深圳居住建筑节能设计规范-

1、深圳市居住建筑节能设计规范Design code for Energy Efficiency ofResidential Buildings in ShenzhenSJG10-2003批准部门:深圳市建设局施行日期:2003年10月1日2003 深圳前言根据深建技200111号文的要求,规范编制组经广泛调查研究,认真总结实践经验,参考有关国际标准和国内其他省(市有关标准,并在广泛征求意见的基础上,制定了本规范。本规范的主要技术内容是:1、总则,2、术语,3、室内热环境和建筑节能设计指标,4、建筑和建筑热工节能设计,5、建筑物的节能综合指标,6、空调和通风节能设计,7、其它建筑设备节能设计。本规

2、范由深圳市建设局归口管理,授权由深圳市建筑科学研究院负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中如发现需要修改和补充之处,请将意见和有关资料寄送深圳市建筑科学研究院(深圳市振华路8号设计大厦,邮编:518031,以供今后修订时参考。本规范组织编制机构:深圳市经济贸易局深圳市建设局深圳市住宅局本规范主编单位:深圳市经济贸易局资源节约与综合利用办公室深圳市建设局科技教育处深圳市住宅局规划设计处深圳市建筑科学研究院本规范参加单位:深圳市建筑设计研究总院深圳万科企业股份有限公司本规范主要起草人员:叶青刘俊跃李承宗李劲鹏李晓君朱银洪罗刚吴大农肖景文周泓徐俊雄黄俊红(按笔划顺序排序目次1 总则 (42 术语

3、 (53 室内热环境和建筑节能设计指标 (84 建筑和建筑热工节能设计 (95 建筑物的节能综合指标 (126 空调和通风节能设计 (137 其它建筑设备节能设计 (15附录A 外墙平均传热系数的计算 (16附录B 建筑面积和体积的计算 (17附录C 本规范用词说明 (181 总则1.0.1 为贯彻国家节约能源、保护环境的有关政策和法规,改善深圳市居住建筑热环境,提高居住建筑使用过程中的能源利用效率,制定本规范。1.0.2 本规范适用于深圳市新建、改建和扩建居住建筑的节能设计。1.0.3居住建筑的节能设计,应从规划、建筑、热工、空调、照明等多方面采取措施,在保证舒适的室内热环境的前提下,将使用

4、能耗控制在规定的范围内。1.0.4居住小区宜通过采用生态设计,改善小区热环境与空气品质;居住建筑应通过采用增强建筑围护结构隔热性能和提高空调设备能效比等节能措施,在保证相同的室内热环境质量和卫生换气指标的前提下,与未采取节能措施前相比,空调能耗应节约50% 。1.0.5 居住建筑的节能设计,除应符合本规范的规定外,尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。2 术语2.0.1 建筑物耗冷量指标(q cindex of cool loss of building按照夏季室内热环境设计标准和设定的计算条件,计算出的单位建筑面积在单位时间内消耗的由空调设备提供的冷量。2.0.2 空调年耗电量(Ec ann

5、ual cooling electricity consumption按照夏季室内热环境设计标准和设定的计算条件,计算出的单位建筑面积空调设备每年消耗的电能。2.0.3 空调设备能效比(EERenergy efficiency ratio在额定工况下,空调设备提供的冷量与设备本身所消耗的能量之比。同一设备在不同工况下的能效比不同,涉及能效比数值时,必须指定工况。2.0.4 热惰性指标(Dindex of thermal inertia表征围护结构反抗温度波动和热流波动能力的无量纲指标,其值等于材料层热阻与蓄热系数的乘积。2.0.5 典型气象年(TMYTypical Meteorological

6、 Year以近30年的月平均值为依据,从近10年的资料中选取接近30年平均值的各月组成一年,作为典型气象年。由于选取的各月在不同的年份,资料不连续,尚需要进行月间平滑处理。2.0.6卫生换气ventilation for health为满足室内卫生要求而必需的通风换气。2.0.7穿堂通风cross ventilation在风压作用下,室外空气从建筑物一侧进入,穿过内部,从另一侧流出的自然通风。2.0.8单侧通风one-side ventilation依靠同一面墙上开启的外门窗进行室内外空气交换的通风方式。2.0.9空气动力系数air-dynamical coefficient建筑物表面某一点上

7、由风造成的压力与风(未受建筑物干扰的动压之比值。2.0.10体型系数shape coefficient of building建筑物与室外大气直接接触的外表面面积与其所包围的体积的比值。2.0.11室内热环境indoor thermal environment影响人体热感受的室内环境因素的总称。由室内干球温度、空气湿度、风速和平均辐射温度综合表征。2.0.12太阳辐射solar radiation太阳表面以电磁波的方式向宇宙空间发射出的热能。2.0.13短波辐射short-wavelength radiation物体发射的波长不大于3m的电磁波辐射。由于太阳发射的电磁波长很短,主要在0.33m

8、范围内,所以太阳辐射是短波辐射。2.0.14长波辐射long-wavelength radiation物体发射的波长大于3m的电磁波辐射。地面、建筑外表面及大气的温度都远低于太阳表面温度,它们发射的电磁波的波长大于3m,属于长波辐射。2.0.15窗墙面积比area ratio of window to wall窗户洞口面积与其所在房间立面单元面积(即建筑层高与开间定位线围成的面积的比值。2.0.16换气次数air changes通风量的计量单位之一。单位时间室内空气的更换次数,即通风量与房间容积的比值。2.0.17 热环境综合评价指标(PMVPredicted Mean V ote表征人体热反

