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建筑群整体隔护(节能)方法及带整体隔护的建筑群系统技术方案

技术编号:4973663 阅读:173 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了一种建筑群整体隔护(节能)的方法及带整体隔护的建筑群系统。本发明专利技术从宏大的视角出发,提出对建筑群实施整体隔护及从整体隔护的角度出发设计建筑大系统,提出建设以周边方向的大维护与竖直方向上部的大天顶等将数栋、数十栋乃至更多的独立建筑及街道等进行统一隔护,形成可称为房城式的建筑系统。从而实现大比例的节能、节料及省地,大大减少建筑体系乃至城市总系统的总建设与运营成本及资源消耗,为更高效的节能城市的建设与运行及社会的可持续发展提供了一种全新的解决路径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种将若干建筑组成的建筑群作为一个统一体与环境间进行整体隔 护的方法及带此整体隔护的建筑群系统。
技术介绍
现今为止的传统建筑方法,由于历史继承性、技术手段限制及思想认知不够等的 原因,在人居内室环境与自然大气等环境间的温度、气体光线等的隔护方面主要是依靠内 室环境所在单体建筑的屋面、周围墙体及窗等来实现的,同时各单体建筑直接暴露在具有 风、霜、雨、雪及冻融、污蚀等力的自然环境中,这使各建筑的建设、特别是使用时的能耗高、 使用寿命缩短,自然及社会资源耗费巨大。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提出一种高效节能的、且整个建设与运营成本可明显降低的建 筑群整体式大系统隔护方法,从而革命性地提高整个建筑群体系的节能、环保能力,为社会 的可持续发展与环境改善奠定新的建筑业基础。本专利技术的目的是这样实现的将诸多单体建筑所形成的建筑群与建筑群空间作为 一个完整的统一体,建起一体化的含容整个建筑群及其所在大空间的统一的可开放的封闭 式隔护结构系统,并使其担负对热量、空气、雨雪等的统一的高效的有机隔护,由于这种统 一的大系统、大空间隔护体系与单一的独立建筑相比可以具有很小的体形系数,这一方面 可使整个所围护的大空间与环境间的换热量可比具有一定密度及容积的建筑群的各建筑 与环境间单独进行换热的总换热量大大降低,从而大大降低建筑群的自然换热能耗;另一 方面,由于可使系统与环境间总的换热面积大大减少,故可节省大量高效隔热材料、隔热窗 门以及可较大地减小面积巨大的建筑外墙体的厚度,从而在总体上减少贵重及普通建材的 消耗,降低建设过程中的资源与成本消耗。同时,大隔护系统中可使用大型高效的换热式换风系统对所隔护的大空间系统进 行集中换气,这亦可从总体上大大降低建筑群系统的使用能耗,同时可确保建筑群大系统 所耗空气的质量。附图说明附图1为所述示例的立体图;附图2、3为所述示例的竖直剖视图与水平剖视图; 附图4为更具体示例的水平剖视图; 附图5、6、7为更具体示例的立体图;附图8 —//为本案可采用的除雪系统结构及方法的较具体的说明图。具体实施方式下面结合示例及附图1- //对本专利技术的方法与结构系统等做较具体说明。首先,如附图1、2、3等中所示该整体式大空间隔护结构系统可主要由在水平方 向上包护诸多建筑1及其所处空间的大围护2、在竖直方向上方隔护建筑群空间的大天顶3 及换气系统、通道系统4等组成,大维护可由围城式布局的可人居的建筑体构成,也可由专 门的围墙式结构构成;我们可将这种由大天顶及大维护等合构而成的可内含一栋、数栋、数 十栋、乃至更多的建筑、同时在诸多建筑之间分布诸多的可使人们由建筑底层乃至地面直 视大天顶及其外部自然空间的街道等空间的建筑大系统较形象地称为房城式大系统—— 大房城系统。