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1、1,建筑设计与热环境,2,建筑设计与热环境有什么关系?,实例1：安徽泾县查济村民居，夏季“自然空调”的建筑 实例2：工字厅热环境与现代建筑的比较,3,安徽皖南民居,尽管夏季室外气温高达38，但室内仍可维持舒适的热环境,4,安徽泾县查济村民居,5,安徽泾县查济村民居长期温度测试,温度,6,天井与正厅采光，木围护结构,7,窄巷道与架空地板,8,屋顶隔热,9,围护结构热工性能和建筑节能的关系,工字厅办公室与实验室会议室夏季温度比较,10,围护结构热工性能和建筑节能的关系,144m2，2.5m高，窗墙比20，方形，单层木结构建筑,11,小区布局和设计,“城市热岛” 是城市化对局部环境影响的最突出特征
2、影响室外小区微气候 气流场 温度场 日照分配 地面辐射 人为热 影响建筑自然通风 建筑表面风压系数和建筑表面诱导热气流,12,建筑规划与小区微气候 日平均热岛强度/白天热岛强度,2/1.6,1.4/0.5,2/1.7,2.1/1.6,1.6/0.9,1.8/1.1,1.7/0.8,13,城市热岛的成因：下垫面的影响,不同下垫面的反射和吸收比,不同下垫面的地表面温度,下垫面对气温的影响,砖石地面,草地,裸露的土地,14,夏季不同地面的表面温度,15,绿化率与居住区微气候,16,水景与居住区微气候,17,北京某商品房小区,小区规划与风场：实例,18,CFD模拟结果,19,改变规划设计,A方案,B方
3、案,20,A方案CFD模拟结果 有所改善，但ABC入口风大，夏季通风不够好,21,B方案冬季CFD模拟结果：最佳,22,B方案夏季CFD模拟结果,23,北京某小区地块规划方案,MIT方案,24,北京某小区地块规划的风环境,冬季（北风）,夏季（南风）,清华方案,25,小区风场,建筑布局,风场模拟,26,广州某小区风场,底层架空的住宅，对南风主导的夏季通风有很好的效果,27,建筑单体设计,体形系数：外表面积影响空调负荷 窗墙比：影响建筑传热和采光 开口和通道设置：影响自然通风 室内重要空间布局：影响热环境控制品质 遮阳措施：如何与整体风格协调 温室的利用 高热性能墙体和门窗 屋顶的处理,28,建筑
4、单体设计的影响,不同户形设计的供热空调能耗分析,北京某板式住宅楼平面示意图,供热时能耗最低户形：Ga01和Gb02,空调时能耗最低户形：Ga02和Da02,29,北京某塔式住宅平面示意图,左侧为标准层，右侧为顶层,建筑单体设计的影响,不同户形、不同楼层的供热空调能耗分析,30,关于墙体,大蓄热热容材料：适用于日夜温差大的地区 相变材料：室温下相变，维持室温稳定 高热阻材料(湿热地区不适用)：外表面保温效果比内保温好 墙体覆盖爬墙植物和攀藤植物：利用落叶植物，保证冬季日照。植被效果：盛夏外墙外表面温度降低45，室内气温降低1左右。,31,外墙冷桥与不同保温形式的效果,外墙温度场,外保温,内保温,
5、32,窗台冷桥的热损失模拟,1、无保温窗居中；2、内保温窗居内；3、内保温窗居外；4、外保温窗居内；5、外保温窗居外,33,关于屋顶,通风屋顶：机理：防止辐射热聚集 实测表明，通风屋顶的内表面温度要比实体屋顶的内表面温度 低46。 屋顶喷水(屋顶庭园) 水平屋顶内外温差18.233(辐射作用)，有喷水变为510 屋顶水池(屋顶给排水处理池) 机理：白天蒸发散热，夜间对天空辐射散热 屋顶花园： 植物表面蒸发作用使表面温度接近湿球温度 日本实验：屋顶草坪使室温降低 7,34,垂直绿化和屋顶庭园,35,太阳能热水器,屋顶花园,地下通风道,武藏小金井示范住宅,36,关于门窗,重要性：窗墙比1:1，窗能
6、耗占围护结构能耗80 玻璃： 2重或3重玻璃保温效果好； 特种玻璃吸热玻璃、反射玻璃、调光玻璃； low-e玻璃 百页：有遮阳和调节自然光作用；外百页作用比内百页作用显著。 水平百页：间隔、角度随太阳入射角可变 反射百页：把阳光反射至天花板再反射到室内,37,关于门窗,窗尺寸： 寒冷地区南窗大 温暖地区南窗大，其它朝向窗小 亚热带北窗大，其它朝向窗小 窗框：窗框应气密但能开关，可有单框多层或多框多层窗 窗附件：落地厚窗帘有隔热作用 门的气密性：减少冬季冷风渗透损失,38,Low-e玻璃,将具有低发射率、高红外反射率的金属（铝、铜、银、锡等），使用真空沉积技术，在玻璃表面沉积一层极薄的金属涂层，
