绿色建筑发展及模拟技术的应用(共58页)

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1、绿色建筑发展及模拟技术的应用p 中国绿色建筑发展p 绿色建筑标准设计流程p 模拟技术的应用目录CONTENTS全国绿色建筑总数量全国绿色建筑总数量1住建部副部长仇保兴在“第九届国际绿色建筑大会”开幕式上表示，绿色建筑已经形成全球共识，中国绿色建筑发展迅速，每年绿色建筑数量都会翻一番。绿色建筑包含新建绿色建筑和既有建筑的绿色节能改造，我国目前有400亿平方米既有建筑，每年新增20亿平方米新建筑，都将是绿色建筑的广阔空间。23按照现有绿色建筑评价标准，绿色建筑分为一星、二星和三星3个级别，三星为高标准。据统计，目前全国共评出1014项绿色建筑评价标识项目，预计2013年全年不低于500个项目。正式

2、通过国家和地方建设部认证的绿色建筑项目1014个 截止2013.6.8 星级项目数量（个）一星级376二星级404三星级243 公共建筑/居住建筑/工业建筑（个）公共建筑455居住建筑559工业建筑7全国绿色建筑数量分布全国绿色建筑数量分布 标识数量（个）设计标识966运营标识55在通过认证的1014个绿色建筑评价标识中，设计标识项目966个，运营标识项目仅55个。绿色建筑标识分为两种，一种为设计标识，工程审查结束后即向国家提出申请。另一种为运行标识，建筑物竣工以后投入运行一年，通过一年四季不同气候得出的能效数值，通过申请得到的标识。目前运行标识不尽如人意，绿色建筑下一步工作是把运行标识提高上

3、来。全国绿色建筑评价标识数量分布全国绿色建筑评价标识数量分布继2011年我国绿色建筑标识数量得到井喷式增长以后，2012年绿色建筑标识数量保持强劲增长态势。2012年绿色建筑认证项目较2011年全年多80%。2013年绿色建筑标识数量势必迅猛增长。年份 总数量一星级二星级三星级08年1143409年20371010年11836572511年23772877812年4271761579413年208859330绿色建筑星级项目逐年变化情况绿色建筑星级项目逐年变化情况目前国家绿标三星级由住房和城乡建设部专家委员会进行评审，一、二星级评价权限下放，由地方专家委员会进行评审。这一举措有利于推动我国绿色

4、建筑发展，各地绿色建筑数量进一步增加。年份 总数量建设部项目地方项目08年1110109年2018210年118625611年2371746312年42729513213年20815454建设部项目与地方项目逐年变化情况建设部项目与地方项目逐年变化情况城市数量城市数量城市数量城市数量广西6福建2新疆2江西2浙江15四川7河北3香港1上海18重庆9宁夏2广东91江苏111吉林2陕西31湖南1青海5合计：308（个）截止到2013年6月8日，已有31个省市自治区有地方性绿色建筑评价标准或规范。分别为：上海、浙江、深圳、江苏、宁夏、大连、新疆、广西、河北、辽宁、福建、四川、厦门、山东、天津、湖北、陕

5、西、湖南、青岛、黑龙江、吉林、江西、重庆、安徽、山西、北京、青海、广东、河南、甘肃、内蒙古。另外，针对特殊建筑类型的绿色评价标准已开始制定，部分已开始实施。已开展绿色建筑评价标识的地区及项目数量分布已开展绿色建筑评价标识的地区及项目数量分布现状：绿色建筑数量从地域分布来看，城市前五名分别为深圳95个，苏州87个，上海85个，北京51个，天津43个。省排名前五名分别为广东，江苏，上海、北京、天津。分析：受到各个地区经济发展水平、可持续发展理念等因素的影响，绿色建筑的发展呈现出一定的地域差异：东南部发达地区远超过西北部偏远地区，南方超过北方。全国绿色建筑位置分布全国绿色建筑位置分布全国地产商的绿色