下面先对大房城系统的节能、省料、减少总建设及总运行成本的基本原理等进行 分析与说明任何建筑系统时时都处在与所处环境间进行自然换热的过程与状态之中,建 筑与环境间的自然换热量主要决定于换热面积、换热系数及换热温差等方面。现有的建筑节能方式更多的主要是从减小换热系数、增大热阻,减小窗墙比等方 面考虑,但其需大量使用的保温材料、高性能门窗等本身的能耗与物耗亦很巨大、特别是有 些物料的原材料资源是不可再生、不可持续的,这将大大限制建筑节能总体效率与效益的 提尚。由于采光、通风及人文心理等的要求,一般建筑的进深不宜过大,特别是庞大规模 的住宅式建筑,其进深更小,这使绝大部分建筑(包括高层、超高层建筑)的体型系数不可 能太小,从而若将目光限制于各单体建筑,就无法将建筑体系的相对换热面积大大减小,这 大大限制了建筑系统的节能努力。传统人居系统与环境间的直接换热温差决定于环境温度与人类生活、工作较适宜 温度间的差异的大小,具有极强的客观性,较难人为地做较大改变。本专利技术将建筑群及其所占据的空间作为一个完整的有机的温度体系-似若一个 人居的超大房、超大房间来考虑,这样这一可内含诸多独立建筑、可具很大建筑纵深(大进 深)、建筑面积的超大人居房间——超大人居空间体系——大房城系统的体型系数将可极 大地降低,只要大房城系统所含建筑群达到一定的建筑密度与建筑容积,大房城系统与环 境间总的换热面积及总的换热量均可以大比例降低。举例而言设各单体建筑均为正圆形竖直投影式建筑,若其直径为20米,则其最小体形系数(即高度无限大时)F >3. 1牡20/(10*10*3. 14) = 0. 2,当建筑 高度为 100 米时 F = O. 2+1/100 = 0. 21。再设对上述单体建筑构成的建筑群以竖直投影为正方形的正方体式大房城实 施整体隔护,当大房城的底边边长为400米,其最小的体形系数(即高度无限大时)F > 4*400/(400*400) = 0. 01,当正方体大房城的高度为 100 米时 F = O. 01+1/100 = 0. 02。 即不到前述情况的0. 1倍,若房城系统的建筑密度为0. 3,则在实现相同的总建筑面积与建 筑空间体积(S = 400*400*0. 3 = 4. 8 万米 2 ;V = 400*400*100*0. 3 = 480 万米 3)的情 况下若换热系数、换热温差等相同,则总换热面积与换热量均不到前述情况的0. 1/0. 3 = 1/3,若考虑到窗墙比的差异,设大房城系统的总窗墙比(包括天顶及周边维护)是各单体 建筑原可选择的平均窗墙比的1. 5倍,则分别相对应的窗体及墙体的换热面积,以及总换 热量,大房城系统仍可只为原分散隔护建筑的1/2。而若将原分散于各建筑上使用的相当于两倍换热面积的隔热材料,高效门窗等集中使用于大房城系统的只相当于一倍的换热面 积上,则可以近于认为大房城之窗墙的各换热系数均减小至原来的1/2,这样在窗体的换热 面积减小1/2(墙体减小会大于1/2)的情况下,窗墙等各换热系数又均减小1/2,则大房城 系统与环境间总的换热量可减小至原各建筑直接与环境接触而发生的自然换热总量的1/4 以下。再考虑换热温差方面若将大房城系统所含各建筑体的内部人居生活、工作等空 间称为(房城)第一空间,则可将各建筑体之外,房城大维护、大天顶之内的空间称为 (房城)第二空间,并可进一步将房城系统之外的环境空间称为第三空间。