《零碳建筑技術(shù)概論》 課件 第3章 零碳建筑被動式技術(shù)

零碳建筑技術(shù)概論第三章

零碳建筑

被動式技術(shù)

時間：2022.08CONTENTS目錄3.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)3.2天然采光環(huán)境營造技術(shù)3.3自然通風熱濕環(huán)境營造技術(shù)PPT模板下載：/moban/行業(yè)PPT模板：/hangye/節(jié)日PPT模板：/jieri/PPT素材下載：/sucai/PPT背景圖片：/beijing/PPT圖表下載：/tubiao/優(yōu)秀PPT下載：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/資料下載：/ziliao/PPT課件下載：/kejian/范文下載：/fanwen/試卷下載：/shiti/教案下載：/jiaoan/PPT論壇：

3引言零碳建筑被動式技術(shù)

對于建筑單體而言，零碳建筑設(shè)計主要涉及被動式技術(shù)和主動式技術(shù)兩方面的策略。

主動式技術(shù)是指通過充分利用可再生能源和節(jié)能高效系統(tǒng)及設(shè)備來降低能源消耗和碳排放量；被動式技術(shù)主要依靠建筑結(jié)構(gòu)布局和圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱，來充分利用自然通風、天然采光和冬夏季的保溫隔熱，從而達到降低建筑采暖、空調(diào)和照明負荷的方式而實現(xiàn)節(jié)能減排的效果。在零碳建筑設(shè)計中，上述兩種方式缺一不可。

目前國內(nèi)外公認的原則是：在充分使用被動式設(shè)計手段的基礎(chǔ)上，采用主動式設(shè)計的方法，以發(fā)揮事半功倍的效果。

與主動式設(shè)計相比，被動式設(shè)計與建筑布局、建筑設(shè)計、建筑材料等緊密相關(guān)。4零碳建筑被動式技術(shù)5方法周邊環(huán)境體形空間圍護結(jié)構(gòu)細部(構(gòu)造)減碳抵御自然保溫隔熱--體形系數(shù)功能布局緩沖空間保溫材料窗墻比相關(guān)構(gòu)造遮擋陽光總體布局周邊景觀形體自遮陽架空空間內(nèi)凹空間各類遮陽設(shè)施

利用自然自然通風總體布局周邊景觀形體導風中庭設(shè)計架空空間下沉空間半室外空間可開啟面積和方式導風設(shè)施可開啟構(gòu)造日照采光總體布局周邊景觀--中庭設(shè)計下沉空間開窗形式窗墻比導光設(shè)施固碳利用自然建筑綠化周邊景觀--中庭設(shè)計內(nèi)院設(shè)計室內(nèi)綠化墻面綠化屋頂綠化相關(guān)構(gòu)造013.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)6

零碳建筑節(jié)能設(shè)計應以保證生活和生產(chǎn)所必需的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)和使用功能為前提，遵循被動節(jié)能措施優(yōu)先的原則，改善圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能為主要方式之一。013.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)7分區(qū)名稱分區(qū)指標設(shè)計要求主要指標輔助指標嚴寒地區(qū)最冷月平均溫度≤-10℃日平均溫度≤5℃的天數(shù)≥145天必須充分滿足冬季保溫要求，一般可不考慮夏季防熱寒冷地區(qū)最冷月平均溫度-10-0℃日平均溫度≤5℃的天數(shù)為90-145天應滿足冬季保溫要求，部分地區(qū)兼顧夏季防熱夏熱冬冷地區(qū)最冷月平均溫度0-10℃，最熱月平均溫度25-30℃日平均溫度≤5℃的天數(shù)為0-90天，日平均溫度≥25℃的天數(shù)為49-110天必須滿足夏季防熱要求，適當兼顧冬季保溫夏熱冬暖地區(qū)最冷月平均溫度＞10℃，最熱月平均溫度25-29℃日平均溫度≥25℃的天數(shù)為100-200天必須充分滿足夏季防熱求，一般可不考慮冬季保溫溫和地區(qū)最冷月平均溫度0-13℃，最熱月平均溫度18-25℃日平均溫度≤5℃的天數(shù)為0-90天部分地區(qū)應考慮冬季保溫，一般可不考慮夏季防熱3.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)8熱工性能參數(shù)1.外墻、屋面的傳熱系數(shù)包括結(jié)構(gòu)性熱橋在內(nèi)的平均傳熱系數(shù)計算2.透光圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)計算3.透光圍護結(jié)構(gòu)太陽得熱系數(shù)計算一、圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)1．建筑保溫材料9建筑保溫材料種類：根據(jù)熱工原理分為多孔和反射材料；根據(jù)保溫材料的形態(tài)可分為板塊狀和漿體狀保溫材料；根據(jù)保溫材料的材質(zhì)可分為有機和無機保溫材料等；常用的保溫材料：石墨聚苯板、模塑聚苯板以及擠塑聚苯板、硬泡聚氨酯板、巖棉、玻璃棉等。保溫材料具有穩(wěn)定的物理化學性質(zhì)，主要采用導熱系數(shù)小、吸濕（水）率低、防火性能好、抗壓強度或壓縮強度大的高效輕質(zhì)保溫材料。建筑保溫材料防火要求：國家標準《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2014<2018年版>）明確外保溫系統(tǒng)防火構(gòu)造及組成材料的性能要求規(guī)定“建筑的內(nèi)、外墻保溫系統(tǒng)，宜采用燃燒性能為A級保溫材料，不宜采用B2級保溫材料，嚴禁使用B3級保溫材料”。其中，A（A1-A2）級為不燃建筑材料及其制品，B1-B3級分別為難燃、可燃、易燃建筑材料及其制品。3.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)一、圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)102．外墻保溫隔熱技術(shù)外墻保溫隔熱的主要措施：保溫墻體：按照保溫層的設(shè)置位置進行分類

