1-5建筑節(jié)能課程

建筑節(jié)能技術(shù)江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院

學(xué)習(xí)單元一

建筑節(jié)能與可持續(xù)發(fā)展主講教師張洪波

學(xué)習(xí)單元一

建筑節(jié)能與可持續(xù)發(fā)展第五講建筑節(jié)能規(guī)劃與設(shè)計(jì)主要內(nèi)容1建筑節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)2

建筑與建筑熱工節(jié)能設(shè)計(jì)3建筑節(jié)能規(guī)劃設(shè)計(jì)4建筑單體設(shè)計(jì)與節(jié)能1）建筑節(jié)能設(shè)計(jì)要求（1）氣候適應(yīng)性原則——一方氣候、一方建筑在一個(gè)氣候區(qū)的科學(xué)研究、工作實(shí)踐的結(jié)論不能直接用于另一個(gè)氣候區(qū)一個(gè)氣候區(qū)的節(jié)能技術(shù)不得照搬到另一個(gè)氣候區(qū)

1建筑節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)（2）整體性原則：從建設(shè)的全過程考慮，以醞釀出整體性的解決方案，從項(xiàng)目規(guī)劃、立項(xiàng)階段就開始從規(guī)劃入手，將建筑節(jié)能理念滲透到建筑物建設(shè)的全過程中。（3）綜合性原則：通過對(duì)建筑物能耗和用能性分析，在方案階段開始，采用多種手段進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)而非實(shí)施單項(xiàng)節(jié)能措施或技術(shù)

（4）性能性原則：節(jié)能設(shè)計(jì)是提高建筑使用性能的必要組成部分，而非為節(jié)能而犧牲其他性能的要求

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是創(chuàng)造性活動(dòng)！

2）建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的一些基本概念建筑工程設(shè)計(jì)：指設(shè)計(jì)一個(gè)建筑物或建筑群所要做的全部工作，一般包括建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面的內(nèi)容。

（1）建筑設(shè)計(jì)包括總體設(shè)計(jì)和個(gè)體設(shè)計(jì)兩個(gè)方面，一般是由建筑師來完成。主要有兩個(gè)方面的設(shè)計(jì)內(nèi)容：①建筑空間環(huán)境的組合設(shè)計(jì)主要是通過建筑空間的限定、塑造和組合、綜合解決建筑物的功能、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和美觀等問題。它通過建筑總平面設(shè)計(jì)、建筑平面設(shè)計(jì)、建筑剖面設(shè)計(jì)、建筑造型與立面設(shè)計(jì)等來完成。②建筑空間環(huán)境的構(gòu)造設(shè)計(jì)主要是對(duì)建筑物的各構(gòu)造組成部分，確定其材料及構(gòu)造方式，來確定建筑物的功能、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和美觀等問題。它包括對(duì)基礎(chǔ)、墻體、樓地面、樓梯、屋頂、門窗等構(gòu)配件進(jìn)行詳細(xì)的構(gòu)造設(shè)計(jì)。也是建筑空間環(huán)境組合設(shè)計(jì)的繼續(xù)和深入。（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是根據(jù)建筑設(shè)計(jì)選擇切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算及構(gòu)件設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)造設(shè)計(jì)等。一般是由結(jié)構(gòu)工程師來完成。（3）設(shè)備設(shè)計(jì)主要包括給水排水、電氣照明、通訊、采暖、空調(diào)通風(fēng)、動(dòng)力等方面的設(shè)計(jì)，由有關(guān)的設(shè)備工程師配合建筑設(shè)計(jì)來完成。

