竖筒型水墙,波形

5、镀锌管和聚酯玻璃钢,15,良好设计,间接受益式充水墙,混凝土空心墙体，内衬防水塑料袋，水充注在塑料袋内，又被称为载水特朗伯墙，其蓄热容量比实心混凝土墙多约50，典型工况如下图所示。,16,被动式太阳房之直接受益窗式,这是一种较早采用的一种太阳房。南立面是单层或多层玻璃的直接受益窗，利用室内地板和侧墙蓄热。所吸收的热量：以对流方式供给室内空气，以辐射方式与其他围护结构内表面进行热交换，由地板和墙蓄存起来，当没有日照时，所蓄存的热量又大部分逐渐还给室内，主要加热室内空气。优点：是结构简单，使用方便；缺点：夜间热损失大室温波动较大,17,被动式采暖系统之附加日光间,过热的空气可以立即用于加热相邻的房

6、间，或者储存起来留到没有太阳照射时使用。在一天的所有的时间内，附加日光间内的温度都比室外要高，这一较高的温度使其作为缓冲区减少建筑的热损失。,18,被动式采暖系统之屋顶池式,19,被动式采暖系统之卵石床蓄热式,图为一种带卵石床的对流回路式被动太阳房。这是对一般对流回路式被动太阳房的改进。在房屋南墙的下方设置与建筑物构成一体的空气集热器。在地下室设置卵石贮热床。空气集热器在白天收集的太阳能全部贮存在卵石床中，夜晚的时候使用。此种系统运行时一般要配置小功率的风机，以促进空气流动，加速能量传递。,20,第三节 主被动混合系统,主、被动混合系统：被动系统与主动系统结合起来，产生一种新的系统，叫主、被动

7、混合系统。混合系统，有可能比单纯使用阳光空间合算，会收到比单一系统更好的效果。,21,第三节 太阳房范例,22,第三节 太阳房范例,23,24,附加日光间太阳房范例,25,日本的“太阳计划”、德国的“1000屋顶项目”、美国的“总统计划”等。在日本东京，Katsuaki私人住宅屋顶建有发电能力为3kWP的PV屋顶系统，采用40块尺寸为90cm90cm的多晶硅PV组件，PV系统与市电联网。运行结果表明，对于晴天，PV屋顶系统每天能发电13kWh，阴天6kWh；每月平均发电300kWh，每月向公共电网输送电力100200kWh，对于降低白天高峰负荷很有效。,太阳能利用之光伏发电,26,27,中国科

8、学技术大学制成的复合光伏热水一体化组件,28,29,复合光伏热水组件与建筑物的结合方式,30,太阳能光伏热水一体化墙,31,中国科学技术大学和香港城市大学合建的太阳能光伏热水建筑一体化系统,32,33,第十三章 掩土建筑,常见的掩土建筑：中国北部黄土地区的窑洞，非洲北部也有许多地下村落被建在低洼地带和斜坡地带。地下建筑的主要优点来自土壤的热工性质：厚重的土层所起的隔热作用使室内温升很低。设计者和建筑者必须为地下房屋确定合适的深度，从而保证室内能得到所要求的日温和季温。如果房屋要求恒温，就应该建在恒温线以下，如果允许波动，则可将建筑物地平建在恒温线以上。根据地理位置和土壤性质不同。恒温线在地表下

9、4-16m范围变动。更可取的是，将掩土房屋建在斜坡场地上。优点：从房屋的一侧可提供大量的自然光线，开阔的视野；便于排水，尘暴袭击最小，通风条件好；如果按等高线设计，出入通道也是方便的。,34,第二节 覆土建筑,覆土建筑与掩土建筑是同一类型建筑的不同名称。为了叙述方便，本节特使用覆土建筑来叙述不含窑洞在内的所有掩土建筑，而掩土建筑一词则为总称。覆土建筑包括生土建筑、土坯房以及各种类型的地下、半地下的建筑等。归纳起来，可分为如下三种类型：,35,第二节 覆土建筑,当地面以下2米时，一年里还有12的年平均温差，一直深到地面以下8米时，土壤的温度就能基本保持不变。,36,第二节 覆土建筑,以外墙里皮在

