CN105756404A - 一种模块化被动式节能建筑及其建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模块化被动式节能建筑，包括至少一个楼层单元和一块屋顶盖以及用于空气流通的中庭，所述屋顶盖覆盖在最上一层所述楼层单元的顶部，所述中庭贯通每一所述楼层单元和所述屋顶盖与外部环境相连通，所述楼层单元包括便于安装的钢结构框架模块、具有隔热功能的墙体模块、楼底板以及保温性能好的门窗。通过模块化建造提高建筑的产业化程度，缩短建设周期；建筑过程中有效控制施工垃圾及建筑粉尘，节能环保；具有隔热功能的墙体模块和保温性能好的门窗，大大减少建造内与外界的热传递，减少对空调、取暖设备的依赖，并且中庭的通风散热功能可使建筑在夜间冷却下来，进一步减少对空调的使用，大大节约电能，从而达到被动式节能环保的目的。

Description

一种模块化被动式节能建筑及其建造方法

技术领域

本发明属于建筑领域，尤其涉及一种模块化被动式节能建筑及其建造方法。

背景技术

现代社会，建筑逐渐成为资源与能源消耗的巨大载体之一。根据国家改革与发展委员会能源研究所统计，我国城镇中与建筑相关的能耗高达40％。同时某些发达国家的建筑能耗更达到社会总能耗的40％-50％，其中建筑使用过程能耗占了建筑总能耗的50-55％。随着我国城市化发展的进程日益提高，建设量还将不断增加。因此，建筑节能成为一个亟待研究与解决的问题。

既有建筑的节能改造是我国推进节能减排的重要内容和举措，主要是指针对建筑中的围护结构、空调、采暖、通风、照明、供配电以及热水供应等能耗系统进行的节能综合改造，但对节能手段的系统效益重视不足。早在2003年，我国就已经制定出台了《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》，其中具体建筑和建筑热工节能设计手段集中在单体住宅的朝向、体形系数、窗墙面积比、居住建筑屋顶和外墙的传热系数和热惰性指标、外窗的传热系数和综合遮阳系数等规定性指标上，而对于宏观层面的节能规划只有一句“住区的总体规划和居住建筑的平面、立面设计应有利于自然通风”，这显然有悖于居住建筑节能工程的系统性。毕竟住宅建筑存在于具体的城市、社区环境中，外部环境是其单体节能手段开展的背景，城市热岛、风影等不利因素会影响到节能构造与设施的节能效果。因而，应重视居住环境各个空间尺度以及各影响因素的综合集成。

技术手段的进步使得建筑设计对自然环境与气候特点的考虑逐渐减弱。现代建筑过多地采用人工手段获得舒适的室内环境、例如使用空调和暖气等，很少像传统建筑采用被动式设计方法来那样充分利用有限的自然资源条件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种模块化被动式节能建筑及其建造方法，旨在解决建筑在建设过程中以及使用过程中能耗大的问题。

本发明是这样实现的提供一种模块化被动式节能建筑，包括至少一个楼层单元和一块屋顶盖以及用于空气流通的中庭，所述屋顶盖覆盖在最上一层所述楼层单元的顶部，所述中庭贯通每一所述楼层单元和所述屋顶盖与外部环境相连通，所述楼层单元包括便于安装的钢结构框架模块、具有隔热功能的墙体模块、楼底板以及保温性能好的门窗，所述墙体模块和所述楼底板分别设置在所述框架模块的侧面和底面，所述门窗设置在所述墙体模块上。

进一步地，所述框架模块与所述墙体模块围成活动空间，所述活动空间包括使用频率较高的起居区以及使用频率较低的服务区，所述服务区分布在所述起居区与所述墙体模块之间。

进一步地，所述被动式节能建筑与地面保持一定高度，所述中庭位于每一所述楼层单元的所述起居区与所述服务区之间，其上开设有可开合的第一、第二通风门，所述第一通风门连通所述服务区与所述中庭，所述第二通风门连通所述起居区与所述中庭。

