太阳能光热技术.doc

建筑系硕士硕士课程论文

绿色建筑设计与技术

课程名称: 绿色建筑设计与技术
任课老师: 李传成
学生姓名: 刘惠琦
年 级: 级
学生编号:
专 业: 建筑设计及其理论
导 师: 李百浩
时 间: 05月29日

绿色低碳建筑设计
【摘 要】经过降低建筑体型系数、 全方面提升建筑外围护结构保温性能、 增加遮阳设施以及降低太阳辐射等很多手段打造节能公共建筑。低碳博物馆采取了多年来兴起地源热泵系统。低碳博物馆科研办公用房采取石膏条板、 百叶中空玻璃窗、 木塑复合材料等很多低碳环境保护材料。
【关 键 词】: 保温隔热, 低碳,节能,

【正 文】:
引言
伴随现代化建设发展和人民生活水平不停提升, 大家追求愈加舒适公共生活环境, 冬季采暖, 夏季空调都需要能源供给, 在目前能源十分担心情况下, 低碳建筑节能降耗就显得尤为关键。
近些年来, 中国外教授/学者, 从各自专业领域出发, 针对建筑节能概念进行了不一样诠释, 并在建筑设计/材料/施工、 检测, 乃至计算机模拟方面也进行了深入研究、 有益探索和尝试。
1 环境气候
1.1夏热冬冷地域气候特点
在中国建筑热工设计分区国家标准中, 将划分为五个热工气候分区, 即严寒地域/严寒地域/夏热冬冷地域、 夏热冬暖地域和温和地域。
夏热冬冷地域是指陇南线以南, 南岭以北, 四川盆地东长江中下游地域, 处于采暖地域和炎热地域之间一个过渡地带, 习惯上也称之为“过渡地域”。该地域城镇人口约占总人口1/3, 中国生产总值约占40﹪, 是中国人口密集/经济文化发达地域, 气候条件显著特点是夏热冬冷湿度大。杭州属于夏热冬冷地域。
夏热
该地域夏季炎热, 连续时间长。月平均温度为25～30℃, 以28～30℃居多, 多数地方高于35℃酷热天气, 有半个月至一个月之多, 最热月14: 00时平均温度在32～33℃.而室内温度通常又高于室外1～2℃, 全天无清凉时刻。白天热浪滚滚, 热风横行, 夜间多为无风天气。白天累积热量不能消散, 气温仍居高不下; 黄梅期连绵阴雨, 日照弱, 昼夜温差仅3～5℃, 气压低, 温湿度高, 人体热量难以排出、 挥发, 使人感到闷热难受。
冬冷
冬季严寒/潮湿, 最冷月平均气温为2～7℃, 大多在2～7℃之间, 日最低气温低于5℃天气数长达两个月。整个冬季往往是雨雪连绵, 天气阴霾。因为潮湿, 水汽从人体中吸收热量, 所以阴凉严寒。
2 低碳节能设计
2.1节能技术利用
2.1.2太阳能光热技术
中国太阳能资源丰富, 杭州属于太阳能辐射二类地域, 太阳能资源充裕, 很适合发展太阳能集热技术。太阳能集热管水平安装在西面临湖屋顶花园, 成为屋顶阳光房构件组成部分, 与她浑然一体。大约1200㎡太阳能储热系统, 在夏季为全部展厅,屋顶餐厅以及科研办公集中式空调制冷提供电力能源; 在冬季, 为整个生态展览馆供热。使用太阳能集热技术十分经济, 因为利用无偿阳光, 运行成本十分低。不管冬夏, 贮备下来太阳能都能为空调提供电能支持, 为用户提供冷风, 还有热水和热风。
太阳能光电技术应用
设计在展览馆馆址周围路灯, 埋在中央庭院中地面灯以及部署在室外临时展厅并隐蔽在西面临湖三层构架中照明灯采取太阳能照明灯, 白天把太阳能转化成化学能储存在化学电池里; 夜晚照明时由化学能转化成电能用于照明; 不仅很大程度上降低了用电量, 而且在夜晚点亮了湖东岸; 远远弯望去, 灯火通明, 整个建筑及构架轮廓凸现出来。
外维护结构节能。
2.1.2地源热泵系统利用
