集成GUD系统的低能耗建筑设计研究
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摘要
低能耗建筑对于我国减少能源消耗,实现减少单位国内生产总值碳排放量的目标有着重要的意义。在低能耗建筑的设计中,集成设计是一种重要的方法,通过将被动式和主动式节能技术与建筑设计进行合理的整合,可以达到创造良好热舒适环境和节约建筑能耗之间的平衡。
GUD系统是以主动式节能为主的建筑节能技术,地下冷热源系统通过消耗少量的水泵电力来获取室内热环境调节所需的冷热水资源；地板送风系统采用室内局部热环境控制的方法,使用较少的冷热量使工作区达到合适的气温和风速；动态通风墙则利用墙内主动通风来隔绝室外热环境对室内的影响,改善室内的辐射温度；三者共同作用提高了室内工作区热环境的舒适性。本文从实践的角度探索了集成GUD系统的低能耗建筑设计模式。
研究中主要以财政部、建设部可再生能源建筑应用示范项目——华中科技大学建筑与城市规划学院扩建项目(以下简称示范建筑)作为平台,从以下方面展开研究：
首先介绍了示范建筑的概况,结合国内外的相关研究和实践经验,简要分析了GUD系统中三个子系统各自的特点,理清了GUD系统运行的功能流线。
在实测研究中,对示范建筑的室外和室内热环境、围护结构表面温度以及建筑能耗等方面进行了较长时期的测量,并运用对比研究的方法分析其特点。
模拟研究中用实测数据对计算机模型进行了检验,运用CFD模拟的方法对GUD系统在建筑中的集成设计进行优化探讨,研究系统采取不同送风方式、墙体采取不同的材料及构造形式对建筑室内热环境的影响。
在实测研究和模拟研究的基础上,以夏热冬冷地区办公建筑为例,对集成GUD系统的低能耗建筑设计设计方法进行了探讨。在系统设计方面,对GUD系统在建筑中集成的设计内容进行了归纳,并针对系统在热环境调节方面存在的问题,提出了一些补充设计思路；在建筑设计方面,着力探讨了集成设计对建筑室内空间和围护结构构造设计的影响,并对低能耗建筑集成GUD系统的设计流程进行了阐述。
本文旨在为集成GUD系统的低能耗建筑设计模式的推广应用打下一定的基础,集成设计的理念也为低能耗建筑的设计提供了新的思路。
Low energy building has an important significance in reducing energy consumption and achieving the target of reducing carbon emissions per unit of GDP for China. Integrated design is an important way in the design of low energy buildings. Through integrating the passive and active energy-saving technologies with architecture design reasonably, the balance between creating a thermal comfort environment and building energy saving can be achieved.
GUD system is an energy saving technology that active ways highlighted. The underground cooling systems obtain the required adjustment hot and cold water to adjust the indoor thermal environment by pumping small amount of power; the floor air supply system achieve the proper temperature and wind speed with less energy by using the control method of local indoor thermal environment; the dynamic ventilation wall improves the indoor radiation temperature by using the active ventilation to isolate the impact of outdoor thermal environment on the indoor one. The combination of the three methods above improves the thermal environment comfort of indoor working space.
The research is based on the study of the expansion projects of the College of Architecture and Urban Planning in Huazhong University of Science and Technology, which is the demonstration construction of the application of renewable energy building ratified by the Ministry of Finance and the Ministry of Construction in China. It will carry out the research mainly from the following aspects:
At first the author analysis the mechanism of three subsystems of the GUD system from related research and practical experience both domestic and international and gets clear the functional streamline of the system operation.
The author takes a long-term measurement on the climatic characteristics of the site, the indoor thermal environment of the construction, the envelope surface temperature of the building, the energy consumption of the building and some other related aspects, and researchs the characteristics by using comparative study method.
During the simulation study, the author tests the computer models with measured data, optimizes the design of buildings integrated with GUD system using the CFD simulation method, and studies the impact on the indoor thermal environment with different ways of air supply, materials of walls and tectonic pattern of the system.
Based on the experimental study and the simulation, the author takes a discussion on the design of low-power office buildings integrated with GUD system. In the aspect of system operation, the optimization of integrated system in building design are summarized, and several additional design ideas are suggested; while in the aspect of architecture design, the article probes into the impact of the integrated design on the Interior space of buildings and the tectonic design of retaining structures, and the design process of the low energy buildings integrated with GUD system are described.