所謂建筑設(shè)計(jì)節(jié)能技術(shù)，就是在設(shè)計(jì)階段引入節(jié)能技術(shù)，使建筑物在以后的運(yùn)行節(jié)能工作更好地開展。1）熱工參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)節(jié)能技術(shù)（1）建筑物熱工參數(shù)定義就是建筑物在制冷和供暖時(shí)的工作參數(shù)，它包括建筑物室外的熱工參數(shù)、建筑物本體的熱工參數(shù)、建筑物室內(nèi)的熱工參數(shù)。建筑物熱工參數(shù)的改變，對(duì)建筑物的能源消耗有較大的影響2建筑與建筑熱工節(jié)能設(shè)計(jì)建筑物室外的熱工參數(shù)：主要有室外的溫度、濕度、日照、風(fēng)速等，主要受氣象控制，只能適應(yīng)，無法改變。建筑物本體的熱工參數(shù)：可以人為改變，如采用雙層玻璃窗可減少窗戶的傳熱系數(shù)，減少能量損耗；采用絕熱墻體，可減少墻體的熱損失達(dá)到節(jié)能的目的。室內(nèi)熱環(huán)境參數(shù)：室內(nèi)空氣溫度、空氣濕度、氣流速度和環(huán)境熱輻射等。（2）在熱工參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意新風(fēng)量，在舒適健康、經(jīng)濟(jì)環(huán)保和節(jié)約能源之間尋找到平衡點(diǎn)才是建筑節(jié)能的關(guān)鍵所在。在滿足生產(chǎn)要求和人體健康的基本要求的情況下，盡量按照“冬季取低，夏季取高”的原則來進(jìn)行參數(shù)選擇。在加熱工況下，室內(nèi)溫度每降低1℃，能耗可減少5％-10%，在冷卻工況下，室內(nèi)溫度每升高1℃，能耗可減少8％-10％。2）建筑總平面的布置和設(shè)計(jì)宜利用冬季日照并避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向，利用夏季自然通風(fēng)。建筑的主朝向宜選擇本地區(qū)最佳朝向或接近最佳朝向朝向選擇的原則是冬季能獲得足夠的日照并避開主導(dǎo)風(fēng)向，夏季能利用自然通風(fēng)并防止太陽(yáng)輻射通過多方面因素分析，優(yōu)化建筑的規(guī)劃設(shè)計(jì)，盡量避免東、西向日曬。

