淺議建筑外圍護(hù)節(jié)能設(shè)計(jì)和計(jì)算

1、淺議建筑外圍護(hù)節(jié)能設(shè)計(jì)和計(jì)算摘要：本文圍繞建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)就設(shè)計(jì)中 一些重要參數(shù)值的計(jì)算方法進(jìn)行了介紹和分析，并通過一些 計(jì)算實(shí)例進(jìn)行了驗(yàn)證。同時對在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能計(jì)算中 的一些注意事項(xiàng)進(jìn)行了說明。關(guān)鍵詞：建筑外圍護(hù)；節(jié)能設(shè)計(jì)；計(jì)算 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)涉及面很廣，主要的有兩個方面。一是建 筑物在發(fā)揮其正常功能過程中的能耗問題。二是建筑外圍護(hù) 結(jié)構(gòu)保溫、隔熱問題。也就是高效保溫隔熱材料的合理使用 和正確布置，以減少外界環(huán)境對室內(nèi)熱環(huán)境的影響，即圍護(hù) 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)節(jié)能。一、窗墻比與遮陽系數(shù)計(jì)算分析在建筑的外窗（含透明幕墻一下同）、墻體、屋面三大 圍護(hù)部件中，外窗的熱工性能最差，是影響室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)

2、量 和建筑能耗的最主要因素之一。它的能耗約為墻體的3 倍，屋面的4倍，約占建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)總能耗的 40%50%。因此， 加強(qiáng)外窗的保溫隔熱性能，減少窗的熱量損失，是改善室內(nèi) 熱環(huán)境質(zhì)量和提高建筑節(jié)能水平的非常重要環(huán)節(jié)。（一）窗墻面積比和傳熱系數(shù)普通窗戶的保溫隔熱性能差，夏季白天通過窗戶進(jìn)入室 內(nèi)的太陽幅射熱也多。窗墻面積比越大，采暖、空調(diào)的能耗 也越大。因此從節(jié)能角度出發(fā)，必須限制窗墻面積比。一般 情況，應(yīng)以滿足室內(nèi)采光要求作為窗墻面積比的確定原則。（二）外窗遮陽 夏熱冬冷地區(qū)，通過外窗進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射熱幾乎不 經(jīng)過時間延遲就會對房間產(chǎn)生熱效應(yīng)。因此，采取有效的遮 陽措施，降低外窗太陽輻射形成

3、的空調(diào)負(fù)荷，是實(shí)現(xiàn)居住建 筑節(jié)能的有效方法。由于一般公共建筑的窗墻面積比較大， 因而太陽輻射對建筑能耗的影響很大2 。為了節(jié)約能源，應(yīng)對窗口和透明幕墻采取外遮陽措施。遮陽系數(shù)的定義為在法向入射條件下，通過玻璃構(gòu)件 （包括窗的透明部分和不透明部分）的太陽輻射得熱率，與 相同入射條件下的標(biāo)準(zhǔn)玻璃 （ 3mm 厚）的太陽輻射得熱率的 比值，也可認(rèn)為是太陽輻射能透過指數(shù)，一般情況下是越小 越好。 例：某辦公建筑南面為（4米，8開間）32m，層高 3米，四層，每層設(shè)窗（3米寬X 1.5米高）各8個，每扇 窗頂均設(shè) 0.6m 水平遮陽， 求其水平外遮陽系數(shù)。 按上海公 共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) DGJ08-20

4、5-2011 ，水平遮陽板的外遮 陽系數(shù)應(yīng)按下列公式計(jì)算確定： 水平遮陽板： （ ） 遮陽板外挑系數(shù)： PF=A/B （） 式中 SDH 水平 遮陽板夏季外遮陽系數(shù)；ah、bh、一計(jì)算系數(shù)，按表 取定；PF一一遮陽板外挑系數(shù)，當(dāng)計(jì)算出的PF1時，取PF=1； A 遮陽板外挑長度（圖 ）; B 遮陽板 根部到窗對邊距離（圖 ）。外遮陽系數(shù)查 P38公式 1，水平遮陽板查表南向，ah=0.47, bh=-0.79，按公式及題目所給數(shù)據(jù)計(jì) 算，其水平外遮陽系數(shù)為 0.759。 例題中其他條件不變，現(xiàn) 按節(jié)能要求選擇 6+12+6 普通中空玻璃斷熱鋁合金窗，請計(jì) 算此方向窗是否能滿足公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)

5、準(zhǔn) DGJ08-205-2011 中規(guī)定性遮陽系數(shù)要求。根據(jù)公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) DGJ08-205-2011 ，查表 乙類建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)限值得乙類建筑 窗墻比為0.375，貝U K 3.0 ;南側(cè)遮陽系數(shù)W 0.50;查表, 6+12+6普通中空玻璃， K=2.8 , SC （玻 璃） =0.86，按上題所求：水平外遮陽系數(shù) SDh=0.759； 綜 合遮陽系數(shù)=。按規(guī)范要求南側(cè)遮陽W 0.50,計(jì)算結(jié)果為 0.653 大于 0.5 限值，故不滿足遮陽系數(shù)要求。若將題中的水平遮陽改為室外卷簾百葉，同樣玻璃規(guī) 格，貝當(dāng)其為甲類建筑時，此方向可達(dá)到最大的窗墻比為多 少？ 查表 上

