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酒泉高校教学建筑节能设计策略研究

时间:2018-08-19 10:01来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
本文是一篇建筑工程论文,建筑工程是伴随着人类社会的发展而发展起来的。所建造的工程设施反映出各个历史时期社会经济、文化、科学、技术发展的面貌,因而建筑工程也就成为社
本文是一篇建筑工程论文,建筑工程是伴随着人类社会的发展而发展起来的。所建造的工程设施反映出各个历史时期社会经济、文化、科学、技术发展的面貌,因而建筑工程也就成为社会历史发展的见证之一。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇建筑工程论文,供大家参考。
 
第 1 章 绪论
 
1.1 课题研究背景
1.1.1 节约型社会背景下的建筑发展新趋势
自工业革命以来,人类文明飞速发展,但是人类一味地追求进步,肆无忌惮的向大自然获取资源,却忽略了经济带来的环境污染问题,能源高消耗问题。随着问题的进一步恶化,异常气候出现的越来越频繁。[1]例如全球气候变暖、自然灾害、雾霾等问题越来越严重,并且一直在影响着人们的生活。近几十年,由于人们为了更快的发展盲目的过度开发利用不可再生资源,使不可再生资源日渐枯竭。从源头上控制造成气候变化的原因才是解决问题的关键,因此各国投入大量的人力财力寻找解决这些问题的办法,保护环境和节约能源受到世界广泛关注。我国经济的快速发展使人口规模增长,城市不断扩张,使我国建设用地越来越紧张、人均资源相对不足、生态系统越来越脆弱且存在潜在自然灾害的可能。结合我国国情,政府把“建设节约型社会、“实现可持续发展”作为我国发展战略,促进我国有能源高消耗到低消耗高效率的转型。据统计,我国每年新建成 20 亿平方米的房屋面积,其中高能耗建筑面积占总建筑面积的 80%[1]。伴随着建筑总量的增加及人们对舒适度要求的提高,建筑能耗将急剧上升且在全国总能源占的比例最大。建筑行业能源消耗大,环境负荷过重等负面影响的日益严重,造成了环境破坏,使人们逐渐认识到建筑的可持续发展是解决环境污染、能源危机的有效措施。21 世纪,人类共同提倡可持续发展应对环境污染、能源危机,生态建筑、绿色建筑是在建设节约型社会的背景下衍生出来的,作为实现传统高消耗发展模式到高效绿色低消耗发展模式的重要措施。而节能建筑从属于绿色建筑,是根据各个地区的气候差异性进行设计,因此节能建筑更具有针对性及地域性。
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1.2 研究意义和研究目的
 
1.2.1 研究意义
创建绿色环境是顺应时代的新形势,也是时代发展的需要的,作为高等教育场所,节约型校园建筑的兴起与建设势在必行。酒泉相比于我国大部分经济发达地区,在教学环境及教学硬件均落后于经济发达地区,从生理及心理上均不能满足学生的需求。本文通过研究适用于酒泉高校建筑节能设计策略,以期在满足节约能源的前提下,为学生提供舒适的教学环境,因此研究该地区高校校园建筑节能设计策略具有重要的理论意义。在酒泉推广节能技术有着较高的经济价值。酒泉虽地处西北地区,但教育结构相对完整,学校基础设施齐全。教学楼大都是当地高校最主要的建筑,数目多,使用频率高,具有较大的节能潜力,因此在酒泉发展建筑节能设计策略是具有相当的经济价值。高校节能设计理念的推广,不仅对在校的师生有益,同时也具有很大的社会意义。首先人们对生活品质的高要求,使人们也逐渐意识到健康的生活学习环境的重要性:其次,建筑节能理念潜移默化的影响着师生,即可以让师生们亲身体验节能建筑的使用,又可以让学生了解节能建筑是如何节能的,使师生对节能理念的认识更深入。
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第 2 章 酒泉高校节能设计原则
 
