建筑熱工環(huán)境分析

1、 建筑熱工環(huán)境分析 住宅熱工環(huán)境優(yōu)化設(shè)計 姓名：李志勤 學(xué)號：201106416 指導(dǎo)：盧玫珺 日期：2013 11 15 目錄一 優(yōu)秀案例分析： ）諾曼斯福特 法蘭克福商業(yè)銀行總部 ）赫爾佐格 雙戶住宅（Two-Family)漢諾 威26號展廳（Hall 26) ）楊經(jīng)文米那亞大廈 二 住宅熱工環(huán)境優(yōu)化設(shè)計 ） 優(yōu)化屋頂形式 ） 優(yōu)化建筑窗墻面積比 ） 組織自然通風(fēng) ） 選用熱工性能更好的圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計策略三 學(xué)習(xí)總結(jié)一 優(yōu)秀案例分析）諾曼斯福特法蘭克福商業(yè)銀行總部1）概述 諾曼·福斯特特別強調(diào)人類與自然的共同存在，而不是互相抵觸，強調(diào)要從過去的文化形態(tài)中吸取教訓(xùn)，提倡那些適合人

2、類生活形態(tài)需要的建筑方式。他使建筑形體在強調(diào)對材料和結(jié)構(gòu)率真表達的同時重視建筑的人性表達；強調(diào)建筑與周圍環(huán)境的和諧和與城市文脈的整合，賦予工業(yè)主義建筑以人文化。因此 諾曼.斯福特被稱作為“生態(tài)高技派”，就是建筑綠色化結(jié)合建筑構(gòu)造技術(shù)和先進的電腦控制技術(shù)。它能夠?qū)⒕G色生態(tài)體系“移植”到建筑內(nèi)部，既可借助其自然景觀價值“軟化”建筑的硬技術(shù)味，在視覺上與周圍環(huán)境取得和諧，達到共生，同時又能協(xié)同機械調(diào)控系統(tǒng)，使建筑內(nèi)部有良好的室內(nèi)氣候條件和較強的生物氣候調(diào)節(jié)能力，創(chuàng)造出田園般的舒適環(huán)境。2）熱工分析 該地區(qū)屬于夏熱冬冷地區(qū)，建筑師主要采用自然通風(fēng)的方式來解決室內(nèi)熱環(huán)境。塔樓的平面呈三角形，猶如三片“花

3、瓣”包圍著一根中心“花莖”，“花瓣”是一些辦公空間， “花莖”是一個巨大的中庭，提供了自然的通風(fēng)道。塔樓采用弧線圍成的三角形平面，三個由電梯間和衛(wèi)牛間組成的三個巨型柱布置在三個角上，巨型柱之間架設(shè)空腹拱梁，形成三條無柱辦公空間，其間圍合出的三角形中庭，如同一個大煙囪。為了發(fā)揮其煙囪效應(yīng)，組織好辦公空間的自然通風(fēng)，經(jīng)風(fēng)洞試驗后，在辦公空間中分別設(shè)置了多個空中花園。這些空中花園分布在三個方向的不同標高上，成為“煙囪”的進、出風(fēng)口，有效地組織了辦公空間自然通風(fēng)。據(jù)測算，該樓的自然通風(fēng)量可達60。三角形平面又能最大限度地接納陽光，創(chuàng)造良好的視野，同時又可減少對北鄰建筑的遮擋。為了進一步加強自然通風(fēng)設(shè)計

4、師設(shè)計了一個隨氣候變化調(diào)節(jié)的雙層立面, 它包括一個固定的外層高壓吸熱的單層玻璃, 中間通氣層和一個可開啟的Low-E中空玻璃窗。當(dāng)辦公室取暖時, 使用者能夠關(guān)閉內(nèi)層窗控制外面的冷空氣，在冬天也可以獲取一些太陽的熱量。 夏季：計算機系統(tǒng)將打開內(nèi)層“皮膚”窗戶，可以獲得穿堂風(fēng)窗戶打開 冬季：在寒冷的天氣，計算機系統(tǒng)將關(guān)閉內(nèi)層“皮膚”上的窗戶，通過中庭來進行自然通風(fēng)窗戶關(guān)閉法蘭克福商業(yè)銀行大廈在其三角形內(nèi)庭里，多個離地高度不同的空中花園在其周圍環(huán)繞，讓樓內(nèi)工作的人員無論走到哪里，距離大片綠色植物的間隔都不會超出幾個層面。這種親近自然的設(shè)計克服了以前寫字樓的呆板和壓抑，是一個充滿陽光的綠色環(huán)境，而且形

