建筑節(jié)能設計計算

1、（一）為什么要做節(jié)能設計n 建筑節(jié)能保溫設計屬于建筑設計的重要組成部分，其目的是為了保證室內(nèi)具有足夠的熱環(huán)境質(zhì)量，同時盡可能地節(jié)約采暖能耗。當然，為了保證寒冷地區(qū)和嚴寒地區(qū)冬季室內(nèi)熱環(huán)境達到應有標準，除建筑保溫外，還需要有采暖設備來供給熱量。但在同樣供熱條件下，建筑保溫性能良好與否是決定室內(nèi)環(huán)境的重要條件。n 2006年，我國政府在建設節(jié)約型和資源環(huán)保性社會的背景下推出了綠色建筑評價標準（GB/T 50378-2006），其制定的目的可概括為“四節(jié)一環(huán)?！惫?jié)地、節(jié)水、節(jié)能、節(jié)材和環(huán)境保護。n圖1 標準權重分配（一）為什么要做節(jié)能設計n 公共建筑節(jié)能設計標準GB50189-2005 中第1.0.

2、3條：按本標準進行的建筑節(jié)能設計，在保證相同的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)條件下，與未采取節(jié)能措施前相比，全年采暖、通風、空氣調(diào)節(jié)和照明的總能耗應減少50%。n 在公共建筑中，尤其以辦公建筑、大中型商場，一級高檔旅館飯店等幾類在公共建筑中，尤其以辦公建筑、大中型商場，一級高檔旅館飯店等幾類建筑，在建筑的標準、功能及設置全年空調(diào)采暖系統(tǒng)等方面有許多共性，建筑，在建筑的標準、功能及設置全年空調(diào)采暖系統(tǒng)等方面有許多共性，而且其采暖空調(diào)能耗特別高，采暖空調(diào)節(jié)能潛力也最大。而且其采暖空調(diào)能耗特別高，采暖空調(diào)節(jié)能潛力也最大。n 在公共建筑（特別是大型商場、高檔旅館酒店、高檔辦公樓等）的全年能在公共建筑（特別是大型商場、高

3、檔旅館酒店、高檔辦公樓等）的全年能耗中，大約耗中，大約50%60%50%60%消耗于空調(diào)制冷與采暖系統(tǒng)，消耗于空調(diào)制冷與采暖系統(tǒng)，20%30%20%30%用于照明。而在用于照明。而在空調(diào)采暖這部分能耗中，大約空調(diào)采暖這部分能耗中，大約20%50%20%50%由外圍結構傳熱消耗（夏熱冬暖地由外圍結構傳熱消耗（夏熱冬暖地區(qū)大約區(qū)大約20%20%，夏熱冬冷地區(qū)大約，夏熱冬冷地區(qū)大約35%35%，寒冷地區(qū)大約，寒冷地區(qū)大約40%40%，嚴寒地區(qū)大約，嚴寒地區(qū)大約50%50%）。從目前情況分析，這些建筑在維護結構、采暖空調(diào)系統(tǒng)，以及照明方）。從目前情況分析，這些建筑在維護結構、采暖空調(diào)系統(tǒng)，以及照明方面

4、，共有節(jié)約能源面，共有節(jié)約能源50%50%的潛力。的潛力。（二）我國建筑節(jié)能設計現(xiàn)行標準n 節(jié)能計算選用規(guī)范：n 1.公共建筑節(jié)能設計標準 GB50189-2005n 2.民用建筑熱工設計規(guī)范 GB50176-93n 3. 夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準 JGJ134-2010n 4.夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準 JGJ134-2012n 5.嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準JGJ 26-2010 n 參考構造做法圖集：n 1.屋面節(jié)能建筑構造 06J204n 2.公共建筑節(jié)能構造-嚴寒和寒冷地區(qū) 06J908-1n 3.公共建筑節(jié)能構造-夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū) 06J908-2n 4

5、.外墻外保溫建筑構造 10J121 n 注：工業(yè)建筑原則上不進行節(jié)能設計計算。（二）我國建筑節(jié)能設計現(xiàn)行標準n 說明：在我們所做的公共建筑設計中可能會涉及居住建筑的設計，如職工宿舍，這種情況下需參考居住建筑節(jié)能設計相關標準。 夏熱冬冷地區(qū)的范圍大致為隴海線以南，南嶺以北，四川盆地以東，包括上海、重慶二直轄市，湖北、湖南、江西、安徽、浙江五省全部，四川、貴州二省東半部，江蘇、河南二省南半部，福建省北半部，陜西、甘肅二省南端，廣東、廣西二省區(qū)北端，涉及16個省、市、自治區(qū)。該地區(qū)面積約180萬平方公里，人口5.5億左右，國內(nèi)生產(chǎn)總值約占全國的48，是一個人口密集、經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)，是我們設計工作中常

