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被动式建筑案例

归档日期:07-05       文本归类:被动式      文章编辑:爱尚语录

  被动式建筑案例_城乡/园林规划_工程科技_专业资料。被动式低能耗建筑源于德国,目前被认为是世界上最先进的节能建筑之一。与普通建筑相比,被动式建筑几乎不与外界进行热交换,隔热性能更强,可节能80%以上。它主要通过高隔热隔音、密封性强的建筑外墙和利用太阳能、地热能等可再生能源实行被动采暖和制冷,最终实现低能耗。推广被动式建筑,对于冬季严寒、夏季炎热、取暖降温耗煤耗电量大的北方城市,不仅节约居住成本,且可节能减排。对于长江中下游和黄河流域都有积极推广价值。

  被动式建筑典型案例 上海世博城市最佳实践区汉堡馆 1. 什么是被动式建筑 被动式低能耗建筑源于德国,目前被认为是世界上最先进的节能建筑之一。 与普通建筑相比,被动式低能耗建筑几乎不与外界进行热交换,隔热性能更强, 可节能 80%以上。 它主要通过高隔热隔音、 密封性强的建筑外墙和利用太阳能、 地热能等可再生能源实行被动采暖和制冷,最终实现低能耗。对于冬季严寒、夏 季炎热、取暖降温耗煤耗电量大的北方城市,被动式低能耗建筑推广建设不仅节 约居住成本,且可达到节能减排的要求。对于长江中下游和黄河流域广大地区都 有积极推广价值。 2. 设计要求 被动式低能耗房屋有严格的设 计标准, 要求完全在没有供热 (供冷) 设施或采用较少能源的条件下,利用 建筑物自然得热使室内温度达到 20℃~26℃, 也就是说室内可以不用 暖气取暖室温也能达标;相对湿度在 40%~60%,保证内墙不结露发霉,窗户内 表面无结露水现象。这样严格的设计标准,较好地解决了居住成本、节能减排与 居住舒适度之间的矛盾。 3. 汉堡案例馆 上海世博城市最佳实践区汉堡案例馆——典型的被动式建筑。 汉堡案例,建筑面 3125.2m2 ,建筑高度为 18m,地上五层,地下一层,地 下一层为展厅和设备机房,地上部分为展厅和办公用房。 这里我们只介绍建筑物的保温和冷热源,分以下 5 个部分进行介绍: (1) 高绝热围护结构 1/5 (2) 空调和地源热泵 (3) 对流式供暖 (4) 特殊的制冷方式 (5) 热回收新风系统 4. 高绝热围护结构 汉堡馆外墙设计的平均传热系数为 0.18 W/(m2·K)。它的墙体为 300 毫米混 凝土,加 200 毫米矿物保温织物(岩棉) ,加 105 毫米饰面砖。墙体总厚度达 605 毫米。 传热系数为 0.18 W/(m? K)是个什么概念?通过下面的比较可以有个清晰的 概念。 我国 《公共建筑节能设计标准》 规定的严寒地区外墙平均传热系数为≤0.40 W/(m2·K), (哈尔滨、长春等地) 。哈尔滨:北纬 46 度,夏季日均最高温度 28 度,冬季日均最低温度-24 度。 近年来江苏、上海等南方能源匮乏地区比较重视建筑节能,对建筑保温性能 提高了要求。上海市(北纬 31°10’/东经 121°26’ )属于夏热冬冷地区,根 据《公共建筑节能设计标准(GB50189-2005) 》中规定,上海地区公共建筑节 能设计标准的屋面传热系数≤0.70W/ (m2· K) , 围护结构传热系数≤1.0W/(m2· K)。 汉堡馆外墙设计的传热系数不仅远远高于上海市节能建筑的标准, 甚至高于 严寒的哈尔滨节能建筑的标准。建筑外墙保温不仅节约能源,并且能很好地防止 墙体凝露。 我们再对玻璃幕墙进行一个对比,上海地区保温比较好的玻璃幕墙、窗户或 玻璃门采用双层中空玻璃,上海某大型公共建筑玻璃幕墙采用 6+12A+6 Low-e 中空玻璃,型材采用断热型材,它的传热系数为 1.79 W/(m2·K)。而汉堡馆采 用高性能夹层三层中空玻璃,规格为 8+12A+6+14A+10,使用导热性能差的木 质框架,传热系数为0.7 W/(m2·K)。 由于汉堡馆屋面、外墙、玻璃幕墙具有良好的保温绝热效果,使得房屋几乎 不与外界进行热交换,房屋内部只需要少量的供冷、供热能量,就能保持舒适的 2/5 室内温度。 5. 空调和地源热泵 由于建筑物良好的保温性能,建筑物内部的冷热负荷都比较小,空调总冷负 荷为 102.84Kw,冷负荷指标为 32.9W/m2;冬季采暖总热负荷为 40.9Kw,热负 荷指标为 13.1W/m2。 