建筑節(jié)能技術(shù)6(太陽能建筑)

第四篇其它建筑節(jié)能的方法1第四篇建筑節(jié)能技術(shù)6(太陽能建筑)建筑節(jié)能技術(shù)6(太陽能建筑)第一導(dǎo)熱循環(huán)管4第一導(dǎo)熱循環(huán)管4第二節(jié)被動(dòng)式采暖系統(tǒng)被動(dòng)式太陽能采暖系統(tǒng)：將建筑物的全部或一部分既作為集熱器又作為儲(chǔ)熱器和散熱器，既不要連接管道也不要水泵或風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)，即不借助于機(jī)械動(dòng)力，而完全由自然的方式（輻射、導(dǎo)熱、自然對(duì)流）進(jìn)行采暖。在大多數(shù)情況下，被動(dòng)系統(tǒng)的集熱部件與建筑結(jié)構(gòu)融為一體，既達(dá)到利用太陽能的目的，又是房屋整體結(jié)構(gòu)的一部分。經(jīng)過專門設(shè)計(jì)的被動(dòng)式太陽房，卻可使太陽供暖量占房屋總需能量的一半以上。被動(dòng)式太陽房與主動(dòng)式太陽房相比，簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、管理方便等優(yōu)點(diǎn)。

5第二節(jié)被動(dòng)式采暖系統(tǒng)被動(dòng)式太陽能采暖系統(tǒng)：將建筑物的全部被動(dòng)式采暖系統(tǒng)的原理及分類按集熱形式分：1.直接受益式：指陽光透過窗戶直接進(jìn)入采暖房間。2.間接受益式：陽光首先照射在集熱部件上，通過導(dǎo)熱或空氣對(duì)流循環(huán)將太陽能送入室內(nèi)。（1.特朗伯集熱墻,2.水墻,3.充水墻，4.附加日光間，5.屋頂池式，6.卵石床蓄熱式）6被動(dòng)式采暖系統(tǒng)的原理及分類按集熱形式分：6直接受益式（直接得熱系統(tǒng)）直接受益式是被動(dòng)式采暖中最簡(jiǎn)單的形式。這種方式升溫快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無需增設(shè)特殊集熱裝置，投資小，是一種最易推廣使用的太陽能供暖設(shè)施。直接得熱式的典型實(shí)現(xiàn)形式：7直接受益式（直接得熱系統(tǒng)）7

被動(dòng)式采暖系統(tǒng)之集熱墻式在直接受益式太陽窗后面筑起一道重型結(jié)構(gòu)墻。陽光透過透明蓋層厚照射在集熱墻上，該墻外表面涂有吸收率高的涂層，其頂部和底部分別開有通風(fēng)孔。①加熱夾層內(nèi)的空氣，從而使夾層內(nèi)的空氣與室內(nèi)空氣密度不同，通過上下通風(fēng)口而形成自然對(duì)流，由上通風(fēng)孔將熱空氣送進(jìn)室內(nèi)；②通過集熱墻體導(dǎo)熱傳至室內(nèi)；③被墻體蓄存8被動(dòng)式采暖系統(tǒng)之集熱墻式在直接受益良好設(shè)計(jì)特朗伯集熱墻“特朗勃”墻：僅在墻體的頂部和底部設(shè)置通風(fēng)口。9良好設(shè)計(jì)特朗伯集熱墻9特朗伯集熱墻10特朗伯集熱墻10間接得熱系統(tǒng)－特朗伯集熱墻11間接得熱系統(tǒng)－特朗伯集熱墻11水墻在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是取決于蓄水容器的殼體形狀，可以有箱式和圓桶式。常規(guī)水墻：采用聚酯玻璃鋼容器。黑色容器約長(zhǎng)8ft，高2ft，寬16－20in。優(yōu)點(diǎn)：（1）造價(jià)低、施工方便；（2）厚度方向溫度均勻，吸收表面溫度高，效率高缺點(diǎn)：（1）不利于水資源的節(jié)約（2）水質(zhì)的問題。間接受益式－水墻12水墻在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是取決于蓄水容器的殼體形狀，可以有箱式圖15-8水墻太陽能房間剖面箱式水墻13圖15-8水墻太陽能房間剖面箱式水墻13豎筒型水墻