9、应(冷热感的评价指标,代表了同一环境中大多数人的冷热感觉的平均。3 室内热环境和建筑节能设计指标3.0.1 居住建筑在采用空调时,室内热环境质量应达到热舒适水平,并满足卫生换气要求;在通风时应达到本规范表3.0.2规定的可居住水平。3.0.2 夏季建筑室内热环境质量指标与卫生换气次数应符合表3.0.2。表3.0.2 夏季建筑室内热环境质量与卫生换气次数 3.0.3居住建筑夏季空调室内热环境设计指标应符合下列要求:1 卧室、起居室室内干球温度取26±2;2 卫生换气次数取 1.5次/小时;3 卧室、起居室室内空气相对湿度70% 。3.0.4居住建筑夏季通风夜间室内热环境设计指标中,卧室

10、室内干球温度不应大于30。4 建筑和建筑热工节能设计4.1自然通风设计4.1.1应强化整个居住小区的通风换气,避免居住小区内出现滞流区。用地面积在15万m2 以上的居住小区应进行气流模拟设计。4.1.2自然通风设计应以夏季为主,并综合利用风压、热压作用,重点考虑夜间自然通风。宜使小区各建筑的主立面迎向夏季主导风向,或将夏季主导风引向建筑的主立面。4.1.3在确定建筑物的相对位置时,应使建筑物处于周围建筑物的气流旋涡区之外。4.1.4 建筑物的单体设计应有利于自然通风。4.1.5 宜采用穿堂通风,避免单侧通风。采用穿堂通风时,应使进风窗迎向主导风向,排风窗背向主导风向;应通过建筑造型或窗口设计等

11、措施增大进、排风窗空气动力系数的差值。4.1.6当由两个和两个以上房间共同组成穿堂通风时,房间的气流流通面积应大于进排风窗面积。4.1.7由一套住房共同组成穿堂通风时,卧室、起居室应为进风房间,厨房、卫生间应为排风房间。进行建筑造型、窗口设计时,应使厨房、卫生间窗口的空气动力系数小于其它房间窗口的空气动力系数。4.1.8采用单侧通风时,通风窗所在外墙与主导风向间的夹角宜为40°65°。应通过窗口及窗户设计,在同一窗口上形成面积相近的下部进风区和上部排风区,并宜通过增加窗口高度以增大进、排风区的空气动力系数差值。4.1.9采用单侧通风时,窗户设计应使进风气流深入房间。外窗(包

12、括阳台门的可开启面积不应小于所在房间楼面面积的10。4.1.10采用单侧通风时,窗口设计应防止其它房间的排气进入本房间窗口。宜利用室外风驱散房间排气气流。4.1.11宜考虑夏季阵雨、暴雨时,关闭外窗情况下的自然通风措施。4.2遮阳设计4.2.1建筑物的朝向宜采用南向或东南向。4.2.2建筑外窗(含阳台门透明部分应设置夏季遮阳设施,外遮阳设施应与建筑物外立面造型相协调。建筑外窗太阳辐射透过率不应大于0.3。4.2.3建筑外窗的遮阳设施不应阻碍自然通风,并应避免遮阳设施吸收的太阳辐射热被进风气流带入室内。建筑外窗的遮阳设施不应阻碍房间夜间的长波辐射散热和房间获得冬季太阳辐射热。4.2.4建筑外窗宜

13、设置活动外遮阳设施。活动外遮阳设施应方便操作和维护,应能承受夏季晴天时的风力,保持设定位置,并必须保证暴风雨时,外遮阳设施结构上的安全。4.2.5对附近建筑外墙投向外窗的反射辐射和发射辐射应采取遮挡措施。对着外窗的东、西、东北、西北向外墙不应采用热反射型外隔热措施。4.3围护结构性能要求4.3.1 建筑物16层的外窗及阳台门的气密性等级,不应低于现行国家标准建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法(GB7107-86规定的III 级;7层及7层以上的外窗及阳台门的气密性等级,不应低于该标准规定的II级。4.3.2围护结构各部分的传热系数和热惰性指标应符合表4.3.2的规定。其中外墙的传热系数应考虑

14、结构性热桥的影响,取平均传热系数,其计算方法应符合本规范附录A的规定。表4.3.2 围护结构各部分的传热系数(K W/(m2 K和热惰性指标(D 注1:当屋顶和外墙的K值满足要求,但D值不满足要求时,应按照国家标准民用建筑热工设计规范(GB 50176-93第5.0.1条来验算隔热设计要求。注2:当屋顶、外墙、外窗任一项的K值不满足要求时,应进行能耗计算分析。4.3.3 围护结构的外表面宜采用浅色饰面材料。平屋顶和东、西、东北、西北向外墙可采用绿化等生态设计方法,提高隔热性能。5 建筑物的节能综合指标5.0.1 当设计的居住建筑不符合本规范第4.2.2和4.3.2条中的各项规定时,则应按本规范

15、第5.0.2、5.0.3和5.0.4条的规定计算建筑物节能综合指标。计算出的建筑物节能综合指标应符合本规范第5.0.5条的规定。5.0.2 本规范采用建筑物耗冷量指标和空调年耗电量为建筑物的节能综合指标。5.0.3 建筑物的节能综合指标应采用动态方法计算。5.0.4 建筑物的节能综合指标按下列条件计算:1 室外气象计算参数采用典型气象年。2 空调居室室内计算干球温度为26,卫生换气次数为1.5次/小时。3 空调设备为家用风冷空调器,空调器(机额定能效比为2.5。4 不计室内其它热源散热。5 建筑面积和体积应按本规范附录B计算。5.0.5 计算出的每栋建筑的单位建筑面积空调年耗电量和最热月平均建