3）嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)建筑的體形系數(shù)應(yīng)小于或等于0.40。當(dāng)不能滿足條文規(guī)定時(shí)必須按《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189—2005的規(guī)定進(jìn)行權(quán)衡判斷4）不同氣候區(qū)熱工性能根據(jù)建筑所處城市的建筑氣候分區(qū)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能應(yīng)分別符合表一、表二和表三的規(guī)定。當(dāng)建筑所處城市屬于溫和地區(qū)時(shí)，應(yīng)判斷該城市的氣象條件與表三的哪個(gè)城市最接近，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能應(yīng)符合哪個(gè)城市所屬氣候分區(qū)的規(guī)定。圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位傳熱系數(shù)K[W/m2?K]屋面≤0.70外墻（包括非透明幕墻）≤1.0底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板≤1.0外墻（包括透明幕墻）傳熱系數(shù)K[W/m2?K]遮陽(yáng)系數(shù)Sc（東、南、西向/北向）單一朝向外窗（包括透明幕墻）窗墻面積比≤0.2≤4.7—0.2＜窗墻面積比≤0.3≤3.5≤0.55/—0.3＜窗墻面積比≤0.4≤3.0≤0.50/0.600.4＜窗墻面積比≤0.5≤2.8≤0.45/0.550.5＜窗墻面積比≤0.7≤2.5≤0.40/0.50屋頂透明部分≤3.0≤0.40備注有外遮陽(yáng)時(shí)，遮陽(yáng)系數(shù)=玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)×外遮陽(yáng)的遮陽(yáng)系數(shù)；無外遮陽(yáng)時(shí)，遮陽(yáng)系數(shù)=玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)夏熱冬冷地區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)和遮陽(yáng)系數(shù)限值表一夏熱冬暖地區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)和遮陽(yáng)系數(shù)限值表二圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位傳熱系數(shù)屋面≤0.90外墻（包括非透明幕墻）≤1.5底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板≤1.5外墻（包括透明幕墻）傳熱系數(shù)K[W/m2?K]遮陽(yáng)系數(shù)Sc（東、南、西向/北向）單一朝向外窗（包括透明幕墻）窗墻面積比≤0.2≤6.5—0.2＜窗墻面積比≤0.3≤4.7≤0.50/0.600.3＜窗墻面積比≤0.4≤3.5≤0.45/0.550.4＜窗墻面積比≤0.5≤3.0≤0.40/0.500.5＜窗墻面積比≤0.7≤3.0≤0.35/0.45屋頂透明部分≤3.5≤0.35備注有外遮陽(yáng)時(shí)，遮陽(yáng)系數(shù)=玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)×外遮陽(yáng)的遮陽(yáng)系數(shù)；無外遮陽(yáng)時(shí)，遮陽(yáng)系數(shù)=玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)不同氣候區(qū)地面和地下室外墻熱阻限值表三氣候分區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位熱阻R嚴(yán)寒地區(qū)A區(qū)地面：周邊地面、非周邊地面≥2.0、≥1.8采暖地下室外墻（與土壤接觸的墻)≥2.0嚴(yán)寒地區(qū)B區(qū)地面：周邊地面、非周邊地面≥2.0、≥1.8采暖地下室外墻（與土壤接觸的墻≥1.8嚴(yán)寒地區(qū)C區(qū)地面：周邊地面、非周邊地面≥1.5地下室外墻（與土壤接觸的墻）≥1.5夏熱冬冷地區(qū)地面≥1.2地下室外墻（與土壤接觸的墻）≥1.2夏熱冬暖地區(qū)地面≥1.0地下室外墻（與土壤接觸的墻）≥1.0①周邊地面系指距外墻內(nèi)表面2m以內(nèi)的地面；地面熱阻系指建筑基礎(chǔ)持力層以上各層材料的熱阻之和；地下室外墻熱阻系指土壤以內(nèi)各層材料的熱阻之和②在夏熱冬冷、夏熱冬暖地區(qū)，由于空氣濕度大，墻面和地面容易返潮。在地面和地下室外墻做保溫層增加地面和地下室外墻的熱阻，提高這些部位內(nèi)表面溫度，可減少地表面和地下室外墻內(nèi)表面溫度與室內(nèi)空氣溫度間的溫差，有利于控制和防止地面和墻面的返潮。因此對(duì)地面和地下室外墻的熱阻做出了規(guī)定.5）外墻與屋面的熱橋部位的內(nèi)表面溫度不應(yīng)低于室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度6）建筑每個(gè)朝向的窗（包括透明幕墻）墻面積比均不應(yīng)大于0.707）屋頂透明部分的面積不應(yīng)大于屋頂總面積的20%8）夏熱冬暖地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)的建筑以及寒冷地區(qū)中制冷負(fù)荷大的建筑，外窗（包括透明幕墻）宜設(shè)置外部遮陽(yáng)，外部遮陽(yáng)的遮陽(yáng)系數(shù)按本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定。9）建筑中庭夏季應(yīng)利用通風(fēng)降溫，必要時(shí)設(shè)置機(jī)械排風(fēng)裝置

10）外窗的可開啟面積不應(yīng)小于窗面積的30%；透明幕墻應(yīng)具有可開啟部分或設(shè)有通風(fēng)換氣裝置11）嚴(yán)寒地區(qū)建筑的外門應(yīng)設(shè)門斗，寒冷地區(qū)建筑的外門宜設(shè)門斗或應(yīng)采取其他減少冷風(fēng)滲透的措施。其他地區(qū)建筑外門也應(yīng)采取保溫隔熱節(jié)能措施