波形鍍鋅管和聚酯玻璃鋼

14豎筒型水墻波形鍍鋅管和聚酯玻璃鋼14良好設(shè)計(jì)間接受益式－充水墻混凝土空心墻體，內(nèi)襯防水塑料袋，水充注在塑料袋內(nèi)，又被稱為載水特朗伯墻，其蓄熱容量比實(shí)心混凝土墻多約50％，典型工況如下圖所示。15良好設(shè)計(jì)間接受益式－充水墻混凝土空心墻體，內(nèi)襯防水塑被動(dòng)式太陽房之直接受益窗式這是一種較早采用的一種太陽房。南立面是單層或多層玻璃的直接受益窗，利用室內(nèi)地板和側(cè)墻蓄熱。所吸收的熱量：①以對(duì)流方式供給室內(nèi)空氣，②以輻射方式與其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面進(jìn)行熱交換，③由地板和墻蓄存起來，當(dāng)沒有日照時(shí)，所蓄存的熱量又大部分逐漸還給室內(nèi)，主要加熱室內(nèi)空氣。優(yōu)點(diǎn)：是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便；缺點(diǎn)：①夜間熱損失大②室溫波動(dòng)較大16被動(dòng)式太陽房之直接受益窗式這是一種較早采用被動(dòng)式采暖系統(tǒng)之附加日光間

過熱的空氣可以立即用于加熱相鄰的房間，或者儲(chǔ)存起來留到?jīng)]有太陽照射時(shí)使用。在一天的所有的時(shí)間內(nèi)，附加日光間內(nèi)的溫度都比室外要高，這一較高的溫度使其作為緩沖區(qū)減少建筑的熱損失。

17被動(dòng)式采暖系統(tǒng)之附加日光間過熱的空氣可以立即被動(dòng)式采暖系統(tǒng)之屋頂池式

18被動(dòng)式采暖系統(tǒng)之屋頂池式18被動(dòng)式采暖系統(tǒng)之卵石床蓄熱式

圖為一種帶卵石床的對(duì)流回路式被動(dòng)太陽房。這是對(duì)一般對(duì)流回路式被動(dòng)太陽房的改進(jìn)。在房屋南墻的下方設(shè)置與建筑物構(gòu)成一體的空氣集熱器。在地下室設(shè)置卵石貯熱床?？諝饧療崞髟诎滋焓占奶柲苋抠A存在卵石床中，夜晚的時(shí)候使用。此種系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)一般要配置小功率的風(fēng)機(jī)，以促進(jìn)空氣流動(dòng)，加速能量傳遞。19被動(dòng)式采暖系統(tǒng)之卵石床蓄熱式圖為一種

第三節(jié)主被動(dòng)混合系統(tǒng)主、被動(dòng)混合系統(tǒng)：被動(dòng)系統(tǒng)與主動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合起來，產(chǎn)生一種新的系統(tǒng)，叫主、被動(dòng)混合系統(tǒng)。混合系統(tǒng)，有可能比單純使用陽光空間合算，會(huì)收到比單一系統(tǒng)更好的效果。

20第三節(jié)主被動(dòng)混合系統(tǒng)主、被動(dòng)混合系統(tǒng)：被動(dòng)系統(tǒng)與主第三節(jié)太陽房范例21第三節(jié)太陽房范例21第三節(jié)太陽房范例22第三節(jié)太陽房范例222323附加日光間太陽房范例24附加日光間太陽房范例24日本的“太陽計(jì)劃”、德國的“1000屋頂項(xiàng)目”、美國的“總統(tǒng)計(jì)劃”等。在日本東京，Katsuaki私人住宅屋頂建有發(fā)電能力為3kWP的PV屋頂系統(tǒng)，采用40塊尺寸為90cm90cm的多晶硅PV組件，PV系統(tǒng)與市電聯(lián)網(wǎng)。運(yùn)行結(jié)果表明，對(duì)于晴天，PV屋頂系統(tǒng)每天能發(fā)電13kWh，陰天6kWh；每月平均發(fā)電300kWh，每月向公共電網(wǎng)輸送電力100～200kWh，對(duì)于降低白天高峰負(fù)荷很有效。太陽能利用之光伏發(fā)電25日本的“太陽計(jì)劃”、德國的“1000屋頂項(xiàng)目”、美國的“總統(tǒng)2626中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)制成的復(fù)合光伏熱水一體化組件

27中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)制成的復(fù)合光伏熱水一體化組件272828復(fù)合光伏熱水組件與建筑物的結(jié)合方式

(9)(10)墻體屋頂29復(fù)合光伏熱水組件與建筑物的結(jié)合方式(9)(10)墻體屋頂2太陽能光伏熱水一體化墻

30太陽能光伏熱水一體化墻30中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和香港城市大學(xué)合建的太陽能光伏熱水建筑一體化系統(tǒng)