16、筑物耗冷量指标不应超过表5.0.5的限值。表5.0.5 建筑物的节能综合指标的限值 6 空调和通风节能设计6.1空调节能设计6.1.1居住建筑空调方式及其设备的选择,应优先考虑能源利用效率,经技术经济分析和环境评价综合考虑确定。6.1.2居住建筑采用集中空调时,应设计分室(户温度控制及分户冷量计量设施。采用的集中冷源机组,其性能应符合现行有关标准的规定。6.1.3居住建筑采用房间空气调节器进行空调时,其能效比应符合国家标准房间空气调节器能源效率限定值及节能评价值(GB12021.3-2000中第5条“节能评价值”的规定。6.1.4 集中空调系统的水泵、风机宜采用变频调速节能技术。6.1.5采用

17、户式中央空调和集中空调系统时,应着重分析比较部分负荷下的能效比。6.1.6居住建筑空调可向空气、水体、大地排热。应通过能源利用效率、环境影响、技术经济等方面的分析确定空调排热体。6.1.7 当具备地面水资源(如江河、海水等,或有适合的废水等水源条件时,空调冷源可向水体排热。在向水体排热时,应分析排热对水体温度的影响。6.1.8当需抽取地下水作为空调冷源的冷却用水时,应报请有关管理部门批准,抽取的地下水必须能有效回灌。6.1.9 具有以下情况之一时,空调系统宜采用埋管式岩土换热器向大地排热:1 对室外环境要求较高的居住建筑,如别墅、别墅小区、高级住宅区等;2 不具备向空气、水体排热条件的。6.1

18、.10当采用风冷空调向空气排热时,建筑平面和立面设计应考虑空调设备的位置,做到既不影响建筑立面景观,又有利于空调设备夏季排热,并应便于清洗和维护室外换热器设备和部件。6.2通风节能设计6.2.1 居住建筑通风设计应处理好室内气流组织,提高通风效率。6.2.2当室外空气温度不高于28时,应首先采用通风降温措施改善室内热环境。在夏季高温时,应避免热风大量侵入室内。6.2.3居住建筑通风设计应首先考虑采用自然通风。当夏季夜间自然通风不能满足20次/小时换气次数要求时,可采用机械通风。机械通风装置的设置,应使居室气压高于厨房、卫生间气压。宜在厨房、卫生间设机械排风,居室设机械送风。6.2.4空调房间的

19、排风宜经厨房、卫生间等非空调房间排出,充分利用排风中的冷量。6.2.5采用集中空调或户式中央空调的建筑,可在新风系统与排风系统之间设冷、热量回收装置。没有排风系统的,可利用排风减少窗户的冷、热耗量。6.2.6建筑外窗等通风设施宜有方便灵活的开关调节装置,以满足不同天气条件下的不同通风要求。7 其它建筑设备的节能设计7.0.1居住建筑室内照明应采用发光效率不低于每瓦60流明、显色指数(Ra不小于80并带电子整流器的光源。7.0.2多层居住建筑宜采用太阳能技术供应热水。太阳能热水系统的设置应与建筑物相协调。7.0.3居住建筑可采用成熟可靠的热泵技术供应热水。7.0.4居住建筑生活供水系统宜采用变频

20、恒压系统。附 录A 外墙平均传热系数的计算A.0.1 外墙受周边热桥的影响,其平均传热系数按下式计算:式中 K m 外墙的平均传热系数W/(m 2.K ;K P 外墙主体部位的传热系数W/(m 2.K ,按国家标准民用建筑热工设计规范(GB50176-93的规定计算;K B1、K B2、K B3外墙周边热桥部位的传热系数W/(m 2.K ;F P 外墙主体部位的面积(m 2;F B1、F B2、F B3外墙周边热桥部位的面积(m 2。 外墙主体部位和周边热桥部位如图A.0.1所示。 图A.0.1外墙主体部位与周边热桥部位示意(A.0.1321332211B B B P B B B B B B

21、P P m F F F F F K F K F K F K K +=附录B 建筑面积和体积的计算B.0.1 在进行建筑节能综合指标的计算时,建筑面积应按各层外墙外包线围成面积的总和计算。B.0.2 建筑体积应按建筑物外表面和底层地面围成的体积计算。B.0.3 建筑物外表面积应按墙面面积、屋顶面积和下表面直接接触室外空气的楼板面积的总和计算。附录C 本规范用词说明C.0.1 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:1 表示很严格,非这样做不可的:正面词采用“必须”;反面词采用“严禁”。2 表示严格,在正常情况下均应这样做的:正面词采用“应”;反面词采用“不应”或“不得

22、”。3 表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:正面词采用“宜”;反面词采用“不宜”。4 表示有选择,在一定条件下可以这样做的:采用“可”。C.0.2 规范中指明应按其他有关标准执行时,写法为:“应符合的规定”或“应按执行”。深圳市居住建筑节能设计规范Design code for Energy Efficiency ofResidential Buildings in ShenzhenSJG10-2003条文说明深圳前言深圳市居住建筑节能设计规范(SJG10-2003,经深圳市建设局2003年xx 月xx日以深建标2003xx号文批准,业已发布。为便于广大设计、施工、科研等有关人员在使

23、用本规范时能正确理解和执行条文规定,本规范编制组按章、节、条顺序编制了本规范的条文说明,供使用者参考。在使用中如发现本条文说明有不妥之处,请将意见函寄深圳市建筑科学研究院。目次1 总则232 术语253 室内热环境和建筑节能设计指标284 建筑和建筑热工节能设计315 建筑物的节能综合指标386空调和通风节能设计427其它建筑设备节能设计 (501 总则1.0.1中华人民共和国节约能源法已于1998年1月1日起实行。其中第三十七条专门规定“建筑物的设计和建造应当依照有关法律、行政法规的规定,采用节能型的建筑结构、材料、器具和产品,提高保温隔热性能,减少采暖、制冷、照明的能耗”。建设部建筑节能“

