1-4建筑節(jié)能課程

建筑節(jié)能技術江蘇建筑職業(yè)技術學院

學習單元一

建筑節(jié)能與可持續(xù)發(fā)展主講教師張洪波

學習單元一

建筑節(jié)能與可持續(xù)發(fā)展第四講建筑節(jié)能計算初步主要內(nèi)容1熱惰性指標D計算2綜合遮陽系數(shù)計算回顧體形系數(shù)計算S=Fe/Ve窗墻面積比計算

圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)計算外墻平均傳熱系數(shù)1）熱惰性指標(D)熱惰性指標是綜合反映建筑物外墻蓄熱和導熱基本關系的技術指標，是目前居住建筑節(jié)能設計標準中評價外墻和屋面隔熱性能的一個設計指標，它是表征在夏季周期傳熱條件下，外圍護結(jié)構(gòu)抵抗室外溫度波動和熱流波動能力的一個無量綱指標，以符號D表示，D值越大，周期性溫度波與熱流波的衰減程度越大，圍護結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性愈好。

1熱惰性指標計算2）蓄熱系數(shù)（S）

當某一足夠厚度的單一材料層一側(cè)受到諧波熱作用時，表面溫度將按同一周期波動。通過表面的熱流振幅與表面溫度振幅的比值即為蓄熱系數(shù)。單位：W/(m2?k)

3）單一材料層圍護結(jié)構(gòu)

熱惰性指標計算計算公式如下：D=R?S

式中R——材料層的熱阻(m2?K/W)S——材料的蓄熱系數(shù)(W/m2?K)4）多層圍護結(jié)構(gòu)熱惰性指標計算計算公式如下：∑D=D1+D2+…+Dn=∑R·S=R1S1+R2S2+…+RnSn式中D1、D2……Dn——各層材料的熱惰性指標R1、R2……Rn——各層材料的熱阻[(m2.K)/W],S1、S2……Sn——各層材料的蓄熱系數(shù)[W/(m2.K)]5）熱惰性指標計算

例1：以490mm厚黏土實心磚墻為例,計算其熱惰性指標D值，見圖一。已知Ri=0.11,Re=0.04,δ1=0.02,λ1=0.87δ2=0.49,λ2=0.81,δ3=0.02,λ3=0.93，S1=10.75

S2=10.63，S3=11.37圖一

多層實心黏土墻5）熱惰性指標計算

問題分析：R1=0.02/0.87=0.023(m2.K/W)R2=0.49/0.81=0.605(m2?K/W)R3=0.02/0.93=0.022(m2?K/W)

D=R1S1+R2S2+R3S3=0.023×10.75+0.605×10.63+0.022×11.37=0.247+6.431+0.25t=6.928（與KP=l/R0=l/0.8=1.25(W/m2.K)結(jié)合）

5）熱惰性指標計算

結(jié)論：在建筑節(jié)能設計時，既要注意傳熱系數(shù)K對節(jié)能的影響，同時也要注意熱穩(wěn)定性大小即熱惰性指標D值。圍護結(jié)構(gòu)各部分的傳熱系數(shù)K和熱惰性指標D是建筑節(jié)能工作中一項重要的技術要求，建筑節(jié)能設計規(guī)范對其有明確的要求，見表一

傳熱系數(shù)和熱惰性指標的設計規(guī)定 表一屋頂外墻分戶墻和樓板底部自然通風的架空樓板戶門K≤1.0D≥3.0K≤1.5D≥3.0K≤2.0K≤1.5K≤3.0K≤0.8D≥2.5K≤1.0D≥2.5備注：傳熱系數(shù)K單位為W/(m2?K)。6）熱惰性指標和傳熱系數(shù)例2：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240mm厚P型燒結(jié)多孔磚，保溫層為35mm厚膠粉聚苯顆粒漿料；其外墻主體部位構(gòu)造及主要熱工參數(shù)如下：20mm厚混合砂漿R=0.023m2?K/W；240mm厚P型燒結(jié)多孔磚R=0.414m2?K/W；240mm厚鋼筋混凝土梁、柱(墻)R=0.115m2?K/W35mm厚膠粉聚苯顆粒保溫砂漿R=0.486m2.K/W；5mm厚抗裂砂漿(含玻纖網(wǎng))R=0.003m2?K/W；彈性底涂、柔性膩子、外墻涂料、內(nèi)墻涂料

