第二章建筑節(jié)能設(shè)計(jì)原理

1、第二章建筑節(jié)能設(shè)計(jì)原理第二章建筑節(jié)能設(shè)計(jì)原理2.1建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)與建筑能耗2.2不同熱工分區(qū)下的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)原理2.3采暖居住建筑節(jié)能基本原理與節(jié)能途徑2.4空調(diào)建筑節(jié)能原理2.5建筑物耗熱量指標(biāo)2.6建筑物耗熱量指標(biāo)計(jì)算2.7建筑節(jié)能評(píng)價(jià)計(jì)算2.12.1建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)與建筑能耗建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)與建筑能耗我國的建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)及設(shè)計(jì)要求分區(qū)名稱分區(qū)指標(biāo)設(shè)計(jì)要求主要指標(biāo)輔助指標(biāo)嚴(yán)寒最冷月平均溫度10日平均溫度5的天數(shù)145必須充分滿足冬季保溫冬季保溫要求，一般可不考慮夏季防熱寒冷最冷月平均溫度010日平均溫度5的天數(shù)90145應(yīng)滿足冬季保溫冬季保溫要求，部分地區(qū)兼顧夏季防熱夏熱冬冷最冷月平均

2、溫度010, 最熱月平均溫度2530日平均溫度5的天數(shù)090日平均溫度25的天數(shù)40110必須滿足夏季防熱夏季防熱要求，適當(dāng)兼顧冬季保溫夏熱冬暖最冷月平均溫度10, 最熱月平均溫度2529日平均溫度25的天數(shù)100200必須充分滿足夏季防熱夏季防熱要求，一般可不考慮冬季保溫溫和最冷月平均溫度013, 最熱月平均溫度1825日平均溫度5的天數(shù)090部分地區(qū)應(yīng)考慮冬季保溫，一般可不考慮夏季防熱我國的建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)我國的建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)2.22.2不同熱工分區(qū)下的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)原理不同熱工分區(qū)下的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)原理嚴(yán)寒與寒冷地區(qū)改進(jìn)建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能，進(jìn)一步減低采暖需熱量推廣各類專門的通風(fēng)換氣窗，

3、實(shí)現(xiàn)可控制的通風(fēng)換氣，避免為了通風(fēng)換氣而開窗，造成過大的熱損失改善采暖的末端調(diào)節(jié)性能，避免過熱推行地板采暖等低溫采暖方式，從而降低供熱熱源溫度，提高熱源效率積極挖掘利用目前的集中供熱網(wǎng)，發(fā)展以熱電聯(lián)產(chǎn)為主的高效節(jié)能熱源夏熱冬冷地區(qū)保證夏季隔熱，并兼顧冬季防寒體形系數(shù)要和住宅采光、日照等結(jié)合起來，不要過分追求小提高住宅日照、促進(jìn)自然通風(fēng)角度，綜合確定窗墻比夏熱冬冷地區(qū)氣候條件下的不同地區(qū)，要根據(jù)不同季節(jié)室外風(fēng)速，優(yōu)化設(shè)計(jì)窗墻比要特別強(qiáng)調(diào)外窗遮陽、外墻和屋頂?shù)母魺嵩O(shè)計(jì)夏熱冬暖地區(qū)隔熱、遮陽、通風(fēng)設(shè)計(jì)非常重要首先考慮的因素是如何有效防止夏季的太陽輻射同時(shí)，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外表面要采取淺色粉刷或光滑的飾面

4、材料，以減少外墻表面對(duì)太陽輻射的吸收遮陽設(shè)計(jì)的形式和構(gòu)造的選擇，要考慮建筑朝向?qū)φ诠獾囊蠛侠斫M織住宅的自然通風(fēng)2.32.3采暖居住建筑節(jié)能基本原理和節(jié)能途徑采暖居住建筑節(jié)能基本原理和節(jié)能途徑幾個(gè)概念：體形系數(shù)體形系數(shù)：建筑物與室外大氣直接接觸的外表面面積與其所包圍體積的比值。體形系數(shù)越小，節(jié)能效果越好。 窗墻面積比窗墻面積比：窗戶洞口面積與其所在外立面面積的比值。 普通窗戶的保溫隔熱性能比外墻差很多，而且夏季白天太陽輻射還可以通過窗戶直接進(jìn)入室內(nèi)。一般說來，窗墻面積比越大，建筑物的能耗也越大。采暖居住建筑的能耗構(gòu)成 圍護(hù)結(jié)構(gòu) 73%77% 門窗 23%27% 外墻 23%34% 窗戶 23%

