超低能耗建筑技術應用

PAGE目錄TOC\o"1-4"\h\z\u1.1.1超低能耗建筑技術應用 11.1.1.1高性能圍護結構保溫體系 11.1.1.2門窗自動控制與通風耦合 21.1.1.3自然采光優(yōu)先設計 31.1.1.4被動式降溫技術 81.1.1.5夜間通風降溫技術 9該內(nèi)容為最新國企高分中標的施工投標方案的內(nèi)容，有完整各級標題和正文格式，高度契合本年度最新施工及評標標準！-林工超低能耗建筑技術應用針對本項目節(jié)能環(huán)保需求，我司擬采用圍護結構保溫體系、門窗自動控制通風、自然采光設計、被動式降溫等方面應用共5項先進技術，以達到建筑節(jié)能保溫的作用。高性能圍護結構保溫體系通過對設計標準的分析及耗能傳熱模擬計算，我司擬采用夾心保溫墻體及三銀雙中空Low-E玻璃（低輻射玻璃，余同）等新技術應用提高建筑節(jié)能保溫。（1）設計標準本項目要求達到國家綠建三星標準，對建筑圍護結構熱工性能要求較高，在設計過程中考慮采用高性能圍護結構保溫體系。我司根據(jù)杭州市氣候特征，同時結合現(xiàn)行《浙江省公共建筑節(jié)能設計標準》（DB33/1038），確定圍護結構最優(yōu)設計值，規(guī)范參考值見表5.3-1。圍護結構傳熱系數(shù)參考值圍護結構部位外墻屋面外窗（整窗）傳熱系數(shù)W/(m2?K)0.350.21.2太陽得熱系數(shù)SHGC——冬季≥0.40夏季≤0.15（2）外墻部分具體措施：按照現(xiàn)行《建筑設計防火規(guī)范》（GB50016）的相應要求，采用常規(guī)設計的外墻外保溫體系或外墻內(nèi)保溫體系，保溫材料的燃燒性能達到A級，且保溫厚度大，在安全性和耐久性方面存在不足。針對此問題，我司擬采用雙層墻體夾心保溫體系。我司通過精細化設計，充分利用高效保溫材料，實現(xiàn)保溫體系與建筑相同壽命；同時結合工業(yè)化建造技術，構建具有保溫性能好、耐久性高、造價合理等特點的“三明治”夾心保溫墻體構造；結合建筑設計，優(yōu)化墻體構造和細部節(jié)點設計，以實現(xiàn)“斷熱橋”圍護結構設計。（3）外窗、玻璃幕墻部分具體措施：透明圍護結構對能耗的影響主要包括：傳熱系數(shù)、太陽得熱系數(shù)和可見光透射比。根據(jù)透明圍護結構熱輻射換熱機理及隔熱效果分析，在同等透光率的前提下，三銀比雙銀和單銀具有更低的太陽得熱系數(shù)和傳熱系數(shù)，能夠阻擋更多的太陽輻射熱能。同時采用多腔體中空結構，可以大大降低窗框的傳熱系數(shù)。本項目擬采用三銀雙中空Low-E玻璃，提高圍護結構夏季隔熱、冬季保溫性能，大幅降低空調負荷，詳見圖5.3-1。單銀、雙銀、三銀玻璃太陽輻射熱分析門窗自動控制與通風耦合我司擬采用自動控制門窗，特別是在中庭天窗采用能夠根據(jù)太陽輻射強度、室內(nèi)外溫度變化、風速和雨量大小等因素自動啟閉、控制開合程度的自動天窗系統(tǒng)，以實現(xiàn)夏季良好的自然通風、雨季和冬季的自動關閉，在保持室內(nèi)良好的環(huán)境質量的同時達到低能耗建筑自動運行的目標，詳見圖5.3-2。中庭采用自動控制天窗及通風窗示意自然采光優(yōu)先設計為達到設計要求，滿足發(fā)包人要求，通過對建筑空間的采光進行模擬分析，計算出最適合建筑需要的設計方案。經(jīng)分析后采用縱向條形天窗和均勻分散的布置形式時具有最好的采光效果。（1）采光設計標準現(xiàn)行規(guī)范《建筑采光設計標準》(GB50033)中對教育建筑的采光標準值做出了明確要求，同時根據(jù)標準確定光氣候分區(qū)、光氣候系數(shù)K值、室外天然光設計照度值Es值見表5.3-2、表5.3-3。