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寒冷地区超低能耗住宅建筑节能设计探讨

  • 论文价格:150
  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
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  • 论文字数:72155
  • 论文编号:el202203021422460
  • 日期:2022-04-18
  • 来源:上海论文网

建筑学论文哪里有?本文根据研究项目实际情况,对多项围护结构的超低能耗设计方案进行组合,比较分析得到外墙为 320mm 岩棉保温板,屋顶为 180mm 挤塑聚苯板方案的节能效果和经济性更佳,投资回收期在 10 年以内,具有极大的发展潜力。


第 1 章 绪论


1.3.1 国外超低能耗住宅建筑研究概况

自二十世纪八十年代初期,伴随着全球经济发展与进步,居民对建筑环境有了更高的要求,建筑领域的资源消耗在全球能源消耗中占比日益攀升。在如此紧张的全球能源矛盾大环境下,煤炭石油等不可再生能源价格还在持续攀升,维持建筑日常运行日益艰难。国外各欧美国家在此严峻形势下,开始逐渐意识到节能为建筑带来的价值以及建筑节能建设的巨大潜力,开始展开对建筑节能的一系列设计与探索。

(1)德国

石油危机爆发以后德国率先做出反应,一方面从国家政策上给予建筑节能鼓励与支持,1977 年德国颁布了第一部关于建筑节能的相关标准《保温条例》,针对建筑供暖产生的能耗指标进行了详细规定。自此德国对建筑能耗问题有了明确要求,并推进了建筑节能发展进程。德国在此后几十年间不断对建筑节能标准进行更新,对建筑节能标准做出相应的提高和更精确的要求)。

在完善的节能标准及规范的体系下,近些年德国的被动式超低能耗建筑得到了迅速的发展。到今天德国已经具备了完善的节能建筑设计体系、保障体系、认证评价体系以及运营维护管理体系。回顾德国自上世纪以来的节能成就,其超前的节能理念一直是指导技术进步的旗帜。在高度社会及环境责任意识、能源危机意识下,德国针对建筑制定了一步步可行的战略目标。

目前德国能源机构和联邦政府关于节能建筑的理念已经向产能建筑靠拢,并最新提出“三零理念”。所谓“三零理念”即零能耗(平衡能源需求,使用可再生能源及就地生产能源)、零排放(消除排放物、消除废弃、消除微尘)、零浪费(完全可拆解的组装、材料生物相容性、全部可回收)。除此之外德国对新型节能材料探索方面也有着重大的突破。例如近年德国出现了用新型的泡沫水泥建造的被动房,这种新型节能材料所建造的被动房成本跟普通住宅相差无几,这无疑会对被动式建筑的发展起到重要的推动作用。


第 3 章 现阶段住宅建筑节能计算实例


3.1 项目概况

3.1.1 项目简介

规划用地位于青岛市西海岸新区,北临城市主干道灵山湾路,东临凤凰山路,西临广城路,南临月亮湾路。靠近盛海路地铁站,灵山湾路公交站,离最近地铁站仅有 1000m,交通便捷。周边商业区繁华,紧邻青岛利群购物广场、黄岛区天方购物广场与新阳光购物广场、胶南装饰城等;教育资源丰富,拥有黄岛区第五中学(高中)、灵山路九年一贯制中学、黄岛区第二实验小学、黄岛区六中(初中)、黄岛区实验中学(高中)、黄岛区弘文学校等学校;医疗配套建设齐全,紧邻黄岛区人民医院、黄岛区同济医院;商业教育医疗设施周全,生活便利;建设用地东北高西南低,地势相对平坦,用地面积 56683.5 ㎡(图 3-1)。

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(1)总体规划

本研究项目在总体规划中充分发挥地块地理优势与周边环境特点。总体规划为“一心、两轴、多节点”的空间设计理念,竭力打造自然优越的住区环境。地块结合景观绿地形成围绕住宅建筑的组团绿化景观,在满足日照的同时,为住区内所有住宅建筑打造优越舒适的绿色景观生活。

项目包括住宅、集体经济发展用房及社区公共用房。由南向北布置 17F、20/22F、26F 住宅,形成错落有致的天际线。西侧东侧及南侧规划 2~3F 网点,考虑居民使用的便利性。


第 5 章 总体布局方案优化与分析


5.1 超低能耗设计方案总体规划分析

由于寒冷地区建筑能耗普遍高于全国水平,在进行超低能耗住宅建筑设计的时候需要合理选址及规划建筑朝向、建筑开窗等。同时要满足住宅建筑大寒两小时日照的基本要求,使建筑获得更多的太阳辐射热,降低建筑能耗水平。

在第四章超低能耗单体建筑的方案设计中,最终评价比选将外墙使用 320mm岩棉保温板,屋顶使用 180mm 挤塑聚苯板的设计方案作为最优设计方案进行总体规划分析。由于建筑单体外围护结构的变化,建筑总体的阴影遮挡关系和建筑群体间距页也发生了相应变化。