6、接觸的區(qū)域。因此，在后面的講解中主要以公共建筑節(jié)能設計標準 GB50189-2005和夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準 JGJ134-2010為主要參考資料進行引用講解。（三）施工圖中的建筑節(jié)能設計深度n 根據(jù)2009年1月1日施行的建筑工程設計文件編制深度規(guī)定4.3.10建筑施工圖所帶節(jié)能計算書應滿足以下要求：n 1.嚴寒地區(qū)A區(qū)，嚴寒地區(qū)B區(qū)及寒冷地區(qū)需計算體形系數(shù)，夏熱冬冷地區(qū)與夏熱冬暖地區(qū)不需計算體形系數(shù)；n 2.各單一朝向窗墻面積比計算（包括天窗屋面比），設計外窗包括玻璃幕墻的可視部分的熱工性能滿足規(guī)范的限制要求；n 3.設計外墻（包括玻璃幕墻的非可視部分）、屋面、與室外接觸的架空樓

7、板（或外挑樓板）、地面、地下室外墻、外門、采暖與非采暖房間的隔墻和樓板、分戶墻等的熱工性能計算；n 4.當規(guī)范允許的個別限值超過要求，按照圍護結構熱工性能的權衡判斷，使圍護結構總體熱工性能滿足節(jié)能要求。（四）公共建筑節(jié)能計算的幾個重要參數(shù)指標n 1.體型系數(shù)：建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。外表面積中，不包括地面和不采暖樓梯間隔墻和戶門的面積。建筑物外表面積應按墻面面積、屋頂面積和下表面直接接觸室外空氣的樓板面積的總和計算。 體型系數(shù)對建筑能耗影響非常顯著體型系數(shù)對建筑能耗影響非常顯著。體型系數(shù)越小體型系數(shù)越小，單位建筑面積對，單位建筑面積對應的外表面積越小，應的外表面積

8、越小，外圍結構的傳熱損失越小外圍結構的傳熱損失越小。從降低建筑能耗的角。從降低建筑能耗的角度出發(fā)，度出發(fā)，應該將體型系數(shù)控制在一較低的水平上應該將體型系數(shù)控制在一較低的水平上。- -夏熱冬冷地區(qū)夏熱冬冷地區(qū)住宅建筑節(jié)能設計標準住宅建筑節(jié)能設計標準JGJ134-2010JGJ134-2010 4.1.2 4.1.2 嚴寒、寒冷地區(qū)嚴寒、寒冷地區(qū)建筑的體型系數(shù)建筑的體型系數(shù)應小于或等于應小于或等于0.400.40。- -公共公共建筑節(jié)能設計標準建筑節(jié)能設計標準GB_50189-2005 GB_50189-2005 （四）公共建筑節(jié)能計算的幾個重要參數(shù)指標n S=F0/V0n F0=E1+E2+E3

9、+E4+R1 R1=R*1.2n V0=M1*h1+M2*h2+（R*hi）/3n S：體形系數(shù) F0：建筑物的外表面積 V0：建筑物的體積 n 表4.0.3 夏熱冬冷地區(qū)居住建筑的體型系數(shù)限值建筑層數(shù)3層（4-11）層12層建筑的體型系數(shù)0.550.400.35體形系數(shù)的計算方法：n R1：建筑屋頂總表面積n E1-E4：建筑物各外立面面積 n M1、M2 Mi：建筑物各層面積n h1、h2hi：建筑物各層層高n R：建筑屋頂面積 2. 窗墻面積比：窗墻面積比是指窗戶洞口與房間立面單元面積（即建筑層高與開間定位線圍成的面積）之比。 建筑層高：建筑物上下兩層間的高度差值（一般以樓面高度間的差值

10、或上下橫梁間的差值）稱建筑層高。開間定位線即軸線。 （四）公共建筑節(jié)能計算的幾個重要參數(shù)指標 （四）公共建筑節(jié)能計算的幾個重要參數(shù)指標 公共建筑節(jié)能設計標準公共建筑節(jié)能設計標準GB_50189-2005GB_50189-2005第第 4.2.4 4.2.4 條：條： 建筑建筑每個朝向每個朝向的窗（包括透明幕墻）墻面積比均不應大于的窗（包括透明幕墻）墻面積比均不應大于0.700.70。當。當窗窗（包括透明幕（包括透明幕墻）墻）墻面積比小于墻面積比小于0.400.40時，玻璃（或其他透明材料）的時，玻璃（或其他透明材料）的可見光透射比可見光透射比不應小于不應小于0.400.40。當不能滿足本條文的