低碳博物馆采取了多年来兴起地源热泵系统, 即使初投资相对较高, 但其供暖时, 能量70﹪以上来自于浅层地能, 制热系数高达3.5～4.5, 而锅炉仅为0.7～0.9, 可比锅炉节省70﹪以上能源和40﹪～60﹪运行费用。依据国外经验, 因为地源热泵运行费用低, 增加初投资可在3～7年内回收, 地源热泵系统在整个服务周期内平均费用将低于传统供暖方法。采取热泵技术为建筑物供热还能够大大降低供热燃料消耗, , 不产生污染气体/固体和液体, 在节能同时大大降低了燃烧矿物燃料而引发CO2和污染物排放, 充足实现低碳设计, 是一个清洁环境保护利用可再生能源技术。依据环境保护局《锅炉燃烧废气及其关键污染物排放指标》推算, 每推广1000万㎡地源热泵技术, 能够节省19.93万t标准煤, 减排烟气23.9亿标准㎡, 减排颗粒物143万t减排二氧化硫991.6万t, 减排氮氧化合物575万t, 地源热泵空调系统除实现对建筑物供热外, 同时含有制冷功效, 还能够供生活热水, 一机多用。一套系统能够替换原来锅炉加制冷机两套装置或系统。另外, 因为地源温度较恒定特征, 使得热泵机组运行更可靠、 稳定, 整个系统维护费用大大降低, 确保了系统高效性和经济性。

2.2节能设计手段
在《公共建筑节能设计标准》基础上深入降低外围护结构能耗。经过降低建筑体型系数、 全方面提升建筑外围护结构保温性能、 增加遮阳设施以及降低太阳辐射等很多手段打造节能公共建筑。
2.2.1体型系数
影响建筑节能原因很多, 其中体型系数是影响建筑耗能水平关键原因。建筑体型系数越大就意味着该建筑每单位体积与室外大气接触面积越大, 所以其传热耗热量也就越大。在其她原因不变情况下建筑物耗热量指标将伴随其体型系数增加而呈直线上升。据资料显示, 北京地域居住建筑物体型系数由0.3增加至0.4, 其耗能量指标对应增加到22﹪; 重庆地域住宅建筑体型系数由0.4增加至0.5, 则其耗能量指标对应增加至25﹪.由此可见, 从建筑节能见解出发, 毫无疑问应尽力降低建筑物体型系数。所以, 在国家节能标准中, 对体型系数要求“宜控制在0.3及0.3一下”。
2.2.2外墙保温隔热
建筑围护结构传热是复杂不稳定传热, 她包含维护结构表面吸热、 放热和结构本身导热三个基础过程。这些过程又包含到三种基础传热方法, 同时经过围护结构传热是随时间改变, 对于处于不稳定传热状态下复合墙体来说, 只用热阻和热惰性指标不能全方面评价围护结构热工性能。对于复合墙体来说材料层蓄热系数和材料层排列次序能够说明墙体热稳定性, 而墙体热稳定性是围护结构热工性能关键方面。她直接影响到房间温度条件。确保良好热稳定性手段就是加厚保温层厚度, 方便降低传热系数。以外围护结构为例: 加厚外墙保温隔热厚度, 东、 西、 北向外墙内嵌保温层厚度由标准50㎜增至80㎜, 转热系数达成0.38屋顶挤塑板保温层厚度由标准80增至150传热系数达成0.2。
仅仅加厚外墙体保温层厚度来确保热工性能是不够, 选择墙体和保温层材料是有效手段。博物馆墙体, 尤其是外围护墙体抛弃了落后“37㎜黏土砖墙＋20㎜砂浆”材料做法, 而采取复合外保温体系, 复合外保温体系即在外墙外侧设置保温层, 大多数采取保温材料是聚苯泡沫制品; 也在保温层外面做装饰层, 装饰层部分用涂料, 其她粘贴面砖和重型装饰材料。这种材料保温形式突出优点就是保温性能好, 应用范围广, 几乎能够适适用于多种结构形式和墙体。在临湖西面外墙尤其地采取了用真空层来替换保温材料, 这无疑是墙体保温隔热性能上了一个新台阶, 即使现在大多数设计中只有真空玻璃。真空玻璃含有极为优异保温性能, 很薄厚度就能够替换很高热阻。用真空玻璃能够大大降低墙体厚度, 在面积不变情况下, 增加了室内空间, 另外从能源可再生性角度来看, 玻璃属于可回收材料, 不会对环境造成污染。