31中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和香港城市大學(xué)合建的太陽能光伏熱水建筑一體化3232第十三章掩土建筑常見的掩土建筑：中國北部黃土地區(qū)的窯洞，非洲北部也有許多地下村落被建在低洼地帶和斜坡地帶。地下建筑的主要優(yōu)點(diǎn)來自土壤的熱工性質(zhì)：厚重的土層所起的隔熱作用使室內(nèi)溫升很低。設(shè)計(jì)者和建筑者必須為地下房屋確定合適的深度，從而保證室內(nèi)能得到所要求的日溫和季溫。如果房屋要求恒溫，就應(yīng)該建在恒溫線以下，如果允許波動(dòng)，則可將建筑物地平建在恒溫線以上。根據(jù)地理位置和土壤性質(zhì)不同。恒溫線在地表下4-16m范圍變動(dòng)。更可取的是，將掩土房屋建在斜坡場(chǎng)地上。優(yōu)點(diǎn)：從房屋的一側(cè)可提供大量的自然光線，開闊的視野；便于排水，塵暴襲擊最小，通風(fēng)條件好；如果按等高線設(shè)計(jì)，出入通道也是方便的。33第十三章掩土建筑常見的掩土建筑：中國北部黃土地區(qū)的窯第二節(jié)覆土建筑覆土建筑與掩土建筑是同一類型建筑的不同名稱。為了敘述方便，本節(jié)特使用覆土建筑來敘述不含窯洞在內(nèi)的所有掩土建筑，而掩土建筑一詞則為總稱。覆土建筑包括生土建筑、土坯房以及各種類型的地下、半地下的建筑等。歸納起來，可分為如下三種類型：34第二節(jié)覆土建筑覆土建筑與掩土建筑是同一類型建筑的不同名第二節(jié)覆土建筑當(dāng)?shù)孛嬉韵?米時(shí)，一年里還有12℃的年平均溫差，一直深到地面以下8米時(shí)，土壤的溫度就能基本保持不變。35第二節(jié)覆土建筑當(dāng)?shù)孛嬉韵?米時(shí)，一年里還有12℃的年平第二節(jié)覆土建筑以外墻里皮在覆土的標(biāo)高位置為圓心，從要求計(jì)算的位置起到室外地面作弧線，弧線的長(zhǎng)就可作為土層厚度來作保溫計(jì)算的依據(jù)。一般情況下，在地下室的墻體加設(shè)保溫層，至多從地面起向下90-180cm的深度就足夠，沒有必要在繼續(xù)下延。36第二節(jié)覆土建筑以外墻里皮在覆土的標(biāo)高位置為圓心，從要求計(jì)

第三節(jié)中國窯洞中國窯洞的類型根據(jù)場(chǎng)地分：1.靠山窯洞2.下沉式窯洞根據(jù)承重材料分：1.巖石窯洞：由天然巖石山開鑿而成或利用天然巖洞2.石砌窯洞：如陜西延安石砌窯洞甚多，就地開采巖石山體，加工形成，砌成拱形結(jié)構(gòu)然后回填土壤即成。3.土坯窯洞：用土坯砌成拱形（多為半圓形）結(jié)構(gòu)，然后回填土即成。4.磚拱窯洞：磚拱結(jié)構(gòu)回填土即成。37第三節(jié)中國窯洞中國窯洞的類型37

第三節(jié)中國窯洞靠山窯洞下沉式窯洞38第三節(jié)中國窯洞靠山窯洞下沉式窯洞38

第三節(jié)中國窯洞延安石砌窯洞山西土窯洞黃土窯洞39第三節(jié)中國窯洞延安石砌窯洞山西土窯洞黃土窯洞39

第十四章建筑綠化這里所講的建筑綠化，包括習(xí)慣意義上的建筑綠化及近年所稱的“綠化建筑”。一般意義的建筑綠化，是城市點(diǎn)、線、面相結(jié)合的利用綠地系統(tǒng)中最為重要的“面”這一部分綠化建筑：盡量利用屋面、墻面、窗臺(tái)、陽臺(tái)、走廊、共享空間等處種植花草、蔬菜、水果、甚至花生紅薯等農(nóng)作物。40第十四章建筑綠化這里所講的建筑綠化，包括習(xí)第一節(jié)建筑綠化的作用改善局部熱氣候避免陽光直射，降低氣溫縮短高溫持續(xù)時(shí)間降低室內(nèi)溫度和墻面溫度41第一節(jié)建筑綠化的作用改善局部熱氣候41第一節(jié)建筑綠化的作用調(diào)節(jié)空氣濕度有資料表明，有綠化居住小區(qū)的空氣相對(duì)濕度較無綠化的小區(qū)，在冬季高10-20%，在夏季高20-30%。俄羅斯科學(xué)家鮑德洛夫經(jīng)研究證實(shí)，一個(gè)寬10.5m的綠化帶對(duì)空氣濕度調(diào)控的范圍可達(dá)600m，最近處濕度可增加30%，最遠(yuǎn)處可增加8%。降低城市噪聲污染