单位面积冷、热负荷是本地区同类建筑的 30%和 20%。 这就为环保型地源热泵的使用提供了可能。本着保护环境,尽量减少能源消 耗的原则,汉堡馆地源热泵机组的选型上考虑到建筑物冷热负荷特点,以及地热 资源的可持续利用,选用一台制冷量为 45Kw,制热量为 49Kw 的热泵机组。提 供部分夏季空调冷负荷和全部冬季采暖热负荷,在夏季提供 18℃/21℃的冷冻水, 在冬季提供 35℃/30℃的采暖热水。剩余的夏季冷负荷由区域供冷站提供的 6℃ /12℃的冷冻水。 大家知道,空调实际上是热量转移的机器,夏天将室内的热量转移到室外, 冬天把室外的热量转移到室内。地源热泵是以岩土体、地下水或地表水为低温热 源,由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内的空调系统组成。冬季,热泵 机组从地源中吸收热量;夏季,热泵机组从室内吸收热量并转移释放到地源中, 实现建筑物空调制冷。根据地热交换系统形式的不同,地源热泵系统分为地下水 地源热泵系统、地表水地源热泵系统和地埋管地源热泵系统。汉堡馆属于地埋管 地源热泵系统。 地源热泵机组需要一定的扩散面积以及受到地质条件的限制, 这就限制了它 的功率和使用。汉堡馆地源侧埋地管利用部分桩基,由 26 个直径 600mm,深 度 28.8 米的桩基,桩内设有地热盘管,进行热交换。埋地管使用稳定性强的 PE 交联树脂塑料管。 6. 对流式供暖 汉堡馆一至四层办公室等沿墙沿窗地板下设有风道出口, 里面设置了加热 盘管,加热盘管内的循环水温为 35℃/30℃。大家知道,冬季室内只有热源(人 和电气都是热源) ,冷量都由室外通过墙体和窗户传入室内,主要是热传导相对 3/5 较好的窗户传入,只要沿窗户阻断冷量传入,就能保持室内的环境温度,加热盘 管内只需低温热水就能保证室内温度。由于它的位置符合热力学原理,所以效果 好,无需动力,没有噪音,比风机盘管好得多。 汉堡馆的楼板结构有独到之处,结构层内埋有布满毛细管的混凝土芯层,地 板和结构层之间是夹层,里面布置新风管。冬天毛细管内通热水,混凝土芯层形 成热辐射板,夹层新风管的空气被二次加热,同时夹层内的空气被暖房器的气流 诱导对房间加温。 7. 特殊的制冷方式 夏季由地源热泵机房提供 18℃/21℃的冷冻水供给毛细管,使得天花板成为 冷辐射板,上升的热气在天花板被冷却后下沉。这种构造的特点是冷量的传递几 乎无需动力,房间温度均匀、无噪音。 过渡季节,这种构造能够满足建筑物全 部冷负荷需求。少量配置风机盘管,补充盛夏冷量不足和除湿。 这个毛细管辐射系统也有它的缺点,由于冷冻水水温比较高、冷量的传递没 有机械力,完全依靠辐射和对流,冷热交换的速度比较慢,通常要开机后 48 小 时才能达到效果,一旦开机便昼夜不能停,所以最好要风机盘管配合,风机盘管 用的是区域能源中心提供的 6-7℃的冷冻水, 表冷器上凝露, 对空间有除湿作用。 8. 热回收新风系统 本建筑物在顶层设备用房内设置了一台新风机组,机组具有全热交换功能。 热回收效率90%。 该机组设有两个加热段,在冬季能提供温度为 20℃的处理空气,通过风道将 其送至室内。室内原设有的对流式供暖装置诱导室内空气循环,经过混凝土芯层 时进行二次再热。夏季提供温度为 18℃的处理空气,通过楼板下风道将其送至 室内。 汉堡馆的这台设备一个重要特点是在新风管和回风管之间增加了一个旁通 管,所有的风阀是电动比例调节阀,可以通过 BA 系统分别调节风阀的开度。 我们起先讲到,室内制热和制冷无需动力,当室内冷、热负荷较低的时候, 4/5 不用风机盘管即能满足温度的需求,但是大家知道,人体的舒适度除了温度还有 湿度、风速(0.3 米/秒)等等,这时如果新风需求量不大的情况下,控制旁通管 的阀,使得一部分回风和新风混合,在满足新风需求的同时,确保室内保持一定 的风速。提高人体的舒适度。 作为高效节能的被动式建筑,有其值得推广意义,近年来我国的一些房地产 企业也致力于开发此类建筑,收到良好的经济效益和社会效益。 5/5

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