10、覆土的标高位置为圆心，从要求计算的位置起到室外地面作弧线，弧线的长就可作为土层厚度来作保温计算的依据。一般情况下，在地下室的墙体加设保温层，至多从地面起向下90-180cm的深度就足够，没有必要在继续下延。,37,第三节 中国窑洞,中国窑洞的类型根据场地分：1.靠山窑洞2.下沉式窑洞根据承重材料分：1.岩石窑洞：由天然岩石山开凿而成或利用天然岩洞2.石砌窑洞：如陕西延安石砌窑洞甚多，就地开采岩石山体，加工形成，砌成拱形结构然后回填土壤即成。3.土坯窑洞：用土坯砌成拱形（多为半圆形）结构，然后回填土即成。4.砖拱窑洞：砖拱结构回填土即成。,38,第三节 中国窑洞,靠山窑洞,下沉式窑洞,39,第三

11、节 中国窑洞,延安石砌窑洞,山西土窑洞,黄土窑洞,40,第十四章 建筑绿化,这里所讲的建筑绿化，包括习惯意义上的建筑绿化及近年所称的“绿化建筑”。一般意义的建筑绿化，是城市点、线、面相结合的利用绿地系统中最为重要的“面”这一部分绿化建筑：尽量利用屋面、墙面、窗台、阳台、走廊、共享空间等处种植花草、蔬菜、水果、甚至花生红薯等农作物。,41,第一节 建筑绿化的作用,改善局部热气候避免阳光直射，降低气温缩短高温持续时间降低室内温度和墙面温度,42,第一节 建筑绿化的作用,调节空气湿度有资料表明，有绿化居住小区的空气相对湿度较无绿化的小区，在冬季高10-20%，在夏季高20-30%。俄罗斯科学家鲍德洛

12、夫经研究证实，一个宽10.5m的绿化带对空气湿度调控的范围可达600m，最近处湿度可增加30%，最远处可增加8%。降低城市噪声污染 运用绿化来减少噪声对建筑的干扰时，应注意噪声的衰减量随植物配置方式、树种及噪声的频率范围的变化而变化。绿化对低频噪声的隔声能力优于高频混植林带的隔声能力优于纯植林带植物本身的吸声能力，一般以叶面粗糙、面积大、树冠浓密的树木为强。,43,第一节 建筑绿化的作用,控制区域气流路径 利用乔木、灌木组成结构较为紧密的小块绿地，布置在建筑旁，可以把风引向需要通风的地方。防止灰尘侵袭 城市的灰尘，主要由扬尘、汽车尾气、烟气组成。其中40%沉降于地面，另外的60漂浮于空中。建筑

13、绿化防尘作用十分显著。当绿带宽5m时，减尘率为22.5，当绿带宽7m时，减尘率为36.1，绿带宽8m时，减尘率为90。,44,第二节 建筑绿化的基本方法,临街绿化,45,第三节 温室化的意义与方法,将温室化的概念和原理移到建筑绿化上来，获得比非温室化的建筑更长的绿化期，更高的生态效益和节能效益以下是温室化方法中的主要类型，及其基本方法和效果。1.平屋顶温室 2.坡地屋顶花园：a.节约平地，可使前后排房屋间距减到最小，提高了建房密度。b.通风好，视景宽。c.前排屋顶花园可作为后排住户的门前花园。3.毗连温室：我国东北、华北、西北和西藏等地区“六、五”“七、五”期间建成的毗连式温室甚受欢迎。花钱不

14、多，也很好的利用了太阳能。4.下沉式温室：利用深厚土层的巨大蓄热作用，经改良的下沉式窑洞全年室内的温度波动只有11左右（只及地面房的1/3）.我国下沉式窑洞是建筑史上有名的冬暖夏凉的建筑类型。,46,植被屋面技术,所谓植被屋顶又称为绿化屋面（roof green）、屋顶花园（roof garden），即是以绿色植物为主要覆盖物，配以植物生存所需的培养基质、蓄水层、植物根阻挡层、排水层、防水层等共同组成，此外还需要建立人工的灌溉和排水设施。,47,屋 顶 花 园,48,屋 顶 花 园,49,植被屋面技术,（一）植被屋顶的效益：1生态效益：（1）减缓城市“热岛效应”。（2）调节城市大气的平衡。（3

15、）滞尘、杀菌效应。2.改善建筑顶层热环境：夏季考虑植物表面的蒸腾作用，有时可实现在室内外温差下的0传热乃至负传热。3降水缓排以及涵养水土的功能：资料表明落在绿化屋顶的雨水，7090%被植被屋顶系统所蓄存，这样可以节约养护植被的水资源，同时有效地缓解城市排水系统的压力。,50,植被屋面技术,（二）推行植被屋顶的相关措施1设计原则与形式植被屋顶的设计应服从于建筑设计，注意屋顶的承重和防护安全 园林、建筑、结构、水、电设计人员应相互配合，一切预埋件、排水孔、水管电缆预埋，必须与屋面工程施工一同进行，尽量避免二次浇注，造成屋顶渗露的隐患。2.培植基质的取用植被屋顶培植基质应具有重量轻、保水好、透水的特

