1、 建筑熱工環境分析 住宅熱工環境優化設計 姓名：李志勤 學號：201106416 指導：盧玫珺 日期：2013 11 15 目錄一 優秀案例分析： ）諾曼斯福特 法蘭克福商業銀行總部 ）赫爾佐格 雙戶住宅（Two-Family)漢諾 威26號展廳（Hall 26) ）楊經文米那亞大廈 二 住宅熱工環境優化設計 ） 優化屋頂形式 ） 優化建筑窗墻面積比 ） 組織自然通風 ） 選用熱工性能更好的圍護結構節能設計策略三 學習總結一 優秀案例分析）諾曼斯福特法蘭克福商業銀行總部1）概述 諾曼·福斯特特別強調人類與自然的共同存在，而不是互相抵觸，強調要從過去的文化形態中吸取教訓，提倡那些適合人

2、類生活形態需要的建筑方式。他使建筑形體在強調對材料和結構率真表達的同時重視建筑的人性表達；強調建筑與周圍環境的和諧和與城市文脈的整合，賦予工業主義建筑以人文化。因此 諾曼.斯福特被稱作為“生態高技派”，就是建筑綠色化結合建筑構造技術和先進的電腦控制技術。它能夠將綠色生態體系“移植”到建筑內部，既可借助其自然景觀價值“軟化”建筑的硬技術味，在視覺上與周圍環境取得和諧，達到共生，同時又能協同機械調控系統，使建筑內部有良好的室內氣候條件和較強的生物氣候調節能力，創造出田園般的舒適環境。2）熱工分析 該地區屬于夏熱冬冷地區，建筑師主要采用自然通風的方式來解決室內熱環境。塔樓的平面呈三角形，猶如三片“花

3、瓣”包圍著一根中心“花莖”，“花瓣”是一些辦公空間， “花莖”是一個巨大的中庭，提供了自然的通風道。塔樓采用弧線圍成的三角形平面，三個由電梯間和衛牛間組成的三個巨型柱布置在三個角上，巨型柱之間架設空腹拱梁，形成三條無柱辦公空間，其間圍合出的三角形中庭，如同一個大煙囪。為了發揮其煙囪效應，組織好辦公空間的自然通風，經風洞試驗后，在辦公空間中分別設置了多個空中花園。這些空中花園分布在三個方向的不同標高上，成為“煙囪”的進、出風口，有效地組織了辦公空間自然通風。據測算，該樓的自然通風量可達60。三角形平面又能最大限度地接納陽光，創造良好的視野，同時又可減少對北鄰建筑的遮擋。為了進一步加強自然通風設計

4、師設計了一個隨氣候變化調節的雙層立面, 它包括一個固定的外層高壓吸熱的單層玻璃, 中間通氣層和一個可開啟的Low-E中空玻璃窗。當辦公室取暖時, 使用者能夠關閉內層窗控制外面的冷空氣，在冬天也可以獲取一些太陽的熱量。 夏季：計算機系統將打開內層“皮膚”窗戶，可以獲得穿堂風窗戶打開 冬季：在寒冷的天氣，計算機系統將關閉內層“皮膚”上的窗戶，通過中庭來進行自然通風窗戶關閉法蘭克福商業銀行大廈在其三角形內庭里，多個離地高度不同的空中花園在其周圍環繞，讓樓內工作的人員無論走到哪里，距離大片綠色植物的間隔都不會超出幾個層面。這種親近自然的設計克服了以前寫字樓的呆板和壓抑，是一個充滿陽光的綠色環境，而且形

5、成建筑內部小氣候。綠化系統3）總結 福斯特的生態設計表現在了銀行開放空間的組織與設計能最大限度地通風與自然采光。良好的建筑形態并未使造型凌駕于空間之上，而是充分考慮到了實用性和舒適性，處理好了空間關系。法蘭克福商業銀行已成為“高技派“生態建筑和可持續性建筑的代表。它將綠色生態體系移植到了建筑內部，借助其自然景觀價值成功軟化了建筑的技術硬味，在視覺上與周圍環境取得和諧，達到共生。同時協同機械調控系統使建筑內部有良好的室內氣候條件和較強的生物氣候調節能力，創造出田園般的舒適環境這是值得我們不斷學習的。-赫爾佐格 雙戶住宅（Two-Family) 該住宅的所有居室都南向，這種設計有助于避免在冬天建筑

6、物內部的熱量從暖側向冷側轉移的問題 ，另外，南立面上排列的10cm厚的黑色混凝土板是種透光保溫材料，白天從日光暴曬中吸收熱量，晚上和夜間向室內的房間放出熱量。冬天，為了將室內加熱所需的熱量減到最小，利用熱交換器回收室內排出的廢氣中的熱量并用于加熱補充進來的新鮮空氣，再由小型熱泵供熱補充經預熱后的新鮮空氣與室內空氣的溫度差，夏天爬滿了植物的架子和懸挑的陽臺給外墻提供了陰影，從而避免房屋過熱。-赫爾佐格 漢諾威26號展廳（Hall 26) 具有代表性的斷面形狀，是功能性空間高度足以呼應大廳的巨大面積，同時能提供一個自然通風的必要高度，從而保證了熱量上升的構造效果得以充分發揮建筑的大面積區域允許自然