教育建筑的采光標準采光等級場所名稱側面采光采光系數(shù)標準（%）室外天然光照度標準值（lx）Ⅲ專用教室、實驗室、階梯教室、教師辦公室3.0450Ⅴ走道、樓梯間、衛(wèi)生間1.0150圖書館建筑的采光標準采光等級場所名稱側面采光頂部采光采光系數(shù)標準（%）室外天然光照度標準值(lx）采光系數(shù)標準（%）室外天然光照度標準值(lx）Ⅲ閱覽室、開架書庫3.04502.0300Ⅳ目錄室2.03001.0150Ⅴ書庫、走道、樓梯間衛(wèi)生間1.01500.575針對本項目，考慮優(yōu)先采用自然采光設計，從而達到減少人工燈具使用、降低建筑使用能耗。（2）采光模擬分析采光模擬分析的重要目的之一是研究在室外不利情況下，如何布置透明外窗區(qū)域從而滿足室內(nèi)采光要求。因此模擬過程中，將天空背景照度設置為全陰天模式，在此模式下對地上樓層采光系數(shù)進行計算。采用蒙特卡洛算法優(yōu)化的反向光線追蹤算法，相對于光能傳遞算法來說光線追蹤更適合于精確的建筑采光分析。1）開窗位置分析：側面采光時四個朝向各開窗位置的采光系數(shù)均相等，采光系數(shù)與朝向無關。在水平方向上開窗位置對室內(nèi)參考平面平均采光系數(shù)沒有影響，而在高度方向，位置較高的開窗室內(nèi)參考平面平均采光系數(shù)值較小，但減少量很低，最小值和最大值之差僅為平均值的3.2%。天窗開窗位置對室內(nèi)參考平面平均采光系數(shù)有所影響，開窗位置越居中，室內(nèi)參考平面采光系數(shù)值越高，但最小值和最大值之差僅為平均值的3.6%。在不考慮室內(nèi)采光系數(shù)（可反應照度）分布的情況下，對室內(nèi)平均采光系數(shù)而言，外墻立面水平方向上的開窗位置對室內(nèi)參考平面的平均采光系數(shù)幾乎沒有影響，而外墻立面垂直方向上的開窗位置對參考平面上的平均采光系數(shù)影響也較小。屋頂開窗位置對室內(nèi)參考平面上的平均采光系數(shù)影響稍大一些。若考慮到建筑實際開窗都是采用比較均勻的布置方式，開窗位置對工作面照度的影響可以忽略。而在開窗面積相同時，天窗形成的采光系數(shù)大于側窗，天窗的采光能力大于側窗。2）開窗面積分析就側向開窗而言，開窗面積對建筑自然采光有決定性的影響作用，開窗面積越大，自然采光量就越大。在不同窗墻百分比下進行模擬，室內(nèi)采光系數(shù)平均值隨窗墻比的變化見圖5.3-3。采光系數(shù)隨窗墻比的變化分析可以看出，采用側面開窗的方式，參考平面的采光系數(shù)隨開窗面積的增大而增大，并且窗墻比與采光系數(shù)間具有很強的線性關系。窗墻比每增加10%，采光系數(shù)增加0.82%。采用天窗采光的方式時，室內(nèi)參考平面的采光系數(shù)同樣是隨著開窗面積的增大而增大，并且成線性關系，天窗比每增加1%，采光系數(shù)值增加0.44%。但與側面開窗相比，天窗的采光能力更強，若開窗面積統(tǒng)一為天窗比為1%的面積作為單位面積，那么側窗每增加一個單位面積開窗，室內(nèi)采光系數(shù)增加量僅為0.25%。因此，相同開窗面積下，天窗在室內(nèi)參考平面上所產(chǎn)生的采光系數(shù)大約為側面采光的1.8倍。在不同天窗面積百分比下進行模擬，室內(nèi)采光系數(shù)平均值隨天窗面積比的變化規(guī)律見圖5.3-4。采光系數(shù)隨天窗比的變化分析3）天窗采光形式分析：對于本項目中的圖書館、體育館等建筑而言，天窗設計尤為重要，合理的天窗設計可有效提高自然采光效果，從而降低照明能耗。我司結合本項目，分析了集中式、橫向條形、縱向條形三種天窗形式在分散布置時室內(nèi)自然采光分布情況，詳見圖5.3-5、圖5.3-6、圖5.3-7。分散布置時中間集中天窗的采光分布分散布置時橫向條形天窗的采光分布分散布置時縱向條形天窗的采光分布隨著天窗設置分散程度由低到高不斷增大，三種天窗形式下采光均勻度的差異明顯增大，縱向條形天窗分散布置后較中間集中和橫向條形天窗有更好的采光均勻度?？梢钥闯?，對中間集中天窗進行分散布置后室內(nèi)采光的均勻度依然較差，且存在大量采光較差的區(qū)域。