第二章建筑節(jié)能設計原理

1、第二章建筑節(jié)能設計原理第二章建筑節(jié)能設計原理2.1建筑熱工設計分區(qū)與建筑能耗2.2不同熱工分區(qū)下的建筑節(jié)能設計原理2.3采暖居住建筑節(jié)能基本原理與節(jié)能途徑2.4空調建筑節(jié)能原理2.5建筑物耗熱量指標2.6建筑物耗熱量指標計算2.7建筑節(jié)能評價計算2.12.1建筑熱工設計分區(qū)與建筑能耗建筑熱工設計分區(qū)與建筑能耗我國的建筑熱工設計分區(qū)及設計要求分區(qū)名稱分區(qū)指標設計要求主要指標輔助指標嚴寒最冷月平均溫度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)應考慮冬季保溫，一般可不考慮夏季防熱我國的建筑熱工設計分區(qū)我國的建筑熱工設計分區(qū)2.22.2不同熱工分區(qū)下的建筑節(jié)能設計原理不同熱工分區(qū)下的建筑節(jié)能設計原理嚴寒與寒冷地區(qū)改進建筑物圍護結構保溫性能，進一步減低采暖需熱量推廣各類專門的通風換氣窗，

3、實現(xiàn)可控制的通風換氣，避免為了通風換氣而開窗，造成過大的熱損失改善采暖的末端調節(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、日照等結合起來，不要過分追求小提高住宅日照、促進自然通風角度，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)室外風速，優(yōu)化設計窗墻比要特別強調外窗遮陽、外墻和屋頂?shù)母魺嵩O計夏熱冬暖地區(qū)隔熱、遮陽、通風設計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，在圍護結構的外表面要采取淺色粉刷或光滑的飾面

4、材料，以減少外墻表面對太陽輻射的吸收遮陽設計的形式和構造的選擇，要考慮建筑朝向對遮光的要求合理組織住宅的自然通風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入室內。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成 圍護結構 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一、我國采暖居住建筑的主要特點1、住宅占居住建筑的的92%，其中相當部分安采暖和通風換氣裝置；2、冬季室內溫度要求達到1618，高級別達到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成的能耗構成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：由通過圍護結構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，應該在保證采光要求前提下，選擇適當?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，減少冷風滲透。n選用新型墻體材料，如加氣混凝土磚、保溫復合墻、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置在架空層中充填巖棉、礦棉或膨脹珍珠巖，或敷設其它保溫層。n建筑物體形、朝向、間距與建筑物能耗關系很大，通過良好的總平面規(guī)劃設計，

7、使建筑物在冬季最大限度地利用日照，多獲得熱量，避開主導風向，減少建筑物和場地外表面熱損失。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)的設計和運行管理，提高設備運行效率，加強管線保溫。n采用熱量按戶計量收費的辦法。2.4 2.4 空調建筑節(jié)能原理空調建筑節(jié)能原理概念：概念：圍護結構傳熱阻圍護結構傳熱阻（R0）是圍護結構阻抗傳熱能力的物理量。為結構熱阻（R）與內、外側表面換熱阻（Ri、Re）之和。 R0 =Ri+R+Re一、影響空調負荷的主要因素一、影響空調負荷的主要因素n 圍護結構的熱阻和蓄熱性能：從降低空調負荷效果上看，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、西向房屋空調負荷大于南北向房屋；n 窗墻面積比，窗戶遮陽與空氣滲透情況：窗戶越大，空調負荷越大。n 遮陽n 室內自然通風二、空調建筑節(jié)能基本原理二、空調建筑節(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、圍護結構傳熱得熱；3、門窗縫隙空氣滲透得熱。空調建筑節(jié)能設計要點空調建筑節(jié)能設計要點n 建筑避免東西朝向或東西向窗戶減少輻射得熱；n 空調房間集中布置，上下對齊；n 空調房間應避免布置在拐角處、有伸縮縫處或頂層；n 空調建筑外表面盡量小，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、和有效遮陽構件；n 外窗氣密等級不應低于GB7107-2002中3級水平；n 圍護結構傳熱系數(shù)應符合節(jié)能標準規(guī)定要求；n 間歇使用的空調建筑，外圍護結構內側和內圍護結構宜采用輕質材料，連續(xù)使用的空調建筑，外圍護結構內側和內圍護結構宜采用厚重材料。2.52.5居住建筑采暖居住建筑采暖耗熱量耗熱量指標指標 一、建筑物耗熱量和建筑物耗熱量指標建筑物耗熱量和建筑物耗熱量指標 建筑物耗熱量：建筑物耗熱量：采暖建筑在 一個采暖期內，為保持室內 計算溫度，由采暖設備供給 建筑物的熱量。 建筑物耗熱量指標建筑物耗熱量指標:在采暖期 室外平均溫度條件下，為保持 室內計算溫度，單位建筑面積 在單位時間內消耗的、需

