第二章建筑节能设计原理

1、第二章建筑节能设计原理第二章建筑节能设计原理2.1建筑热工设计分区与建筑能耗2.2不同热工分区下的建筑节能设计原理2.3采暖居住建筑节能基本原理与节能途径2.4空调建筑节能原理2.5建筑物耗热量指标2.6建筑物耗热量指标计算2.7建筑节能评价计算2.12.1建筑热工设计分区与建筑能耗建筑热工设计分区与建筑能耗我国的建筑热工设计分区及设计要求分区名称分区指标设计要求主要指标辅助指标严寒最冷月平均温度10日平均温度5的天数145必须充分满足冬季保温冬季保温要求，一般可不考虑夏季防热寒冷最冷月平均温度010日平均温度5的天数90145应满足冬季保温冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热夏热冬冷最冷月平均

2、温度010, 最热月平均温度2530日平均温度5的天数090日平均温度25的天数40110必须满足夏季防热夏季防热要求，适当兼顾冬季保温夏热冬暖最冷月平均温度10, 最热月平均温度2529日平均温度25的天数100200必须充分满足夏季防热夏季防热要求，一般可不考虑冬季保温温和最冷月平均温度013, 最热月平均温度1825日平均温度5的天数090部分地区应考虑冬季保温，一般可不考虑夏季防热我国的建筑热工设计分区我国的建筑热工设计分区2.22.2不同热工分区下的建筑节能设计原理不同热工分区下的建筑节能设计原理严寒与寒冷地区改进建筑物围护结构保温性能，进一步减低采暖需热量推广各类专门的通风换气窗，

3、实现可控制的通风换气，避免为了通风换气而开窗，造成过大的热损失改善采暖的末端调节性能，避免过热推行地板采暖等低温采暖方式，从而降低供热热源温度，提高热源效率积极挖掘利用目前的集中供热网，发展以热电联产为主的高效节能热源夏热冬冷地区保证夏季隔热，并兼顾冬季防寒体形系数要和住宅采光、日照等结合起来，不要过分追求小提高住宅日照、促进自然通风角度，综合确定窗墙比夏热冬冷地区气候条件下的不同地区，要根据不同季节室外风速，优化设计窗墙比要特别强调外窗遮阳、外墙和屋顶的隔热设计夏热冬暖地区隔热、遮阳、通风设计非常重要首先考虑的因素是如何有效防止夏季的太阳辐射同时，在围护结构的外表面要采取浅色粉刷或光滑的饰面

4、材料，以减少外墙表面对太阳辐射的吸收遮阳设计的形式和构造的选择，要考虑建筑朝向对遮光的要求合理组织住宅的自然通风2.32.3采暖居住建筑节能基本原理和节能途径采暖居住建筑节能基本原理和节能途径几个概念：体形系数体形系数：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。体形系数越小，节能效果越好。 窗墙面积比窗墙面积比：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。采暖居住建筑的能耗构成 围护结构 73%77% 门窗 23%27% 外墙 23%34% 窗户 23%

5、25% 楼梯间隔墙 6%11% 屋顶 7% 8% 阳台门下部 2% 3% 户门 2% 3% 地面 2%一、我国采暖居住建筑的主要特点一、我国采暖居住建筑的主要特点1、住宅占居住建筑的的92%，其中相当部分安采暖和通风换气装置；2、冬季室内温度要求达到1618，高级别达到2022 ；3、层高一般为2.73.0m，开间为3.34.5m；4、人均占有居住面积为78m2，占有居住容积18.220.8m2；5、城镇居住建筑以多层为主，大城市有部分高层。二、采暖二、采暖居住建筑居住建筑的能耗构成的能耗构成2.32.3采暖居住建筑节能基本原理和节能途径采暖居住建筑节能基本原理和节能途径三、三、采暖居住建筑的