2.2.3遮阳
遮阳是预防直射阳光照入室内以降低透入阳光辐射热量, 预防夏季室内过热, 以降低空调耗能量和室内舒适度。建筑围护结构中很多部位在夏季都暴露在太阳辐射之下, 所以建筑屋顶、 外墙、 门窗均需要进行遮阳处理。遮阳构件还能够遮盖墙面开口部分, 造成空气压力差, 加速室内空气流动, 以增强通风换气效果。在节能低碳方面, 遮阳是最最为立竿见影方法。在西北面二层展厅外层, 采取了两层曲线围护结构, 内层设置了不少窗洞, 外层采取蓄热太阳能板。不仅遮挡了夏季来至西面不利太阳光和辐射和冬季严寒北风, 而且因为两层之间狭长通道, 引发了很大风压, 引导了风流进入通道并吹入室内展厅, 通风换来清新空气同时带走了室内多出热量。
另外, 对于低层建筑来说, 绿化遮阳是一个现有效又经济美观遮阳方法, 如靠近房屋种植树木或攀缘植物, 有一定遮阳作用, 并能降低微环境温度。依据这一传统原理, 对低碳展览馆引入了三个绿化体。西面建筑体块是弧形——方便最大程度最好视角观看湖景, 矛盾是碰到了西面最酷热阳光辐射不利原因影响, 鱼和熊掌不可兼得在这里失去意义, 三个绿化体由镀锌玻璃围护而成, 三层通高, 用以种植绿色植被以降低太阳光辐射, 过滤直射太阳光和良好室内采光效果, 从内向外眺望, 展厅内部留下了斑驳光影改变。而且依据不一样位置和观赏效果能够种植多个绿色植被: 墙顶能够摆放盆栽绿化, 在需要遮阳而又不宜栽大树地方砌筑花基, 利用其阴影遮挡太阳, 降低地面对太阳辐射热吸收。当然也能够采取架设棚架, 以攀缘植物来遮阳。棚架攀缘植被能够水平/垂直部署。与之相适应, 棚架也有水平和垂直两种形式。种树要依据窗口朝向选择和配置树种, 最为理想遮阳植被是落叶乔木, 茂盛枝叶能够阻挡夏季灼热阳光, 而冬季温暖阳光又会透过稀疏枝条射入室内, 这是一般固定遮阳构件无法含有优点, 植物尤其适合遮挡西面高度角很小阳光。
提升门窗气密性能有效预防空气对外传热。研究表明, 房间换气次数由0.8h-1 降到 0.5h-i。建筑物耗冷可降低8﹪左右, 所以, 设计中应采取密闭性良好门窗。经过改善门窗产品结构（如加装密封条）, 提升门窗气密性。采取热阻大/耗能低节能材料制造节能门窗可大大提升热工性能。整个低碳博物馆就采取镀锌塑钢门窗加双层中空玻璃。另外合理窗墙比也是降低能耗路径之一, 窗墙比是门窗洞口与墙面积比值, 百分比过大不利于空调建筑节能, 因为经过外窗耗能量占建筑物总耗能35﹪～45﹪。所以在设计博物馆方案初级阶段, 把在室内采光通风前提下合理控制窗墙比放在关键位置。
地源热泵低碳耗能
2.3环境保护节能材料
低碳博物馆科研办公用房采取石膏条板作为隔墙材料。石膏是含有“呼吸功效”, 对环境毫无污染材料。石膏孔隙在室内湿度大时, 可将水分吸收; 反之, 室内湿度小时, 又可将孔隙水分释放出来, 自动调整室内温度; 石膏在生产上可利废、 节省能源, 产品可回收再利用且卫生。
百叶中空玻璃窗集保温、 隔热、 隔声、 安全和装饰于一身, 为建筑用窗、 室内装饰隔断提供一个新多功效产品, 尤其是经过调整百叶角度实现传热系数和遮阳系数可调控目。该窗应用于西面临湖和南面采光外窗, 百叶不受外部潮气及灰尘污染, 维护简易, 百叶自由调整有利于环境保护节能。改造室内环境、 有利于人体健康。