由于第二空间 的温度将处于第一空间的温度与第三空间的温度之间,设建筑体内的温度不变,则原分散 隔护的各建筑体内空间与环境(第三空间)间的换热温差一定会高于第二空间与环境(第 三空间)间的换热温差,所以当处于某一相对平衡、相对静止的温度状态时,房城系统总的换热情况、基本 的换热过程是第一空间、第二空间之间的自然换热量等于第二空间与第三空间之间的自 然换热量,上述换热量会大大小于分散隔护时房城系统内各建筑直接与环境间的换热总量。再考虑换气情况,一方面整体隔护的大房城系统可实现更好的密闭性,另一方面 其可采用更高性价比的大型高效的换热式换气(热气共换)设备系统,从而保证房城大系 统的换气热耗或冷耗等更低。回到建筑材料、建筑结构及建筑风格的优化上,采用大房城式建筑系统,其内部极 大面积的非与环境直接接触与换热的各建筑外墙的厚度可大大减小,如东北等地方的近于 50MM厚的外墙体可变为南方一些地方的25MM厚的本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术涉及一种将若干/诸多建筑组成的建筑群作为一个统一体与环境间进行整体隔护的方法及带此整体隔护的建筑群系统,它由若干独立建筑及整体式维护结构等构成,其特征的:将诸多建筑所形成的建筑群与建筑群空间作为一个完整的统一体,建起一体化的含容整个建筑群的可开放的封闭式的大空间隔护结构系统,并使其担负对热量、空气、雨雪等的统一的高效的有机隔护;该大空间隔护结构系统可主要由在水平方向上包护诸多建筑1及其所处空间的大围护

【技术特征摘要】
1.本发明涉及一种将若干/诸多建筑组成的建筑群作为一个统一体与环境间进行整 体隔护的方法及带此整体隔护的建筑群系统,它由若干独立建筑及整体式维护结构等构 成,其特征的将诸多建筑所形成的建筑群与建筑群空间作为一个完整的统一体,建起一体 化的含容整个建筑群的可开放的封闭式的大空间隔护结构系统,并使其担负对热量、空气、 雨雪等的统一的高效的有机隔护;该大空间隔护结构系统可主要由在水平方向上包护诸多 建筑1及其所处空间的大围护2.在竖直方向上方隔护建筑群空间的大天顶3及换气系统、通道系统4等组成;大维 护可由围城式布局的可人居建筑构成,也可由专门的围墙式结构构成;大围护与大天顶可 共同合围组成一个大的、巨大的内含至少一栋建筑、数栋、数十栋乃至更多建筑、诸多/众 多街道等的建筑系统、甚至是城区的可开放的封闭式人居空间的大房城式建筑方法及系 统,从而可根据需要大大减少总建筑体系与环境间的自然换热量、大大降低总建筑体系的 能耗。2、根据权利要求1所述的建筑群整体隔护方法及其建筑(群)系统,其特征是在环 境、技术、安全及人文要求等准许的情况下,大房城的水平布局与竖直投影可尽量采用正 方、正圆或多面正方等面积与周长比高的形式,尽量增加大房城系统的体形系数;同时减小 大维护及大天顶的换热系数,以更大地减少大房城空间系统的总的自然换热量,更大地减 低系统的能耗;在保证总建筑用地区域总的建筑密度、容积等适宜的情况下,可尽量提高大房城系统 之所含建筑的总的面积、平均高度、密度及容积等,以使大房城系统的相对隔护优势更明 显,可实现的节能、节料及降低建设与运营成本的优势更高;为保证整个建筑系统的人居安全并同时适当减小整个建筑用地区域的总的建筑密度、 容积率等,在占地面积较大的大房城系统的中心等区域可设置无天顶的露天开放空间,中 心露天开放空间可设计成中央露天公园、广场、体育场等,这样既可优化房城系统区域的人 文品质,更重要的是中中央露天空间可作为最重要的消防乃至躲避地震等的避险空间,这 