5、成建筑內(nèi)部小氣候。綠化系統(tǒng)3）總結(jié) 福斯特的生態(tài)設(shè)計表現(xiàn)在了銀行開放空間的組織與設(shè)計能最大限度地通風(fēng)與自然采光。良好的建筑形態(tài)并未使造型凌駕于空間之上，而是充分考慮到了實用性和舒適性，處理好了空間關(guān)系。法蘭克福商業(yè)銀行已成為“高技派“生態(tài)建筑和可持續(xù)性建筑的代表。它將綠色生態(tài)體系移植到了建筑內(nèi)部，借助其自然景觀價值成功軟化了建筑的技術(shù)硬味，在視覺上與周圍環(huán)境取得和諧，達到共生。同時協(xié)同機械調(diào)控系統(tǒng)使建筑內(nèi)部有良好的室內(nèi)氣候條件和較強的生物氣候調(diào)節(jié)能力，創(chuàng)造出田園般的舒適環(huán)境這是值得我們不斷學(xué)習(xí)的。-赫爾佐格 雙戶住宅（Two-Family) 該住宅的所有居室都南向，這種設(shè)計有助于避免在冬天建筑

6、物內(nèi)部的熱量從暖側(cè)向冷側(cè)轉(zhuǎn)移的問題 ，另外，南立面上排列的10cm厚的黑色混凝土板是種透光保溫材料，白天從日光暴曬中吸收熱量，晚上和夜間向室內(nèi)的房間放出熱量。冬天，為了將室內(nèi)加熱所需的熱量減到最小，利用熱交換器回收室內(nèi)排出的廢氣中的熱量并用于加熱補充進來的新鮮空氣，再由小型熱泵供熱補充經(jīng)預(yù)熱后的新鮮空氣與室內(nèi)空氣的溫度差，夏天爬滿了植物的架子和懸挑的陽臺給外墻提供了陰影，從而避免房屋過熱。-赫爾佐格 漢諾威26號展廳（Hall 26) 具有代表性的斷面形狀，是功能性空間高度足以呼應(yīng)大廳的巨大面積，同時能提供一個自然通風(fēng)的必要高度，從而保證了熱量上升的構(gòu)造效果得以充分發(fā)揮建筑的大面積區(qū)域允許自然

7、光線的進入，同時避免日光的直射。明亮但不耀眼的光線是創(chuàng)造整個大廳空間的品質(zhì)所在。為了給高大展覽空間提供建筑的大面積區(qū)域允許自然光線的進入，同時避免日光的直射。明亮但不耀眼的光線是創(chuàng)造整個大廳空間的品質(zhì)所在。為了給高大展覽空間提供 采光示意圖質(zhì)量的均勻照明，光線通過大面積北向天窗上的百葉，折射到展館室內(nèi)屋頂上巨大“反射板”而引入更遠的公共區(qū)域，從而使光線均勻分布。 采光實例 自然通風(fēng)是在滿足建筑換氣量的同時并不增減額外能耗而是建筑降溫，從而提高室內(nèi)舒適度。相對于現(xiàn)今大量使用的機械通風(fēng)和制冷來說，自然通風(fēng)具有方便、清潔的優(yōu)點，但是也具有低效的缺陷。一方面最大限度地利用和組織自然通風(fēng)，另一方面也把機

8、械通風(fēng)作為必要的補充，進而滿足室內(nèi)舒適度的要求。漢諾威26號展廳項目中，新風(fēng)從距離底面4.7m高度吹進，冷空氣緩慢下降后逐漸升溫后再從高起的屋頂排出。氣流緩慢下降后又上升的過程可以最大限度地回收室內(nèi)上升空氣的余熱，還減少了對工作區(qū)使用者的影響，也使大空間內(nèi)氣流盡量均勻。 通風(fēng)示意圖二 住宅熱工環(huán)境優(yōu)化設(shè)計一 概述 該設(shè)計的基地地形位于華北水利水電大學(xué)家屬院，鄭州地區(qū)屬于寒冷地區(qū)，設(shè)計要求是既要滿足冬季保溫要求還得兼顧夏季隔熱。對基地環(huán)境來說，地勢平坦，而常年主導(dǎo)風(fēng)向為東北風(fēng)。為了使房間竟可能多的爭取日照在建筑布局方方面采用的是錯排的方式來滿足各個南向房間的日照和自然采光。從建筑體型上來看，整個

