绿色建筑技术及应用Word文档下载推荐.docx

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屋面植被绿化隔热技术

建筑屋面绿化分为三种形式：

①开敞型绿化屋面，又称粗放型屋面绿化，是屋面绿化中最简单最常用的一种形式。

②半密集型绿化屋面，是介于开敞型和密集型屋面绿化之间的一种型式。

③密集型绿化屋面，指植被绿化与人工造景、亭台楼阁、溪流水榭等互相组合而形成的屋面绿化的一种形式。

屋面绿化根据区域功能划分，可以分为种植区、园路区、水池区、人员活动区等，现主要对种植区的构造进行分析。

绿化屋面种植区的构造主要由防水层及保护层、排（蓄）水层、过滤层、基质区、植被层组成。

其基本构造及特征如图：

绿化屋面的基本构成以及绿化屋面的构造及其特征

屋面绿化的设计重要手段是巧妙利用主题建筑物的屋面、平台、阳台、窗台、和墙面等开辟园林场地，充分利用园林植物、微地形、水体和园林小品等造园因素，采用借景、组景、点景、障景等造园技法，创造出不同使用功能和性质的屋面园林绿化景观。

另外在屋面绿化设计过程中还要注意屋面载荷的设计，合理设计载荷是保证安全的前提。

隔热技术在建筑上的使用举例

蒸发隔热屋面技术

建筑屋面的隔热方式有多种，按隔热机理基本上可以分为两类:

一是靠围护结构表面附加特殊性能材料来隔热降温；

二是利用表面材料中的水分蒸发带走热量，即是利用被动蒸发隔热达到降温目的。

蒸发冷却试试利用未饱和空气的干湿球温差来制取冷量的。

但不饱和空气与水接触时，水会蒸发吸热，从而使是水和空气的温度下降。

同机械制冷一样，蒸发冷却也是通过制冷剂的蒸发来获取冷量，但不必将蒸发后的水蒸气进行压缩、冷凝回到液态后再进行蒸发，一般可以直接补充水分维持蒸发冷却过程的进行。

蒸发隔热屋面就是利用被动式蒸发隔热的。

所谓蒸发隔热屋面就是让水作为主导参与其物化过程，利用自然的方法从建筑物中移走热量，通过对流、蒸发和辐射或者是通过相邻部分传导和对流的方式来降低建筑物的冷荷载。

它与机械系统相比具有节能、环保等优点。

水是一种很好的隔热材料，它不仅比热容大、热惰性强，更重要的是它是以三种聚合态同时存在于自然界的唯一物质，这三态之间可互相进行相变，汽液之间转换可以收集（或放出）潜热。

蒸发隔热屋面就是利用水的热惰性和水的相变潜热，有效地转化和控制作用于屋面上的太阳辐射热，改善屋面的温度场分布。

热泵技术

地源热泵是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术。

它利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力，通过埋藏在地下的换热器，与土壤或岩石交换热量，并转移地下土壤中的热量或者冷量到其所需要的地方。

地源热泵全年运行状况稳定，不需要其它辅助热源及冷却设备即可实现冬季供热、夏季制冷。

所以，地源热泵是一项高效节能型、环保型并能实现可持续发展的新技术，它既不会污染地下水，又不会影响地面沉降，一年四季均能提供高品质的冷暖空气，可为我们营造非常舒适的室内环境。

地源热泵的工作原理

（一）地源热泵制冷原理

在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽-液转化的循环。

通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至地下水或土壤里。

在室内热量不断转移至地下的过程中，通过冷媒/空气热交换器，以13℃以下的冷风的形式为室内供冷。

（二）地源热泵制热原理

在制热状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，并通过四通阀将冷媒流动方向换向。

由地下的水路循环吸收地下水或土壤里的热量，通过冷媒/水热交换器内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/空气热交换器内冷媒的冷凝，由空气循环将冷媒所携带的热量吸收。

在地下的热量不断转移至室内的过程中，以强制对流、自然对流或辐射的形式向室内供暖。

地源热泵原理图

地下水源热泵示意图

生物质能利用技术

生物质原料主要包括淀粉和木质纤维素两大类。

生物质能转化技术

淀粉质原料的生物转化技术主要包括淀粉的糖化,微生物发酵和产品的精馏等过程。

淀粉发酵生产是一种古老的发酵方式,随着淀粉酶大规模工业化生产和现代深层液态发酵技术的进步,淀粉发酵的生产效率有了很大提高。

但是淀粉发酵的原料成本占整个生产成本的60%～70%,以农作物发酵生产化工产品在价格上无法与石化产品相竞争。

面对世界人口的急剧膨胀和粮食短缺,采用粮食发酵生产石化原料也将会受到限制。

对比淀粉发酵过程,利用低成本的木质纤维素原料进行生物转化的过程比较复杂,主要涉及4个步骤:

1）天然纤维素的预处理;

2）纤维素酶解转化为可发酵的小分子糖;

3）微生物发酵将糖转化为清洁燃料和化工原料;

4）生物质转化产品的分离、提纯和精制。

生物质能转化图

生物质液化技术

生物质液化是指使生物质经过一系列热化学加工过程而主要转化为液体燃料的过程。

根据不同技术路线，有直接、间接液化技术。

直接液化是指把生物质在高压和一定温度下与氢气发生反应而直接转化为液体燃料的过程。

与热解相比，利用该法可生产出物、化稳定性更好的液体产品。

间接液化是指将生物质气化所得合成气经由催化合成为液体燃料（甲醇、乙醇、二甲醚、链烃等）的过程。

生物质能液化原理图

生物质气化技术

物质气化技术，主要是以低生物质为原料的气化技术，使低生物质完成从固态到可燃气体的转化。

低生物质是以农作物秸杆为主，还可以使用玉米芯、木屑、柴草等。

由于低生物质的可再生性，因此，这项资源所产生的能源，称之为可再生能源。

生物质气化技术的用途与城市管道煤气相同，燃烧稳定、热效率高，适用于炊事、取暖、锅炉等。

生物质气化技术原理图

高层建筑双层玻璃幕墙自然通风技术

风作用于建筑形成风场，在主导风作用下建筑表面形成静风压，建筑物迎风面处于正压区，背风面处于负压区，侧面处于分离区，风压系数为负压。

高层建筑周围的风场更为复杂，建筑表面的风压系数随建筑高度的增长而增大，同时高空乱流作用于上流脉动风压是静风压的3~7倍，有时甚至达到10倍以上。

因此高层建筑上层建筑表面风压很大，直接对外开窗户会引入气流。

高层建筑的自然通风问题主要是指高层建筑上层部分由于风压过大，无法实现自然通风。

双层玻璃幕墙为高层建筑的自然通风提供了可能。

高层建筑双层玻璃幕墙自然通风原理

从图中可以看出，外层玻璃能够有效地减小脉动风压的波动幅度，使空气间层的气流变得舒适、平缓，通过打开的内层玻璃窗获得舒适的气流，实现室内自然通风。

双层玻璃幕墙的空气间层作为高层建筑风压的“缓冲层”，能够提供相对于室外平稳的气流。

但建筑的迎风面、背风面产生的风压差较大，即是在空气间层的缓冲作用下，流经室内的“穿堂风”风速仍然较大，影响建筑空间的正常使用，甚至出现关闭的门打不开或开启的门砰然关上的现象。

因此，建筑师基本上不采用“穿堂风”的高层建筑自然通风方式。

下图为可行的高层建筑的自然通风方式。

高层建筑双层玻璃幕墙湿度压差下的自然通风

被动式通风冷却技术

建筑被动式通风冷却，是指对建筑及其构配件做一定的技术设计，从而使建筑达到自然冷却的目的。

被动式冷却技术提倡利用自然资源与能源，减少机械设备与空调机组的使用。

这项技术在干燥炎热气候地区具有悠久的应用历史，是一种传统的建筑降温冷却手法。

特别是在西亚的伊朗与巴基斯坦，由于处于干燥炎热的气候条件，古代条件中使用诸多被动式冷却通风技术。

现代被动式通风式技术在建筑中的应用则可以归纳为两种形式：

穿堂风式的人体舒适性通风冷却和纵向欲冷却式通风冷却系统。

穿堂式通风冷却

人体对环境的热舒适感觉主要是受空气温度、湿度、流速与室内平均辐射温度几个因素影响。

在没有风和室内平均辐射温度不变时，人体可接受的空气温度和湿度变化范围构成一个舒适区。

根据研究显示，在一定通风作用下，这一舒适区域会有所变化，会向较高空气温湿度范围移动。

即使在相对较高的空气温湿度的环境中，只要存在一定速度的空气流动，人体依然会感觉很舒适。

所以在炎热的夏季，组织良好的室内通风就可以再一定程度上使建筑使用者感到舒适，这和通常人们直接的感受也是一致的。

组织穿堂风实现人体舒适性冷却即是利用了这一原理。

纵向遇冷式通风冷却

通风冷却技术的另一个设计原理是对进入室内的空气进行预冷。

如借助水体蒸发降温或经过地下恒温土层，使得进入室内的空气温度低于室外自然环境温度，以便在通风的过程中带走建筑内部的热量，实现建筑的被动式冷却。

这种结合自然通风的被动式冷却系统的设计，是根据自然通风原理设计均具有空气预冷作用的功能构件，利用较低的能源消耗对空气进行预先冷却并导入建筑内部，取得被动式换气与冷却降温的双重效果。