運(yùn)用綠化來減少噪聲對(duì)建筑的干擾時(shí)，應(yīng)注意噪聲的衰減量隨植物配置方式、樹種及噪聲的頻率范圍的變化而變化。綠化對(duì)低頻噪聲的隔聲能力優(yōu)于高頻混植林帶的隔聲能力優(yōu)于純植林帶植物本身的吸聲能力，一般以葉面粗糙、面積大、樹冠濃密的樹木為強(qiáng)。42第一節(jié)建筑綠化的作用調(diào)節(jié)空氣濕度42第一節(jié)建筑綠化的作用控制區(qū)域氣流路徑利用喬木、灌木組成結(jié)構(gòu)較為緊密的小塊綠地，布置在建筑旁，可以把風(fēng)引向需要通風(fēng)的地方。防止灰塵侵襲城市的灰塵，主要由揚(yáng)塵、汽車尾氣、煙氣組成。其中40%沉降于地面，另外的60％漂浮于空中。建筑綠化防塵作用十分顯著。當(dāng)綠帶寬5m時(shí)，減塵率為22.5％，當(dāng)綠帶寬7m時(shí)，減塵率為36.1％，綠帶寬8m時(shí)，減塵率為90％。43第一節(jié)建筑綠化的作用控制區(qū)域氣流路徑43第二節(jié)建筑綠化的基本方法臨街綠化44第二節(jié)建筑綠化的基本方法臨街綠化44第三節(jié)溫室化的意義與方法將溫室化的概念和原理移到建筑綠化上來，獲得比非溫室化的建筑更長(zhǎng)的綠化期，更高的生態(tài)效益和節(jié)能效益以下是溫室化方法中的主要類型，及其基本方法和效果。1.平屋頂溫室2.坡地屋頂花園：a.節(jié)約平地，可使前后排房屋間距減到最小，提高了建房密度。b.通風(fēng)好，視景寬。c.前排屋頂花園可作為后排住戶的門前花園。3.毗連溫室：我國東北、華北、西北和西藏等地區(qū)“六、五”“七、五”期間建成的毗連式溫室甚受歡迎?；ㄥX不多，也很好的利用了太陽能。4.下沉式溫室：利用深厚土層的巨大蓄熱作用，經(jīng)改良的下沉式窯洞全年室內(nèi)的溫度波動(dòng)只有11℃左右（只及地面房的1/3）.我國下沉式窯洞是建筑史上有名的冬暖夏涼的建筑類型。45第三節(jié)溫室化的意義與方法將溫室化的概念和原理移到建筑綠化植被屋面技術(shù)所謂植被屋頂又稱為綠化屋面（roofgreen）、屋頂花園（roofgarden），即是以綠色植物為主要覆蓋物，配以植物生存所需的培養(yǎng)基質(zhì)、蓄水層、植物根阻擋層、排水層、防水層等共同組成，此外還需要建立人工的灌溉和排水設(shè)施。46植被屋面技術(shù)所謂植被屋頂又稱為綠化屋面（roofgreen屋頂花園47屋頂花園47屋頂花園48屋頂花園48植被屋面技術(shù)（一）植被屋頂?shù)男б妫?．生態(tài)效益：（1）減緩城市“熱島效應(yīng)”。（2）調(diào)節(jié)城市大氣的平衡。（3）滯塵、殺菌效應(yīng)。2.改善建筑頂層熱環(huán)境：夏季考慮植物表面的蒸騰作用，有時(shí)可實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)外溫差下的0傳熱乃至負(fù)傳熱。