外保溫：特點、適用范圍、基本結(jié)構(gòu)及構(gòu)造

內(nèi)保溫：特點、適用范圍、基本結(jié)構(gòu)及構(gòu)造

夾心保溫：特點、適用范圍、基本結(jié)構(gòu)及構(gòu)造墻體自保溫：采用具有較高熱阻的墻體材料實現(xiàn)墻體自保溫。外墻保溫隔熱系統(tǒng)需要根據(jù)氣候分區(qū)、建筑類型、圍護結(jié)構(gòu)類型、體型系數(shù)、經(jīng)濟造價等不同情況選擇相應的保溫材料和厚度，使之達到相應的熱工性能要求。3.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)一、圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)112．外墻保溫隔熱技術(shù)3.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)一、圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)122．外墻保溫隔熱技術(shù)外保溫有機保溫板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)基本構(gòu)造無機保溫板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)基本構(gòu)造3.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)現(xiàn)澆混凝土外墻內(nèi)置保溫系統(tǒng)一、圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)132．外墻保溫隔熱技術(shù)夾心墻體保溫系統(tǒng)基本構(gòu)造3.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)一、圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)143．屋面保溫隔熱技術(shù)類型常見主要構(gòu)造分層情況(從上至下)技術(shù)要點適用范圍普通屋面保護層、防水層、找平層、保溫層、結(jié)構(gòu)層1）防水層上應加做保護層；2）保溫層宜選用吸水率低、密度和導熱系數(shù)小且有一定強度的材料1）適用于各氣候區(qū)；2）不適合室內(nèi)濕度大的建筑倒置式屋面保護層、保溫層、防水層、找平層、結(jié)構(gòu)層1）應采用吸水率低（≤4%），有一定壓縮強度，且長期浸水不腐爛的保溫材料；2）如采用卵石保護時，保護層與保溫層之間要鋪設(shè)隔離層；3）在檐溝、水落口等部位，應采用現(xiàn)澆混凝土或磚砌堵頭，并做好排水處理1）夏熱冬暖、夏熱冬冷、寒；，2）既有建筑改造；3）室內(nèi)空間濕度大的建筑；4）不適用金屬屋面架空隔熱屋面架空通風層、常見屋面做法1）架空屋面的坡度不宜大于5%；2）架空隔熱層的高度根據(jù)屋面寬度或坡度定，一般高度為100-300mm；3）當屋面寬度大于10m時，應設(shè)置通風屋脊，以保證氣流暢通；4）進風口應設(shè)置在當?shù)叵募局鲗эL向的正壓區(qū)，出風口在負壓區(qū)；5）架空板與女兒墻的距離約250mm1）應與不同保溫屋面系統(tǒng)聯(lián)合使用；2）嚴寒、寒冷地區(qū)不宜采用

3.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)一、圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)153．屋面保溫隔熱技術(shù)類型常見主要構(gòu)造分層情況(從上至下)技術(shù)要點適用范圍種植屋面種植層、土工布過濾層、蓄排水層、細石防水混凝土層、隔離層+根系阻擋層、普通屋面1）應在隔離層設(shè)置阻斷植物根系生長的陽擋層，以防止植物根系對防水層、保溫層、結(jié)構(gòu)層的破壞；2）應與種植部門配合，選定合適的植物類型、土壤及相關(guān)配套產(chǎn)品；3）植物種類應易于養(yǎng)護、有地域性，一般不宜在屋頂種植高大的喬木；4）倒置式屋面不得做種植屋面；5）屋面板必須是鋼筋混凝土屋面板，防水層必須兩道設(shè)防，種植土不得小于100mm1）夏熱冬冷、夏熱冬暖、溫和地區(qū)；2）嚴寒地區(qū)不宜采用；3）公共建筑可以采用各類植物和各類培植方法；4）坡屋頂、高層及超高層建筑的平屋頂宜采用草皮、地被植物蓄水屋面蓄水層、剛性防水層、柔性防水層、找平層、結(jié)構(gòu)層1）應劃分為不同蓄水區(qū)；2）蓄水屋面有普通的和深蓄水屋面之分，深蓄水一般在400mm，普通蓄水200mm左右；3）設(shè)置一定蓄水屋面坡度；4）普通蓄水屋面需定期補充水源，避免蓄水屋面干涸，避免開裂。深蓄水屋面可利用降雨量來補償水面的蒸發(fā)1）夏熱冬冷、夏熱冬暖、溫和地區(qū)；2）嚴寒地區(qū)不宜采用；3）適用于相對充足地區(qū)，充分利用天然

3.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)一、圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)4．外門窗保溫隔熱技術(shù)16（1）控制建筑各朝向的窗墻面積比