24、十五”计划纲要要求:“加快夏热冬冷和夏热冬暖地区居住建筑节能工作步伐”,并规定:“夏热冬暖地区各省和自治区2002年制定当地的建筑节能规划和政策,组织建筑节能试点工程,2003年大中城市开始执行夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准,2005年小城市普遍执行,2007年各县城均予执行。”深圳市属亚热带季风海洋性气候,具有夏热冬暖的气候特点。夏热时间长(一般410月,每年从5月上旬至10月中旬近半年的时间中温度超过25,相对湿度在60%以上。高温高湿气候持久,空调时间长。冬季大部分时间气温在10以上,日照率为35%,基本不用采暖。同时,由于受海洋影响,白天风大,从海洋吹向陆地;夜间风速低,从陆地吹向海

25、洋。昼夜温差较小,夏季只有45。气候条件优于夏热冬冷地区夏季闷热、冬季阴冷潮湿的气候,室内热环境也优于夏热冬冷地区。但是,深圳市的建筑能耗状况仍不容乐观。由于深圳市经济比较发达,现代居住建筑、公共建筑、商业建筑的大量增加和空调的普遍应用,使建筑能耗大大增加。深圳市空调电耗占全市用电量的1/3,而且峰谷差加大,已达2:1。由此可见,深圳市有必要制定居住建筑节能设计规范,更好地贯彻国家有关建筑节能的方针、政策和法规制度,改善居住建筑热环境,提高空调的能源利用效率,实现节约能源,保护环境,提高人民生活质量的现代化目标。1.0.2 本规范的内容主要是对深圳市居住建筑从建筑、热工和空调设计方面提出节能措

26、施,对空调能耗规定控制指标。1.0.3居住建筑的节能设计需要多方面综合考虑,设计的目的首先要满足室内热环境舒适的条件,同时应将空调能耗控制在规定的范围内。1.0.4居住小区生态设计是提高小区热环境和空气品质的最有效方式,小区热环境和空气品质的改善能明显减少围护结构的耗冷量、增加建筑自然通风的时间,从而减少建筑空调能耗。深圳市既有居住建筑围护结构的热工性能差,室内热环境质量有待提高,空调能源利用效率低。本规范具有双重意义,首先是要保证室内热环境质量,提高人民的居住水平;同时要提高空调能源利用效率,贯彻执行国家可持续发展战略,实现节能50%的目标。居住建筑节能50%的具体含义是:以未实施节能规范之

27、前,深圳居住建筑为达到规定的室内热环境水平,空调所消耗的能源为基础能耗;实施节能规范后,符合节能规范的居住建筑,达到同样规定的室内热环境水平,空调所消耗的能源只有基础能耗的50%。通过用DOE-2软件对深圳市的代表性居住建筑进行计算分析得出,要达到3.0.13.0.4条规定的室内热环境的舒适性水平,每平方米建筑面积全年空调(不包含冬季采暖所消耗的电能为48.8955.61kWh/m2,平均为52.49 kWh/m2,这即是深圳居住建筑的基础能耗。按节能50%的目标,实施节能规范后,深圳居住建筑的空调年耗电量应控制在26.3 kWh/m2(建筑面积左右。1.0.5 本规范对居住建筑的有关建筑、热

28、工、通风和空调设计中所采取的节能措施和应该控制的能耗指标做出了规定,参考了中华人民共和国行业标准夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准、夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准、美国加利福尼亚州地方标准Energy Efficiency Standards for Residential and Nonresidential Buildings。但建筑节能涉及的专业较多,相关专业均制定了相应的标准和节能规定。所以,深圳市居住建筑节能设计,除符合本规范外,尚应符合国家现行的有关强制性标准、规范的规定。2 术语2.0.1 建筑物耗冷量指标用符号c q 表示,单位为W/m 2。如果用稳态的方法计算,c q 是一个

29、固定的值。本规范采用的是动态计算方法,所以不同时间的建筑物耗冷量指标是变化的。为了使用上的方便,这里的建筑物耗冷量指标是将建筑物在一年中最热月份一个月的耗冷量(kWh 除以该月的小时数和建筑面积所获得的值。在实际使用中,这个指标主要用来衡量建筑围护结构热工性能的优劣。将建筑耗冷量指标乘以一个月的小时数和建筑面积,再除以所用空调设备的最热月平均能效比,就可以得出该建筑物最热月份的空调耗电量。2.0.2 为了将夏季卧室和起居室的空气温度控制在设计指标26并保持每小时1.5次的通风换气量,空调设备或系统要消耗一定量的电能,将全年空调设备或系统消耗的电量除以建筑面积,就得到空调年耗电量E c ,E c

30、 的单位kWh/m 2。2.0.3空调设备能效比(EER 是表征空调设备能源利用效率的一个重要参数。能效比受工况影响,额定工况下的能效比称为额定能效比。能效比越高,设备的能源利用效率越高。实际使用中,受客观条件影响,设备实际的能效比有可能不等于额定能效比。2.0.4热惰性指标D 是表征围护结构抵抗热流波和温度波在材料层中传播的一个无量纲数,其值等于各材料层热阻与其蓄热系数的乘积之和,即 D=R .S ,R 为围护结构材料层的热阻,S 为对应材料层的蓄热系数。2.0.5 对建筑物进行全年动态能量模拟分析时,要输入气象资料。一般应用典型气象年、能量计算气象年(Weather Year for En