6、节能基本原理采暖居住建筑的节能基本原理n两部分：由通过围护结构的传热耗热量和通过门窗缝隙的空气渗透耗热量组成。其中，前者占主要部分。n窗户传热系数较高，应该在保证采光要求前提下，选择适当的窗墙比和改善窗户的保温性能。一般，双层玻璃比单层玻璃传热系数可降低一半。塑料窗和塑钢窗较钢窗保温性能有较大改善。n提高窗户气密性，减少冷风渗透。n选用新型墙体材料，如加气混凝土砖、保温复合墙、外墙表面抹膨胀珍珠岩砂浆等。n注意采暖建筑屋顶保温，可采用加气混凝土块或加气混凝土块架空设置在架空层中充填岩棉、矿棉或膨胀珍珠岩，或敷设其它保温层。n建筑物体形、朝向、间距与建筑物能耗关系很大，通过良好的总平面规划设计，

7、使建筑物在冬季最大限度地利用日照，多获得热量，避开主导风向，减少建筑物和场地外表面热损失。n减少建筑物的体形系数及外表面积。n改善采暖供热系统的设计和运行管理，提高设备运行效率，加强管线保温。n采用热量按户计量收费的办法。2.4 2.4 空调建筑节能原理空调建筑节能原理概念：概念：围护结构传热阻围护结构传热阻（R0）是围护结构阻抗传热能力的物理量。为结构热阻（R）与内、外侧表面换热阻（Ri、Re）之和。 R0 =Ri+R+Re一、影响空调负荷的主要因素一、影响空调负荷的主要因素n 围护结构的热阻和蓄热性能：从降低空调负荷效果上看，热阻作用大于蓄热能力的作用；n 房屋朝向状况，蓄热能力：顶层和东

8、西向房屋空调负荷大于南北向房屋；n 窗墙面积比，窗户遮阳与空气渗透情况：窗户越大，空调负荷越大。n 遮阳n 室内自然通风二、空调建筑节能基本原理二、空调建筑节能基本原理得热三途径：得热三途径： 1、通过外窗的太阳辐射得热；2、围护结构传热得热；3、门窗缝隙空气渗透得热。空调建筑节能设计要点空调建筑节能设计要点n 建筑避免东西朝向或东西向窗户减少辐射得热；n 空调房间集中布置，上下对齐；n 空调房间应避免布置在拐角处、有伸缩缝处或顶层；n 空调建筑外表面尽量小，表面浅色，房间净高宜低；n 外窗面积尽量小，窗墙比不超过0.30(单层窗）0.4 (双层窗）。东西向外窗，宜采用热反射玻璃、反射阳光镀膜

9、和有效遮阳构件；n 外窗气密等级不应低于GB7107-2002中3级水平；n 围护结构传热系数应符合节能标准规定要求；n 间歇使用的空调建筑，外围护结构内侧和内围护结构宜采用轻质材料，连续使用的空调建筑，外围护结构内侧和内围护结构宜采用厚重材料。2.52.5居住建筑采暖居住建筑采暖耗热量耗热量指标指标 一、建筑物耗热量和建筑物耗热量指标建筑物耗热量和建筑物耗热量指标 建筑物耗热量：建筑物耗热量：采暖建筑在 一个采暖期内，为保持室内 计算温度，由采暖设备供给 建筑物的热量。 建筑物耗热量指标建筑物耗热量指标:在采暖期 室外平均温度条件下，为保持 室内计算温度，单位建筑面积 在单位时间内消耗的、需

10、由室内 采暖设备供给的热量，单位：W/m2。 二二 、建筑物耗热量指标与采暖设计热负荷指标、建筑物耗热量指标与采暖设计热负荷指标1、采暖设计热负荷指标：、采暖设计热负荷指标：在采暖室外计算温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在单位时间内需由锅炉房或其他供热设施供给的热量； 单位：Wm2 。 是用来确定采暖设备容量的一个重要指标。2、采暖室外计算温度、采暖室外计算温度：以日平均温度为基础，按历年平均不保证5天，通过统计气象资料确定的用于采暖设计的室外空气计算参数。3、建筑物耗热量指标与采暖设计热负荷指标关系：、建筑物耗热量指标与采暖设计热负荷指标关系：由于采暖室外计算温度低于采暖期室外平