窗墻面積比是影響建筑能耗的重要因素，窗墻面積比的確定要綜合考慮多方面的因素，其中最主要的是不同地區(qū)冬、夏季日照情況（日照時間長短、太陽總輻射強度、陽光入射角大小），季風影響，室外空氣溫度，室內(nèi)采光設(shè)計標準，通風要求等因素。

一般普通外窗的保溫性能比外墻差很多，而且窗的四周與墻相交之處也容易出現(xiàn)熱橋，窗越大，溫差傳熱量也越大。

因此，零碳建筑設(shè)計中，對外窗的設(shè)計原則是在滿足功能要求基礎(chǔ)上盡量減少窗戶的面積，且各朝向窗墻面積比不宜超過節(jié)能設(shè)計標準規(guī)定的限值要求。3.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)一、圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)4．外門窗保溫隔熱技術(shù)17（2）減少外窗的傳熱能耗1）采用節(jié)能玻璃

對有供暖要求的地區(qū)，節(jié)能玻璃具有傳熱小，可利用太陽輻射熱的性能。

對于夏季炎熱地區(qū)，節(jié)能玻璃應具有阻隔太陽輻射熱的隔熱、遮陽性能。低輻射鍍膜玻璃：

目前使用更為廣泛的是低輻射鍍膜（Low-E）玻璃。Low-E玻璃，是利用真空沉積技術(shù)，在玻璃表面沉積一層低輻射涂層，一般由若干金屬或金屬氧化物薄層和襯底層組成。3.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)一、圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)4．外門窗保溫隔熱技術(shù)18

中空/真空玻璃：為了實現(xiàn)更好的節(jié)能效果，除了在玻璃表面附加Low-E膜以外，對普通中空玻璃充惰性氣體或者抽真空都是常用的手段。

普通中空玻璃是以兩片或多片玻璃，以有效地支撐，均勻隔開，周邊粘結(jié)密封，使玻璃層間形成干燥氣體空間的產(chǎn)品，中空玻璃內(nèi)部填充的氣體除空氣之外，還有氙氣、氪氣等惰性氣體。a）中空玻璃的示意圖b）真空玻璃的示意圖

熱反射玻璃：在普通平板玻璃上通過離線鍍膜方式或在線鍍膜方式，在玻璃表面噴涂一層或幾層特種金屬氧化物膜而成。鍍膜后鍍膜熱反射玻璃只能透過可見光和部分0.8~2.5μm的近紅外光，而紫外光和0.35μm以上的中、遠紅外光不能透過?？梢詫⒋蟛糠值奶柟馕蘸头瓷涞?。與厚度為6mm的熱反射玻璃和無色浮法玻璃相比較，熱反射玻璃能擋住67%的太陽能，只有33%進入室內(nèi)。3.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)一、圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)4．外門窗保溫隔熱技術(shù)19（2）減少外窗的傳熱能耗2）提高窗框的保溫性

框扇型材部分加強保溫節(jié)能效果可采取以下三個途徑：

第一，選擇導熱系數(shù)較小的框料；

第二，采用導熱系數(shù)小的材料截斷金屬框料型材的熱橋制成斷橋式框料；

第三，利用框料內(nèi)的空氣腔室或利用空氣層截斷金屬框扇的熱橋。

零碳建筑設(shè)計，外窗框可采用鋁合金（斷橋）窗框、PVC塑料（塑鋼）窗框或木窗框（以木型材為主受力構(gòu)件的鋁木復合窗）。

鋁合金窗及斷橋鋁合金窗框：這種窗戶重量輕，強度、剛度較高，抗風壓性能佳，較易形成復雜斷面，耐燃燒、耐潮濕性能良好，裝飾性強。但鋁合金窗保溫隔熱性能差，無斷熱措施的鋁合金窗框的傳熱系數(shù)約為4.54W/(m2?K)左右，遠高于其他非金屬窗框。為了提高該金屬窗框的隔熱保溫性能，現(xiàn)已開發(fā)出多種熱橋阻斷技術(shù)。PVC塑鋼窗框：以改性硬質(zhì)聚氯乙烯為原料，擠出成型為各種斷面的中空塑料異型材，定長切割后，在塑料型材的空腔中裝人鋼質(zhì)型材加強筋，再用熱熔焊接機焊接成門窗框、扇，裝配上五金配件、玻璃、密封條等制作成門窗成品。PVC塑料窗耐風壓能力強，一般強度為1500-3500Pa；硬PVC材質(zhì)的導熱系數(shù)較低，熱保溫性好；且氣密性、水密性佳，使用壽命長。

木窗框：木材強度高，保溫隔熱性能優(yōu)良，容易制成復雜斷面，其窗框的傳熱系數(shù)可以降至2.0W/(m2?K)以下。窗框新材料的不斷研發(fā)，以木型材為主受力構(gòu)件的鋁木復合窗受到推廣。3.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)一、圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)4．外門窗保溫隔熱技術(shù)20（3）提高外窗的氣密性，減少冷風滲透

完善的密封措施是保證窗的氣密性、水密性以及隔聲性能和隔熱性能達到一定水平的關(guān)鍵。圖中表示室外冷風通過窗部位進入室內(nèi)的途徑。

門窗氣密性能以單位縫長空氣滲透量或單位面積空氣滲透量為分級指標。

國家標準《建筑幕墻、門窗通用技術(shù)條件》（GB/T31433-2015）中將窗的氣密性能分為8級，其中8級最佳，規(guī)定“外窗氣密性能不宜低于8級；外門、分隔供暖空間與非供暖空間的戶門氣密性能不宜低于6級”。a）窗縫未經(jīng)處理

b）窗縫經(jīng)密封處理3.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)一、圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)5．幕墻保溫隔熱技術(shù)21與太陽能、水體、空中綠化等結(jié)合來設(shè)計幕墻結(jié)構(gòu)