3．降水緩排以及涵養(yǎng)水土的功能：資料表明落在綠化屋頂?shù)挠晁?0~90%被植被屋頂系統(tǒng)所蓄存，這樣可以節(jié)約養(yǎng)護(hù)植被的水資源，同時(shí)有效地緩解城市排水系統(tǒng)的壓力。49植被屋面技術(shù)（一）植被屋頂?shù)男б妫?9植被屋面技術(shù)（二）推行植被屋頂?shù)南嚓P(guān)措施1．設(shè)計(jì)原則與形式植被屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)應(yīng)服從于建筑設(shè)計(jì)，注意屋頂?shù)某兄睾头雷o(hù)安全園林、建筑、結(jié)構(gòu)、水、電設(shè)計(jì)人員應(yīng)相互配合，一切預(yù)埋件、排水孔、水管電纜預(yù)埋，必須與屋面工程施工一同進(jìn)行，盡量避免二次澆注，造成屋頂滲露的隱患。2.培植基質(zhì)的取用植被屋頂培植基質(zhì)應(yīng)具有重量輕、保水好、透水的特點(diǎn)，這樣對(duì)植物生長(zhǎng)和減輕屋頂負(fù)荷都有利。屋頂覆土厚度應(yīng)根據(jù)配置的植物根系深淺來決定，一般草本為10～15cm，灌木20～25cm，小喬木30～40cm

50植被屋面技術(shù)（二）推行植被屋頂?shù)南嚓P(guān)措施50植被屋面技術(shù)（二）推行植被屋頂?shù)南嚓P(guān)措施3．種植物的選擇屋頂負(fù)荷有限，培養(yǎng)基質(zhì)層淺，因此植物應(yīng)以低矮的灌木和草本為主，以生態(tài)學(xué)的原理為指導(dǎo)，研究植物之間的相互制約關(guān)系，合理搭配。根據(jù)城市的不同功能區(qū)域，選擇適宜的屋面植被形式，以期達(dá)到最好的綠化效果。4.灌溉與排水

植被屋頂多采用屋面找坡，設(shè)排水溝和排水管的方式解決排水問題，避免積水造成植物根系腐爛。排疏板：而采用排疏板取代磚、石濾水層來排水，可以節(jié)約工期（縮短至原來的1%）、降低屋頂承重（重量?jī)H為1.50kg/m2），濾水層的成本也節(jié)約了一半左右。排疏板的優(yōu)點(diǎn)：它可以多方向性排水，受壓強(qiáng)度高，接縫處排水暢通、不滲漏。51植被屋面技術(shù)（二）推行植被屋頂?shù)南嚓P(guān)措施51植被屋面技術(shù)（二）推行植被屋頂?shù)南嚓P(guān)措施5．阻根與防水屋頂綠化工程在完工后二到三年就出現(xiàn)嚴(yán)重的屋面滲漏現(xiàn)象。原因：植物根系都具有向下性和向水性，在生長(zhǎng)過程中對(duì)下部的防水層產(chǎn)生巨大的壓力；普通瀝青基防水卷材由改性瀝青涂層及胎基構(gòu)成，瀝青中含有一種植物親和物質(zhì)――蛋白酶，是一種植物生長(zhǎng)的營養(yǎng)物質(zhì)，當(dāng)植物根系接近后會(huì)穿入瀝青來吸收該營養(yǎng)物質(zhì)。目前在阻根防水材料研發(fā)的思路：瀝青涂層中加入可以抑止植物根系生長(zhǎng)的生物添加劑；防水卷材的胎基經(jīng)過銅蒸汽處理，這樣不但使胎基更加堅(jiān)固，此外由于植物根系遇到金屬銅離子會(huì)改變生長(zhǎng)方向，從而使植物根系不會(huì)繼續(xù)向下生長(zhǎng)。52植被屋面技術(shù)（二）推行植被屋頂?shù)南嚓P(guān)措施52第十五章建筑節(jié)能的其它措施透明隔熱墻草泥屋頂自然空調(diào)式建筑53第十五章建筑節(jié)能的其它措施透明隔熱墻53第一節(jié)透明隔熱墻(簡(jiǎn)稱TI墻)在黑色吸熱表面和防護(hù)玻璃之間，插入一層透明隔熱層（TIM）,使得吸熱面不僅有透過的直接輻射，還有TIM反射的輻射能。TIM背面，緊貼一層透明塑料膜或薄玻璃，與吸熱表面間構(gòu)成一空氣層。該塑料膜或玻璃可以防止TIM兩側(cè)空氣層之間產(chǎn)生對(duì)流傳熱。在防護(hù)玻璃和TIM之間設(shè)有卷簾式遮陽設(shè)施，就可以調(diào)節(jié)到達(dá)墻面的太陽輻射量，以免晴天室內(nèi)