10、由室內 采暖設備供給的熱量，單位：W/m2。 二二 、建筑物耗熱量指標與采暖設計熱負荷指標、建筑物耗熱量指標與采暖設計熱負荷指標1、采暖設計熱負荷指標：、采暖設計熱負荷指標：在采暖室外計算溫度條件下，為保持室內計算溫度，單位建筑面積在單位時間內需由鍋爐房或其他供熱設施供給的熱量； 單位：Wm2 。 是用來確定采暖設備容量的一個重要指標。2、采暖室外計算溫度、采暖室外計算溫度：以日平均溫度為基礎，按歷年平均不保證5天，通過統(tǒng)計氣象資料確定的用于采暖設計的室外空氣計算參數(shù)。3、建筑物耗熱量指標與采暖設計熱負荷指標關系：、建筑物耗熱量指標與采暖設計熱負荷指標關系：由于采暖室外計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小于采暖設計熱負荷指標。四四 、影響建筑物耗熱量指標的幾個因素、影響建筑物耗熱量指標的幾個因素1 1、體形系數(shù)、體形系數(shù) ：體形系數(shù)的大小對建筑能耗的影響非常顯著，體形系數(shù)越小，單位建筑面積對應的外表面積越小，外圍護結構的傳熱損失就越小。從降低建筑能耗的角度出發(fā)，應該將體形系數(shù)控制在一個較低的水平。 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。 標準(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，則屋頂和外墻應加強保溫，以便將建筑物耗熱量指標控制在規(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，加大建筑的進深。面寬與進深之比不宜過大，長寬比應適宜。（2） 增加建筑的層數(shù)，多分攤屋面或架空樓板面積。（3）建筑體型不宜變化過多，立面不宜太復雜，造型宜簡練。 2、圍護結構傳熱系數(shù)：、圍護結構傳熱系數(shù)：在建筑物整體尺寸和窗墻面積比不變情況下，耗熱量指標隨圍護結構的傳熱系數(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、嚴寒地區(qū)采用雙層窗 或雙玻窗條件下，加大窗墻面積比對節(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次小時降至0.5次小時，耗熱量指標可降低10左右。6 6、朝向：、朝向：建筑物朝向對太陽輻射得熱量和空氣滲透耗熱量都有影響；多層住宅東西朝向時與南北朝向相比，耗熱量指標約增加5.5。7 7、高層住宅：、高層住宅：層數(shù)在10層以上時，耗熱量指標趨于穩(wěn)定。高層住宅中，帶北向封閉式交通廊的板式住宅（板式住宅的特點是：面寬較大，南向房間多，采光好；進深較小，一般為南北通透格局，通風好。）其耗熱量指標比多層板式住宅低6。在建筑面積近似的條件下高層塔式住宅的耗熱量指標比高層板式住宅高1014。體形復雜，凹凸面過多的塔式住宅，對節(jié)能不利。 8、避風設

14、施：避風設施：建筑物入口處設置門斗或采取其它避風設施，有利于節(jié)能。一建筑物耗熱量指標計算公式一建筑物耗熱量指標計算公式 2.6 2.6 居住建筑耗熱量居住建筑耗熱量指標計算指標計算二單位建筑面積通過圍護結構的傳熱耗熱量計算公式二單位建筑面積通過圍護結構的傳熱耗熱量計算公式 單位建筑面積單位時間通過外墻的單位建筑面積單位時間通過外墻的傳熱耗熱量計算公式傳熱耗熱量計算公式 單位建筑面積單位時間通過屋面的單位建筑面積單位時間通過屋面的傳熱耗熱量計算公式傳熱耗熱量計算公式 單位建筑面積單位時間通過地面的單位建筑面積單位時間通過地面的傳熱耗熱量計算公式傳熱耗熱量計算公式 單位建筑面積單位時間通過外窗（門

15、）的單位建筑面積單位時間通過外窗（門）的傳熱耗熱量計算公式傳熱耗熱量計算公式 單位建筑面積單位時間通過非采暖封閉陽臺的單位建筑面積單位時間通過非采暖封閉陽臺的傳熱耗熱量計算公式傳熱耗熱量計算公式 單位建筑面積上單位時間的空氣換氣耗熱量單位建筑面積上單位時間的空氣換氣耗熱量應計算公式應計算公式一、計算建筑物體形系數(shù)一、計算建筑物體形系數(shù)例題例題 試計算三棟十層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)能計算評價實例建筑節(jié)能計算評價實例2.7 2.7 居住建筑節(jié)能評價計算居住建筑節(jié)能評價計算棟號架空層外圍護面積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棟號架空層外圍護面積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