7、光線的進入，同時避免日光的直射。明亮但不耀眼的光線是創造整個大廳空間的品質所在。為了給高大展覽空間提供建筑的大面積區域允許自然光線的進入，同時避免日光的直射。明亮但不耀眼的光線是創造整個大廳空間的品質所在。為了給高大展覽空間提供 采光示意圖質量的均勻照明，光線通過大面積北向天窗上的百葉，折射到展館室內屋頂上巨大“反射板”而引入更遠的公共區域，從而使光線均勻分布。 采光實例 自然通風是在滿足建筑換氣量的同時并不增減額外能耗而是建筑降溫，從而提高室內舒適度。相對于現今大量使用的機械通風和制冷來說，自然通風具有方便、清潔的優點，但是也具有低效的缺陷。一方面最大限度地利用和組織自然通風，另一方面也把機

8、械通風作為必要的補充，進而滿足室內舒適度的要求。漢諾威26號展廳項目中，新風從距離底面4.7m高度吹進，冷空氣緩慢下降后逐漸升溫后再從高起的屋頂排出。氣流緩慢下降后又上升的過程可以最大限度地回收室內上升空氣的余熱，還減少了對工作區使用者的影響，也使大空間內氣流盡量均勻。 通風示意圖二 住宅熱工環境優化設計一 概述 該設計的基地地形位于華北水利水電大學家屬院，鄭州地區屬于寒冷地區，設計要求是既要滿足冬季保溫要求還得兼顧夏季隔熱。對基地環境來說，地勢平坦，而常年主導風向為東北風。為了使房間竟可能多的爭取日照在建筑布局方方面采用的是錯排的方式來滿足各個南向房間的日照和自然采光。從建筑體型上來看，整個

9、建筑避免了體量的過于凸凹。其體形系數為單棟住宅的外邊面面積F=2054體積Vo=6985則S=0.29。從建筑的體形系數來看設計符合熱工設計要求呢。 標準層平面二 優化設計優化屋頂形式 該住宅的屋頂采用的是一般平屋頂沒有考慮熱工要求，對于鄭州地區的氣候特點來說，冬天寒冷夏季炎熱干燥，別且在夏季的時候在室內明顯的感覺到悶熱，大量出汗。為了提高夏季室內熱環境品質，給住宿的人們提供一個良好的室內環境對屋頂進行改造，設計通風架空層。利用架空的面層遮擋直射的陽光，應為在夏季室內大部分的熱量來自太陽的輻射熱，此外架空面層內被加熱的熱空氣與室外冷空氣產生對流，將層內的熱量源源不斷地排走，從而達到降低室內溫度

10、的目的。屋頂通風改造 優化建筑窗墻面積比 窗戶是耗熱的薄弱環節，是優化設計的重點部位首先應該提高窗戶的氣密性，使出窗戶的氣密性不低于三級。此外調節建筑的窗墻面積比，在滿足房間采光的前提下降低窗前面積比，減少建筑耗能和太陽輻射熱的擴散。窗戶 組織房間自然通風 良好的通風能夠帶走室內由于居住 生活而污染的空氣，保持室內空氣清新 健康。通風可以使室內有一定的風速，從而增加人體散熱，促進汗液蒸發，防止皮膚潮濕引起的不舒適感。此外當室外溫度 濕度低于室內溫度 濕度時，通風能夠帶走室內余熱和濕氣。在優化設計的過程中應用風壓通原理使建筑室內形成穿堂風，從而提高室內熱舒適度降低室內溫度。其具體做法是使客廳窗戶

11、與餐廳窗戶形成一定的高度差。餐廳客廳 示意圖 改造后的示意圖 選用熱工性能更好的圍護結構節能設計策略 對于傳統屋面的做法是保溫層上面做防水層這種做法容易產生內部冷凝因此在優化設計的過程中采用符合“進難出易”原則的倒置式保溫做法，其做法是將保溫層置于防水層的外面，保溫層采用的是聚苯乙烯泡沫板，防水層采用的是SBS改性瀝青。這種做法不僅有可能完全消除內部結露而且防水層得到保護，從而提高了維護結構的耐久性。為了消除熱橋部位的影響外墻保溫采用的是外保溫，這種保溫方式不但防止熱橋內部局部揭露而且減少了熱橋部位的熱損失，此外由于圍護結構內側為蓄熱系數大的種質材料，在供熱不均勻的情況下較大的蓄熱能力使內表面溫度不發生劇烈變化固外保溫使房間的熱穩定較好提高了房間的熱工性能。內墻面墻體聚笨乙烯泡沫板纖維增強層飾面層屋頂構造墻面構造三 學習總結