6、建筑项目分布全国地产商的绿色建筑项目分布 绿色建筑申报的单位中，房地产开发商至少占40%。住宅类绿色建筑，万科、绿地、万达、朗诗集团申报得较多，公建类绿色建筑，万达、绿地、招商等集团申报较多。从申报情况和评审中不难发现，星级较高的开发单位，在绿色建筑研发上投入更多，且逐渐形成了自己的技术体系。20132013绿色建筑标准化设计流程2项目前期方案阶段项目初步设计阶段绿色策略及定位绿色技术路线经济性分析绿建初步设计方案建筑性能专业模拟绿色技术专项分析施工图设计阶段绿色建筑深化模拟绿色建筑专项计算专项节点图纸绿色建筑标识申报书自评估报告绿色建筑设计专篇申报材料填写申报材料整理项目评估申报阶段设计院绿

7、色建筑标准化设计流程绿色建筑模拟应用 绿色建筑，是指在建筑全生命周期内，最大限度地节约资源、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的适用空间，与自然和谐共生的建筑。节地与室外环境节能与能源利用节水与水资源利用节材与材料资源利用室内环境质量运营管理 绿色建筑的设计方法突破了传统建筑的设计理念。强调建筑、环境及人的和谐共生，采用全面、综合、动态、全生命周期等新的视角展开设计。大量的模拟工具及计算机辅助设计工具被应用于设计实践，取代了以往只采用CAD软件绘图的时代。建筑全寿命周期前期方案初步设计施工图设计项目运营影响效果影响效果时间项目开始项目结束高低投入程度投入程度投入程度建筑模拟技术应用

8、建筑模拟技术应用建筑模拟技术应用绿色建筑设计中的模拟技术室外风环境模拟小区热岛模拟环境噪声模拟建筑日照模拟建筑能耗模拟自然采光模拟自然通风模拟围护结构节能分析太阳能热水建筑一体化分析室内背景噪声模拟模拟工具PKPM绿色建筑系列软件建筑能耗模拟软件PBES 风环境模拟软件Stream光环境模拟软件PKCG 日照分析软件Sunlight 声环境模拟软件SoundPlan 负荷分析软件BuildLoad太阳能热水建筑一体化软件Solar 建筑节能软件PBECA2013计算书室外风环境模拟分析报告 室内背景噪声分析报告环境噪声模拟分析报告 室内自然采光模拟分析报告建筑能耗模拟分析报告 室内自然通风模拟

9、分析报告太阳能热水建筑一体化计算书 日照模拟分析报告内表面最高温度计算书模拟报告模拟报告计算报告室外风环境模拟室内光环境模拟太阳能热水建筑一体化分析1 室外风环境及热岛强度模拟 CFD模拟可实现 建筑室外风环境模拟，室内自然通风模拟及小区热岛模拟。通过模拟室外风和热岛可以准确得到建筑周围风速，风压、温度等分布情况，为优化建筑布局和改善建筑规划提供方案指导。通过模拟室内自然通风，可得到室内温、湿度、污染物浓度等的分布情况。分析室内热环境和自然风的有效性，为优化建筑室内布局和窗口设计提供指导。方法：利用 计算流体力学软件（CFD）进行迭代求解，得到建筑室外环境的风速和温度分布。优点：模拟方法成本低

10、、耗时短，流场信息丰富、直观，易于进行参数敏感性分析和模拟复杂流场。4.1.13 住区风环境有利于冬季室外行走舒适及过渡季、夏季的自然通风。5.1.7 建筑物周围人行区风速低于5m/s，不影响室外活动的舒适性和建筑通风。绿色建筑评价标准GBT50378-2006的要求u 建筑周围人行区距地1.5 m高处，风速V小于5 m/s；u 风速放大系数小于2；u 夏季、过渡季建筑前后压差大于1.5 Pa，有利于夏季自然通风；u 冬季的前后压差小于5 Pa，有利于冬季防风；u 项目模拟建筑没有出现无风区，不影响项目室外散热和污染物消散。指标要求主要解决室外活动舒适性、夏季自然通风及冬季防风等问题模拟工况工