在博物馆设计中, 大量利用木塑复合材料, 将这种绿色建材利用在立面装饰及建筑出入口地面铺装上, 既表现了中国古建木结构独特魅力, 又含有自然亲切感, 同时又有效回收利用了废弃物, 极大地低碳设计理念。木塑复合材料或称塑木复合材料, 是用塑料和木纤维（或稻壳、 麦秸、 玉米秆、 花生壳等天然纤维）加入少许化学添加剂和填料, 经过专用配混设备加工制成一个复合材料。它兼具塑料和木材关键特点, 本身抗氧化 耐久性都很好, 没有任何污染, 能够在很多场所替换木材, 这对木材资源严重匮乏中国来说, 含有重大意义。
用生态砂透水砖铺设室外临时展厅, 雨水经过透水砖回渗大地。生态砂透水砖以沙漠中风积砂为原料, 且免烧结成型; 表面光洁致密, 不易被灰尘堵塞, 过滤净化, 含有自洁功效; 透水时效长、 速度快、 暴雨无径流、 不积水, 补充地下水; 透水、 通气, 地面会呼吸生态皮肤; 可再生循环利用（只需消耗少许能源, 即可把旧砂再生成沙子, 再制成新砖。
屋顶花园综合效应
与建筑一体化太阳能集热器同时成为屋顶遮阳架一部分, 能够有效隔离太阳辐射热。屋顶铺砌采取了架空屋面体系。架空屋面面材采取浅色石材及木塑条板。架空空气层能够降低热量传输。对屋面进行绿化覆盖, 既可遮阳, 又能隔热, 而且经过光合作用, 可消耗或转化部分能量, 可起到美化环境作用, 是低碳节能好方法。屋顶用保温材料挤塑板加强保温效果, 挤塑板厚度为15㎝, 传热系数小于0.2W/㎡.K。以上技术集成应用, 使屋顶耗能大大降低。
3结语
建筑低碳节能设计是当今世界性热点之一, 正引导着多方面和技术/新产品和组织发生重大改变。
建筑低碳节能工作是一项系统工程, 包含自然地理环境、 计划、 建筑设计以及居民使用方法等多个原因, 建筑结构体系、 施工、 检验监督、 保温隔热系统、 高耐久、 低环境负荷建筑材料开发和利用等多个方面。除了需要技术支撑外, 还需要政策、 社会理念、 产业、 行业、 专业、 工种间配合, 建筑专业在考虑建筑环境同时, 还要从建筑功效、 建筑美学、 建筑环境、 建筑材料、 建筑设备乃至建筑能耗等很多方面考虑, 只有在全社会共同努力下, 建筑低碳节能才能产生长远效益。
【参考文件】
[1]侯兵.建筑节能方法探讨[J].建筑节能（9） : 11~19
[2]邹洪波.建筑节能体型优化设计研究[J]. 建筑节能（11） : 24～27
[3]廖新明, 廖春波.夏热冬冷地域居住建筑节能65探讨[J].建筑节能（11） : 31～33
[1]张峡丰.城市建筑生态化生态位评价研究[J].建筑学报（2） : 25～27
Green low carbon architectural design.
【Abstract】: Through the building shape coefficient/improve architectural construction insulation/increase shading and reduce sun radiate make many means of public building energy.Low carbon museum adopted in recent years of ground-source heat pump system.Low carbon museum research office room USES gesso board/shutter hollow glass/wood-plastics composites low carbon materials etc.
【keywords】: Insulation, energy saving, low carbon,