31、ergy Calculations WYEC 等。本规范采用典型气象年进行分析计算。2.0.6由于室内人员活动、设备运行等,室内空气会逐渐污浊,室内空气品质变差,不能满足室内卫生要求,即达不到为保证人员健康等而规定的室内空气品质要求。因此必须进行通风换气,随时补充一定量的新鲜空气,以使室内空气品质达到要求。2.0.7利用建筑不同墙面处的风压不同而产生的一种自然通风方式,由于其通常是从住宅的一侧流入,穿过住宅后从另一侧流出,故称为穿堂风。利用穿堂通风,可有效地避免单侧通风中出现的进排气流掺混、短路、进气气流不能充分深入房间内部等缺点。穿堂通风主要靠风压作用,热压很难在住宅中形成穿堂通风。如果室外

32、风力弱,尽管建筑上创造了条件,仍不能形成穿堂通风。同时,穿堂通风要取得好效果,除室外风要有一定强度外,主要房间的外门窗应进风,次要房间(厨、卫等的外窗应排风。2.0.8同一建筑的外围护结构上,如果有两个风压值不同的窗孔,空气动力系数大的窗孔将会进风,空气动力系数小的窗孔将会排风。2.0.10体型系数的大小对建筑能耗的影响较大。体型系数越大,单位建筑面积对应的外表面积越大,能耗越高。从建筑节能的角度看,理应尽量减小体型系数。但是,体型系数不只是影响外围护结构的传热损失,它和建筑造型、平面布局、功能划分、采光通风等若干方面也有密切关系。体型系数过小,将制约建筑师的创造性,建筑造型难以丰富多彩,平面

33、布局困难,功能划分难以合理,要损害建筑的使用功能。对于深圳市而言,建筑节能的重点是如何利用好自然通风和降低夏季建筑外窗的辐射透过率,体型系数过小必定会影响采光和自然通风,因此深圳市不宜限制体型系数。2.0.12太阳辐射是地球接受到的一种自然能源,是地球的基本热源,也是决定地球气候的主要因素。2.0.132.0.14物体温度越高,辐射的波长越短。太阳表面温度约6000K,它发射的电磁波长很短,主要在0.33m的范围内,称为太阳短波辐射(其中包括波长为0.30.4m的紫外光、波长为0.40.7m的可见光和波长为0.73.0m的红外光。地面在接受太阳短波辐射而升温的同时,也时时刻刻以电磁波形式向外辐

34、射能量。地面发射的电磁波长因为地面温度较低而较长,波长主要在3120m的范围内,属远红外区间,与太阳短波辐射相比,称为地面长波辐射。地面的辐射能力,主要决定于地面本身的温度。由于辐射能力随辐射体温度的增高而增强,所以,白天,地面温度较高,地面辐射较强;夜间,地面温度较低,地面辐射较弱。大气对太阳短波辐射几乎是透明的,却强烈吸收地面长波辐射。大气在吸收地面长波辐射的同时,它自己也向外辐射波长更长的长波辐射(因为大气的温度比地面更低。因此,大气,尤其是对流层中的大气,主要靠吸收地面辐射而增温。2.0.17 PMV值是丹麦的范格尔(P.O.Fanger教授提出的表征人体热反应(冷热感的评价指标,代表

35、了同一环境中大多数人的冷热感觉的平均。PMV=0时意味着室内热环境为最佳热舒适状态。ISO7730的推荐值为PMV=-0.5+0.5。PMV 热感觉标尺 3 室内热环境和建筑节能设计指标3.0.1 改善居住建筑室内热环境质量,同时提高能源利用效率,实现建筑节能,是本规范的两大基本目标,因此单列一章确定室内热环境和建筑节能设计指标。室内热环境质量标准的高低,对建筑、建筑供配电和空调设备的投资、能耗、运行费用都有显著的影响,需要相应的社会经济与能源的支撑及个人承受能力。在确定室内热环境质量标准时,须考虑到整个深圳市不同区域社会经济发展及居民个体存在的差异。故按不同程度,确定热舒适水平和可居住水平两

36、个等级的室内热环境质量标准。热舒适水平是指:使居住者在室内既不感到热,也不感到冷的舒适状态的热环境质量水平。可居住水平是指:居住者在室内感到热或冷,但尚可在室内正常生活(睡眠、学习、家务劳动等。由于深圳市地处东南沿海,夏热冬暖,冬季大部分时间内气温在10以上,冬季日照率为35%,基本不用采暖,其建筑节能的重点是提高夏季室内热环境质量和降低空调能耗。因此,本规范中只规定了夏季的室内热环境质量标准。3.0.2影响热感觉有6个指标:干球温度、空气湿度、风速、平均辐射温度、人体活动强度及衣着。前4个是热环境因素,后2个是人为因素。国际标准ISO7730以丹麦范格尔(P.O.Fanger教授的热舒适方程

37、为理论基础,将上述6个因素综合为PMV,再将PMV与不满意率(PPD联系,形成PMVPPD热环境质量指标体系。ISO7730推荐的热环境质量指标为PMV=-0.5+0.5,对应不满意率PPD10%。PMV是由热感受6个因素共同决定的,综合考虑这6个因素,可在保证热环境质量的前提下,降低能耗。采用PMVPPD指标有两个好处,一是拓宽了节能的途径;二是便于和国际接轨。PMVPPD值可用热舒适仪直接测得,也可用热舒适方程计算。ISO7730给出了计算PMVPPD的热舒适方程,我国的暖通空调设计手册也采用了这个热舒适方程。室内热环境质量的指标体系包括干球温度、湿度、风速、壁面温度等多项指标。本规范主要