11、况工况基本情况基本情况风向风向频率频率%风速风速m/s评价内容评价内容工况1夏季10%大风SSE12.013.0行人舒适性工况2过渡季10%大风SW11.444.0行人舒适性及防风节能工况3冬季10%大风E9.165.0行人舒适性及防风节能工况4夏季平均风速SSE12.011.7自然通风工况5过渡季平均风速SW11.442.2自然通风及防风节能工况6冬季平均风速E9.162.9防风节能 河南地区某项目室外风环境模拟 采用Stream风环境模拟软件进行模拟，划分300万网格精度，综合考虑地面、地势高差、草木、水体等环境因素影响。河南地区某项目室外风环境模拟 夏季迎风测风压 东、南侧风压基本处于1

12、 Pa以上，局部达到4 Pa以上，西、北侧风压基本小于0 Pa，局部低于-4 Pa，前后压差达到13 Pa之间，室内可利用自然通风。河南某项目室外风环境模拟中间局部人行区域距地1.5 m高度风速稍大，约达到4.55m/s之间，其他区域风速基本处于1.6 m/s以内，风速均小于5.0 m/s，符合行人舒适要求。改善措施对于人行区域风速大于5m/s的地方，可种植一些高大的乔木、退台设计、布局等措施来改善室外风环境。室外风环境优化分析：1、室外计算参数月份月份123456789101112平均(m/s)2.42.52.83.13.02.42.22.12.22.42.52.419712000年秦皇岛各

13、月平均风速风向风向夏季夏季过渡季过渡季冬季冬季风向频率风向频率(%)平均风速平均风速(m/s)10%大风大风(m/s)风向频率风向频率(%)平均风速平均风速(m/s)10%大风大风(m/s)风向频率风向频率(%)平均风速平均风速(m/s)10%大风大风(m/s)N2.122.405.003.832.505.005.193.306.00NNE2.222.604.003.742.705.004.782.303.00NE4.762.203.005.492.905.007.232.604.00ENE8.042.504.0010.014.808.0014.813.607.00E12.123.105.00

14、9.654.107.005.013.407.00ESE9.213.004.003.353.205.002.162.805.00SE8.252.604.001.882.504.001.112.705.00SSE8.042.504.003.132.504.001.522.704.00S8.252.203.005.902.404.001.462.204.00SSW8.252.504.009.262.704.003.562.204.00SW10.742.804.0014.223.305.007.812.404.00WSW7.512.604.0010.533.306.0011.602.605.00W4.

15、812.203.007.513.105.0010.322.504.00WNW2.802.003.004.633.106.008.402.705.00NW1.531.703.003.552.806.007.873.105.00NNW1.321.703.003.272.705.007.173.305.00乐亭典型气象年气象数据2、建筑区域广场、周边建筑改善措施：1、补充东侧150m左右建筑物2、改变周边景观布局改善前改善后城市区域风场模拟绿色建筑评价标准 4.1.12 住区室外日平均热岛强度不高于1.5热岛强度：热岛中心气温减去同时间同高度（1.5m高处）远郊气温的差值福建某新建小区热岛强度模拟增

16、大城市绿地面积、减少驾车尾气排放、减少工业和生活等方面的热量排放、定期洒水，保持水土涵养改善措施2 室内自然通风模拟方法：采用计算流体力学方法，得到室内温度场、速度场、浓度场、压力场、换气次数甚至PMV、PPD的空间分布。优点：前瞻性、周期短、费用低、速度快等。根据绿色建筑评价标准要求，主要室内功能房间的换气次数不应小于2次，利用模拟可验证各个自然通风区域的换气次数是否满足要求。4.5.4 居住空间能自然通风，通风开口面积在夏热冬暖和夏热冬冷地区不小于该房间地板面积的8%，在其他地区不小于5%。5.5.7 建筑设计和构造设计有促进自然通风的措施。u 主要功能房间通风开口面积与房间地板面积之比不