對于高層建筑或某些不方便直接開窗的建筑，往往難以直接開窗進行自然通風，因此可以通過與太陽能、水體、空中綠化等結(jié)合來設(shè)計幕墻結(jié)構(gòu)，以達到保溫隔熱的目的。上海世博會阿爾薩斯案例館幕墻及幕墻系統(tǒng)夏、冬季工作季模式3.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)一、圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)226．地面保溫隔熱技術(shù)地面按其是否直接接觸土壤分為2類：

一類是不直接接觸土壤的地面，又稱地板。這其中又可分為接觸室外空氣的地板和不采暖地下室上部的地板，以及底部架空的地板等。

一類是直接接觸土壤的地面。當?shù)孛娴臏囟雀哂诘叵峦寥罍囟葧r，熱流便由室內(nèi)傳入土壤中。

冬季，受室外空氣以及房屋周圍低溫土壤的影響，將有較多的熱量由該部分被傳遞出去。

對于接觸室外空氣的地板，以及不采暖地下室上部的地板等，應采取保溫措施，使地板的傳熱系數(shù)滿足要求。地下室外墻外側(cè)保溫層要與地上部分保溫層連續(xù)，并采用吸水率低的保溫材料；保溫層應延伸到地下凍土層以下，或完全包裹住地下結(jié)構(gòu)部分；保溫層內(nèi)部和外部要分別設(shè)置一道防水層。

對于直接接觸土壤的非周邊地面，一般不需做保溫處理。對于直接接觸土壤的周邊地面（即從外墻內(nèi)側(cè)算起2m范圍內(nèi)的地面）要采取保溫措施，而且地面保溫與外墻保溫連續(xù)、無熱橋。周邊地面保溫構(gòu)造3.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)一、圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱技術(shù)7．建筑體形系數(shù)23

建筑物體形系數(shù)是指建建筑物與室外大氣接觸的外表面積（F）與其所包圍的體積（V）的比值。

建筑物的體形系數(shù)越大，表示單位建筑體積對應的外表面積越大，建筑物與外界的能量交換越多，能耗越大；反之，則越小。

合理地控制建筑體形，必須考慮地區(qū)氣候條件，冬、夏季太陽輻射強度、風環(huán)境、圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)造等各方面因素。應權(quán)衡利弊，兼顧不同的建筑造型，盡量減少房間的圍護結(jié)構(gòu)外表面積，力求體型簡單，避免因此造成的體形系數(shù)過大。

通?？刂企w形系數(shù)大小的方式：

可以合理控制建筑面寬，采用適宜的面寬與進深比例；

增加建筑層數(shù)，減小屋面面積；

合理控制建筑體形及立面凹凸變化；

對建筑整體節(jié)能水平進行權(quán)衡等方法。3.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)二、建筑遮陽技術(shù)1.

建筑遮陽種類243.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)

建筑遮陽措施的種類：

從位置而言，可以大體分為外窗遮陽和天窗遮陽。外窗遮陽較為常見，人們已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗。天窗遮陽主要用于大中型公共建筑的中庭采光天窗，一般安置在建筑內(nèi)部，采用電動設(shè)施，以便操作。

從內(nèi)外而言，遮陽分為外遮陽、內(nèi)遮陽、中間遮陽三類。外遮陽的效果遠優(yōu)于內(nèi)遮陽和中間遮陽，是建筑師首選的措施。內(nèi)遮陽一般僅用于室內(nèi)設(shè)計階段，或者用于不能改變外立面效果的歷史保護建筑。中間遮陽一般位于玻璃窗或者兩層門窗、幕墻之間，造價和維護成本高。從遮陽構(gòu)件的活動性而言，分為活動式遮陽、固定式遮陽兩類。其中，活動式遮陽既可以滿足夏季遮擋陽光的需求，又可以滿足冬季獲取陽光的需求，具有非常廣泛的使用范圍，當然其價格、質(zhì)量要求也相對較高。從遮陽構(gòu)件的控制而言，分為手動式控制、電動式控制兩類。其中，電動式控制適用于各種類型的建筑物，特別是高大的建筑和空間，具有廣泛的使用范圍。從遮陽構(gòu)件的材料而言，種類豐富，有鋼筋混凝土構(gòu)件、鋁合金構(gòu)件、玻璃構(gòu)件、木制構(gòu)件、織物、植物等。其中，鋁合金構(gòu)件最為常見。從遮陽構(gòu)件的形式而言，可以分為擋板、百葉、卷簾、花格、布篷等。從遮陽構(gòu)件的類型而言，可以分為水平式遮陽、垂直式遮陽、綜合式遮陽、檔板式遮陽四類。二、建筑遮陽技術(shù)1.