进一步地，所述起居区包括卧室、客厅、餐厅以及书房中的至少一个，所述服务区包括卫生间、储藏室、楼梯、车库以及设备间中的至少一个。

进一步地，每一所述楼层单元的一侧还设置有阳台，所述阳台外侧安装有折叠栅格门，所述折叠栅格门由隔热性好的木质材料制成。

进一步地，所述墙体模块包括外墙体和安装在所述外墙表面的双层表皮结构，所述双层表皮结构包括埃特板、截面为“日”字形生态木以及木龙骨，所述埃特板作为内表皮并固定连接在所述外墙体上，所述生态木作为外表皮通过所述木龙骨与所述埃特板固定连接在一起，所述生态木之间相互间隔，且与所述埃特板之间保留预定距离，形成便于空气流通的间层。

进一步地，所述门窗为保温性能好的中空玻璃木铝复合门窗。

进一步地，所述屋顶盖从下到上依次包括金属底板、石棉、玻璃棉、防潮隔气层、防水透气膜以及表面金属板。

本发明还提供了一种模块化被动式节能建筑的建造方法，所述建筑为单层建筑，包括以下的步骤：

A、在工厂内完成用于搭建框架模块的钢构件、墙体模块、门窗、楼底板、中庭以及屋顶盖制作；

B、将上述步骤A中制作好的部件运输至施工现场；

C、根据设计方案将钢构件搭建成框架模块，将墙体模块和楼底板分别安装在框架模块的侧面和底面上，将门窗安装在墙体模块上，然后搭建中庭，最后铺设屋顶盖，即完成所述建筑的建造。

本发明还提供了一种模块化被动式节能建筑的建造方法，所述建筑为多层建筑，包括以下的步骤：

A、在工厂内完成用于搭建框架模块的钢构件、墙体模块、门窗、楼底板、中庭以及屋顶盖制作；

B、将上述步骤A中制作好的部件运输至施工现场；

C、根据设计方案将钢构件搭建成框架模块，将墙体模块和楼底板分别安装在框架模块的侧面和底面上，将门窗安装在墙体模块上，然后搭建中庭；

D、按照上述步骤C的方法，将第二个至第N个楼层单元依次搭建于所述第一个楼层单元的上方；

E、最后，于最上方的楼层单元上方铺设屋顶盖，即完成所述建筑的建造。

与现有技术相比，本发明的一种模块化被动式节能建筑，通过模块化建造提高建筑的产业化程度，缩短建设周期；建筑过程中有效控制施工垃圾及建筑粉尘，节能环保；楼层单元包括便于安装的钢结构框架模块、具有隔热功能的墙体模块、楼底板以及保温性能好的门窗，大大减少建造内与外界的热传递，减少对空调、取暖设备的依赖，减少了能源的消耗；中庭能形成热压式自然通风，更能适应常变和不良的外部风环境，有效改善室内空气品质，并且在夏天，中庭能使建筑在夜间冷却下来，减少对空调的使用，节约了电能，从而达到被动式节能环保的目的。

附图说明

图1是本发明实施例提供的模块化被动式节能建筑的分解示意图。

图2是图1中楼层单元的俯视示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，是本发明的一较佳实施例一种模块化被动式节能建筑，包括至少一个楼层单元100、一块屋顶盖200以及用于空气流通的中庭300。屋顶盖200覆盖在最上一层楼层单元100的顶部，中庭300贯通每一楼层单元100和屋顶盖200与外部环境相连通。

楼层单元100包括便于安装的钢结构框架模块110、具有隔热功能的墙体模块120、楼底板130以及保温性能好的门窗140。墙体模块120和楼底板130分别设置在框架模块110的底面和侧面，门窗140设置在墙体模块120上。

在本实施例中，墙体模块120包括外墙体(图中未标出)和安装在外墙体表面的双层表皮结构121。该双层表皮结构121包括埃特板、截面为“日”字形的生态木以及木龙骨。埃特板作为内表皮通过螺钉固定连接在外墙体上，生态木作为外表皮通过木龙骨与埃特板固定连接在一起。生态木之间相互间隔，且与埃特板之间保留预定距离，从而形成空气间层，便于空气流通。另外，外表皮生态木在一定程度上作为一种整体式遮阳构件，遮挡住大部分太阳直射，从而降低外墙的表面温度，减少进入建筑内的热量，降低夏季空调制冷负荷，节约电能。外表皮生态木还能形成独特的外观，对建筑具有一定装饰美化作用。