11、規(guī)定時，必須按本標準第當不能滿足本條文的規(guī)定時，必須按本標準第4.34.3節(jié)的節(jié)的規(guī)定進行權衡判斷。該條為強制性條文。規(guī)定進行權衡判斷。該條為強制性條文。 夏熱冬冷地區(qū)住宅建筑節(jié)能設計標準夏熱冬冷地區(qū)住宅建筑節(jié)能設計標準JGJ134-2010JGJ134-2010中對不同朝向的中對不同朝向的窗墻比有明確要求，如下表。窗墻比有明確要求，如下表。（四）公共建筑節(jié)能計算的幾個重要參數(shù)指標 外窗（包括透明幕墻）的節(jié)能要求: 外窗的可開啟面積不應小于窗面積的30%；透明幕墻應具有可開啟部分或設有通風換氣裝置。外窗的氣密性不應低于建筑外窗氣密性能分級及其檢測方法GB7107規(guī)定的4級。透明幕墻的氣密性不應

12、低于建筑幕墻物理性能分級GB/T15225規(guī)定的3級。n 附： 公共建筑節(jié)能設計標準公共建筑節(jié)能設計標準GB_50189-2005GB_50189-2005第第 4.2.45 4.2.45條條 夏熱冬冷夏熱冬冷地區(qū)，夏熱冬暖地區(qū)的建筑以及寒冷地區(qū)中制冷負荷大的建筑，外窗地區(qū)，夏熱冬暖地區(qū)的建筑以及寒冷地區(qū)中制冷負荷大的建筑，外窗（包括透明幕墻）宜設置外部遮陽。（包括透明幕墻）宜設置外部遮陽。（四）公共建筑節(jié)能計算的幾個重要參數(shù)指標n 3.遮陽系數(shù)：表征對太陽輻射透射得熱的減弱程度，英文為Shading Coefficient縮寫為SC。在我國GB/T2680中稱為遮擋系數(shù)，縮寫為Se定義：實際

13、太陽得熱量與通過厚度為3mm厚標準玻璃的太陽得熱量的比值。遮陽系數(shù)越小，阻擋陽光熱量向室內(nèi)輻射的性能越好。遮陽系數(shù)為窗戶重要熱工性能指標。n SC=SCCX SD =SCBX (1 - FK/Fc) X SDn 式中：SC窗的綜合遮陽系數(shù)； SCC窗本身的遮陽系數(shù)； SD外遮陽的遮陽系數(shù)； SCB玻璃的遮陽系數(shù)； FK窗框的面積； FC窗的面積， FK/Fc為窗框面積比，PVC塑鋼窗或木窗框比可取0.30，鋁合金窗窗框比可取0.20，其他框材的窗按相近原則取值。外遮陽系數(shù)的計算外遮陽系數(shù)的計算外遮陽系數(shù)的計算外遮陽系數(shù)的計算外遮陽系數(shù)的計算外遮陽系數(shù)的計算外遮陽系數(shù)的計算（四）公共建筑節(jié)能計算

14、的幾個重要參數(shù)指標n 4.傳熱系數(shù)（K值）：是指在穩(wěn)定傳熱條件下，圍護結構兩側空氣溫差為1度（K，），1s內(nèi)通過1平方米面積傳遞的熱量，單位是瓦/平方米度（W/K，此處K可用代替）。節(jié)能計算結果是否符合標準很大程度上取決于建筑物各圍護結構的傳熱系數(shù)是否在規(guī)定限值以內(nèi)，因此，傳熱系數(shù)的計算是節(jié)能計算中的重要部分。n 傳熱系數(shù)的計算方法：n K=1/ R0 R0圍護結構的傳熱阻n R0=R+Ri+Re Ri內(nèi)表面換熱阻（一般取0.11）n Re外表面換熱阻（一般取0.04）n R維護結構熱阻 R=/ 材料層厚度 材料導熱系數(shù)n 多層維護結構熱阻：R=R1+R2+Rn（四）公共建筑節(jié)能計算的幾個重要