5、25% 樓梯間隔墻 6%11% 屋頂 7% 8% 陽臺(tái)門下部 2% 3% 戶門 2% 3% 地面 2%一、我國采暖居住建筑的主要特點(diǎn)一、我國采暖居住建筑的主要特點(diǎn)1、住宅占居住建筑的的92%，其中相當(dāng)部分安采暖和通風(fēng)換氣裝置；2、冬季室內(nèi)溫度要求達(dá)到1618，高級(jí)別達(dá)到2022 ；3、層高一般為2.73.0m，開間為3.34.5m；4、人均占有居住面積為78m2，占有居住容積18.220.8m2；5、城鎮(zhèn)居住建筑以多層為主，大城市有部分高層。二、采暖二、采暖居住建筑居住建筑的能耗構(gòu)成的能耗構(gòu)成2.32.3采暖居住建筑節(jié)能基本原理和節(jié)能途徑采暖居住建筑節(jié)能基本原理和節(jié)能途徑三、三、采暖居住建筑的

6、節(jié)能基本原理采暖居住建筑的節(jié)能基本原理n兩部分：由通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱耗熱量和通過門窗縫隙的空氣滲透耗熱量組成。其中，前者占主要部分。n窗戶傳熱系數(shù)較高，應(yīng)該在保證采光要求前提下，選擇適當(dāng)?shù)拇皦Ρ群透纳拼皯舻谋匦阅?。一般，雙層玻璃比單層玻璃傳熱系數(shù)可降低一半。塑料窗和塑鋼窗較鋼窗保溫性能有較大改善。n提高窗戶氣密性，減少冷風(fēng)滲透。n選用新型墻體材料，如加氣混凝土磚、保溫復(fù)合墻、外墻表面抹膨脹珍珠巖砂漿等。n注意采暖建筑屋頂保溫，可采用加氣混凝土塊或加氣混凝土塊架空設(shè)置在架空層中充填巖棉、礦棉或膨脹珍珠巖，或敷設(shè)其它保溫層。n建筑物體形、朝向、間距與建筑物能耗關(guān)系很大，通過良好的總平面規(guī)劃設(shè)計(jì)，

7、使建筑物在冬季最大限度地利用日照，多獲得熱量，避開主導(dǎo)風(fēng)向，減少建筑物和場(chǎng)地外表面熱損失。n減少建筑物的體形系數(shù)及外表面積。n改善采暖供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理，提高設(shè)備運(yùn)行效率，加強(qiáng)管線保溫。n采用熱量按戶計(jì)量收費(fèi)的辦法。2.4 2.4 空調(diào)建筑節(jié)能原理空調(diào)建筑節(jié)能原理概念：概念：圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱阻圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱阻（R0）是圍護(hù)結(jié)構(gòu)阻抗傳熱能力的物理量。為結(jié)構(gòu)熱阻（R）與內(nèi)、外側(cè)表面換熱阻（Ri、Re）之和。 R0 =Ri+R+Re一、影響空調(diào)負(fù)荷的主要因素一、影響空調(diào)負(fù)荷的主要因素n 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻和蓄熱性能：從降低空調(diào)負(fù)荷效果上看，熱阻作用大于蓄熱能力的作用；n 房屋朝向狀況，蓄熱能力：頂層和東

8、西向房屋空調(diào)負(fù)荷大于南北向房屋；n 窗墻面積比，窗戶遮陽與空氣滲透情況：窗戶越大，空調(diào)負(fù)荷越大。n 遮陽n 室內(nèi)自然通風(fēng)二、空調(diào)建筑節(jié)能基本原理二、空調(diào)建筑節(jié)能基本原理得熱三途徑：得熱三途徑： 1、通過外窗的太陽輻射得熱；2、圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱得熱；3、門窗縫隙空氣滲透得熱?？照{(diào)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)空調(diào)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)n 建筑避免東西朝向或東西向窗戶減少輻射得熱；n 空調(diào)房間集中布置，上下對(duì)齊；n 空調(diào)房間應(yīng)避免布置在拐角處、有伸縮縫處或頂層；n 空調(diào)建筑外表面盡量小，表面淺色，房間凈高宜低；n 外窗面積盡量小，窗墻比不超過0.30(單層窗）0.4 (雙層窗）。東西向外窗，宜采用熱反射玻璃、反射陽光鍍膜