可使大房城系统形成为一种“环形城”的形式;上述中央露天(避险)空间应具有足够大的面积,并与大房城内及外之间拥有方便、快 捷、高效可靠的综合通道系统,中央露天区与大房城周边外空间之间可建若干地下通道,中 央露天区亦可置设地铁站口;大房城建筑外外围周边亦可设有全面环绕布局的具有相当面积的露天空间,以同时作 为消防、地震等避险与救险空间,也同时可降低整个建筑用地区域的容积率,建筑密度等, 提高整个大建筑系统的采光、绿化等人性化品质;除可采用上述回字形布局形式,大房城整体上也可采用同是中心区域附近设置中央露 天空间的C字形、凹字形等的布局形式,以适应不同地形及环境等的要求;房城内各单体建筑的竖直投影可采用十字形、回字形等形式,可采用大窗墙比、多凸凹 进出变化、薄墙体、等建筑形式,以最大可能地提高每一人居空间的采光、通风性能,并可在 丰富建筑造型的同时节省建筑材料;在较大的环形城等形式的大房城内部可加设若干隔离式建构(建筑结构),隔离式建 可将房城内部大空间分隔成若干相对较小相对独立的空间区域,以利于消防、卫生、安全等 的要求,隔离式建构既可为人居建筑也可为专设的隔离墙,隔离墙可为可透明及可开关等的结构形式,以利于平时的光、气、人、物等的通流需要;大天顶一般可由采光部分与非采光部分构成,非采光部分一般可由大房城系统的建筑 屋顶等构成,在非采光部分及个别采光部分上可设可疏通及可临时存蓄雨雪的疏道系统, 采光部分与疏道系统间可形成网落式交互融合的可全面顾及的布局方式,采光部分可设成 具有一定坡度的坡面形式,以利于雨雪等的疏散。3.根据权利要求1、2所述的建筑群整体隔护方法及其建筑(群)系统,其特征是大 房城内的独立建筑可与房城大维护建筑等一起构成房城大天顶的支撑骨架结构;全部或部 分独立建筑的屋顶可直接作为大天顶的一部分;房城内众多建筑之间及房城内建筑与大维 护建筑之间广泛分布诸多可使处于房城内部底层相应区域的人们可直视大天顶及通过透 明的大天顶部分可直视房城外部自然空间的天街式街道;这种诸多由大天顶可直达地面或直达近地面低层建筑部分的顶面的视野通透的竖直 天地空间——天街式街道空间,共同构成大房城的通底连天的竖直天地空间林系统——天 街网空间系统,广泛分布的天街网空间系统做为大房城内部通光、通气、人文视野及可设置 人流、物流通道等的基本空间结构,使大房城式建筑体系及方法与传统的一体式的超大体 积建筑之间产生重大区别,使大房城系统具有做为全新建筑形式与方法之地位与意义;由于可在近百米乃至更高的高度设置大天顶,由于仍然拥有传统城市网状分布的可由 地面直望天空的天街系统,大房城与现今的各类超大单体式建筑相比,其特点、其优势是更 是自然的城市、城区、更具有室外空间与天空,其可实现几乎每一人居空间单元的人们随时 可望天空、可享受自然之光的人性需求,避免了各类巨大单体式建筑形式对天空、对视野、 对自然阳光及空气的普遍封闭与隔离,由于普遍触及的天街网络系统的存在也使大房城系 统与各类大型、超大型单体式建筑等在结构、功能及布局等诸多方面存在重大差异;与其它较小单体及多个单体的非同室连体式建筑群等相比较,大房城建筑方法与结构 在节能,特别是供热节能等方面的优势是特别巨大的,同时技术上亦是容易实施的,其为人 类进军与应对高寒或高热环境提供了新的基础性的具有根本优势的高效而低成本的手段 与支持。4.