This paper aims at laying a foundation for the promotion and application of the design patterns of low energy buildings Integrated with GUD System; and meanwhile, the concept of integrated design provides a new thought for low energy building design.
GUD系统是以主动式节能为主的建筑节能技术,地下冷热源系统通过消耗少量的水泵电力来获取室内热环境调节所需的冷热水资源；地板送风系统采用室内局部热环境控制的方法,使用较少的冷热量使工作区达到合适的气温和风速；动态通风墙则利用墙内主动通风来隔绝室外热环境对室内的影响,改善室内的辐射温度；三者共同作用提高了室内工作区热环境的舒适性。本文从实践的角度探索了集成GUD系统的低能耗建筑设计模式。
研究中主要以财政部、建设部可再生能源建筑应用示范项目——华中科技大学建筑与城市规划学院扩建项目(以下简称示范建筑)作为平台,从以下方面展开研究：
首先介绍了示范建筑的概况,结合国内外的相关研究和实践经验,简要分析了GUD系统中三个子系统各自的特点,理清了GUD系统运行的功能流线。
在实测研究中,对示范建筑的室外和室内热环境、围护结构表面温度以及建筑能耗等方面进行了较长时期的测量,并运用对比研究的方法分析其特点。
模拟研究中用实测数据对计算机模型进行了检验,运用CFD模拟的方法对GUD系统在建筑中的集成设计进行优化探讨,研究系统采取不同送风方式、墙体采取不同的材料及构造形式对建筑室内热环境的影响。
在实测研究和模拟研究的基础上,以夏热冬冷地区办公建筑为例,对集成GUD系统的低能耗建筑设计设计方法进行了探讨。在系统设计方面,对GUD系统在建筑中集成的设计内容进行了归纳,并针对系统在热环境调节方面存在的问题,提出了一些补充设计思路；在建筑设计方面,着力探讨了集成设计对建筑室内空间和围护结构构造设计的影响,并对低能耗建筑集成GUD系统的设计流程进行了阐述。
本文旨在为集成GUD系统的低能耗建筑设计模式的推广应用打下一定的基础,集成设计的理念也为低能耗建筑的设计提供了新的思路。
Low energy building has an important significance in reducing energy consumption and achieving the target of reducing carbon emissions per unit of GDP for China. Integrated design is an important way in the design of low energy buildings. Through integrating the passive and active energy-saving technologies with architecture design reasonably, the balance between creating a thermal comfort environment and building energy saving can be achieved.
GUD system is an energy saving technology that active ways highlighted. The underground cooling systems obtain the required adjustment hot and cold water to adjust the indoor thermal environment by pumping small amount of power; the floor air supply system achieve the proper temperature and wind speed with less energy by using the control method of local indoor thermal environment; the dynamic ventilation wall improves the indoor radiation temperature by using the active ventilation to isolate the impact of outdoor thermal environment on the indoor one. The combination of the three methods above improves the thermal environment comfort of indoor working space.
The research is based on the study of the expansion projects of the College of Architecture and Urban Planning in Huazhong University of Science and Technology, which is the demonstration construction of the application of renewable energy building ratified by the Ministry of Finance and the Ministry of Construction in China. It will carry out the research mainly from the following aspects:
At first the author analysis the mechanism of three subsystems of the GUD system from related research and practical experience both domestic and international and gets clear the functional streamline of the system operation.
The author takes a long-term measurement on the climatic characteristics of the site, the indoor thermal environment of the construction, the envelope surface temperature of the building, the energy consumption of the building and some other related aspects, and researchs the characteristics by using comparative study method.
During the simulation study, the author tests the computer models with measured data, optimizes the design of buildings integrated with GUD system using the CFD simulation method, and studies the impact on the indoor thermal environment with different ways of air supply, materials of walls and tectonic pattern of the system.
Based on the experimental study and the simulation, the author takes a discussion on the design of low-power office buildings integrated with GUD system. In the aspect of system operation, the optimization of integrated system in building design are summarized, and several additional design ideas are suggested; while in the aspect of architecture design, the article probes into the impact of the integrated design on the Interior space of buildings and the tectonic design of retaining structures, and the design process of the low energy buildings integrated with GUD system are described.
This paper aims at laying a foundation for the promotion and application of the design patterns of low energy buildings Integrated with GUD System; and meanwhile, the concept of integrated design provides a new thought for low energy building design.
引文
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