9、和有效遮陽構(gòu)件；n 外窗氣密等級(jí)不應(yīng)低于GB7107-2002中3級(jí)水平；n 圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)應(yīng)符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求；n 間歇使用的空調(diào)建筑，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)和內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)宜采用輕質(zhì)材料，連續(xù)使用的空調(diào)建筑，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)和內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)宜采用厚重材料。2.52.5居住建筑采暖居住建筑采暖耗熱量耗熱量指標(biāo)指標(biāo) 一、建筑物耗熱量和建筑物耗熱量指標(biāo)建筑物耗熱量和建筑物耗熱量指標(biāo) 建筑物耗熱量：建筑物耗熱量：采暖建筑在 一個(gè)采暖期內(nèi)，為保持室內(nèi) 計(jì)算溫度，由采暖設(shè)備供給 建筑物的熱量。 建筑物耗熱量指標(biāo)建筑物耗熱量指標(biāo):在采暖期 室外平均溫度條件下，為保持 室內(nèi)計(jì)算溫度，單位建筑面積 在單位時(shí)間內(nèi)消耗的、需

10、由室內(nèi) 采暖設(shè)備供給的熱量，單位：W/m2。 二二 、建筑物耗熱量指標(biāo)與采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)、建筑物耗熱量指標(biāo)與采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)1、采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)：、采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)：在采暖室外計(jì)算溫度條件下，為保持室內(nèi)計(jì)算溫度，單位建筑面積在單位時(shí)間內(nèi)需由鍋爐房或其他供熱設(shè)施供給的熱量； 單位：Wm2 。 是用來確定采暖設(shè)備容量的一個(gè)重要指標(biāo)。2、采暖室外計(jì)算溫度、采暖室外計(jì)算溫度：以日平均溫度為基礎(chǔ)，按歷年平均不保證5天，通過統(tǒng)計(jì)氣象資料確定的用于采暖設(shè)計(jì)的室外空氣計(jì)算參數(shù)。3、建筑物耗熱量指標(biāo)與采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)關(guān)系：、建筑物耗熱量指標(biāo)與采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)關(guān)系：由于采暖室外計(jì)算溫度低于采暖期室外平

11、均溫度，所以建筑物耗熱量指標(biāo)小于采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)。四四 、影響建筑物耗熱量指標(biāo)的幾個(gè)因素、影響建筑物耗熱量指標(biāo)的幾個(gè)因素1 1、體形系數(shù)、體形系數(shù) ：體形系數(shù)的大小對(duì)建筑能耗的影響非常顯著，體形系數(shù)越小，單位建筑面積對(duì)應(yīng)的外表面積越小，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱損失就越小。從降低建筑能耗的角度出發(fā)，應(yīng)該將體形系數(shù)控制在一個(gè)較低的水平。 但體形系數(shù)限值規(guī)定過小，將制約建筑師們的創(chuàng)造性，造成建筑造型呆板，平面布局困難，甚至損害建筑功能。 標(biāo)準(zhǔn)(JCJ 26-95)中規(guī)定：建筑物的體形系數(shù)宜控制在030及030以下；若體形系數(shù)大于030，則屋頂和外墻應(yīng)加強(qiáng)保溫，以便將建筑物耗熱量指標(biāo)控制在規(guī)定水平。 控制體

12、形系數(shù)大小的方法：控制體形系數(shù)大小的方法：（1） 減少建筑的面寬，加大建筑的進(jìn)深。面寬與進(jìn)深之比不宜過大，長寬比應(yīng)適宜。（2） 增加建筑的層數(shù)，多分?jǐn)偽菝婊蚣芸諛前迕娣e。（3）建筑體型不宜變化過多，立面不宜太復(fù)雜，造型宜簡(jiǎn)練。 2、圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)：、圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)：在建筑物整體尺寸和窗墻面積比不變情況下，耗熱量指標(biāo)隨圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)的下降而降低。 3、窗墻面積比：、窗墻面積比：在寒冷地區(qū)采用單層窗、嚴(yán)寒地區(qū)采用雙層窗 或雙玻窗條件下，加大窗墻面積比對(duì)節(jié)能不利。4 4、樓梯間開敞與否：、樓梯間開敞與否：多層住宅樓梯間采用開敞式樓梯間比采用有門窗的樓梯間，其耗熱量指標(biāo)約上升1020。 5 5

