建筑被动式节能设计研究

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1、建筑被动式节能设计研究摘要:被动式节能是通过自然气候资源来提高居住坏境的舒适度，从而减少人工机械设备对环境改造的投入力度，达到减少能源消耗的目的。本文结合实例，对建筑被动式节能设计进行了研究，介绍了遮阳系统、天窗、通风系统等方面的设计思路，并分析了节能效果，为同类建筑被动式节能设计提供了很好的参考价值。关键词:建筑节能；被动式；设计；遮阳系统；通风系统中图分类号：TE08文献标识码：A文章编号：我国是一个资源相对缺少的国家，但建筑业的高能耗加剧了我国资源短缺的问题。被动式节能是指通过利用自然气候资源的生态建筑设计原理，赋予建筑本身节能自然特性而实现的建筑节能，因而更为绿色

2、环保，因此，推行建筑被动式节能成为了建筑业减少资源消耗的头等任务。广东省为亚热带湿润季风气候，其特征表现为夏季漫长,冬季寒冷时间很短，长年气温高而口湿度大，气温的年较差和口较差都小。太阳辐射强烈，雨量充沛。因此，该地区建筑物的能耗主要是夏季用于空调、通风等方面，所以被动式建筑节能设计的重点是解决夏季通风，改善围护结构的热工性能，提高室内舒适性度，从而将建筑能耗尽可能降低到最低限度。下面，结合实例，对建筑被动式节能设计进行相关研究。1工程概况某建筑工程，其中庭局部通高，顶部天窗高出中庭屋面挑高1.2m,侧面由玻璃进行支撑。中庭位于建筑内部，上下各层贯通，且中庭与建筑其余功能

3、区域相通，其建筑形式和热扰对中庭能耗有一定影响。因此，在分析屮庭能耗时，对其余部分的建筑信息及热扰需一并考虑。2中庭潜在问题分析建筑节能优化的首要前提是了解、掌握现有建筑全年能耗情况。本文在进行节能优化之前，首先对各城市现有中庭的室内空气温度分布和能耗进行了模拟分析，发现主要存在以下问题：1）屮庭内部热舒适性差。主要原因是屮庭上空天窗面积大，热工性能差。一方面是夏季太阳辐射得热多，虽大部分热量集中在顶部，但由于长期的滞留，部分热量以对流方式向下传热，导致下层人员活动区域温度上升；另一方面是室内太阳辐射温度升高，从而使人体实际感觉的温度往往高于空气的实际温度。2）屮庭处于建

4、筑内区，室内发热量大，基本上为全年需要供冷区域。3中庭节能优化措施根据中庭存在的主要问题，本文通过增加内遮阳系统、优化天窗热工性能及夜间通风等主要措施对其进行优化设计。3.1遮阳系统优化设计遮阳系统可在夏季冇效避免太阳辐射热直接到达人员活动区域，从而有效改善人员活动区域的热环境。遮阳形式主要分外遮阳与内遮阳2种形式,该项目最好的遮阳方式为外遮阳，但考虑到初投资及运行管理等问题,外遮阳不具有使用可能性;从内部设计使用效果分析,使用内遮阳能够有效提高夜间照明效果，增加室内照度，有利于舒适的购物体验，但内遮阳并不能将太阳辐射热直接挡在室外，太阳辐射热将积蓄在内遮阳板与天窗之间，

5、顶部积蓄的热量若不能及时排出，将通过对流换热的形式扩散至人员活动区域或由回风回至空调箱，增加空调系统能耗并影响人员活动区域的舒适度，故在考虑中庭内遮阳时应同时分析相关节能优化技术及节能率。1）内遮阳系统对人员活动区域舒适度的影响商业建筑中庭室内l・5m高度处水平温度分布可知，在空调系统各项措施不变的情况下，采用内遮阳措施后，可使人员活动区域的室内空气均温降低1.5〜2°C,提高了室内舒适度，因此采取此项措施是很有必要的。2）内遮阳结合顶部机械通风节能分析为了将积蓄在内遮阳板与天窗之间的热量及时带走，可利用内遮阳与天窗之间的空腔进行机械通风，天窗一侧设置进风，另一侧设置排风

6、，从而在空腔内形成贯通的通风道，将顶部积蓄的太阳辐射热量通过通风排出。典型城市商业建筑中庭在不改变围护结构热T性能及室内热扰参数的基础上，采用内遮阳结合顶部机械通风措施前后单位负荷面积能耗指标和节能率，分析可知，该措施可有效降低空调系统耗电量，节能率从南至北依次逐渐增加，由6.33%增加至10.51%。因此，内遮阳结合顶部机械通风措施在各地区均是适用的。3.2天窗节能优化设计中庭天窗对建筑节能设计起着重要作用，采用恰当的玻璃及合理的构造可以满足保温、隔热、采光等各种要求，既保证了室内良好的环境，又降低了能耗，是建筑节能设计中的重要内容。建筑冷热负荷与建筑围护结构和室内热扰

7、2个因素有关，因此在室内热扰确定的情况下，通过优化建筑围护结构（即天窗的热工性能）可以减少建筑冷热负荷，降低建筑能耗。天窗作为中庭的主耍外围护结构，是构成外界热扰的主耍因素。1）天窗热T性能对供暖空调系统能耗的影响分析在基于内遮阳结合顶部机械通风情况下，对各中庭使用Low-E玻璃相対于普通中空玻璃可实现的节能量进行模拟分析。典型城市商业建筑中庭采用不同天窗玻璃单位负荷面积能耗指标和节能率。2）天窗遮阳系数对室内采光的影响分析由图1可以看出，采用单银Low-E高透玻璃及双银Low-E高透玻璃，室内采光系数的平均值可以达到5%以上