17、小于8%或5%；u 室内通风换气次数不低于2次/h；u 室内没有出现漩涡区，不影响项目室内散热和污染物消散。指标要求绿色建筑评价标准 GBT50378-2006的要求主要解决室内通风换气、污染物消散等问题 该户型北侧厨房、洗衣房区域的气流相对较强，室内其他大部分区域的气流分布较为均匀，南北两，南北两侧通风口位置呈对称分布，有利于“穿堂风”的形成，室内布局有利于空气流通，通风效果相对较好。河南某居住建筑室内自然通风模拟风速矢量图卫生间厨房主卧次卧起居室 户型北侧洗衣房、厨房、餐厅区域的空气龄相对较大，约在225360 s之间，南侧卧室、客厅区域的空气龄相对较小，基本在160 s以下，室内通风换气

18、效果相对较好，能够保证室内空气质量。河南某居住建筑室内自然通风模拟空气龄空气龄 是指空气质点自进入房间至到达室内某点所经历的时间，空气龄是房间内某点处空气在房间内已经滞留的时间，反映了室内空气的新鲜程度，它可以综合衡量房间的通风换气效果，是评价室内空气品质的重要指标。万达IMAX影院室内气流组织模拟 方法：利用计算流体力学软件模拟计算室内风速、速度、相对湿度、污染物浓度、空气龄等参数分布，从而分析评价通风换气效率、热舒适和污染物排放效率等。方法：以采光系数、窗墙比和达标面积比例为主要测评参数，通过计算机软件计算出，测评参数的室内分布，判断是否满足自然采光要求。绿色建筑评价标准要求75%以上的主

19、要功能空间室内采光系数满足建筑采光设计标准GB/T50033中3.2.23.2.7条的要求。而这种绝对量化的预测必须通过计算机模拟工具进行辅助分析。3 室内自然采光模拟 4.5.2 卧室、起居室（厅）、书房、厨房设置外窗，房间的采光系数不低于现行国家标准建筑采光设计标准GB 50033的规定。5.5.11 办公、旅馆类建筑75%以上的主要功能空间室内采光系数满足现行国家标准建筑采光设计标准0850033的要求。u 各功能房间窗墙面积比满足采光设计标准要求，居住建筑卧室、起居室不低于1/7；u 各功能房间采光系数不低于现行国家采光设计标准要求，卫生间为0.5%，起居室、卧室、书房等为1%，办公室

20、、会议室等为2%，需乘以各地方光气候系数；指标要求绿色建筑评价标准 GBT50378-2006的要求主要解决室内采光、减少照明能耗等问题 室内自然采光是绿色建筑当中非常重要的一个内容，将自然光引入室内，减少照明能耗，是绿色建筑设计的必选项之一。光环境模拟可以分析室内光环境质量，包括采光系数、眩光指数等，并可视室内采光环境视觉效果，将性能评估与设计优化手段相结合，形成开窗洞口大小、空间布局、隔断形式、中庭、天窗、导光筒、外窗材料透光系数、反光板、采光井等措施来强化室内自然采光效果。采用了最新建筑采光设计标准以及Radiance的算法，采光系数基于CIE全阴天模型计算。PKCG自然采光软件以最新修

21、订的建筑采光设计标准GB 50033-2013为依据，基于全阴天的天空模型进行采光计算（侧面采光、顶部采光），以采光系数和室内天然光照度作为采光设计的评价指标，判断是否满足室内环境质量的要求。自然采光模拟分析自然采光模拟分析4 建筑能耗模拟 建筑能耗的模拟和分析是进行绿色建筑设计和评估的重要手段。建筑在使用过程中的能耗，主要包括空调、采暖、照明、设备、通风、水泵等方面的能耗。优秀的绿色建筑就是要在保证和提高建筑舒适度的条件下，合理使用能源，不断提高能源利用效率。建筑能耗模拟主要解决绿标当中节能优选项80%，提高节能率的问题可持续发展设计的能耗模拟工具 PKPM能耗模拟软件是以DOE-2为计算内

22、核，是国家指定的三款能耗模拟软件之一。完全依据国家和地方节能设计标准进行编制，国内唯一可实现结合标准进行能耗模拟分析的软件。一次计算可得到设计建筑与参照建筑的能耗，进行节能率的计算和分析，解决绿建节能80%优选项的问题。项目参数设定建筑模型描述围护结构与空调、照明设置模拟优化计算报告输出选择空调系统选择冷热源及其效率系统区域划分使用时间表设置室内环境设定空调系统的合理选择对于整个建筑的能耗降低起着至关重要的作用万科五街坊商业楼几何建模，围护结构参数设定空调系统设定、照明系统设定室内参数设置、运行时间表编辑模拟优化，输出计算书万科五玠坊 五玠坊商业包含配备约2万平精品商业、社区会所、精品酒店、艺

