住宅设计节能设计教学讲义

1、住宅建筑节能设计一、 建筑节能的含义u 社会能耗组成：工业、交通、建筑u 建筑能耗：建筑物使用过程中所消耗的能量,例如用于空调、采暖、照明、热水供应、电气、炊事等方面的能耗。 u 建筑施工过程中的能耗，以及建筑材料生产能耗属于工业能耗。 u 建筑能耗的比例 u 建筑节能:在确保室内热舒适环境的前提下,提高采暖、通风、空调、照明、 炊事、家用电器和热水供应等的能源利用效率。 u 重点：提高采暖、空调系统的能源利用效率u 误区：节能就是少用能 节能不能简单地认为只是少用能，而是在确保室内热舒适环境的前提下的节能 ；节能的核心是提高能源利用效率，前提是满足人们越来越高的舒适度要求。 二、建筑节能设计

2、的前提条件u 不能以降低热环境质量来换取节能效果（提高空调房间温度，是不可取的）u 不能以牺牲室内空气质量为代价获取节能效果（减少新风量供应也是不可取的）u 不能以建筑节能为由，影响和妨碍其它功能的实现 （如景观、消防、使用等）u 建筑节能标准应依靠科学技术进步，提高建筑热工性能和空调设备的能源利用效率，不断提高建筑热环境质量，降低单位建筑面积能耗（先进的设计手段，新产品，新技术，新思路，新方法）三、建筑节能的三个影响因素1、外部条件：以气象为主的外部环境，它不以人们的意志而改变，如温度、湿度、风速、日照等的变化。 2、 建筑本体及设备：建筑外围护结构的不同其建筑能耗也不同，可以人为的改变，如

3、隔热性能、气密性能、遮日照性能、热容量、空调能效等。 3、 室内条件：根据在室内生活或行为目的的不同而变化。四、建筑节能六个关键术语1、 传热系数（k） 在稳态条件下，围护结构两侧空气温度差为1 ，单位时间内通过1m2面积传递的热量。单位：w/m2 。 它是表征围护结构传递热量能力的指标。k值越小，围护结构的传热能力越低，其保温隔热性能越好。2、热惰性指标（d） 表征围护结构对温度波衰减快慢程度的无量纲指标，其值等于材料层热阻与蓄热系数的乘积。d值越大，温度波在其中的衰减越快，围护结构的热稳定性越好，越有利于节能 d=sr其中s 材料蓄热系数 w/m2k r 材料热阻 m2k/w（实验室检测或

4、者查表获得） d越小，建筑内表面温度会越高，影响人体热舒适性3、 遮阳系数（sc） 实际透过窗玻璃的太阳辐射得热与透过3mm透明玻璃的太阳辐射得 热之比值。它是表征窗户透光系统遮阳性能的无量纲指标，其值在01范围内变化。 sc越小，通过窗户透光系统的太阳辐射得热量越小，其遮阳性能越好 sc试样的遮阳系数； g 试样的太阳能总透射比，%； s3mm厚的普通透明玻璃的太阳能总透射比，理论值为88.9%。 4、可见光透射比 tvis 在可见光谱（380nm至780nm）范围内，透过玻璃的光强度与入射光强度的百分比。可见光反射比 rvis 在可见光谱（380nm至780nm）范围内，玻璃反射的光强度对

5、入射光强度的百分比。太阳能透过率 tsol 在太阳光谱（300nm至2500nm）范围内，透过玻璃的太阳能强度对入射太阳能强度的百分比。 5、体形系数。建筑物与室外大气直接接触的外表面面积与其所包围体积的比值。体形系数越大，单位建筑面积对应的外表面积越大，外围护结构的传热损失也越大。体形系数越小越好。6、窗墙面积比 窗户洞口面积与其所在外立面面积的比值。 普通窗户的保温隔热性能比外墙差很多，而且夏季白天太阳辐射还可以通过窗户直接进入室内。一般说来，窗墙面积比越大，建筑物的能耗也越大。五、节能型居住建筑设计方法 建筑节能设计应从以下几个方面考虑：1）、总体规划设计；2）、建筑单体设计；3）、建筑

6、设备设计；1.总体规划设计合理的建筑总体规划设计使建筑在使用上带来极大的方便，同时也能有效的提高室内的热舒适度，并有利于建筑的节能。 1.1建筑选址建筑基地应尽量选择在向阳、避风的地段上，为建筑争取日照创造必要的条件。 1.2良好的朝向朝向的选择考虑因素有：冬季具有适量和一定质量的日光照入室内；炎热季节尽量减少太阳直射室内及居室外墙面；夏季通风良好，冬季避免冷风吹袭；充分利用地形和节约用地；照顾居住建筑群体组合的需要。大部分住宅为南北向或接近南北向，小部分东西向住宅采取了遮阳、导风措施。 1.3适宜的间距阳光对于个人不仅有卫生学的意义，同时对人的心理及精神也具有一定的影响。它不但是热源，同时还