根据权利要求1-3所述的建筑群整体隔护方法及其建筑(群)系统,其特征是可 使大围护、大天顶的热阻等在较大的范围与比值间进行调节,调节的方式与可实现的较具 体的结构形式可以为将大维护及大天顶中间具有很高热阻能力的中间隔层全部或部分设计成由诸多可进 行90度左右摆转的可选择全开或全关的本身热阻很高的热阻调节门、热阻调节窗等联构 而成的热阻调节墙,当热阻调节门、调节窗全部关闭时大围墙与大天顶的热阻值最大,当热 阻调节门、调节窗全部90度敞开时大围墙与大天顶的热阻值最小;在竖直建筑的房城大围 墙内的热阻调节门的下端可水平设置利于调节门开关的滑行轨道等;圆周大维护及大天顶均可采用可根据季节变化及安全等需要进行大开与大关的结构 形式,大开大关的方式可通过设置拉窗群或同时具有防雨、遮阳功能的外周起式窗群等方 式来实现,每一或部分可方便移动或周起开关的窗体亦可设成使其热阻可若前面所述的方 式进行大幅度、大比例调节等形式,从而实现对整个房城大系统通风、通热的高效控制,大 维护与大天顶的固定部分自然更可设成热阻、通光等可进行大幅度调节的形式;可设能在夜晚等无采光情况时,以较高热阻之非透明材料板对部分或全部可透光的大天顶及大维护结构部分、进行加热阻隔护的结构形式,从而可在每一天的较大部分时间中, 特别是冬季每一天的大部分时间中,使房城大系统大天顶、大维护各部分的换热系数均较 小,使房城大系统每日总的换热量均可处于相对很小的状态,从而进一步提升房城大系统 的节能效率;可在房城周边大维护的若干不同高度设若干可连接房城内外的可方便开关的通道,并 可考虑相应地在房城内的若干高度上建可连接全部或部分各独立建筑的空中道桥交通网 络,其既可于平时分流底层交通,更可在特殊时刻做为快速安全通道,从而使大房城建筑体 系具有更高的内外沟通效率及安全基础;可在房城系统底部、地下或一定空间高度设相对封闭的穿城通道,该穿城通道处于城 区开放空间之间,使处于大城区交通主干地位的开放城区道路系统布局充分,网络通畅;可在大房城较中心的位置处设上部超出大天顶主体之外,高度明显高于大天顶主体的 中央建筑,中央建筑的主要功能为可对整个大天顶及大房城系统进行居高临下的全面管理 与安全监护。5.根据权利要求1-3所述的建筑群整体隔护方法及其建筑(群)系统,其特征是大 房城式结构与方法即可用于新建设的建筑群、城区、城市系统,也可以应用于旧有建筑群与 城区等的改造在全新的房城大系统的建造中、可先将具有人居功能的围城式建筑的大维护或具有独 立的竖直骨架系统的围墙式大维护与建筑群地基、道路、地下管道等系统一起作为第一期 建设的基础工程进行安排建设;之后,再将可构成房城大天顶的重要竖直支撑骨架的建筑的主体干架系统作为第二期 的前部分工程予以完成,第二期的较中间部分工程可以是是建设大房顶的临时性的或永久 性的次级竖直支撑骨架(部分或全部次级竖直支撑骨架的功能未来可由诸多新建的人居 建筑的来担负),临时性的次级竖直支撑骨架可由方便拆装的金属等材料的结构件系统来 担负,这种其高度可方便加减装拆的金属临时支撑骨架系统作为建筑基础设施可大量反复 地在不同的项目中予以循环使用;第二期的后半部分工程一是将房城的大天顶骨架系统,透明保温隔层等建成,从而与 同时建成或先已建成的大围护一起连体,基本完成房城大系统空间的隔护体系建设,先使 大房城系统可基本形成其内部温度随外环境变化较(很)小的空间,从而为后面更大量的 可能要分期建成的建筑分区工程及分期入住的人口,在即使不对大房城系统的整个空间进 行供热补冷或只进行较少量的供热补冷的情况下,亦能提供较适宜的施工建设与工作生活 温度;当已完成整体隔护的房城大系统有部分建筑完工并且有部分人口进入居住生活的情 况下,这部分建筑及人口耗热量的自然散失即可将封闭的房城系统内部的整个第二空间的 温度始终维持在可进行建筑施工的水平,这将大大减少冬季寒冷地区因低温无法施工而大 大拖长的建设周期,从而降低建设成本,提升市场反应效能,当然已先完成整体隔护的房城 