16、点，这样对植物生长和减轻屋顶负荷都有利。屋顶覆土厚度应根据配置的植物根系深浅来决定，一般草本为1015cm，灌木2025cm，小乔木3040cm,51,植被屋面技术,（二）推行植被屋顶的相关措施3种植物的选择屋顶负荷有限，培养基质层浅，因此植物应以低矮的灌木和草本为主，以生态学的原理为指导，研究植物之间的相互制约关系，合理搭配。根据城市的不同功能区域，选择适宜的屋面植被形式，以期达到最好的绿化效果。4.灌溉与排水 植被屋顶多采用屋面找坡，设排水沟和排水管的方式解决排水问题，避免积水造成植物根系腐烂。排疏板：而采用排疏板取代砖、石滤水层来排水，可以节约工期（缩短至原来的1%）、降低屋顶承重（重量

17、仅为1.50kg/m2），滤水层的成本也节约了一半左右。排疏板的优点：它可以多方向性排水，受压强度高，接缝处排水畅通、不渗漏。,52,植被屋面技术,（二）推行植被屋顶的相关措施5阻根与防水 屋顶绿化工程在完工后二到三年就出现严重的屋面渗漏现象。原因：植物根系都具有向下性和向水性，在生长过程中对下部的防水层产生巨大的压力；普通沥青基防水卷材由改性沥青涂层及胎基构成，沥青中含有一种植物亲和物质蛋白酶，是一种植物生长的营养物质，当植物根系接近后会穿入沥青来吸收该营养物质。目前在阻根防水材料研发的思路：沥青涂层中加入可以抑止植物根系生长的生物添加剂；防水卷材的胎基经过铜蒸汽处理，这样不但使胎基更加坚固

18、，此外由于植物根系遇到金属铜离子会改变生长方向，从而使植物根系不会继续向下生长。,53,第 十五 章 建筑节能的其它措施,透明隔热墙草泥屋顶自然空调式建筑,54,第一节 透明隔热墙(简称TI墙),在黑色吸热表面和防护玻璃之间，插入一层透明隔热层（TIM）,使得吸热面不仅有透过的直接辐射，还有TIM反射的辐射能。TIM背面，紧贴一层透明塑料膜或薄玻璃，与吸热表面间构成一空气层。该塑料膜或玻璃可以防止TIM两侧空气层之间产生对流传热。在防护玻璃和TIM之间设有卷帘式遮阳设施，就可以调节到达墙面的太阳辐射量，以免晴天室内过热，同时也增强了夜间隔热措施。,55,第二节 草泥屋顶,草泥屋顶不是一种独立的

19、保温隔热措施，它常常是与前面所讲到的覆土建筑结合起来进行设计。这种草泥屋顶可以起到较大的遮蔽作用，常用于有遮蔽要求的国防建筑。,56,草泥屋顶的最大优越性在于它的保温、隔热性能：1.鲜草和树叶等覆盖于屋面之上，可以反射20-30的辐射热，因此土壤表面所吸收的热量比任何传统形式的屋面都少。2.草泥屋顶经过很好的灌溉，水汽的蒸发，每天每平方米的鲜草可泄出11590-13890KJ的热量（占80%的直射来的辐射热）3.由于土壤的湿润，可使热量传导房间的时间大为延长，30cm厚的屋面可延迟传热时间达9小时，使室内气温基本保持稳定。4.秋季落叶、杂草，冬季覆雪盖于屋面，都能用来进一步增加它的保温性。,草泥屋顶的缺点：屋顶自重大，屋顶的防水构造复杂，因而增加了整个机构系统的投资。,57,58,第三节 自然空调式建筑,59,第三节 自然空调式建筑,自然空调不仅有通风换气的作用，也有调温、调湿的作用。调温作用的产生，主要是因为地下蓄热库中的卵石储热层具有显热储寸性，并具有夏储冬用的延迟散热特征。调湿作用的产生，主要因为卵石储热层实际上处于露点深度。冷季，室外干冷的新鲜空气经地下蓄热库（或地下通风道）加温加湿，然后进入室内。热季，室外的湿热空气经降温将湿后进入室内。,