本节将利用日照分析软件,对研究项目重新进行日照模拟和优化设计,并进行相关分析。

5.1.1 超低能耗标准下总体规划分析与比较研究

项目原规划中,基地基本呈正方形,东西向 266m,南北向 244m。规划用地面积 56683.5 ㎡,总建筑面积 174111.23 ㎡,地上住宅建筑面积 98516.56 ㎡。总体布局规划三排高层住宅建筑,设计有 17 层高层(建筑高度约 50m)、20 层高层(建筑高度约 65m)、26 层高层(建筑高度约 76m)三种类型。周边配套设施中集体经济发展用房建筑面积 17128 ㎡,、社区公共用房建筑面积为 3342.66㎡,周边配套设施总建筑面积 20470.66 ㎡。研究项目总体规划按照超低能耗设计方案进行设计时,在住宅建筑户型不变,房屋使用面积不变的前提下,其总体规划中建筑面积增加。具体面积计算如下表 5-1 所示。

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5.2 住宅群体层数优化设计方案

基于以上分析,本方案进行日照优化设计时,应按先整体后单体的策略进行优化调整。在总体规划布局不变的情况下,首先根据标准计算临界高度,进行单体调整,同时为了弥补消减建筑层数带来的面积损失,在日照状况比较好、日照调节灵活性大的建筑区域适当增加建筑层数,以尽最大可能保证建筑容积率。

5.2.1 建筑高度对日照影响

在超低能耗设计下,建筑外围护结构厚度增加,总体区域内建筑之间的日照间距减小。由于日照间距系数是根据太阳高度角推算得出,因此在同一地区,建筑间距的直接影响因素是区域内南侧住宅建筑的高度。因此降低住宅建筑层高以减少日照遮挡情况。

以 5#楼与 8#楼之间的日照间距计算可以得到:为满足日照标准,5#楼建筑高度应控制在 42.91m 以下。即 5#楼建筑高度应减少 21.89m。但是不能一味降低某一单体住宅建筑高度来满足日照标准,5#楼与 8#楼之间的日照遮挡关系应同时考虑基地内其他建筑与 5#楼之间的日照遮挡情况,经综合分析后,决定采用合理平均降低层数的方法来达到降低建筑高度的目的。

在对总体规划进行建筑层高优化设计时,首先要秉持不影响原有满足日照标准的住宅建筑的原则,在总体规划设计当中,由于基地南侧住宅建筑始终对其北侧住宅建筑存在日照影响,因此,在进行优化方案设计时,应按照从南向北的顺序依次降低不满足日照要求以及遮挡关系明显的建筑层高,从而使得日照遮挡关系能够达到总体改善。


第 6 章 结论与展望


6.1 结论

在建筑的发展过程当中,节能始终是降低能源枯竭速度的热点话题,同时也是减少建筑能源消耗的重要手段。目前我国超低能耗建筑的发展处于起步阶段,许多理论研究及项目实践大多参考国外成熟技术体系。本文从建筑节能、被动房建筑、超低能耗基础理论出发,调研国内外示范建筑技术体系,通过对比分析实际项目的单体设计与总体规划得出以下结论:

(1)通过对寒冷地区住宅建筑实例现场调研与测量计算发现,部分地区住宅建筑能够达到节能 75%的标准要求,但距离超低能耗住宅建筑标准要求差距还很大,室内舒适度不够,采暖负荷较大,超低能耗住宅建筑仍旧是未来一段时间内建筑节能的主要研究发展方向。

(2)研究计算表明,高层住宅建筑可以通过具有针对性的多种节能方案组合满足超低能耗节能标准要求,以山东省青岛市住宅建筑为例,建议寒冷地区发展超低能耗住宅建筑,从构造方法、施工工艺以及经济性角度出发,墙体外保温使用不小于 320mm 岩棉保温板,屋顶使用不小于 180mm 挤塑聚苯板,采暖楼梯间隔墙增加 20mm 真空绝热板的设计方案为佳;门窗设计建议选用聚氨酯铝合金高透镀膜玻璃窗,玻璃选用 5+16A+5Low-E+0.15V+5 高透镀膜玻璃;住宅单元门选用金属多功能保温门。

(3)根据研究项目实际情况,对多项围护结构的超低能耗设计方案进行组合,比较分析得到外墙为 320mm 岩棉保温板,屋顶为 180mm 挤塑聚苯板方案的节能效果和经济性更佳,投资回收期在 10 年以内,具有极大的发展潜力。

(4)在研究项目实例住宅建筑的超低能耗总体规划时,通过计算发现总体规划设计中,可以通过适当增减建筑层数满足超低能耗设计或改造;也可以通过消减楼栋数进行总体布局优化。

参考文献(略)

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