38、指标只提了干球温度指标,原因是在室内热环境的诸多指标中,起主要作用的是干球温度指标。换气指标则是从人体卫生角度考虑必不可少的指标。另外,深圳是海滨城市,空气相对湿度大,相对湿度大也常常是不舒适的重要原因,所以又将换气次数和室内空气相对湿度要求列出。综合考虑现状与发展,本规范采用两个控制室内热环境质量的指标,一是综合性指标PMV,另一个是主要指标干球温度,工程设计中可根据具体情况决定采用哪一个指标。采用换气次数指标是为了保证室内的卫生条件。相对湿度是舒适性指标,故可居住水平中没有相对湿度要求。室内热环境质量标准的高低,对能耗与投资都有显著影响。在同样的技术水平下,夏季室温每提高1,空调冷负荷可减

39、少约10%,空调运行时间相应减少,空调能耗从而可减少20%以上。室内热环境质量标准的高低,对居住条件、生活水平(特别是工作和学习效率、身体健康有重大影响。研究表明,空气温度在25左右,脑力劳动的工作效率最高。以25时的工作效率为100%,35时只有50%。深圳市的调查结果表明,夏季室内空气温度不超过28时,多数人对室内热环境表示满意;对气温不超过30的住房,一般表示虽不舒服,有点热,但尚能够居住,能够睡眠、学习或做家务等。综合考虑室内热环境质量的效益和能耗费用,并考虑到社会经济发展的不同程度,室内热环境质量标准分为两个等级。一个为舒适性热环境质量水平,夏季PMV 0.7(干球温度2428。另一

40、个是可居住性热环境标准,夏季日平均干球温度29。3.0.33.0.4室内热环境设计指标规定了干球温度的变化范围,具体设计还需确定一个基准值。通过调查表明,目前使用空调器的家庭,55.9%的空调运行的设定温度为26左右。空调设定温度小于等于24的占36.2%,家庭成员一般为青年。空调设定温度大于等于28的占7.9%,家庭成员通常为中老年人。3.0.2条规定的舒适性热环境设计指标为夏季干球温度2428,因此夏季居室空调温度控制在26±2。卫生换气是指控制室内空气污染物浓度,保持室内空气品质符合卫生标准的通风换气。空调房间的换气次数是室内卫生条件的一个重要的设计指标。室外的新鲜空气进入室内

41、,一方面有利于确保室内的卫生条件,但另一方面又要消耗大量的能量,因此要确定一个合理的换气次数。在旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准(GB50198-93中,规定的不同等级旅游旅馆客房新风量为:一级客房每人每小时50m 3,二级客房40m 3,三级客房30m 3。美国ASHRE 标准(62-1989推荐的住宅居室新风量为每人每小时45.5m 3。住宅建筑的层高为2.5m 以上,按人均居住面积15m 2计算,1小时换气1.5次,人均占有新风56.25 m 3,数量上超过了一级客房的水平。但是,这并不表明超过了一级客房的卫生水平。室内空气的卫生水平与许多因素有关。根据通风方程,W N C C x

42、 L -=,其中L 为通风量,x 为室内空气污染源散发的污染物量,C N 是室内空气卫生标准所允许的污染物浓度,C W 是室外空气中的污染物浓度。由于住宅内的物品、人员活动比宾馆客房复杂,室内空气污染源散发的污染物量明显大于客房。因此,尽管人均新风量高于一级客房,但室内空气品质会不及一级客房。深圳市湿热的特点,使细菌繁殖速度比干燥的北方快得多,要达到相当的室内卫生条件,深圳市居住建筑的通风换气量必然比北方多。夏季可居住水平的设计重点在夜间通风。夏季夜间通风时,使室内干球温度30的通风量大大超过1.5次/h,能充分满足卫生换气的要求。所以夏季通风夜间室内热环境设计指标中没有再列卫生换气的要求。4

43、 建筑和建筑热工节能设计4.1自然通风设计4.1.1换气共分五个层次,即室内换气、建筑换气、小区换气、城市换气、区域换气。每个层次的换气都受上一层次制约,例如夏季长江流域受副热带高压的控制,换气不良,造成重庆、武汉、南京等城市成为“火炉”。而深圳的城市换气良好,是深圳市各小区夏季热环境比其它城市小区良好的主要原因。而建筑和室内的换气是否良好,首先取决于小区换气是否良好,尤其是用地面积15万m2以上的小区,若换气不良,小区内各栋建筑和各房间很难有实现自然通风的条件。所以本条文强调规划设计中应强化整个小区的通风换气,而且规定用地面积15万m2以上的小区应进行气流模拟设计。4.1.2春秋季和夏季凉爽

44、时间是指室外气温低于室内设计温度的时间。组织好建筑物室内外的自然通风,不仅有利于改善室内热环境,而且可减少开空调的时间,有利于降低建筑物的实际使用能耗。当室外气温高于室内温度时,自然通风不但不能改善室内热环境,反而会恶化室内热环境。只有当室外空气状态处于舒适区,低于夏季室内设计温度时,自然通风才能有效地改善室内热环境。当夏季室外温度< 28时,可利用自然通风达到热舒适水平,当夏季室外温度< 29时,可利用自然通风达到可居住水平。使小区各建筑的主立面迎向夏季凉爽时间的主导风向,或将夏季凉爽时间的主导风引向建筑的主立面,有利于建筑室内的自然通风。当小区建筑较多时,由于建筑物的干扰,吹向