建筑遮陽種類253.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)類型適用范圍水平式遮陽適用于中國各地的南向窗口、中國北回歸線以南地區(qū)的北向窗口垂直式遮陽適用于北向、東北向、西北向的窗口綜合式遮陽具有水平式遮陽和垂直式遮陽雙重作用擋板式遮陽適用于東向、西向的口二、建筑遮陽技術(shù)262．建筑遮陽設(shè)計3.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)

建筑遮陽設(shè)計、選擇的優(yōu)先順序根據(jù)投射的太陽輻射強度確定，結(jié)合房間的使用要求、窗口朝向及建筑安全性綜合考慮?？刹捎霉潭ɑ蚩烧{(diào)等遮陽措施，也可采用可調(diào)節(jié)太陽得熱系數(shù)的調(diào)光玻璃進行遮陽。

建筑南向門窗可采用可調(diào)節(jié)外遮陽、可調(diào)節(jié)中置遮陽或水平固定外遮陽的方式。東向和西向外窗宜采用可調(diào)節(jié)外遮陽設(shè)施?；虿捎么怪狈较蚱鸾嫡陉柊偃~簾，不宜設(shè)置水平遮陽板。設(shè)置垂直遮陽時，應盡量增加遮陽百葉以及相關(guān)附件與外窗玻璃之間的距離。

固定遮陽是將建筑的天然采光、遮陽與建筑融為一體的外遮陽系統(tǒng)。

光伏構(gòu)件與建筑遮陽組合是也是一種節(jié)能新方式，光伏遮陽系統(tǒng)既要求與一般遮陽一樣，在夏季盡量減少太陽輻射通過外圍護結(jié)構(gòu)的得熱量，冬季進行可能多的獲得通過圍護結(jié)構(gòu)的太陽輻射熱量，保證足夠的照明，并且還可以通過光伏組件發(fā)電供電。a）固定遮陽b）光伏遮陽二、建筑遮陽技術(shù)272．建筑遮陽設(shè)計3.1建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)

除固定、可調(diào)遮陽外，也可結(jié)合建筑立面設(shè)計，采用自然遮陽措施。非高層建筑宜結(jié)合景觀設(shè)計，利用樹木形成自然遮陽，降低夏季輻射熱負荷。

公共建筑推薦采用可調(diào)節(jié)光線的遮陽設(shè)計，居住建筑宜采用卷簾窗、可調(diào)節(jié)百葉等遮陽設(shè)計。

天津市河西區(qū)陳塘科技商務區(qū)辦公樓東、西向部分外窗在外窗封閉氣體間層的外側(cè)空腔中置入可調(diào)節(jié)的遮陽葉片，可調(diào)節(jié)遮陽設(shè)施的面積占外窗透明部分的比例為47.9%，在很大程度上降低了夏季太陽輻射得熱。

可調(diào)（活動）遮陽設(shè)計a）利用樹木形成的自然遮陽（夏季、冬季）b）利用蔓藤植物形成的自然遮陽023.2天然采光環(huán)境營造技術(shù)28

零碳建筑除考慮圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能和設(shè)備節(jié)能以外，重點考慮在正常運行狀態(tài)下室內(nèi)的空間舒適、光環(huán)境、溫濕度環(huán)境和空氣質(zhì)量的舒適性。

天然光環(huán)境是人類視覺工作中最舒適、最親切、最健康的環(huán)境。天然光還是一種清潔、廉價的光源。利用天然光進行室內(nèi)采光照明不僅可以有益于環(huán)境，而且在天然光下人們在心理和生理上感到舒適，有利于身心健康，提高視覺功效。利用天然光照明，是對自然資源的有效利用，也是建筑節(jié)能的一個重要方面。一、天然光環(huán)境的評價方法291．采光系數(shù)3.2天然采光環(huán)境營造技術(shù)2．采光系數(shù)標準

采光系數(shù)是指在室內(nèi)參考平面上的一點，由直接或間接地接收來自假定和已知天空亮度分布的天空漫射光而產(chǎn)生的照度與同一時刻該天空半球在室外無遮擋水平面上產(chǎn)生的天空漫射光照度之比。

根據(jù)視覺工作難度和室外的有效照度確定的，指的是在規(guī)定的室外天然光設(shè)計照度下，滿足視覺功能要求時的采光系數(shù)值。

室外天然光設(shè)計照度值是指室內(nèi)全部利用天然光時的室外天然光最低照度；室內(nèi)天然光照度標準值是對應于規(guī)定的室外天然光設(shè)計照度值和相應的采光系數(shù)標準值的參考平面上的照度值。

天然采光環(huán)境營造中評價自然采光效果的主要技術(shù)指標為：采光系數(shù)、室內(nèi)天然光照度，特定情況下還需要對采光均勻度、不舒適眩光等采光質(zhì)量進行控制。

對天津北辰區(qū)王莊商業(yè)建筑21號樓進行天然采光環(huán)境模擬，采用Ecotect建模及模擬計算的方式評價21#樓首層室內(nèi)主要功能空間的采光效果。21號樓首層9建模及采光系數(shù)模擬二、天然采光與建筑構(gòu)造301．建筑總體布局和周邊環(huán)境3.2天然采光環(huán)境營造技術(shù)

中國絕大部分國土處于北回歸線以北，日照的一般規(guī)律每天太陽從東方升起，中午時分到達南面，傍晚從西方日落。從太陽高度角來看，冬季的太陽高度角比較低，夏季的太陽高度角比較高。因此，中國絕大部分地區(qū)的建筑均以南向（或者南偏東、南偏西）作為最佳朝向，加之中國夏季的主要風向是東南風，最終導致“朝南（或者南偏東、南偏西）”成為中國建筑的最主要朝向。