为了对通风空气进行预冷处理和对空气流进行有效控制，这类被动式通风冷却系统在设计上主要采用纵向通风模式，利用烟囱效应或文丘里效应的拔风作用，或者兜风、捕风器的捕风逆流原理产生空气动力实现系统的通风效能，减少风扇等耗能机械设备的使用。

采取的通风换气原理不同，被动式通风冷却系统的设计形式也有所不同。

大致可以分为两种：

借助于拔风原理的上引风冷却系统和借助于捕风的下引风蒸发冷却系统。

借助拔风原理的上引风冷却系统

拔风效应下的上引风冷却系统主要是借助于空气流动理论中的文丘里效应或者烟囱效应，在竖向的通风管道中形成向上的空气动力，带动建筑底层的空气向上流动，由通风管道的顶部排出室外。

被动式下引风蒸发冷却系统

被动式下引风蒸发冷却系统即PDEC系统，是当前自然通风冷却研究中比较新的一种模式。

由于自然风随着离地高度的增加风速将逐渐增大，尤其在建筑密度较大的城市环境中，建筑顶部的风速远大于底部的风速，且空气质量也较底部好。

PDEC系统就依据空气流动原理，在建筑顶部设计用于捕风的风兜或者捕风器，将自然风引入建筑内部，并且在引风道的顶端设计直接或者间接蒸发冷却来预冷外界热空气，从而形成一个“被动式下引风冷却单元”。

根据建筑的夏季冷荷载要求，设计多个或体系化的组合单元，就可以构成一个被动式下引风蒸发冷却系统。

PDEC系统实验性办公楼冷却塔原理图

PDEC系统通风冷却塔与建筑空间组合形式示意

墙体垂直绿化

墙体绿化实例

传统式墙面无辅助直接绿化法

此方法是最为简单、常用的墙面绿化方法，主要适用于清水砖墙等粗糙外表面的墙体绿化，绿化强度可达10m左右。

种植方式为地面种植，需要在靠近建筑外墙基部砌筑人工种植槽，槽宽0.6~0.7m,槽深0.5~0.6m。

种子植物主要选具有较强吸附能力的攀缘类植物，如五叶地锦、常春藤、凌霄花等。

传统式墙面有辅助绿化法

此方法是在上述方法的基础上，在建筑外墙上嵌入钢钉固定金属网来辅助绿化植物攀爬的墙面绿化，主要适用于涂料墙面、马赛克、面砖等较光滑外表面的墙体绿化。

绿化高度可达15~20m。

采用此方法进行墙体绿化时，应考虑建筑外墙侧向承载能力，在墙上嵌入钢钉的洞孔缝隙应注入树脂封闭，以防水汽渗入墙体内部。

墙面无辅助直接绿化法实例（左）有辅助绿化法实例（右）

种植箱预制装配式绿化墙

种植箱预制装配式绿化墙的主要特点就是将建筑预制装配技术与植物人工栽培技术有机的结合在一起，运用于墙体绿色改造中。

种植箱预制装配式绿化墙也被称作装配式“绿毯”，绿化墙主要有承载框架和种植模块两部分组成。

承载框架是绿化墙的独立支撑结构，是由轻质金属、工程塑料等高强轻质材料搭建的绞手式挂架，挂架与既有建筑外墙柔性铰接，起稳定作用。

“绿毯”实际上是由多个标准化的种植箱拼装而成，每一个种植箱都是一个独立的、自给自足的植物生长单元。

这些植物箱都是在培养基地成型后，才运至施工现场完成铺装的，整个施工过程就像预制装配式建筑的建造过程，装配完成的同时绿化墙也一次成型。

这种墙体绿化方法的优势在于：

现场施工简单，对原建筑外墙影响小；

铺装一次成型，绿化效果立竿见影；

可根据原建筑外墙窗口、阳台等位置灵活调整绿化布局，不影响室内采光、通风；

“绿毯”与原建筑外墙组合成双层帷幕，形成生态空调，是一种特殊的、生态的建筑节能措施。

种植箱预制装配式绿化墙结构示意图