R=0.002m2?K/W。

若外墻主體與結(jié)構(gòu)性熱橋的面積比例為A:B=0.65：0.35，且此建筑的熱惰性指標D大于3.0。為施工方便，熱橋部位和主體結(jié)構(gòu)部位的保溫構(gòu)造和厚度都相同采用這種節(jié)能構(gòu)造能否滿足地方標準《居住建筑節(jié)能設計標準》DB33/1015—2003（浙江）中外墻規(guī)定性指標要求？

問題分析：主體部位：應包括混合砂漿、燒結(jié)多孔磚、聚苯顆粒保溫砂漿、抗裂砂漿以及彈性底涂、柔性膩子、外墻涂料、內(nèi)墻涂料，其K值為

[W/(m2?K)]熱橋部位：混合砂漿、混凝土(梁和柱）、聚苯顆粒保溫砂漿、抗裂砂漿以及彈性底涂、柔性膩子、外墻涂料、內(nèi)墻涂料

[W/(m2?K)]

外墻平均傳熱系數(shù)Km外墻整體上包含兩個部分，主體部位(磚墻）和熱橋部位(混凝土梁和柱）已知條件，D≥3.0。式中Km——外墻平均傳熱系數(shù)[W/(m2?K)]；Kp——外墻主體部位傳熱系數(shù)[W/(m2?K)],Fp——外墻主體面積(m2);Kb——外墻主體熱橋部位傳熱系數(shù)[W/(m2?K)]；Fb——外墻主體熱橋面積(m2)。結(jié)論：上述建筑構(gòu)造，建筑節(jié)能滿足地方標準《居住建筑節(jié)能設計標準》DB33/1015—2003中外墻規(guī)定性指標K≤1.5和D≥3.0的要求。[W/(m2?K)]

結(jié)論：通常情況下，圍護結(jié)構(gòu)主體與熱橋部位采用相同厚度保溫材料，可滿足規(guī)定性指標的要求，但此時，沿著熱橋部位傳遞熱量的速度要快于主體結(jié)構(gòu)部位。

另外，不同結(jié)構(gòu)體系的建筑，可通過簡化手法估算出主體結(jié)構(gòu)與熱橋部分的面積比例，按照各自構(gòu)造材料的熱工參數(shù)，計算出其平均傳熱系數(shù)。1）玻璃遮陽SC

（1）玻璃遮陽系數(shù)定義

實際透過窗玻璃的太陽輻射得熱與透過3mm厚普通無色透明平板玻璃的太陽輻射得熱之比值。

2綜合遮陽系數(shù)計算在夏熱冬冷地區(qū)，玻璃遮陽是指玻璃遮擋或抵御太陽光的能力（主要是針對玻璃圍護結(jié)構(gòu)），是表征窗玻璃在無其他遮陽措施情況下對太陽輻射透射得熱的減弱程度。遮陽系數(shù)(SC)是衡量遮陽能力的具體技術指標,遮陽系數(shù)越小，阻擋陽光熱量向室內(nèi)輻射的性能越好。普通玻璃的遮陽系數(shù)SC較高，達到0.9左右，因此應對玻璃進行表面加工，改善玻璃的熱工性能，從而最終減少玻璃圍護結(jié)構(gòu)的能耗損失，諸如熱反射玻璃、吸熱玻璃、低輻射LOW-E玻璃等。

a航向比：把標準的3mm白玻璃的太陽能透過率的取值稱為航向比。我國取值為0.889，而國際上取0.87;當涉及國外建筑項目時應有共識。b太陽能得熱系數(shù)SHGC:是指在相同條件下，太陽輻射能量透過玻璃進人室內(nèi)的量與通過相同尺寸但無玻璃的開口進入室內(nèi)的太陽能熱量的比率c計算遮陽系數(shù)Sc=太陽能得熱系數(shù)/航向比2）外遮陽系數(shù)SD（1）外遮陽：就是安裝在建筑透明圍護外的遮擋陽光的裝置。為了節(jié)約能源，應對窗口和透明幕墻采取外遮陽措施。外遮陽分為水平遮陽SDH和垂直遮陽SDV2綜合遮陽系數(shù)計算（2）水平遮陽水平遮陽板外遮陽系數(shù)SDH計算見公式