6、標(biāo)公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) DGJ08-205-2011 ，室外卷簾百葉遮陽系數(shù)為 0.3，貝此建筑 的綜合遮陽系數(shù)為 SC=0.86 X 0.3=0.258 ,查P9表,得 到當(dāng)其為甲類建筑時此方向窗墻比為 0.5-0.7。 從上述的計(jì) 算中我們可知，固定水平外遮陽所達(dá)到的遮陽效果遠(yuǎn)不如室外卷簾百葉的遮陽效果。設(shè)計(jì)時應(yīng)綜合考慮造型、經(jīng)濟(jì)、美 觀、實(shí)用要求。為滿足節(jié)能要求應(yīng)優(yōu)先采用活動式外遮陽。二、維護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)與計(jì)算 某居住建筑其結(jié)構(gòu)體系為框架結(jié)構(gòu)，其外墻主體為 240 厚 P 型燒結(jié)多孔磚，保溫層為 35 厚膠粉聚苯顆粒漿料；其 外墻主體部位構(gòu)造及主要熱工值分別為： 20 厚混合砂漿 R=

7、0.023 240厚P型燒結(jié)多孔磚 R=0.414 35厚膠粉聚苯顆粒 漿料 R=0.486 5 厚抗裂砂漿（玻纖網(wǎng)） R=0.005 彈性底涂、 柔性膩?zhàn)?，外墻涂料；熱阻不?jì) 計(jì)算此外墻主體部位的傳 熱系數(shù)。查閱全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施一一節(jié)能專篇/建筑 P68 頁公式（ ）查得傳熱系數(shù) K 計(jì)算，其中 Ri 內(nèi)表面換熱阻=0.11 ； Re 一外表面換熱阻=0.04，可計(jì)算 得 K 為 0.93。同一建筑其熱橋部分構(gòu)造與主體相同主要熱工值分別 為： 20 厚混合砂漿 R=0.023 240 厚鋼筋混凝土梁、柱（墻） R=0.115 （為簡化計(jì)算將熱橋部分的計(jì)算厚度與外墻主體的 計(jì)算厚度

8、取值相同） 35 厚膠粉聚苯顆粒漿料 R=0.486 5 厚 抗裂砂漿（玻纖網(wǎng)） R=0.005 彈性底涂、柔性膩?zhàn)樱鈮ν?料；熱阻不計(jì) 框架結(jié)構(gòu)體系，外墻主體與結(jié)構(gòu)性熱橋的面 積比例為A=0.65，B=0.35，試計(jì)算此建筑外墻的平均傳熱系數(shù)。若此建筑的熱惰性指標(biāo) D 大于 3.0，采用這種節(jié)能構(gòu) 造能否滿足 居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) DGJ08-205-2011 中外 墻規(guī)定性指標(biāo)要求？ 查閱全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措 施節(jié)能專篇 /建筑 P68 頁公式( )查得傳熱系數(shù) K 計(jì)算，熱橋部分 K=1.346 ，外墻平均傳熱系數(shù)。結(jié)論：采用這種節(jié)能構(gòu)造因其熱惰性指標(biāo)D 大于 3.0，所以能滿足

9、 居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) DGJ08-205-2011 中外 墻規(guī)定性指標(biāo)K 1.5的要求。通常情況下，維護(hù)結(jié)構(gòu)主體與熱橋部位用相同厚度保溫 材料，即可滿足規(guī)定性指標(biāo)的要求。不同結(jié)構(gòu)體系的建筑， 可通過簡化的手法估算出主體結(jié)構(gòu)與熱橋部分的面積比例， 按照各構(gòu)造材料的熱工值，計(jì)算出其平均傳熱系數(shù)。三、屋面的保溫隔熱屋面在整個建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積中所占的比例雖遠(yuǎn)低于 外墻，但對頂層房間而言，卻是比例最大的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，相 當(dāng)于五個面被室外氣候所包圍。屋面保溫隔熱性能太差，對 頂層房間的室內(nèi)熱環(huán)境和建筑采暖空調(diào)能耗的影響是比較 嚴(yán)重的。 因此各節(jié)能規(guī)范對屋面的熱工性能均做了嚴(yán)格的 規(guī)定。此外，值得注意的是，通常情況下，居住建筑的樓板如 不作保溫處理，則其傳熱系數(shù)是不能滿足規(guī)定性指標(biāo)的要求 的。各類建筑中底部接觸室外空氣的架空或外挑樓板作為外 維護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分，應(yīng)進(jìn)行保溫構(gòu)造設(shè)計(jì)。 公共建筑建筑 節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) (DGJ08-205-2011 )要求根據(jù) 條規(guī)定 的各類公共建筑，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能應(yīng)分別符合表 的規(guī)定，其中外墻的傳熱系數(shù)為包括結(jié)構(gòu)性熱橋在內(nèi)的加權(quán) 平均值 Km 。當(dāng)本條文的規(guī)定