2.1 酒泉建筑气候特征分析
2.1.1 我国建筑气候分区
气候是进行建筑设计时首要考虑的因素,再加上我国幅员辽阔,疆域广大,自然环境复杂多样,形成了具有不同气候特点的区域,通过了解不同区域气候特点的差异性,使设计师针对不同的气候条件因地制宜的进行建筑设计,充分利用自然条件营造舒适的室内环境。目前我国颁布的《民用建筑热工设计规范》(GB50178-93)从热工学的角度将我国分为五个建筑热工气候分区:严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和地区(图 2.1)。其作用是根据各个区域不同的气候特点进行建筑热工设计,满足人体对建筑内部热环境的需求,使其更利于建筑节能。根据建筑热工分区,酒泉市位于严寒地区,在进行设计时以主要考虑冬季保温。
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2.2 高校教学楼类型和空间组合
 
2.2.1 高校教学楼类型
从教学楼服务人群分,可分为:供校内学生使用的教学建筑。该类建筑用于提供基础知识和其他类相关学科知识的教授。为校内学院或系服务的建筑群。该类建筑为高年级学生、研究生或研究人员提供专属教学空间以供他们进行实验或研究。从教学楼使用功能分,可分为:教学功能单一,仅仅用于教学的教室或简单配套相关教学设施,其指导思想强调分区,这种类型在我国以往的高校中较为常见。多种功能布置在一起的教学建筑。不仅有教学功能,还包括与教学相关的科研室、图书室等,甚至还包括用于大型活动的多功能厅,这种类型在高校建筑综合体中较常见。从教学楼的布置方式分为;集中式教学楼。将所有公共教室布置在一栋或几栋教学楼里,方便管理,设备使用率较高,但是由于人流量过大需要解决停车问题。分散式(或组团式)教学楼。多栋教学楼利用庭院、廊道或道路进行联系,沿着基地展开,限制条件较少,可以创造出多样的建筑空间形式及教学氛围,能获得良好的通风和采光。根据教学建筑所需要的功能,合理组织交通流线、布置内部各个功能空间位置、考虑节能技术对室内空间组合形式的影响。本文研究的是教学建筑节能设计,通过介绍教学建筑空间组合形式的分类及特点综合考虑教学建筑能耗问题,为后序的节能设计研究提供理论基础(图 2.3 )。外廊式教学楼。造型简单,多为板式建筑,利用靠外墙的走廊连结各个功能空间,利于建筑内部采光通风。不同地区外廊有不同的功能,在夏热冬冷地区和夏冷冬热地区,外廊可可阻挡夏季直射光;在寒冷地区或严寒地区,外廊可作为温度阻尼区减少热量散失。
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第 3 章 酒泉高校教学建筑场地规划节能设计策略.........21
3.1 适应气候的建筑总体布局............21
3.1.1 因地制宜的建筑选址.........21
3.1.2 结合当地气候条件的建筑朝向......... 21
3.1.3 利于采光通风的总平面布局....23
3.2 调节建筑微气候的室外环境........25
3.2.1 绿色植被设计....25
3.2.2 水体环境设计....26
3.3 本章小节......26
第 4 章 酒泉高校教学建筑单体节能设计策略.........27
4.1 建筑体形的综合优化设计............27
4.1.1 建筑体形的选择........ 27
4.1.2 体形系数的有效控制.........28
4.2 内部空间的采光通风设计............29
4.3 利于保温的建筑围护构造节能设计策略....43
4.4 本章小节......51
第 5 章 案例实践—酒泉市职业技术学院新能源综合楼设计为例..........52
5.1 以气候特征为导向的场地规划设计....52
5.2 以减少能耗为导向的适宜性节能技术分析.........56
5.3 本章小结......65
 