式中SDH——水平遮陽板夏季外遮陽系數(shù)an、bn——計算系數(shù)，按表二選用；PF—遮陽板外挑系數(shù)，PF=A/B當計算出的PF>1時，取PF=1;A-遮陽板外挑長度；B-遮陽板根部到窗對邊距離。(A、B見圖二)（3）垂直遮陽垂直遮陽板外遮陽系數(shù)SDV計算見公式

式中SDV——水平遮陽板夏季外遮陽系數(shù)；aV、bV——計算系數(shù)，按表二選用；PF—遮陽板外挑系數(shù)，PF=A/B當計算出的PF>1時，取PF=1;A-遮陽板外挑長度；B-遮陽板根部到窗對邊距離（A、B見圖二）圖二遮陽板外挑系數(shù)(PF)計算示意圖水平和垂直外遮陽計算系數(shù) 表二遮陽裝置計算系數(shù)東東南南西南西西北北東北水平遮陽板an0.350.480.470.360.360.360.300.48bn-0.75-0.83-0.79-0.68-0.76-0.68-0.58-0.83垂直遮陽板av0.320.420.420.420.330.410.440.43bv-0.65-0.80-0.80-0.82-0.66-0.82-0.84-0.833）綜合遮陽系數(shù)SW有外遮陽設施時，綜合遮陽系數(shù)=玻璃的遮陽系數(shù)X外遮陽的遮陽系數(shù)無外遮陽設施時，綜合遮陽系數(shù)=玻璃遮陽系數(shù)。

4）綜合外遮陽系數(shù)舉例

已知某辦公建筑按節(jié)能分類為乙類建筑(其外窗節(jié)能要求參照表三)，建筑南面長為32m(4m，8個開間房屋）層高3m，4層，每層設窗8個(3mX1.5m),遮陽系數(shù)每扇窗頂均設0.6m水平遮陽。已知6+12+6普通中空玻璃K=2.8[W/(m2?K)]，SC(玻璃）=0.86請判斷其水平外遮陽系數(shù)是否滿足要求，若將題中的水平遮陽改為室外卷簾百葉(外遮陽系數(shù)參照表四)，同樣的玻璃規(guī)格，相同類別建筑時，外遮陽系數(shù)能否滿足要求？

乙類建筑外窗節(jié)能技術指標表三外窗(包括透明幕墻）傳熱系數(shù)K[W/(m2?K)]遮陽系數(shù)SW(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≤0.40/0.500.7<窗墻面積比≤0.8≤2.0≤0.35/4.0常用外遮陽遮陽系數(shù)表表四遮陽形式遮陽系數(shù)垂直百葉/稀松織物簾76%室內(nèi)水平軟百葉55%~85%室內(nèi)布簾55%~65%著色玻璃40%~65%陽光控制薄膜20%~60%樹木完全遮陽、輕微遮陽20%~60%室外卷簾百葉30%室外遮陽篷25%~30%南向棚架上覆蓋落葉攀緣植物或遮陽織物20%室外平行并貼近窗戶的金屬百葉15%~20%

分析：首先應計算窗墻面積比X,然后再找出其綜合遮陽系數(shù)的要求：建筑窗墻比為0.375,査表三，其綜合遮陽系數(shù)規(guī)范要求不高于0.5。下面就是要根據(jù)案例的條件，來計算其綜合遮陽系數(shù)的具體數(shù)值。水平遮陽板：査表二南向ah=0.47bh=-0.79按公式及題目所給數(shù)據(jù)計算：

=0.47X(0.4)2-0.79X0.4+1=0.0752—0.316+1=0.759

則根據(jù)計算，其綜合遮陽系數(shù)如下：綜合遮陽系數(shù)=SC(玻璃）×SDH(外遮陽）

=0.86X0.759=0.653按規(guī)范要求南側(cè)遮陽≤0.50,計算結(jié)果為0.653大于0.5限值，故不滿足遮陽系數(shù)要求

乙類建筑外窗節(jié)能技術指標表三外窗(包括透明幕墻）傳熱系數(shù)K[W/(m2?K)]遮陽系數(shù)SW(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≤0.40/0.500.7<窗墻面積比≤0.8≤2.