在住宅設(shè)計中，首先可以通過控制建筑物之間的間距來滿足日照時數(shù)的要求，但一般情況下還需要通過計算進行核對。計算公式為：

中國城市（尤其是大中城市）人多地少的現(xiàn)狀，在總體布局時常常采用住宅錯落布置、點式住宅和條式住宅相結(jié)合、住宅方位適當偏東或偏西等方式，綜合達到節(jié)約用地和確保日照間距的要求。錯落式、點式住宅布置二、天然采光與建筑構(gòu)造312．建筑朝向與建筑平面形式3.2天然采光環(huán)境營造技術(shù)

由于直射陽光比較有效，因此朝南的方向通常是進行天然采光的最佳方向，其次是北向，最不利的方向是東向和西向。每天東向和西向只有上午或者下午能夠接受到太陽照射；且夏天日照強度最大；太陽在天空中的位置較低會帶來非常嚴重的眩光和陰影遮蔽等問題。從建筑物方位來看，最理想的樓面布局，確定方位的基本原則為：

第一，如果冬天需要采暖，應采用朝南的側(cè)窗進行天然采光；

第二，如果冬天不需要采暖，還可以采用朝北的側(cè)窗進行天然采光；

第三，用天然采光時，為了不使夏天太熱或者帶來嚴重的眩光，應避免在東向和西向設(shè)計玻璃窗。

建筑平面形式則決定了側(cè)窗和天窗之間的搭配，以及天然采光口的數(shù)量。

當中央天井空間太小，難以發(fā)揮作用時，它們常常被當作采光井，可以通過天窗、高側(cè)窗（矩形天窗）或者窗墻的方式來輔助中央天井的天然采光亮度。a）天窗b）

高側(cè)窗c）

窗墻

具有采光功能的中央天井形式二、天然采光與建筑構(gòu)造323．建筑側(cè)窗采光設(shè)計3.2天然采光環(huán)境營造技術(shù)

天然采光的形式，主要由側(cè)面采光和頂部采光。另外也有采用反光板、反射鏡等、通過光井、側(cè)高窗等采光口進行采光的形式。

窗的面積越小，獲得天然光的采光量就越少，而且不同采光口形式的特征對室內(nèi)光環(huán)境的影響很大。相同窗口面積的條件下，窗戶的形狀位置對進入室內(nèi)光通量的分布有很大的影響。

盡量降低近采光口處的照度，提高遠采光口處的照度，使照度盡量均勻化。

在側(cè)窗面積相等、窗臺標高相等的情況下，正方形窗口獲得的采光量最高，豎長方形次之，橫長方形最少。但從均勻性角度看，豎長方形在進深方向上照度均勻性好，橫長方形在寬度方向上照度均勻性好。側(cè)窗上沿或下沿的標高對室內(nèi)照度分布的均勻性也有著顯著影響。a）窗上沿高度的變化對室內(nèi)采光的影響

b）窗臺沿高度的變化對室內(nèi)采光的影響不同形狀的側(cè)窗形成的光線分布二、天然采光與建筑構(gòu)造334．建筑天窗采光設(shè)計3.2天然采光環(huán)境營造技術(shù)

一般單層和多層建筑的頂層可以采用屋頂上的天窗進行采光，也可以利用采光井；其優(yōu)勢是使相當均勻的光線照亮屋子里相當大的區(qū)域，室內(nèi)照度分布比側(cè)窗均勻，而且水平的窗口也比豎直的窗口獲得的光線更多，缺點是來自天窗的光線在夏天時比在冬天時更強，而且水平的玻璃窗也難以遮蔽。

天窗多用于大型空間如商用建筑、體育場館、高大車間等；對于進深較大的房間，也會通過采光中庭和采光豎井的設(shè)計，引入自然光。因此，天窗一般分為矩形天窗、鋸齒形天窗和平天窗三種形式。

矩形天窗實質(zhì)上是安裝在屋頂上的高側(cè)窗，又可分為縱向矩形天窗、梯形天窗、橫向矩形天窗等；矩形天窗照度均勻，不易形成眩光，便于通風，采光效率一般低于平天窗；適用于中等精密工作及有通風要求的車間。

鋸齒形天窗屬單面頂部采光，光線具有方向性，采光均勻性較好，采光效率較高；能滿足精密工作車間的采光要求。

平天窗則在建筑屋面直接開洞，鋪上透光材料結(jié)構(gòu)簡單，布置靈活；采光效率高，污染較垂直窗嚴重；多用于高大空間的采光板、采光帶，采光頂棚設(shè)計。三、天然采光在建筑中的應用1.

