《基于建筑气候学的寒地绿色建筑设计集成技术》

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所属领域:土木建筑科学技术、建筑设计方法。立项背景:绿色建筑与气候适应性紧密相关。“在建筑设计中尽可能优先应用简单、有气候适应性的技术,如通风、外遮阳、建筑体型等,达到能源节约的目的;建筑师在方案创作阶段,如果充分考虑了地域气候条件和太阳辐射资源,巧妙的利用了室外气候要素和辐射要素的季节变化和周期性波动规律,综合运用了保温隔热、蓄热放热、自然通风、被动采暖、夏季遮阳等建筑气候设计手法,具备了科学的地域气候参数和辐射参数条件,实现低能耗建筑是必然结果。与气候相适应的绿色建筑,不但可以大幅度降低建筑能耗,创造适宜的室内热环境,而且可以降低城市热岛强度,改善住区物理环境。长期以来,尽管学界一再强调在城市规划、建筑创作和景观设计中重视与局地气候的相适应,也有不少成功作品相继问世,然而并未能在业界盛行。在绿色建筑实际中充分考虑地域气候因素是未来绿色建筑发展的趋势。主要内容:该课题结合寒地气候特点以及传统建筑特色,采用建筑气候学的设计方法,以充分利用气候资源创造舒适的低能耗绿色建筑为目标,为既有建筑的绿色改造、新建建筑的绿色设计、新农村建设等提供参考,对建筑的可持续发展具有指导意义。项目重点解决了与区域建筑气候设计相适应的建筑气候设计方法、围护结构保温设计技术、可再生能源利用技术、雨水回收利用技术、建筑节能设计技术等技术关键。对《绿色建筑评价标准》的贯彻执行具有实践价值。主要创新点概述:(1)首次掌握了张家口市大型公共建筑节能改造基础数据,并通过分析建筑物体形系数、窗墙面积比等对能耗的影响,对节能改造效益分析提供参考。成果应用于张家口市节能改造项目中,经济效益明显。(2)首次结合张家口地区风多、风速大的特点以及地面坡度大易于收集雨水的优势,将被动式自然通风与建筑一体化技术应用于建筑运营过程中,夏季室内热环境舒适时间长,节约用水,投资回收期小于5年。将建筑气候与建筑设计结合是项目的又一创新点。(3)通过对供热系统水力特性、热力特性及系统热用户的分析,掌握了需求侧热负荷的变化规律,首次将经济学中的弹性理论应用于供热系统,提出了供热系统弹性的概念,通过弹性的求解可以掌握、判别供热系统是否可调、可调范围。应用推广及效益情况:项目成果应用于张家口市建筑节能改造、绿色建筑设计、供热系统优化等工程项目中,取得了良好的效果。张家口市地处寒冷地区,太阳能、风能资源丰富,既有高耗能建筑比例高。仅张家口市大型公共建筑绿色改造后的采暖能耗每年节约600万元以上。绿色建筑设计中充分利用太阳能、风能等可再生能源、雨水利用技术,结合当地的气候特点,发挥被动设计的优势,将产生巨大的将会产生很大的社会效益、经济效益和环境效益,有极大的发展潜力。课题组成员发表论文10余篇,其中1篇EI检索,3篇核心。

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