大系统内部的人居生活与建设施工等过程亦可不受雨季等不利天气的影响;在前述的大房城隔护体系先期建成的情况下,后面大量的建筑即可以分期分批地予以 建设完成并交付使用,当然如果整个房城的面积与体积相对较小并且各种建设条件完备充 足,亦可进行整个工程建设过程、建设次序的重大调整,并争取实现整个房城建筑大系统的一次性完整交付;在整个建设过程中也可部分采用可临时设置的可方便拆装移动的周边维护及天顶等 结构系统,以适应分期开发建设及居住等的需要;在对旧建筑群、旧城区进行房城式改造的过程中,可通过适当加高、加密、联构、设建新 的骨干与支撑性建筑,以及以新旧建筑共同合成大维护,最后置设大天顶等方式进行建设 与改造。6.根据权利要求1-3所述的建筑群整体隔护方法及其建筑(群)系统,其特征是为 增强房城大系统内部的采光性、通透性,同时适当降低房城系统的内容积,可在房城大维护 建筑之中设较大量的中透式结构空间与大窗系统5 ;在房城内建筑之中设较大量的中空式 结构6,即在房城大维护系统上,在不影响大维护强度、安全等前提下开设诸多沟通房城内 外空间的中空式结构空间——无建筑空间,但在大维护各中空式结构空间的外侧均设置固 定的或可开关的窗结构,从而形成大维护的大窗系统5及中透式结构空间,在实现采光、通 透、视野好的同时,实现保温及按需要可自然通风等目的;在房城内各建筑之上可广泛设布 前述的中空式结构空间6,但其一般不设窗结构,从而可使其视野、采光、通风等性能更好;上述在房城大系统内部各建筑及房城大维护建筑之中可广泛布设的部分或全部中空 式结构空间均可设计成绿色庭院式结构,这一方面可使房城系统内的人们在可普遍享受蓝 天的同时,可普遍、较普遍地享受庭院空间与庭院文化;另一方面可广泛分布的、可极大面 积设置的绿色植被化的庭院体系与建筑墙面等之上的绿化体系等一起可构成大房城系统 的天然的(耗二氧化碳而)制氧场、制氧系统,从而既自然地美化净化了房城系统内环境, 也可较大比例地减小房城系统内外的换气量,从而也可进一步减少换气过程中的冷热及机 械功等的消耗,并减少换气设备等的投入。温润、爽洁、庭院、蓝天;空中别墅、天上人间;大 房城式建筑系统可为人类提供无数低能耗、低成本的新的优美宜居空间,为大比例节能、为 环境减温、为城市社会的可持续生存与发展发挥巨大的基础性作用。7.根据权利要求1-3所述的建筑群整体隔护方法及其建筑(群)系统,其特征是大房城系统可采用下述多种供热、供冷方式 、既可采用直接向各建筑物内部直接供热或供冷的传统供热供冷模式,也可采用向房城 内大空间直接供热或供冷、以提升或降低房城内空气及建筑物等的温度的方法,对大系统 进行供热或降温,个别特殊的人居空间及建筑,可采用空调等系统进行局部供热或降温;可通过各种手段使房城内部处于各建筑之外的空间(可简称为第二空间)的空气温度 始终高于0C,从而使房城内各建筑内部空间(可简称为第一空间)的温度可方便地通过无 需除霜设计的热泵空调等手段予以调解;从房城内各建筑体中散失出并进入第二空间的热量或冷量可大部分通过热泵空调等 手段重新直接再输回到各建筑体内部空间(第一空间),由于房城内部第二空间与第一空 间的温差可大大低于第一空间与房城外环境空气的温差,这样就可实现小温差、低压缩功 耗的高效热泵供热与制冷循环;由于可将每栋建筑可节省下的大量墙体隔热材料、隔热门窗、墙体减薄所省材料等,集 中用于大房城的统一大围护、大天窗的...

【专利技术属性】
技术研发人员:孟杰
申请(专利权)人:孟杰
类型:发明
国别省市:23[中国|黑龙江]

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