9、建筑避免了體量的過于凸凹。其體形系數(shù)為單棟住宅的外邊面面積F=2054體積Vo=6985則S=0.29。從建筑的體形系數(shù)來看設(shè)計符合熱工設(shè)計要求呢。 標準層平面二 優(yōu)化設(shè)計優(yōu)化屋頂形式 該住宅的屋頂采用的是一般平屋頂沒有考慮熱工要求，對于鄭州地區(qū)的氣候特點來說，冬天寒冷夏季炎熱干燥，別且在夏季的時候在室內(nèi)明顯的感覺到悶熱，大量出汗。為了提高夏季室內(nèi)熱環(huán)境品質(zhì)，給住宿的人們提供一個良好的室內(nèi)環(huán)境對屋頂進行改造，設(shè)計通風(fēng)架空層。利用架空的面層遮擋直射的陽光，應(yīng)為在夏季室內(nèi)大部分的熱量來自太陽的輻射熱，此外架空面層內(nèi)被加熱的熱空氣與室外冷空氣產(chǎn)生對流，將層內(nèi)的熱量源源不斷地排走，從而達到降低室內(nèi)溫度

10、的目的。屋頂通風(fēng)改造 優(yōu)化建筑窗墻面積比 窗戶是耗熱的薄弱環(huán)節(jié)，是優(yōu)化設(shè)計的重點部位首先應(yīng)該提高窗戶的氣密性，使出窗戶的氣密性不低于三級。此外調(diào)節(jié)建筑的窗墻面積比，在滿足房間采光的前提下降低窗前面積比，減少建筑耗能和太陽輻射熱的擴散。窗戶 組織房間自然通風(fēng) 良好的通風(fēng)能夠帶走室內(nèi)由于居住 生活而污染的空氣，保持室內(nèi)空氣清新 健康。通風(fēng)可以使室內(nèi)有一定的風(fēng)速，從而增加人體散熱，促進汗液蒸發(fā)，防止皮膚潮濕引起的不舒適感。此外當(dāng)室外溫度 濕度低于室內(nèi)溫度 濕度時，通風(fēng)能夠帶走室內(nèi)余熱和濕氣。在優(yōu)化設(shè)計的過程中應(yīng)用風(fēng)壓通原理使建筑室內(nèi)形成穿堂風(fēng)，從而提高室內(nèi)熱舒適度降低室內(nèi)溫度。其具體做法是使客廳窗戶

11、與餐廳窗戶形成一定的高度差。餐廳客廳 示意圖 改造后的示意圖 選用熱工性能更好的圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計策略 對于傳統(tǒng)屋面的做法是保溫層上面做防水層這種做法容易產(chǎn)生內(nèi)部冷凝因此在優(yōu)化設(shè)計的過程中采用符合“進難出易”原則的倒置式保溫做法，其做法是將保溫層置于防水層的外面，保溫層采用的是聚苯乙烯泡沫板，防水層采用的是SBS改性瀝青。這種做法不僅有可能完全消除內(nèi)部結(jié)露而且防水層得到保護，從而提高了維護結(jié)構(gòu)的耐久性。為了消除熱橋部位的影響外墻保溫采用的是外保溫，這種保溫方式不但防止熱橋內(nèi)部局部揭露而且減少了熱橋部位的熱損失，此外由于圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)為蓄熱系數(shù)大的種質(zhì)材料，在供熱不均勻的情況下較大的蓄熱能力使內(nèi)表面溫度不發(fā)生劇烈變化固外保溫使房間的熱穩(wěn)定較好提高了房間的熱工性能。內(nèi)墻面墻體聚笨乙烯泡沫板纖維增強層飾面層屋頂構(gòu)造墻面構(gòu)造三 學(xué)習(xí)總結(jié)