13、、換氣次數(shù)：、換氣次數(shù)：提高門窗的氣密性，換氣次數(shù)由0.8次小時(shí)降至0.5次小時(shí)，耗熱量指標(biāo)可降低10左右。6 6、朝向：、朝向：建筑物朝向?qū)μ栞椛涞脽崃亢涂諝鉂B透耗熱量都有影響；多層住宅東西朝向時(shí)與南北朝向相比，耗熱量指標(biāo)約增加5.5。7 7、高層住宅：、高層住宅：層數(shù)在10層以上時(shí)，耗熱量指標(biāo)趨于穩(wěn)定。高層住宅中，帶北向封閉式交通廊的板式住宅（板式住宅的特點(diǎn)是：面寬較大，南向房間多，采光好；進(jìn)深較小，一般為南北通透格局，通風(fēng)好。）其耗熱量指標(biāo)比多層板式住宅低6。在建筑面積近似的條件下高層塔式住宅的耗熱量指標(biāo)比高層板式住宅高1014。體形復(fù)雜，凹凸面過多的塔式住宅，對(duì)節(jié)能不利。 8、避風(fēng)設(shè)

14、施：避風(fēng)設(shè)施：建筑物入口處設(shè)置門斗或采取其它避風(fēng)設(shè)施，有利于節(jié)能。一建筑物耗熱量指標(biāo)計(jì)算公式一建筑物耗熱量指標(biāo)計(jì)算公式 2.6 2.6 居住建筑耗熱量居住建筑耗熱量指標(biāo)計(jì)算指標(biāo)計(jì)算二單位建筑面積通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱耗熱量計(jì)算公式二單位建筑面積通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱耗熱量計(jì)算公式 單位建筑面積單位時(shí)間通過外墻的單位建筑面積單位時(shí)間通過外墻的傳熱耗熱量計(jì)算公式傳熱耗熱量計(jì)算公式 單位建筑面積單位時(shí)間通過屋面的單位建筑面積單位時(shí)間通過屋面的傳熱耗熱量計(jì)算公式傳熱耗熱量計(jì)算公式 單位建筑面積單位時(shí)間通過地面的單位建筑面積單位時(shí)間通過地面的傳熱耗熱量計(jì)算公式傳熱耗熱量計(jì)算公式 單位建筑面積單位時(shí)間通過外窗（門

15、）的單位建筑面積單位時(shí)間通過外窗（門）的傳熱耗熱量計(jì)算公式傳熱耗熱量計(jì)算公式 單位建筑面積單位時(shí)間通過非采暖封閉陽臺(tái)的單位建筑面積單位時(shí)間通過非采暖封閉陽臺(tái)的傳熱耗熱量計(jì)算公式傳熱耗熱量計(jì)算公式 單位建筑面積上單位時(shí)間的空氣換氣耗熱量單位建筑面積上單位時(shí)間的空氣換氣耗熱量應(yīng)計(jì)算公式應(yīng)計(jì)算公式一、計(jì)算建筑物體形系數(shù)一、計(jì)算建筑物體形系數(shù)例題例題 試計(jì)算三棟十層30m高，每層建筑面積同為600m2，不同平面形狀建筑的體形系數(shù)。建筑節(jié)能計(jì)算評(píng)價(jià)實(shí)例建筑節(jié)能計(jì)算評(píng)價(jià)實(shí)例2.7 2.7 居住建筑節(jié)能評(píng)價(jià)計(jì)算居住建筑節(jié)能評(píng)價(jià)計(jì)算棟號(hào)架空層外圍護(hù)面積F0（m2）體積V0（m3）體形系數(shù)S=F0/V0A無98

16、m30m+600m2=354025m24m30m=180003540/18000=0.197有98m30m+600m22=4140180004140/18000=0.23B無110m30m+600m2=390040m15m30m=180003900/18000=0.217有110m30m+600m22=4500180004500/18000=0.25C無140m30m+600m2=4800（30m10m+10m15m2）30m=180004800/18000=0.267有140m30m+600m22=5400180005400/18000=0.30棟號(hào)架空層外圍護(hù)面積F0（m2）體積V0（m3）體形系數(shù)S= F0/V0A無98m18m+600m2=236425m24m18m=108002364/10800=0.22有98m18m+600m22=2964108002964/10800=0.27B無110m18m+600m2=258040m15m18m=108002580/10800=0.24有110m18m+600m