第 5 章 案例实践—酒泉市职业技术学院新能源综合楼设计为例
 
5.1 以气候特征为导向的场地规划设计
酒泉在建筑气候区划图中属于严寒地区。所以在进行设计时以冬季保温为主,夏季防热为辅。根据前面的分析,酒泉夏季主导风向为东南风,冬季主导风向为西南风。最佳朝向为南偏西 7.0°,近似于正南正北,适宜朝向为南偏西46°—南偏东 30°之间。将基本环境气候与场地整体规划、建筑功能综合考虑,确定建筑选址与朝向(图5.1)。项目选址北侧为已建文经实训楼;南侧为校园景观用地;东侧为原有教学楼;西侧为校园预留用地。酒泉职业技术学院综合楼人流主入口位于场地西侧,与内部庭院相相连,不仅使空间景观延续又对人流进行了引导,又留有足够的空间使人流集散。底层架空的连廊将建筑内部各个功能相联系,方便了各个功能之间的联系。该项目功能为教学功能,设有普通教室、实验室、办公室、计算机机房以及多功能厅(图 5.2)。建筑结构为框架结构,地上 6层、地下 0 层,节能计算面积(地上)为 10199.21m2。通过模拟结果可以发现,以上建筑体形南侧室外风压较大,均利于自然通风。匚字型、工字型的建筑内庭院在夏季风速几乎为 0,但是有利于冬季阻挡寒风。L字型开口朝向夏季主导风向,夏季室外风压差较大,利于夏季通风,也有利于冬季挡风。虽然 E 字型建筑南侧风压差较大,但是北侧分压差较小,建筑北侧不利于自然通风。冬季,E 字型建筑转角风明显,可采取适当措施进行调整。一字型建筑两端风速、风压较大,可以形成穿堂风为走廊提供通风;但是不利于冬季避风,可以考虑一字型组合的形式。
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结论
 
为了适应经济的快速发展,高校规模不断扩张、教育模式不断更新,大量新的教学建筑应运而生。由于高校教学建筑数量多、体量大,且校园建筑是能源消耗的主要部分,因此高校校园建筑具有很大的节能潜力。由于高校校园建筑是教书育人的地方,不仅要为学生提供健康舒适的学习环境,还应为社会的可持续发展奠定基础。文通过研究证明寒冷地区教学楼建筑节能要从本地区特殊的气候条件和教学楼建筑特点出发,寻找解决问题的方法。本文以酒泉的高校校园建筑作为研究对象,旨在为经济相对落后且节能潜力巨大的地区在以后进行高校校园建设时提供参考。本文通过分析酒泉的建筑气候特征,针对其气候与功能特殊性,认为该地区的建筑节能设计应选择与环境相适应的节能设计策略为主。通过研究分析,以酒泉职业技术学院综合楼设计为例,通过节能计算分析,总结出适用于酒泉的节能设计如下:
(1)酒泉最佳朝向为南偏西 7.0°,近似于正南正北,适宜朝向为南偏西46°—南偏东 30°之间。根据我国建筑气候分区图,看出酒泉属于严寒地区,主要是冬季保温,因此结合酒泉光环境、风环境及气候特点尽量选择错列式及斜列式的建筑布局。为了可以进一步提建筑内部及场地的舒适性,合理的设计水体、植被,创造适宜的建筑微气候。
(2)建筑体形尽量选择一字形及以一字为基础围合的形体并且将开口尽量布置在东侧,与酒泉的夏季主导风垂直,该布局形式简单紧凑,体形系数小,可以有效的较少能耗并且利于场地及室内通风。根据各个功能区对采光和通风要求的高低,进行功能分区。将普通教师布置在南侧,将实验室、科研室等功能的空间布置在北侧,并且将辅助空间作为温度阻尼区布置在建筑两端,使室内温度更稳定。
(3)在酒泉,应选择适宜的围护结构以达到冬季室内保温的效果。酒泉地处严寒地区,建筑墙体选择外墙外保温来满足冬季保温的要求。考虑到教学建筑对采光要求较高,开窗面积往往较大,而窗户又是热损失的主要构件,因此,外窗选用 Low-E 这种性价比的节能玻璃,不仅透光率高而且可以减少热损失。建筑屋面是建筑围护结构中最特殊的部位,位于建筑顶部,是房间顶部与外界进行进行冷热交换的主要通道。为了减少冬季热量通过屋面的流失,建筑屋面选用外保温屋面。
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参考文献(略)
(责任编辑:gufeng)
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