45、每栋建筑物的气流方向不是当地气象台所提供的主导风向,所以需要使小区各建筑的主立面迎向夏季主导风向,或将夏季主导风引向建筑的主立面。4.1.3 室外气流吹过建筑物时,气流将发生绕流,在建筑物的顶部和后侧形成弯曲循环气流。屋顶上部的涡流区称为回流空腔,建筑物背风面的涡流区称为回旋气流区。这两个区域的静压力均低于大气压力,形成负压区,这个区域即是气流旋涡区。通过实地观测表明:深圳市夏季气流旋涡区的空气温度要比主流区高1以上。当主流区的建筑利用自然通风达到室内热舒适时,气流旋涡区内的建筑还需用空调才能达到热舒适,增加空调能耗。另外,在气流旋涡区内,污染物会逐渐积聚。建筑物若处在周围建筑的气流旋涡区内,

46、污染物会随进风进入室内,反而降低了室内空气品质,这是应该避免的。4.1.54.1.7 穿堂通风可有效避免单侧通风中出现的进排气流掺混、短路、进气气流不能充分深入房间内部等缺点,因此宜采用穿堂通风。深圳市室外风力较强,为有效利用穿堂风提供了良好的条件。建筑造型中应充分利用这个优势,组织好室内气流,最大限度地减少空调的使用时间,获得节能效果。要得到好的穿堂通风效果,还应使主要房间处于上游段,避免厨房、卫生间等房间的污浊空气随气流流入其它房间,影响室内空气品质。由于是空气动力系数小的窗口排风,因此设计中应使厨、卫窗口的空气动力系数小于其它房间窗口的空气动力系数。总之,要获得良好的自然穿堂风,需要如下

47、一些基本条件:(1室外风要达到一定强度;(2室外空气首先进入卧室、客厅等主要房间;(3穿堂气流通道上,应避免出现喉部;(4气流通道宜短而直;(5减小建筑外门窗的气流阻力。深圳市昼夜的风是反向的,在进排风口的布置上应注意这个问题。4.1.84.1.10单侧通风通常效果不太理想,因此在采用单侧通风时,要有强化措施使单面外墙窗口出现不同的风压分布,同时增大室内外温差下的热压作用。进排风口的空气动力系数差值增大,可加强风压作用;增加窗口高度可加强热压作用。建筑外窗可开启面积的大小是影响窗口出现不同风压分布和加强热压作用的主要因素。在深圳市可利用自然通风的室外气象条件下:即室外干球温度不高于28,相对湿

48、度80%,室外风速在1.5m/s左右时,通过实测调查与计算机模拟得出,当外窗的可开启面积不小于所在房间地面面积的10%时,室内大部分区域基本能达到可居住水平。根据调查,深圳市既有居住建筑的窗地面积比一般在16%到30%之间,而根据住宅设计规范(GB50096-1999的规定:为保证住宅侧面采光,窗地面积比值不得小于1/7(即14.3%。考虑到深圳居住建筑普遍使用推拉窗和平开窗,推拉窗的最大可开启面积为50%,平开窗为100%。所以本条文规定的“外窗(包括阳台门的可开启面积不应小于所在房间的地面面积的10%”是合理的。4.1.11夏季阵雨、暴雨时,为避免室内物品受污,多数情况下居民会关闭外窗。这

49、种情况下会造成室内通风不畅,影响室内热环境。根据实测和调查:当室内通风不畅或关闭外窗,室内干球温度26,相对湿度80%左右时,室内人员仍然感到有些闷热,所以需对夏季阵雨、暴雨时关闭外窗情况下的自然通风措施加以考虑。4.2遮阳设计4.2.1太阳辐射得热对建筑能耗的影响很大,夏季太阳辐射得热增加制冷负荷,冬季太阳辐射得热降低采暖负荷。根据太阳高度角和方位角的变化规律,建筑的南向夏季可以减少太阳辐射得热,冬季可以增加太阳辐射得热,是最有利的建筑朝向。由于深圳夏季的主导风为东南风,东南向建筑有利于自然通风,而太阳辐射得热又不是很强,所以在深圳,东南朝向是推荐朝向。但由于建筑物的朝向还要受到许多其他因素

50、的制约,不可能都做到南或东南向,所以本条用了“宜”字。4.2.2夏季透过窗户进入室内的太阳辐射热构成了空调负荷的主要部分,设置外遮阳是减少太阳辐射热进入室内的一个有效措施。透过窗户进入室内的太阳辐射与射到没有任何遮挡措施窗口的太阳辐射之比称为外窗的太阳辐射透过率。采取遮阳等措施,降低夏季外窗的辐射透过率,不但可大幅度降低空调设备的能耗,还可以明显改善自然通风条件下的室内热环境质量。现场实测表明,有效的遮阳,可使室内空气最高温度降低1.4,平均温度降低0.7;使室内各表面温度下降1.2,从而延长采用自然通风的时间,减少使用空调的时间,获得节能效果。模拟计算表明,仅夏季采取外遮阳一项措施,就可以获

51、得26%以上的节能率。因此,窗户外遮阳是深圳居住建筑节能的最主要的技术措施。冬季透过窗户进入室内的太阳辐射热可以减小采暖负荷,所以设置活动式外遮阳是比较合理的。外窗夏季的辐射透过率不大于0.3,再辅以墙体隔热和提高空调设备能效比等措施,能够达到节能50%的要求。常用遮阳设施的太阳辐射透过率可参见下表表1 常用遮阳设施的太阳辐射透过率 在建筑外窗设置遮阳,应与其它节能措施结合起来,不应影响其它节能措施的效果,使得事倍功半。当窗玻璃的夏季太阳辐射透过率小于等于0.3时可不采用外窗遮阳。但要考虑冬季利用太阳辐射改善室内热环境,窗玻璃的冬季太阳辐射透过率应尽可能地大。这就意味着窗玻璃的太阳辐射透过率应