7、这样就制成了 Low-e (Low-emissivity) 玻璃。对太阳辐射有高透和低透不同性能。,低透low-e玻璃,39,玻璃窗的种类与热工性能,不同结构的窗有着不同的热工性能U即传热系数Kglass,40,玻璃窗的种类与热工性能,无色玻璃表面覆盖无色 low-e 涂层，可使这种窗的遮档系数 Cs 低于0.3,41,通过玻璃窗的长波辐射散热,夜间除了通过玻璃窗的传热以外，还有由于天空夜间辐射导致的散热量 采用 low-e 玻璃可减少夜间辐射散热,长波辐射,导热和自然对流换热,长波辐射,室内表面对玻璃的长波辐射,对流换热,42,遮阳方式,现有遮阳方式内遮阳：普通窗帘、百页窗帘外遮阳：挑檐、可
8、调控百页、遮阳蓬窗玻璃间遮阳：夹在双层玻璃间的百页窗帘，百页可调控我国目前常见遮阳方式内遮阳：窗帘外遮阳：屋檐、遮雨檐、遮阳蓬,43,外遮阳和内遮阳有何区别?,外遮阳： 只有透过和吸收中的一部分成为得热,内遮阳： 遮阳设施吸收和透过部分全部为得热,对流,透过,反射,反射,对流,透过,44,实例：通风双层百叶窗,45,实例：通风双层百叶窗,46,实例：通风双层百叶窗,47,带外百页,带遮阳蓬,没有百页,带内百页,朝西向四种玻璃的冷负荷比较： 普通玻璃、热反射玻璃、吸热玻璃、热镜玻璃,48,室内自然通风,意义 与自然和谐统一，回归自然，舒适性、健康 节能 存在问题 局限于定性的分析，缺乏定量数据
9、方法 计算机模拟,49,注：主导风为南风，图示为在16m水平高度的位置上的压力场分布图。,利用CFD软件模拟夏季主导风下单体建筑周边压力场的模拟结果,50,西南户形,东南户形,东向户形,A区,典型户形的自然通风评价,南向来风条件下，由于受到东向户形的阻挡作用，在图示中的A区形成了正压区，因此东南户形通风效果不如西南户形好。,51,由于挡板的作用，使得南风经过时，此区域形成负压区，使得本户形能形成一定程度的穿堂风。,东向户形,北向户形,典型户形的自然通风评价,东向户形在南向来风时候由于挡板的作用具有较好的通风效果； 北向户形进深较大，并要通过很多房间，虽有不同风压值的外窗，仍不能形成较好的通风效
10、果。,52,不成功的通风设计,53,建筑自然通风: De Monford University, UK Demon Building,54,建筑自然通风: De Monford University, UK Demon Building,55,幕墙自然通风口,56,幕墙自然通风口,57,太阳能利用,被动式利用太阳房 原理：不采用机械系统，仅采用小风扇强化空气循环来辅助。适用于住宅和中小型建筑。 基本概念 Trombes Wall (特隆布墙) Green House (温室),58,Trombes Wall (特隆布墙),59,Trombes Wall (特隆布墙),60,Green Hous
11、e (温室),61,Green House (温室),62,OM Solar House,63,Convective Loops 直接供暖风,64,8:00,9:00,10:00,16:00,15:00,14:00,13:00,12:00,11:00,65,永久日影 红线区内为永久日影区,66,这些房间冬至日日照不满足要求,67,东,客厅,卧室,卧室,这三个房间无法满足冬至日日照至少1小时的要求,68,采光和节能的关系,自然照明和人工照明 自然光：可见光占50 白炽灯：23% 节能灯(绿色照明)：1015% 遮阳设备与控制 反光板控制 百页与空调系统联合控制 自然采光控制设备 光庭：自然采光控制 天窗：通风和自然采光,69,利用反射镜和光井自然采光,70,利用反射镜和光井自然采光,71,利用反射镜：香港汇丰银行,72,利用反射镜：香港汇丰银行,73,利用反射镜照射内区,74,利用反射镜照射内区,75,大阪棒球馆 七层圈可调吊顶，控制自然采光、音响效果和自然通风。,76,通风天窗与遮阳,