门窗140为中空玻璃木铝复合门窗，具有良好的保温隔热节能效果。屋顶盖200具有材质轻、强度高、防水性好以及施工方便的优点，其从下到上依次包括金属底板、石棉、玻璃棉、防潮隔气层、防水透气膜以及表面金属板。屋顶盖200不仅具有很好的隔热性能，表面金属还具有很好的光反射性，大大减少了从屋顶传入的热量，大大提高节能效益。屋顶盖200的金属材料还可以回收再利用。

每一楼层单元100的一侧还设置有阳台400，阳台400外侧安装有折叠栅格门410。折叠栅格门410由隔热性好的木质材料制成，采用滑轨折叠门配合格栅设计，不同的折叠门可以根据不同的时段、季节或者使用需要自由调节开闭。在夏季，折叠栅格门410不仅可以遮挡大部分太阳光直射，减少进入室内的热量，还能起到一定的通风作用，进一步降低夏季空调制冷负荷。折叠栅格门410在冬季则可以让阳光透入室内，满足采光和直接受益式采暖的需求。

如图2所示，框架模块110与墙体模块120围成活动空间，活动空间包括使用频率较高的起居区A以及使用频率较低的服务区B，服务区B分布在起居区A与墙体模块120之间。起居区A包括卧室、客厅、餐厅以及书房中的至少一个，服务区B包括卫生间、储藏室、楼梯、车库以及设备间中的至少一个。服务区B分布在太阳直射时间比较长的位置。起居区A的一侧为保温性能好的门窗140，另外三侧被服务区B包围。在保证采光的基础上，服务区B对起居区A有隔离作用，大大减少起居区A与外界的热传递，进而减少起居区A内温度的变化，进一步减少对空调、取暖设备的依赖，从而进一步减少能源的消耗。

中庭300位于每一楼层单元的起居区A与服务区B之间，其上开设有可开合的第一、第二通风门310、320。第一通风门310连通服务区B与中庭300，第二通风门320连通起居区A与中庭300。该建筑底部架空与地面保持一定高度，有利于中庭300形成热压式自然通风，更能适应常变和不良的外部风环境，有效改善室内空气品质。此外，中庭300采用透光性好的玻璃材料，第一、第二通风门310、320为透明玻璃门，这样能让太阳光射入，并加热中庭300内的空气，使上、下空气形成温差，在需要通风时可使空气流出。冬天，阳光直射进来，使中庭300成为一个巨大的“暖房”；到了夜晚，白天中庭300储存的热量又可以向起居区A辐射。夏天，开启中庭300上的第一、第二通风门310、320，将服务区B以及起居区A的热量一并排出，使建筑在夜间能冷却下来，减少对空调的使用，节约了电能。

本发明还提供了一种模块化被动式节能建筑的建造方法，当该建筑为单层建筑时，包括以下的步骤：

A、在工厂内完成用于搭建框架模块110的钢构件、墙体模块120、门窗140、楼底板130、中庭300、阳台400、折叠栅格门410以及屋顶盖200等部件的制作；

B、将上述步骤A中制作好的部件运输至施工现场；

C、根据设计方案将钢构件搭建成框架模块110，将墙体模块120和楼底板130分别安装在框架模块110的侧面和底面上，将门窗140安装在墙体模块120上，然后搭建中庭300和阳台400，并安装折叠栅格门410，最后铺设屋顶盖200，即完成该建筑的建造。

本发明还提供了一种模块化被动式节能建筑的建造方法，当该建筑为多层建筑时，包括以下的步骤：

A、在工厂内完成用于搭建框架模块110的钢构件、墙体模块120、门窗140、楼底板130、中庭300、阳台400、折叠栅格门410以及屋顶盖200等部件的制作；

B、将上述步骤A中制作好的部件运输至施工现场；

C、根据设计方案将钢构件搭建成框架模块110，将墙体模块120和楼底板130分别安装在框架模块110的侧面和底面上，将门窗140安装在墙体模块120上，然后搭建中庭300和阳台400，并安装折叠栅格门410，最后铺设屋顶盖200，即完成上述建筑的第一个楼层单元100的建造；