7、可以提高室内的日照水平，保证住宅室内具有一定的日照量，从而决定建筑间最小间距，并结合其他条件综合考虑建筑群体的布置。建筑采用斜屋顶在满足日照的前提下可以缩小住宅间距。 1.4良好的自然通风适当布置建筑物，冬季降低冷风风速，可减少建筑物和场地表面热损失，节省能耗；夏季可以组织良好的通风，在建筑物之间及建筑内部形成良好过堂风。 1.5建筑形态节能建筑的形态不仅要求体型系数(外表面积体积)小，同时需要夏季日辐射得热少，冬季还需要对避寒风有利，但满足此三项需要的建筑形体常不一致，因此应考虑多种因素的制约，包括当地夏季气温和日辐射照度、建筑朝向、各围护结构的保温状况和局部的风环境情况，需要具体权衡得热和

8、失热的具体情况，优化组合各项因素后得出结论。2、建筑单体设计2.1单体设计方面（1）采用简单规整的体形，尽量缩小体形系数。（2）每户每室均有两对侧开窗，形成良好的穿堂风，有利于夏季降温，降低空调能耗。（3）合适的窗墙比例，符合节能标准规定的要求。（4）采用活动（或固定）遮阳，阻挡太阳辐射，降低夏季空调能耗。2.2围护结构的材料与构造 建筑外维护结构的保温隔热性能直接关系到室内环境的热稳定性和舒适性，对降低建筑能耗起着至关重要的作用。在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能的同时，还必须进一步加强屋面保温隔热的研究。目前国内通行的做法是在外维护结构完成后再在上面附加保温层，以改善热工性能。纳米透明隔热

9、涂料是新近问世的一种可以让玻璃既保持高透光性同时又有较好的隔热效果的高科技产品。（1）外窗 外窗的能耗包括通过玻璃、窗框的传热，窗缝的空气渗透，夏天太阳辐射得热三个方面。普通外窗的能耗远远大于外墙。传统方法有控制窗墙比（窗户面积与窗户面积加外墙面积之比值）；提高门窗制作质量，加密封条，减少冷风渗透等；注意隔热条的选用（隔热条对隔热门窗的整体稳定性起到关键作用）。门窗的保温隔热能力较差，门缝隙是冷风渗透的主要通道。市场上中高档的住宅产品多采用中空玻璃、隔热玻璃、反热玻璃等，随着节能技术的发展，低辐射镀膜玻璃(low-e玻璃)等节能玻璃，在成熟产品中的应用也逐步在得到加强。（2）屋面和外墙 屋面节

10、能措施的要点，其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，以免屋面重量、厚度过大;其二是选用吸水率较高的保温材料，屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。现在，高效保温材料已经开始应用于屋面，一些建筑的屋面保温，采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法。 多年以来,我国建筑墙体一般采用单一材料,如空心砌块墙体、加气混凝土墙体等。单一材料导热系数大,一般为高效保温材料的20倍以上,由于建筑节能的需要,新型复合墙体已经出现,复合墙体主要通过在墙体主体结构基础上,增加一层或几层复合的绝热保温材料来改善整个墙体的热工性能。我国要达到节能50%的要求,除部分

11、采用加厚的加气混凝土单一墙体外,使用复合墙体将是大势所趋。根据复合材料与主体结构位置的不同,墙体保温包括内保温、外保温、夹芯保温等。3、建筑设备太阳能技术应用 太阳能是取之不尽用之不竭的资源，如果人类能够合理加以利用，不断能满足自身的能源需求，还会给子孙后代留下一笔宝贵的财富。虽然，目前全世界范围内在太阳能使用技术及实际应用上还面临种种困难，但是毋庸置疑的是太阳能作为人类未来可再生能源，其前景是非常光明的。 太阳能作为一种天然的洁净能源，也是居住建筑设计上广泛推广的节能设计之一。太阳能的利用方式主要分为两种：主动式太阳能建筑和被动式太阳能建筑。主动式太阳能建筑指的是需要辅助资源配合的太阳能使用

12、系统的建筑。在这种系统里面，光电系统是研究较多的对象，但它的能量转换效率较低且太阳能的利用系统费用过高。所以如果大批量地使用还需要进一步研究。被动式太阳能建筑是指在阳面使用储蓄热质、阳光房来吸收储备热量进而利用的一种形式，目前应用便捷广泛。五、本次相关设计立体绿化环保系统采用地面绿化，空中绿化，屋顶花园立体绿化系统，提高绿地率和绿化率，可起到遮阳、降温、导风的作用，对节能有利。小区绿化综合考虑绿化覆盖率、人均公共绿地指标和生物多样性、植被的生态效应等诸多因素。屋顶绿化不仅可以改善小区的环境绿化条件，还能改善建筑屋面的热工性能。建筑单体的居住舒适度和建筑的环境有很大的关系。1、植被屋面和光导采光系统为提高屋顶的隔热保温性能，同时改善生态与环境质量，采用种植屋面技术，结合防水及承重要求，选用喜光、耐干燥、根系潜的低矮灌木和草皮，适合于长沙地区气候特征。屋顶同时设置光导管采光系统，利用太阳光为地下停车场提供采光，减少白天照明电耗。2、自然通风利用用热压通风和风压通风的结合，根据建筑结构形式及周围环境的特点，在楼梯间设置通风竖井，负责不同楼层的热压通风。在建筑顶端设计玻璃烟囱，利用太阳能强化通风。此外在建筑外立面合适部位设置开启扇，使得室外空气在风压通风的作用下