百葉窗及建筑幕墻采光設(shè)計343.2天然采光環(huán)境營造技術(shù)

百葉窗一般分為固定式和可旋轉(zhuǎn)式，表面類型有鏡面飾面、亞光飾面或半透明飾面。百葉窗可以用于遮陽、防止眩光和控制光的方向，也可以通過反射陽光直射來增加光的照射進深；其中百葉窗中的凸面鏡面飾面可用于高于眼睛視線范圍的窗口，將陽光反射到天花板上，避免潛在的眩光。當天空陰暗時，百葉窗也有助于日光的均勻分布。百葉窗中凸面鏡設(shè)計

咖啡廳的建筑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計

鋁制百葉窗包裹著整個玻璃幕墻，猶如一個堅硬的殼。百葉窗經(jīng)過嚴謹?shù)膮?shù)計算，優(yōu)化了百葉角度、空隙、投影長度和傾斜角度等，阻擋了夏季太陽光的直射，控制了日光入射角度。在結(jié)構(gòu)上，幕墻和百葉窗相輔相成。三、天然采光在建筑中的應用352．導光管采光技術(shù)3.2天然采光環(huán)境營造技術(shù)

導光管又叫日光照明、自然光照明、光導照明等。導光管主要由3部分組成，分別是用于收集日光的采光器，用于傳輸光的管體部分，用于控制光線在室內(nèi)分布的出光部分。它是通過室外的采光器收集室外的日光，并將其導入系統(tǒng)內(nèi)部，然后經(jīng)過導光裝置強化并高效傳輸后，由漫射器將自然光均勻?qū)胧覂?nèi)需要光線的任何地方。導光管采光適合于天然光豐富地區(qū)。導光管的基本構(gòu)成

光導纖維采光由聚光部分、傳光部分和出光部分3部分組成，一方面，通過光導纖維系統(tǒng)能夠降低天然光中的紫外線、紅外線成分，營造高品質(zhì)的生活環(huán)境；另一方面，利用光纖傳送自然光過程中，在一定的范圍內(nèi)可以靈活地彎折，光纖截面尺寸小，傳光效率高，傳送距離長。光導纖維的高通光率將光線引到需要采光的地方，并均勻地將光線照射在室內(nèi)的各個角落。

光導纖維采光技術(shù)3．光導纖維采光技術(shù)三、天然采光在建筑中的應用363.2天然采光環(huán)境營造技術(shù)4．采光隔板照明技術(shù)5．棱鏡面板采光技術(shù)與中庭結(jié)合的采光隔板光導技術(shù)

采光隔板是在側(cè)窗上部安裝一個或一組反射裝置，使窗口附近的直射陽光經(jīng)過一次或多次反射到屋頂上部，再均勻散射到室內(nèi)，以提高房間內(nèi)部照度的采光系統(tǒng)。

在與中庭結(jié)合的采光板設(shè)計中，中庭頂部采用垂直百葉遮陽體系和垂直金屬導光片，一方面遮擋夏季過于強烈的陽光直射，另一方面也可以將光線反射至中庭的底部，為下面的辦公空間帶來更多的自然采光。中庭空間的內(nèi)界面可以采用淺色材料或玻璃，增加亮度、便于光線反射、改善中庭附近采光效果。

棱鏡面板是利用棱鏡的折射作用改變?nèi)肷涔獾姆较?，使太陽光照射到房間深處。棱鏡面板一面為平面，一面帶有平行棱鏡或鋸齒狀，它可以有效地減少窗戶附近直射光引起的眩光，提高室內(nèi)照度的均勻度。同時由于棱鏡的折射作用，可以在建筑間距較小時，獲得更多陽光。四、天然采光與照明節(jié)能技術(shù)1.

選擇高光效節(jié)能光源及燈具372．采用智能化照明，提高照明設(shè)計質(zhì)量3.2天然采光環(huán)境營造技術(shù)

在零碳建筑設(shè)計中，被動式技術(shù)和主動式技術(shù)兩種方式缺一不可，在充分利用天然光源的基礎(chǔ)上，積極結(jié)合主動式設(shè)計不斷提升建筑整體的光環(huán)境。

根據(jù)建筑空間及光源功能選取合理的光源來滿足照明效果，避免因光源選取不合理而造成能源消耗增大。

節(jié)能熒光燈，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)白熾燈用于室內(nèi)照明，可用于較低高度的建筑物中。

大型場所采用高光效、長壽命的高壓鈉燈和金屬鹵化物燈，多用于汽車照明或大型公共建筑、工業(yè)廠房、道路照明以及室外景觀照明工程中。LED光源，由數(shù)個可將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導體芯片組成，白光LED可應用于建筑照明領(lǐng)域，以替代白熾燈、熒光燈、氣體放電燈。

太陽能照明設(shè)備，一般由照明燈具、小型太陽能電池板和控制系統(tǒng)組成，主要應用于夜間室外照明。太陽能照明設(shè)備可用LED光源具作為照明燈具，不僅使用壽命長、安全性高，且冷光源不易發(fā)生電熱危險，后期維護成本也較低，適用于零碳建筑照明。

智能化的照明系統(tǒng)可實現(xiàn)全自動調(diào)光、更充分利用天然光、照度的一致性、智能變換光環(huán)境場景、運行中節(jié)能、延長光源壽命等功能。

零碳建筑中，智能化照明可通過有效結(jié)合建筑需求中的光控、時空以及感控等多個系統(tǒng)展開，控制方式上可使用分區(qū)控制燈光、燈具開啟方式上，可充分利用天然光的照度變化，決定照明點亮的范圍。

