范宏武博士现场演讲
世博案例馆沪上·生态家外窗节能设计
范宏武博士上海市建筑科学研究院(集团)有限公司
摘要：
泸上·生态家作为2010年世博会城市最佳时间去上海唯一实物案例。针对上海地区夏热冬冷的气候特征和当地居民间歇式的采暖空调用能模式，本文提出了一种独特的双层节能外窗构造，可有效解决泸上·生态家夏季隔热、冬季保温和度过季的通风需求，节能特性良好。
“沪上·生态家”作为上海世博会城市最佳实践区上海唯一实物案例,其结合“城市让生活更美好”的世博会主题,提出遵循“天和——节能减排、环境共生,地和——因地制宜、本土特色,人和——以人为本、健康舒适,乐活——健康可持续的价值导向”的主题,倡导“节能环保,乐活人生”的全新生态居住理念。
本文主要针对上海地处夏热冬冷地区的气候特征和用能模式,提出一种独特的双层窗节能构造体系，并通过窗户位置与开口的合理设计,在充分发挥自然通风等被动式节能作用的前提下解决“沪上·生态家”外窗夏季隔热、冬季保温和过渡季通风的功能需求,以实现有效的节能。
1、建筑概况
“沪上·生态家”坐落于2010年世博会浦西片区城市最佳实践区北部区块内(如图1所示),总建筑面积为3001m2,地上四层,地下一层,建筑高度18.9m。其以满足国家《绿色建筑评价标准》(GB/T50378)三星级为设计目标,通过30%前瞻技术研发集成和70%成熟技术应用,实现建筑综合节能60％。
2、外窗节能需求分析
根据上海夏热冬冷的气候特征, “沪上·生态家”夏季白天建筑外围护结构受到太阳辐射被加热升温，向室内传递热量,夜间则因温差而向外散热，集建筑夏季围护结构存在日夜内外交替传热现象,冬季则基本上是通过围护结构向室外传递热量为主的热过程(如图2所示)。因此其围护结构节能主要涉及夏季隔热、、冬季保温以及过渡季自然通风等环节。
而建筑能耗调查结果(如图3)显示I1],上海地区居住建筑全年用电量主要以夏季空调能耗为主，因此“沪上·生态家”的围护结构节能设计应以夏季隔热为主，兼顾冬季保温。
图4和图5为上海地区居住建筑采暖空调负荷构成情况。从图中可知,外窗是影响冬夏季采暖空调负荷的主要因素,解决好外窗的保温隔热性能是上海地区居住建筑围护结构节能的重点。
因此在面积确定的前提下,夏季当室外环境温度较低时,应尽可能降低外窗的太阳得热系数,并提高其传热系数和空气渗透量;而当室外环境温度较高时,则应尽可能同时降低外窗的太阳得热系数、传热系数和空气渗透量。
以上分析表明,针对上海地区,建筑外窗要实现有效节能,除应合理设计面积大小外,其热工性能参数应具有良好的可调节性。
4、外窗节能方案
4.1外窗开口位置与大小设计
为实现有效夏季自然通风,并避开冬季主导风向,建筑外窗的开口位置应根据当地的风环境、太阳辐射及建筑功能需求确定。
设计过程中主要根据上海风玫瑰图(图6),综合考虑区域风环境模拟结果(图7)I2]、太阳能辐射情况(图8)[1]和建筑内部参观功能布局要求,最终确定出“沪上·生态家”建筑外窗位置与面积大小,具体如表1和图9所示。
上一页12下一页