12）外窗的氣密性不應(yīng)低于《建筑外窗氣密性能分級(jí)及其檢測(cè)方法》GB7107規(guī)定的4級(jí)。13）透明幕墻氣密性不應(yīng)低于《建筑幕墻物理性能分級(jí)》GB/T15225規(guī)定的3級(jí)。1）建筑規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì)范圍規(guī)劃節(jié)能應(yīng)從分析地區(qū)的氣候條件出發(fā)，將設(shè)計(jì)與建筑技術(shù)和能源利用有效結(jié)合；使建筑在冬季最大限度的利用自然能采暖，多獲得熱量和減少熱損失，夏季最大限度的減少得熱和利用自然條件來降溫冷卻。規(guī)劃設(shè)計(jì)要從建筑選址、建筑組團(tuán)布局、建筑朝向、建筑間距、建筑與風(fēng)環(huán)境、建筑密度等對(duì)建筑能耗的影響進(jìn)行分析3建筑規(guī)劃節(jié)能設(shè)計(jì)（1）建筑選址①氣候條件具有節(jié)能意義的建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)只有在恰當(dāng)?shù)臍夂驐l件下才能取得成功。恰當(dāng)?shù)臍夂驐l件就是必須與當(dāng)?shù)氐奈⒂^氣候條件相適應(yīng)。氣候因素：溫度、風(fēng)、太陽(yáng)輻射②注意地形條件對(duì)建筑能耗的影響a選址時(shí)建筑不宜布置在山谷、洼地、溝底等凹形地域，主要是考慮冬季冷空氣流在凹地里形成對(duì)建筑物的“霜洞”效應(yīng)。b江河湖泊豐富的地區(qū)，易產(chǎn)生水陸風(fēng)而形成氣流運(yùn)動(dòng)，充分利用水陸風(fēng)以取得穿堂風(fēng)的效果，改善夏季熱環(huán)境，節(jié)約空調(diào)能耗c節(jié)能居住小區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)有足夠的綠地和水面，嚴(yán)格控制建筑密度，盡量減少水泥地面，并應(yīng)利用植被和水域減弱城市熱島效應(yīng)，改善居住環(huán)境。③爭(zhēng)取使建筑向陽(yáng)、避風(fēng)建造a居住建筑的基地應(yīng)選擇在向陽(yáng)、避風(fēng)的地段上。b注意選擇建筑的最佳朝向，以南北向?yàn)橹鬟x擇滿足日照要求、不受周圍建筑嚴(yán)重遮

擋的基地。c利用住宅建筑樓群合理布局爭(zhēng)取日照（2）建筑組團(tuán)布局①建筑組團(tuán)平面布局行列式

錯(cuò)列式周邊式混合式自由式a行列式建筑物成排成行布置，爭(zhēng)取最好的建筑朝向，大多數(shù)房間得到良好的日照有利自然通風(fēng)b錯(cuò)列式利用山墻空隙爭(zhēng)取日照。c周邊式建筑沿街邊布置，對(duì)自然通風(fēng)不利，適于嚴(yán)寒地區(qū)d混合式行列式和部分周邊式的組合，形成較封閉、完整的庭院空間，充分利用和爭(zhēng)取日照，避免季風(fēng)干擾，組織內(nèi)部氣流，利用建筑外界面的反射輻射，形成對(duì)冬季惡劣氣候條件的有利防護(hù)庭院空間，建立良好的氣候防護(hù)單元

氣候防護(hù)單元e自由式密切結(jié)合地形，構(gòu)成自由變化的布置形式避免互相遮擋陽(yáng)光，對(duì)日照及自然通風(fēng)有利f點(diǎn)、條組合布置將點(diǎn)式住宅布置在好朝向位置，條狀住宅布置在其后，有利于利用空隙爭(zhēng)取日照。（3）建筑朝向選擇合理的建筑朝向是節(jié)能建筑群體布置中首先考慮的問題。我國(guó)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)，應(yīng)以南北向或接近南北向?yàn)楹?建筑物主要房間宜設(shè)在冬季背風(fēng)和朝陽(yáng)的部位，以減少冷風(fēng)滲透和維護(hù)結(jié)構(gòu)散熱量，多吸收太陽(yáng)熱，并增加舒適感，改善衛(wèi)生條件。建筑朝向選擇需考慮的因素：①冬季有適量并具有一定質(zhì)量的陽(yáng)光射入室內(nèi)；②炎熱季節(jié)盡量減少太陽(yáng)直射室內(nèi)和居室外墻面；③夏季有良好的通風(fēng)，冬季避免冷風(fēng)吹襲④充分利用地形并注意節(jié)約用地；⑤照顧居住建筑組合的需要。（4）建筑間距