033.2自然通風熱濕環(huán)境營造技術(shù)38

營造滿足舒適要求的熱濕環(huán)境和保證建筑空氣質(zhì)量，與自然通風密不可分。建筑自然通風設(shè)計是建筑節(jié)能、室內(nèi)舒適環(huán)境創(chuàng)造的有效手段，可以在不消耗能源的情況下，帶走內(nèi)部空間的熱量、濕氣和污濁空氣，消除建筑余熱余濕，并提供新鮮的自然空氣。自然通風有助于減少人們對空調(diào)的依賴，防止空調(diào)病，并節(jié)約能源，減少碳排放量。一、建筑與自然通風393.3自然通風熱濕環(huán)境營造技術(shù)建筑總體布局與自然通風項目主要原則群體布局錯列式、斜列式比規(guī)整的行列式、內(nèi)院式更加有利于自然通風項目朝向布局建筑物的主立面一般以一定的夾角迎向春秋季、夏季的主導風向景觀布置應該考慮植物、草坪、水面對自然通風的影響。如果在進風口附近有草坪、水面、綠化，則有利于濕潤空氣和降低氣流的溫度，有利于自然通風高度布局一般采用“前低后高”“高低錯落”的原則，以避免較高建筑物對較低建筑物的擋風高度與長度建筑高度≤24m時，其最大連續(xù)展開面寬的投影不應大于80m；24m＜建筑高度＜60m時，其最大連續(xù)展開面寬的投影不應大于70m；建筑高度＞60m時，其最大連續(xù)展開面寬的投影不應大于60m；不同建筑高度組成的連續(xù)建筑，其最大連續(xù)展開面寬的投影上限值按較高建筑高度執(zhí)行

注：以上為建筑總體布局上的一些原則。二、自然通風技術(shù)原理與建筑構(gòu)造403.3自然通風熱濕環(huán)境營造技術(shù)

對于冬季的寒風，主要通過景觀（如：山體、高大的植物）、建筑物等進行遮擋處理。

圖中比較了錯列式布局與行列式布局的風影影響，發(fā)現(xiàn)錯列式布局更有利于自然通風；建筑群體布局與自然通風

建筑高度布局與自然通風

同時顯示高低落錯式布局也有利于自然通風。二、自然通風技術(shù)原理與建筑構(gòu)造413.3自然通風熱濕環(huán)境營造技術(shù)

從零碳建筑的需要出發(fā)，在規(guī)劃設(shè)計時建筑主要朝向注意避開不利風向，減輕寒冷氣候產(chǎn)生的建筑失熱，同時對朝向冬季寒冷風向的建筑立面應多選擇封閉設(shè)計，封閉西北向，同時合理選擇封閉或半封閉式周邊式布局的開口方向和位置，使得建筑群的組合可避風；或者是利用建筑的組團阻隔冷風，減少建筑物和周圍場地外表面的熱損失，節(jié)約能源。

當?shù)讓咏ㄖc高層建筑如圖布置時，在冬季季風時節(jié)，在建筑物之間會形成比較大的風旋區(qū)（也稱渦流區(qū)），使風速加快，進而增大風壓，造成建筑的熱能損失。設(shè)計中應根據(jù)當?shù)仫L環(huán)境、建筑的位置、建筑物的形態(tài)，注意避免冷風對建筑物的侵入。建筑背風處的風旋區(qū)二、自然通風技術(shù)原理與建筑構(gòu)造423.3自然通風熱濕環(huán)境營造技術(shù)

在規(guī)劃設(shè)計中還可以利用建筑周圍綠化進行導風的方法。

圖a）是沿來流風方向在單體建筑兩側(cè)的前、后方設(shè)置綠化屏障，使得來流風受到阻擋后可以進入室內(nèi)。

圖b）則是利用低矮灌木頂部較高空氣溫度和高大喬木樹蔭下較低空氣溫度形成的熱壓差，將自然風導向室內(nèi)的方法。a）建筑兩側(cè)前后方設(shè)置綠植進行導風

b）利用高矮綠植形成的熱壓差進行導風

利用地理條件組織自然通風也是非常有效的方法。如在山谷、海濱、湖濱、沿河地區(qū)的建筑物，就可以利用“水陸風”、“山谷風”提高建筑內(nèi)的通風。山谷風水陸風二、自然通風技術(shù)原理與建筑構(gòu)造433.3自然通風熱濕環(huán)境營造技術(shù)

建筑內(nèi)部自然通風的動力主要有風壓和熱壓。風壓是由于當氣流與障礙物相遇時，迎風面氣流受阻，動壓降低，靜壓增高，側(cè)面和其背風面由于產(chǎn)生局部渦流靜壓降低，和遠處未受干擾的氣流相比，這種靜壓的升高或降低統(tǒng)稱為風壓。

利用風壓的通風示意圖

自然通風中的熱壓是由于建筑溫差引起的空氣密度差導致建筑開口內(nèi)外形成的壓差。

熱壓與溫差或建筑高度差有關(guān)，由此引進的自生風力較大，所以對建筑的影響是十分明顯的。建筑在熱壓作用下室外冷空氣由下部進入，被室內(nèi)熱源加熱后滲入走廊或樓梯間，形成上升氣流，最后由建筑上部排出。

利用熱壓的通風示意圖1.

自然通風技術(shù)原理

零碳建筑通風設(shè)計中一般風壓和熱壓共同作用來增加通風效果。二、自然通風技術(shù)原理與建筑構(gòu)造443.3自然通風熱濕環(huán)境營造技術(shù)2.

建筑形體和空間設(shè)計

對于風壓通風而言，一字形平面（尤其是單廊式的平面）效果最好，但往往節(jié)地效果