23、术馆等高端生活配套功能，打造具有国际化、艺术化的高端社区几何建模 模型建立时要求按房间功能、空调系统类型划分区域，不同区域需划分明确，后续参数根据所划分的区域进行设置。本项目位于上海市，属夏热冬冷气候区按建筑节能50%目标，围护结构设计符合国家和地方居住建筑节能设计标准建筑建筑类型类型商业商业屋面类型（自上而下）第1层：细石混凝土(内配筋),厚度40mm第2层：泡沫玻璃保温板泡沫玻璃保温板,厚度厚度75mm75mm第3层：防水卷材、聚氨酯,厚度3mm第4层：水泥砂浆,厚度15mm第5层：PVC卷材或高聚物涂膜,厚度2mm第6层：水泥砂浆,厚度15mm第7层：钢筋混凝土,厚度120mm第8层：水

24、泥砂浆,厚度20mm外墙类型（自外至内）第1层：水泥砂浆,厚度40mm第2层：砂加气制品砂加气制品(200(200厚厚)(B06)(B06级级),),厚度厚度200mm200mm第3层：水泥砂浆,厚度20mm外窗（幕墙类型）断热铝合金低辐射中空玻璃窗断热铝合金低辐射中空玻璃窗(6+12A+6(6+12A+6遮阳型遮阳型)，传热系数2.40W/m2.K，玻璃遮阳系数0.57，气密性为3级，水密性为3级，可见光透射比0.48分户楼板类型第1层：水泥砂浆,厚度20mm第2层：粉刷石膏保温砂浆粉刷石膏保温砂浆,厚度厚度30mm30mm第3层：钢筋混凝土,厚度120mm第4层：水泥砂浆,厚度20mm天窗

25、天窗断热铝合金低辐射中空玻璃窗断热铝合金低辐射中空玻璃窗(6+12A+6(6+12A+6遮阳型遮阳型)，传热系数2.40W/m2.K，玻璃遮阳系数0.57，气密性为3级，水密性为3级，可见光透射比0.48构件名称设计热工参数参照建筑热工参数屋面K=0.68 W/(.K)K=0.7 W/(.K)外墙K=0.73 W/(.K)（加权平均）K=1.0 W/(.K)地下室外墙R=1.21(m2.K/W)R=1.2(m2.K/W)外窗（幕墙类型）东向K=2.4 W/(.K)，SW=0.44K=2.5 W/(.K)，SW=0.4南向K=2.4 W/(.K)，SW=0.43K=2.5 W/(.K)，SW=0

26、.4西向K=2.4 W/(.K)，SW=0.45K=2.8 W/(.K)，SW=0.45北向K=2.4 W/(.K)，SW=0.46K=3.0 W/(.K)，SW=0.60围护结构设计空调系统照明系统制冷系统制热系统水系统风系统效率扬程室内参数设置运行时间表冬夏季室内设计温度人员密度劳动强度设备功率密度新风量散热量、散湿量设置其全年的运行策略【模型建立】：采用PKPM建筑能耗模拟软件【参数对比】：构件热工参数：详见前页 照明功率参数：室内设计参数：设计建筑与参照建筑一致设备性能参数：三台螺杆式地源热泵和一台水冷螺杆式冷水机组房间照明功率密度（W/m2）设计建筑参照建筑办公室8.5211客房9.