52、可按季节进行调整。低辐射玻璃(Low-e玻璃的太阳辐射透过率可以低到0.3,这时不需再设遮阳。但是低辐射玻璃同时也阻挡了冬季通过玻璃窗进入室内的太阳辐射热,不利于冬季太阳能利用,从全年看,节能效果不及活动外遮阳,并且对室内的自然采光有负面影响。4.2.3自然通风时,在通风窗口设置遮阳有多方面的影响,一是可以降低窗口辐射温度和室内各表面温度,从而降低全天的室内平均辐射温度;二是遮阳体将本身吸收的太阳辐射热转移给进风气流,会引起室温上升;再者,若遮阳设施夜间仍挡在窗口,会影响夜间降温的通风量和室内通过窗口向夜空长波辐射散热,使夜间室内温度下降较慢。因此,遮阳设施的太阳辐射吸收率应小,夜间应离开窗口

53、。冬天,太阳辐射热是提高室内热环境质量的一个有利因素,应充分利用,因此应避免外窗的遮阳对太阳辐射的阻碍。采用活动外遮阳,冬季时将其移离窗口,是比较有效的节能措施。4.2.4实测表明:在深圳,通过开窗进行自然通风时,采用布帘、百叶等轻质悬挂的活动遮阳措施来降温,效果并不显著。分析其原因,是由于深圳市室外风速高,常把遮阳吹开,太阳辐射仍进入室内。同时,大量室外空气涌入室内,形成穿堂风,使室内、外气温相近。因此在外窗开启的情况下,利用遮阳的方法改善深圳市的室内热环境,应使遮阳设施能稳定地固定在窗口,不能被风吹开,同时又不能影响室内通风。4.2.5外墙投向附近外窗的反射辐射和发射辐射会增加透过外窗的辐

54、射热,恶化室内热环境,应避免这种情况。东、西、东北、西北向外墙受日照较多,表面温度较高,辐射较强,宜采用绿化遮阳隔热措施,降低其外表面温度,减弱其反射和辐射强度。4.3围护结构性能要求4.3.1 为了保证空调时居住建筑的换气次数得以控制,要求外窗及阳台门具有良好的气密性。现行国家标准建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法(GB7107-86规定的III级所对应的空气渗透数据是:在10 Pa 压差下,每小时每米缝隙的空气渗透量在 1.52.5m3之间;II级所对应的空气渗透数据是:在10 Pa 压差下,每小时每米缝隙的空气渗透量在0.51.5m3之间。4.3.2大量的动态模拟计算结果表明,对一般的

55、居住建筑,在窗户太阳辐射透过率0.3的前提下,当外窗、墙和屋顶等的热工性能满足表4.3.2的规定时,此类量大面广的居住建筑空调年耗电量能满足节能50 % 的要求,对这些建筑无需再用动态方法进行计算。规定热惰性指标是考虑了深圳市夏季外围护结构严重地受到不稳定温度波作用,只采用传热系数这个指标不能全面地评价围护结构的热工性能。传热系数只是描述围护结构传热能力的一个性能参数,是在稳态传热条件下建筑围护结构的评价指标。在非稳态传热的条件下,围护结构的热工性能除了用传热系数这个参数之外,还应该用抵抗温度波和热流波在建筑围护结构中传播能力的热惰性指标D来评价。当外墙和屋顶采用含有轻质的绝热材料的复合结构时

56、,会出现热惰性指标值很低的情况。这样,在夏季不开启空调机的自然通风条件下,屋顶和外墙的内表面最高计算温度有可能高于国家标准民用建筑热工设计规范(GB50176-93的规定。为了避免出现这种情况,并提高空调时室内温度的稳定性,在表4.3.2中,规定了屋顶和外墙的热惰性指标不应低于3.0。但是,不是所有的采用含有轻质的绝热材料的复合结构的外墙和屋顶都能满足热惰性指标值高于 3.0,出现这种情况时,屋顶和外墙的内表面温度应按照国家标准民用建筑热工设计规范(GB50176-93的规定进行核算。民用建筑热工设计规范(GB50176-93的关于屋顶和外墙的内表面温度的规定是最低要求,可以根据实际情况,适当

57、提高要求。PVC塑料和铝合金单框双层玻璃窗的传热系数可满足规定的4.7 W/(m2.K。使用双层玻璃窗是一种发展的方向,是深圳市节能居住建筑兼顾通透明亮、节能、放宽窗墙面积比、提高外窗热工性能的主要技术途径。因为外窗是围护结构各部分中热工性能最差的部分,提高外窗的热工性能,常常是大幅度提高整个围护结构热工性能的捷径。另外,提高外窗的热工性能的节能投资回收期也是较短的。采用平均传热系数,即按面积加权法求得外墙的传热系数,考虑了围护结构周边混凝土梁、柱、剪力墙等“热桥”的影响,以保证建筑在夏季空调时通过围护结构的传热量小于标准的要求,不至于造成建筑耗冷量的计算值偏小,使设计的建筑物达不到预期的节能效果。根据实际测试数据和DOE-2程序能耗分析的结果,在深圳市当改变围护结构传热系数时,随着K值的减小,能耗指标的降低并非按线性规律变化,当屋面K 值降为1.0 W/(m2.K,外墙平均K值降为1.5 W/(m2.K时,再减小K值对降低建筑能耗的作用已不太明显。