D、按照上述步骤C的方法，将第二个至第N个楼层单元依次搭建在上述第一个楼层单元100的上方；

E、最后，在最上方的楼层单元上方铺设屋顶盖200。

上述模块化被动式节能建筑通过模块化建造提高建筑的产业化程度，缩短建设周期；建筑过程中有效控制施工垃圾及建筑粉尘，节能环保；采用具有隔热功能的墙体模块120和保温性能好的门窗140，可大大减少建筑内与外界的热传递，减少对空调、取暖设备的依赖；采用具有通风散热功能的折叠栅格门410和通风性好的中庭300能增强建筑的散热功能，减少对空调的使用，节约了电能，从而达到被动式节能环保的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模块化被动式节能建筑，其特征在于，包括至少一个楼层单元、一块屋顶盖以及用于空气流通的中庭，所述屋顶盖覆盖在最上一层所述楼层单元的顶部，所述中庭贯通每一所述楼层单元和所述屋顶盖与外部环境相连通，所述楼层单元包括便于安装的钢结构框架模块、具有隔热功能的墙体模块、楼底板以及保温性能好的门窗，所述墙体模块和所述楼底板分别设置在所述框架模块的侧面和底面，所述门窗设置在所述墙体模块上。

2.根据权利要求1所述的被动式节能建筑，其特征在于，所述框架模块与所述墙体模块围成活动空间，所述活动空间包括使用频率较高的起居区以及使用频率较低的服务区，所述服务区分布在所述起居区与所述墙体模块之间。

3.根据权利要求2所述的被动式节能建筑，其特征在于，所述被动式节能建筑与地面保持一定高度，所述中庭位于每一所述楼层单元的所述起居区与所述服务区之间，其上开设有可开合的第一、第二通风门，所述第一通风门连通所述服务区与所述中庭，所述第二通风门连通所述起居区与所述中庭。

4.根据权利要求2或3所述的被动式节能建筑，其特征在于，所述起居区包括卧室、客厅、餐厅以及书房中的至少一个，所述服务区包括卫生间、储藏室、楼梯、车库以及设备间中的至少一个。

5.根据权利要求1所述的被动式节能建筑，其特征在于，每一所述楼层单元的一侧还设置有阳台，所述阳台外侧安装有折叠栅格门，所述折叠栅格门由隔热性好的木质材料制成。

6.根据权利要求1至3任意一项所述的被动式节能建筑，其特征在于，所述墙体模块包括外墙体和安装在所述外墙体表面的双层表皮结构，所述双层表皮结构包括埃特板、截面为“日”字形生态木以及木龙骨，所述埃特板作为内表皮固定连接在所述外墙体上，所述生态木作为外表皮通过所述木龙骨与所述埃特板固定连接在一起，所述生态木之间相互间隔，且与所述埃特板之间保留预定距离，形成便于空气流通的间层。

7.根据权利要求1至3任意一项所述的被动式节能建筑，其特征在于，所述门窗为保温性能好的中空玻璃木铝复合门窗。

8.根据权利要求1至3任意一项所述的被动式节能建筑，其特征在于，所述屋顶盖从下到上依次包括金属底板、石棉、玻璃棉、防潮隔气层、防水透气膜以及表面金属板。

9.一种如权利要求1所述的模块化被动式节能建筑的建造方法，所述建筑为单层建筑，包括以下的步骤：

A、在工厂内完成用于搭建框架模块的钢构件、墙体模块、门窗、楼底板、中庭以及屋顶盖制作；

B、将上述步骤A中制作好的部件运输至施工现场；

C、根据设计方案将钢构件搭建成框架模块，将墙体模块和楼底板分别安装在框架模块的侧面和底面上，将门窗安装在墙体模块上，然后搭建中庭，最后铺设屋顶盖，即完成所述建筑的建造。

10.一种如权利要求1所述的模块化被动式节能建筑的建造方法，所述建筑为多层建筑，包括以下的步骤：

A、在工厂内完成用于搭建框架模块的钢构件、墙体模块、门窗、楼底板、中庭以及屋顶盖制作；

B、将上述步骤A中制作好的部件运输至施工现场；

C、根据设计方案将钢构件搭建成框架模块，将墙体模块和楼底板分别安装在框架模块的侧面和底面上，将门窗安装在墙体模块上，然后搭建中庭；

D、按照上述步骤C的方法，将第二个至第N个楼层单元依次搭建于所述第一个楼层单元的上方；

E、最后，于最上方的楼层单元上方铺设屋顶盖，即完成所述建筑的建造。