建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合建筑日照標(biāo)準(zhǔn)、建筑節(jié)能、節(jié)地原則，綜合考慮各種因素來確定建筑間距。建筑間距應(yīng)保證住宅室內(nèi)獲得一定的日照量，并結(jié)合通風(fēng)、節(jié)地等因素綜合確定。

居住建筑日照標(biāo)準(zhǔn)通常取冬至日正午前后有兩小時(shí)日照為下線（5）建筑與風(fēng)環(huán)境①建筑主要朝向注意避開不利風(fēng)向；道路走向應(yīng)平行于當(dāng)?shù)囟局鲗?dǎo)風(fēng)向；②利用建筑的組團(tuán)阻隔冷風(fēng)；

建筑避風(fēng)組團(tuán)方案③應(yīng)避免風(fēng)漏斗和高速風(fēng)走廊風(fēng)漏斗改變風(fēng)向并提高風(fēng)速30%④減少建筑物冷風(fēng)滲透耗能。設(shè)計(jì)有利避風(fēng)的建筑形態(tài)單體建筑物和三維尺寸對(duì)其周圍的風(fēng)環(huán)境影響很大。從節(jié)能的角度考慮，應(yīng)創(chuàng)造有利的建筑形態(tài)，減少風(fēng)流、降低風(fēng)壓、減少耗能熱損失。將建筑物的外墻轉(zhuǎn)角由垂直相交成90°直角改成⑤圓角有利消除風(fēng)渦流。

⑥將迎冬季風(fēng)面做成一系列臺(tái)階式的高層建筑，有利緩沖下行風(fēng)（如圖所示）。臺(tái)階立面緩沖下行風(fēng)⑦低矮的圓屋頂形式，有利防止冬季季風(fēng)的干擾。⑧屋頂面層為粗糙表面可以使冷風(fēng)分解成無數(shù)小的渦流，既可以減少風(fēng)速也可以多獲得太陽(yáng)能。⑨低層建筑或帶有上部多層的、高層建筑，將用地布滿對(duì)節(jié)能有利。（6）建筑密度按照“在保證節(jié)能效益的前提下提高建筑密度”要求，提高建筑密度最直接、最有效的方法。①是適當(dāng)縮短南墻面的日照時(shí)間；②是在建筑的單體設(shè)計(jì)中，采用退層處理降低層高等方法，也可有效縮小建筑間距；③是尚需考慮建筑組群中公共建筑占地問題。（7）建筑節(jié)能設(shè)計(jì)步驟（以江蘇省標(biāo)準(zhǔn)為例）①分區(qū)：所設(shè)計(jì)的居住建筑所屬氣候分區(qū)，根據(jù)所屬氣候分區(qū)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。②總圖（一般規(guī)定）a選址：宜選用有良好光照和自然通風(fēng)條件的地塊，不宜布置在洼地b布局：建筑群體的平面和豎向布局，宜采用交錯(cuò)排列，斜、坡地臺(tái)階排列等形式。不宜采用不利于自然通風(fēng)的周邊式和混合式布置；有條件時(shí)，宜引入水陸風(fēng)或山谷風(fēng)。避開冬季北向風(fēng)口地段c朝向：宜為南偏西5o至南偏東30o之間d間距：居住建筑的間距系數(shù)，按《江蘇省住宅設(shè)計(jì)標(biāo)

準(zhǔn)》執(zhí)行。冬至日底層南向房間宜保證日照時(shí)數(shù)不少于1小時(shí)

e綠化：結(jié)合綠化措施，宜在建筑物需要遮陽(yáng)的部位的南、東、西側(cè)配置樹冠

高大的落葉樹，推廣綠化屋面周邊場(chǎng)地

綠化等。