土木水利学科前沿实验—项目16 气候响应型建筑研究进展 及关键技术的开发

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1 土木水利学科前沿实验—项目16 气候响应型建筑研究进展 及关键技术的开发
开课单位：建筑环境与新能源研究所 主讲教授：陈滨

2 主讲教师陈滨的联系方式： 办公地点：综合实验四号楼438房间 办公电话： 手机：

3 主要内容 气候响应型建筑的研究进展 健康室内环境构建的新理念

4 （Climate Responsive Buildings）
西方的“气候响应型建筑” （Climate Responsive Buildings） 中国的“冬暖夏凉”的建筑

5 大陆气候的中国民居 土窑洞借助土壤大热惯性，达到冬暖夏凉的目的。
四合院建筑冬季有效地利用了太阳能采暖和抵御北风侵袭，屋顶设计避免了夏季室内过热。

6 陕北老乡是否愿意从窑洞搬出来呢？

7 气候响应型建筑的 研究进展

8 2004~2009

9 研究开发背景 节能需要考虑整个建筑系统 要实现建筑节能，需考虑以下几个方面： 降低能源需求
保温、气密性、被动式太阳能技术应用、降低热量需求、自然降温 可再生能源的利用 太阳能、风能、土壤能、生物质能 高效节能设备 热电联产、热泵、高效通风/采暖/空调/照明系统 节能需要考虑整个建筑系统

10 目的 研究集成建筑设计理念，即将适宜的气候响应型建筑构件和采暖通风空调系统集成为一个系统，以获得最佳的环境性能。
To develop Integrated Building Concepts, where appropriate Responsive Building Elements and HVAC（Heating、Ventilation and Air Condition）system are integrated into one system to reach an optimum Environmental Performance . 研究集成建筑设计理念，即将适宜的气候响应型建筑构件和采暖通风空调系统集成为一个系统，以获得最佳的环境性能。

11 核心思想 动态和适应（dynamic and adaptive)的概念指的是建筑构件的功能、特征和热物理性能会随着时间发生改变，并适应不同建筑类型或使用者的需求（采暖、降温、通风等）。 关键问题： 建筑构件不再认为或设计成只具有“单一功能”，其应用面进一步扩大。建筑物、构造体除了能遮风避雨外，还能承担热能或流体流动的功能。

12 采用气候响应型构件所带来的益处： 极大地改善了环境性能、降低了运行费用 强化和改善了能源品质、可再生能源和低品位能
源的应用（如：废热、环境热、余热等） 提升了主、被动式蓄热的可能性 建筑设计与建筑节能技术融为一体 采用的技术与建筑使用功能和住户行为更和谐 建筑师和工程师能更好地理解集成设计理念

13 建筑构件被用来传输或储存热、光、水、空气。
什么是气候响应型构件呢？ 建筑构件被用来传输或储存热、光、水、空气。 这就意味着建筑构件（如屋顶、墙体、楼板、地面等)通 过合理地集成可以具有调节功能，如采暖、降温、通风、采 光等。

14 气候响应型构件形式 围护结构系统（通风围护结构、双层皮围护结构、适应型围护结构、动态保温……) 基础（土壤源系统、地埋管，……)
蓄能（热质利用-混凝土、重质木材-，中空部分用于蓄冷、蓄热；相变材料，……) 屋顶系统（绿色屋顶系统，……) 主、被动式太阳能系统 自然采光技术 遮阳

15 ANNEX44项目开发的技术 先进的集成围护结构（Adaptive integrated façade: AIF）
热质利用（Thermal material application: TMA） 土壤源（Earth coupling : EC） 动态保温系统（Dynamic insulation system: DIS） 相变材料（Phase change material: PCM）

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31 奥地利“气候响应型建筑”示范工程

32 通过加强保温、可再生能源的利用以及新型构件的使用，均达到了“被动式房屋”的标准（全年能量需求低于15kWh/m2)
新建居住建筑 既有建筑改造 新建办公和商业建筑

33 欧洲的“被动式房屋” 技术措施 300mm~500mm 保温 3层Low-E玻璃 有效的热回收系统 室外新风预热（冷）

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35 健康室内环境构建的 新理念

36 人的生理节律与自然 人与自然存在协调、统一、共振的关系； 理论上讲，天动，人亦动； 从应用上讲，人动必须顺应天动.
褪黑素是存在于从藻类到人类等众多生物中的一种荷尔蒙，可调节体内多种生理活动的周期性变化，其含量水平随每天的时间变化而变化。松果腺分泌的褪黑素具有昼夜和季节性节律，除光照外，温度、湿度等其他外界因素也影响着松果腺分泌褪黑素的生理效应。 褪黑素含量 时间 自然环境 人工环境

37 传统设计方法 传统被动式设计方法 气候响应型设计方法 现代方法 室内适应性设计参数 建筑物热响应曲线 人体适应性热舒适曲线
顺应四季养生的健康曲线 室外气候变化曲线 室内适应性设计参数 气候响应型设计方法

38 BEACH（Building Environment，Adaptive Comfort and Health）法
建筑物热响应曲线 人体舒适性曲线 顺应四季养生的健康曲线 室外气候变化曲线 现代设计方法 建筑物热响应曲线 人体舒适性曲线 顺应四季养生的健康曲线 室外气候变化曲线 气候响应型设计方法 BEACH（Building Environment，Adaptive Comfort and Health）法

39 城镇可持续性建筑健康环境构建关键技术研究与示范 大连理工大学、清华大学、北京中医药大学、 中国建筑科学研究院、深圳建筑科学研究院有限公司
“十二五”国家科技计划社会发展科技领域项目 所属领域：城镇化及城市发展领域 所属方向：城市生态居住环境质量保障 城镇可持续性建筑健康环境构建关键技术研究与示范 联合申报单位： 大连理工大学、清华大学、北京中医药大学、 中国建筑科学研究院、深圳建筑科学研究院有限公司

40 中国气候响应型建筑模式研究 Passive house in Europe “Passive house” in China
300mm~500mm insulation 3-pane low-e glazing Efficient heat recovery system Fresh air preheated “Passive house” in China 80mm~120mm insulation Sealed insulating glass Solar air collector Thermal mass Cold area

41 研究成果举例1 太阳能空气采暖系统及其作用下建筑物热响应特性的研究
在国内外重要期刊或国际会议发表论文80余篇，SCI检索14篇。已授权国内发明专利3项，申请专利4项 纳米 微米

42 气候响应型建筑实验平台

43 Thanks a lot！