15、參數(shù)指標n 5.熱阻（R）：表征維護結構本身或其中某層材料阻抗傳熱能力的物理量。n 6.導熱系數(shù)()：在穩(wěn)態(tài)條件下，1m厚的物體，兩側表面溫差為1,1h內(nèi)通過1m2面積傳遞的熱量。n 7.蓄熱系數(shù)(S)：當某一足夠厚度單一材料層一側受到諧波熱作用時,表面溫度按同一周期波動,通過表面的熱流波幅與表面溫度波幅的比值。其值越大，材料的熱穩(wěn)定性越好。 (溫度波幅：當溫度呈周期性波動時，最高值或最低值與平均值之差)n 8.熱惰性指標（D值）：表征維護結構對溫度波衰減快慢程度的無量綱指標。單一材料維護結構，D=RS;多層材料維護結構，D=RS。D值越大，溫度波在其中衰減越快，維護結構的熱穩(wěn)定性越好。（四）

16、公共建筑節(jié)能計算的幾個重要參數(shù)指標n 導熱系數(shù)()、蓄熱系數(shù)(S)、干密度()等均可從民用建筑熱工設計規(guī)范GB50176-93附表4.1查得。n 若有規(guī)范中附表4.2所列情況者，材料的導熱系數(shù)和蓄熱系數(shù)計算值應分別按下列兩式修正： c=*a Sc=S*a a-修正系數(shù)，應按附表4.2采用。（四）公共建筑節(jié)能計算的幾個重要參數(shù)指標（四）公共建筑節(jié)能計算的幾個重要參數(shù)指標（五）節(jié)能計算步驟n 1.確定工程所屬氣候分區(qū)n圖2 全國氣候分區(qū)圖（五）節(jié)能計算步驟（五）節(jié)能計算步驟n 根據(jù)公共建筑節(jié)能設計標準GB_50189-2005表4.2.1查出該建筑所處城市所在氣候分區(qū)，不同氣候分區(qū)對建筑物不同部位

17、維護結構的傳熱系數(shù)限值要求有所不同，當該城市不在表中時，應判斷該城市氣象條件與表中哪個城市最接近，維護結構的熱工性能應符合那個城市所在氣候分區(qū)的的規(guī)定；（五）節(jié)能計算步驟 或查出建筑所處城市的城市氣象條件，根據(jù)民用建筑熱工設計規(guī)范GB50176-93表3.3.1進行判斷。（五）節(jié)能計算步驟（五）節(jié)能計算步驟確定氣候分區(qū)后，計算體型系數(shù)，確定相應節(jié)能設計指標：室內(nèi)設計溫度，風速等。（以一夏熱冬冷地區(qū)綜合值班室為例）（五）節(jié)能計算步驟 步驟：1.計算四個朝向的窗墻比；2.根據(jù)窗墻比查詢遮陽系數(shù)限值，確定是否需要計算遮陽系數(shù)；該綜合值班室由于窗墻比皆小于0.2，遮陽系數(shù)無限制故不需要計算；若大于0.

18、2則需按照前面所羅列公式進行計算，對比公共建筑節(jié)能設計標準 GB_50189-2005表4.2.2-1表4.2.2-5判斷是否符合標準，當不能滿足時按照標準中第4.3條進行權衡。3.查出窗戶傳熱系數(shù)、可見光透過率，對比公共建筑節(jié)能設計標準 GB_50189-2005表4.2.2-1表4.2.2-5判斷是否符合標準，當不能滿足時按照標準中第4.3條進行權衡。2.窗墻比以及窗戶熱工性能計算（五）節(jié)能計算步驟查得查得（五）節(jié)能計算步驟n 3.屋頂傳熱系數(shù)計算查得計算計算查得查得厚度 /（導熱系數(shù) *導熱修正系數(shù)a ）=熱阻（五）節(jié)能計算步驟1.查屋頂所選用圖集，得知屋頂?shù)氖┕すば蛞约案鹘Y構層材料，繪制表格羅列其中；2.查閱民用建筑熱工設計規(guī)范附錄4得出各結構材料的各計算參數(shù)：導熱系數(shù)、蓄熱系數(shù)、比熱容、干密度等；3.使用查的的參數(shù)根據(jù)前面所講的計算方法，計算得出屋頂?shù)目倐鳠嶙鑂,即可得出傳熱系數(shù)1/R;4.查閱公共建筑節(jié)能設計標準表4.2.2-1至4.2.2-5判斷計算所得出的傳熱系數(shù)是否符合標準；5.若傳熱系數(shù)不符合標準，則按照公共建筑節(jié)能設計標準第4.3節(jié)的規(guī)定進行權衡判斷，調(diào)整材料后再重新計算直至符合標準。步驟：（五）節(jié)能計算步驟n 4.外墻傳熱系數(shù)計算n 建筑外墻保溫設計：在框架結構中外墻由填充墻和框架梁柱共同作用，框架梁柱屬于熱橋部位，所以外墻平均傳熱系