27、4315商业14.619餐厅9.5513其他4.25机组名称设计建筑参照建筑制冷制热制冷制热CH-13.853.804.389%CH-24.44.64.389%CH-34.44.64.389%CH-45.2-4.6-【模拟结论】：设计建筑年耗电量占参照建筑年耗电量比率=1 3697100/(53478412)100%=65.43%65.43%0100000020000003000000400000050000006000000照明设备制热制冷冷却塔泵和其他设备风机总和耗煤量耗煤量能耗类型能耗类型设计建筑与参照建筑年耗煤量设计建筑与参照建筑年耗煤量设计建筑年耗煤量（kgce）参照建筑年耗煤量（k

28、gce）5 环境噪声模拟 环境噪声模拟在绿色建筑设计评价中越来越引起重视，当前由于现代城市的发展和紧凑性规划的要求，保证安静的居住工作环境成为绿色建筑设计的重要指标。为了有效地开展环境噪声控制及治理工作，需要将噪声源对环境的影响进行准确的预测，而且在采取噪声防治措施后也需要估计其所能达到的效果。第4.1.11规定“住区环境噪声符合现行国家标准城市区域环境噪声标准GB3096的规定”第5.1.6规定“场地环境噪声符合现行国家标准城市区域环境噪声标准GB3096的规定”绿色建筑评价标准的要求解决室外噪声影响，保证安静的工作生活环境n本项目执行GB3096-2008声环境质量标准中2类标准，周边监测

29、点均符合要求。n对本项目进行噪声监测，其中7#测点位于建设项目西侧，临近沪南公路，由于受交通噪声的影响，Leq值相对较高，但满足规范中的2类标准；8#测点位于建设地块中间地带，为项目背景噪声；9#测点位于咸塘港附近，为测量该水体的航运噪声，从监测数据可看出该点不受航运噪声的影响，也可满足规范的2类标准。n项目周边建有较高乔木的绿化遮挡，住区选用低噪声型的水泵、通风机等设备，将其设置在地下室或设备专用房内，可以有效降低噪声影响，因此本项目声环境质量较好，适宜生活居住。场地噪声场地噪声标准值（标准值（dB）测试值（测试值（dB）昼间6043.259.2夜间5039.149.4上海某住宅小区环境噪声

30、模拟太阳能热水系统是利用太阳能集热器，收集太阳辐射能把水加热的一种装置，是目前太阳热能应用发展中最具经济价值、技术最成熟且已商业化的一项应用产品天津市居住建筑节能设计标准要求：1 12层及12层以下住宅应采用太阳能热水系统；2经计算年太阳能保证率不小于50%的12层以上住宅应采用太阳能热水系统；福建省也有从2006年11月起开始实施由福建省建设厅发布的居住建筑和太阳能热水系统一体化设计、安装及验收规程要求部分居住建筑必须设计太阳能热水系统的管道及预埋件，以备日后所需6 太阳能热水建筑一体化设计分析具备功能设置需求 用水需求及时间表选择方案 系统设计遮挡物设计、集热器最佳倾角布置、水箱及辅助加热

31、优化设计全年逐时计算 集热量、损失量、水温优化设计 合理设计动态分析、经济分析详尽的报告书 山东省还规定将太阳能光热系统作为建筑设计的组成部分，与建筑工程同步设计、施工、验收及投入使用，不进行太阳能与建筑一体化设计的，不予审批；在进行建筑设计时，要将太阳能光热系统与建筑、结构、供水、电气及楼宇自动化系统等专业设计同时进行，允许将其造价列入建筑工程投资总预算；在施工图审查环节设立应用太阳能光热系统专项审查，对应当应用而未与建筑一体化设计的，责令建筑企业重新设计。建研科技 厦门市建筑工程日照分析技术管理规则中对日照要求做出了明确规定。高层建筑与处于其日照遮挡客体范围内的居住建筑的间距应当通过日照分析确定，受遮挡的住宅建筑每套至少有一个居室大寒日的有效日照不应低于3小时。居室是指卧室、起居室（也称厅）；敬老院、老人公寓等特定的为老年人服务的设施，其居室冬至日的有效日照不应低于2小时等。7 日照分析BIM与建筑模拟技术与建筑模拟技术建筑信息模型是一种应用于设计、建造、管理的数字化方法，这种方法支持建筑工程的集成管理环境，可以使建筑工程在其整个进程中显著提高效率和大量减少风险BIM是一个共享的知识资源，为该设施从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；在项目的不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业