對橫向條形天窗分散布置后室內(nèi)采光的均勻度隨著天窗分散布置的程度而逐漸增大。室內(nèi)的采光均勻度比集中布置時有了很大的提高，但是依然存在大量采光較差的區(qū)域。而對縱向條形天窗分散布置后室內(nèi)采光的均勻度同樣隨著天窗分散布置的程度有明顯的提高。綜上所述，室內(nèi)自然采光的分布和采光系數(shù)的均勻度受天窗布置的影響很大。集中布置時，三種天窗形式下的室內(nèi)采光分布均不理想，室內(nèi)采光系數(shù)均勻度低。分散布置后，中間集中天窗的室內(nèi)采光分布沒有明顯的改善，但將橫向條形和縱向條形兩種天窗形式進行分散布置后，室內(nèi)采光系數(shù)的均勻度得到了有效的提高。通過三種天窗在集中和分散條件下進行比較，表明采用縱向條形天窗和均勻分散的布置形式時具有最好的采光效果。我司通過合理的優(yōu)化設計，辦公樓和圖書館建筑均能達到良好的采光效果，行政樓和圖書館的采光模型見圖5.3-8。建筑（行政樓和圖書館）采光模型①行政樓計算分析結果見表5.3-4。采光系數(shù)統(tǒng)計分析采光系數(shù)范圍之內(nèi)范圍之外范圍網(wǎng)格區(qū)域(%)網(wǎng)格區(qū)域(%)0-120.01198041001-2379819.181880294.942-3406820.541500475.763-4231711.71393670.364-5281714.22961948.575-616568.36680234.356-79254.67514625.987-86123.09422121.318-95492.77360918.229-106333.2306015.45②圖書館計算分析結果見表5.3-5。采光系數(shù)統(tǒng)計分析采光系數(shù)范圍之內(nèi)范圍之外范圍網(wǎng)格區(qū)域(%)網(wǎng)格區(qū)域(%)0-120.01198041001-2379819.181880294.942-3406820.541500475.763-4231711.71393670.364-5281714.22961948.575-616568.36680234.356-79254.67514625.987-86123.09422121.318-95492.77360918.229-106333.2306015.45通過以上統(tǒng)計結果，可以看出：①主要功能房間采光系數(shù)滿足現(xiàn)行國家標準《建筑采光設計標準》（GB50033）不應低于3%的要求，且面積比例大于70%，充分的利用的天然采光，有限的降低了照明能耗，見圖5.3-9。②建筑室內(nèi)照度分布均勻，自然采光系數(shù)較好，通過與外遮陽的有限結合，有效的防止了眩光的產(chǎn)生，見圖5.3-9、圖5.3-10。行政樓室內(nèi)采光系數(shù)模擬分析圖書館室內(nèi)采光系數(shù)模擬分析被動式降溫技術對本項目而言，被動式降溫技術貫穿整個設計過程，是多項具體技術設計的綜合應用結果，其中包括：景觀布局優(yōu)化、水體的蒸發(fā)冷卻、架空屋頂、屋頂綠化、垂直綠化、反射隔熱、建筑遮陽、自然通風、熱質蓄冷等。通過對被動式降溫技術應用前后的數(shù)據(jù)分析，在杭州的氣象條件下，采用被動式降溫技術，可以降低空調使用時長的35.3%。夜間通風降溫技術夜間通風降溫可以利用晝夜溫差的變化規(guī)律，在夜間溫度較低的時間段進行通風，把室內(nèi)的熱量帶出室外，從而達到減少空調運行時間，降低空調能耗的目的。經(jīng)過我司技術分析最優(yōu)設計方案，擬采用夜間機械通風降溫技術。（1）夜間通風方式選擇：夜間通風按照是否采用機械裝置分為夜間自然通風降溫和夜間機械通風降溫。1）夜間自然通風夜間自然通風不需要消耗動力，節(jié)省設備投資和運行費用，是一種經(jīng)濟的夜間通風方法，但是受到室外風速風壓的不