11、均温度，所以建筑物耗热量指标小于采暖设计热负荷指标。四四 、影响建筑物耗热量指标的几个因素、影响建筑物耗热量指标的几个因素1 1、体形系数、体形系数 ：体形系数的大小对建筑能耗的影响非常显著，体形系数越小，单位建筑面积对应的外表面积越小，外围护结构的传热损失就越小。从降低建筑能耗的角度出发，应该将体形系数控制在一个较低的水平。 但体形系数限值规定过小，将制约建筑师们的创造性，造成建筑造型呆板，平面布局困难，甚至损害建筑功能。 标准(JCJ 26-95)中规定：建筑物的体形系数宜控制在030及030以下；若体形系数大于030，则屋顶和外墙应加强保温，以便将建筑物耗热量指标控制在规定水平。 控制体

12、形系数大小的方法：控制体形系数大小的方法：（1） 减少建筑的面宽，加大建筑的进深。面宽与进深之比不宜过大，长宽比应适宜。（2） 增加建筑的层数，多分摊屋面或架空楼板面积。（3）建筑体型不宜变化过多，立面不宜太复杂，造型宜简练。 2、围护结构传热系数：、围护结构传热系数：在建筑物整体尺寸和窗墙面积比不变情况下，耗热量指标随围护结构的传热系数的下降而降低。 3、窗墙面积比：、窗墙面积比：在寒冷地区采用单层窗、严寒地区采用双层窗 或双玻窗条件下，加大窗墙面积比对节能不利。4 4、楼梯间开敞与否：、楼梯间开敞与否：多层住宅楼梯间采用开敞式楼梯间比采用有门窗的楼梯间，其耗热量指标约上升1020。 5 5

13、、换气次数：、换气次数：提高门窗的气密性，换气次数由0.8次小时降至0.5次小时，耗热量指标可降低10左右。6 6、朝向：、朝向：建筑物朝向对太阳辐射得热量和空气渗透耗热量都有影响；多层住宅东西朝向时与南北朝向相比，耗热量指标约增加5.5。7 7、高层住宅：、高层住宅：层数在10层以上时，耗热量指标趋于稳定。高层住宅中，带北向封闭式交通廊的板式住宅（板式住宅的特点是：面宽较大，南向房间多，采光好；进深较小，一般为南北通透格局，通风好。）其耗热量指标比多层板式住宅低6。在建筑面积近似的条件下高层塔式住宅的耗热量指标比高层板式住宅高1014。体形复杂，凹凸面过多的塔式住宅，对节能不利。 8、避风设

14、施：避风设施：建筑物入口处设置门斗或采取其它避风设施，有利于节能。一建筑物耗热量指标计算公式一建筑物耗热量指标计算公式 2.6 2.6 居住建筑耗热量指标计算居住建筑耗热量指标计算二单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量计算公式二单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量计算公式 单位建筑面积单位时间通过外墙的单位建筑面积单位时间通过外墙的传热耗热量计算公式传热耗热量计算公式 单位建筑面积单位时间通过屋面的单位建筑面积单位时间通过屋面的传热耗热量计算公式传热耗热量计算公式 单位建筑面积单位时间通过地面的单位建筑面积单位时间通过地面的传热耗热量计算公式传热耗热量计算公式 单位建筑面积单位时间通过外窗（门

15、）的单位建筑面积单位时间通过外窗（门）的传热耗热量计算公式传热耗热量计算公式 单位建筑面积单位时间通过非采暖封闭阳台的单位建筑面积单位时间通过非采暖封闭阳台的传热耗热量计算公式传热耗热量计算公式 单位建筑面积上单位时间的空气换气耗热量单位建筑面积上单位时间的空气换气耗热量应计算公式应计算公式一、计算建筑物体形系数一、计算建筑物体形系数例题例题 试计算三栋十层30m高，每层建筑面积同为600m2，不同平面形状建筑的体形系数。建筑节能计算评价实例建筑节能计算评价实例2.7 2.7 居住建筑节能评价计算居住建筑节能评价计算栋号架空层外围护面积F0（m2）体积V0（m3）体形系数S=F0/V0A无98

16、m30m+600m2=354025m24m30m=180003540/18000=0.197有98m30m+600m22=4140180004140/18000=0.23B无110m30m+600m2=390040m15m30m=180003900/18000=0.217有110m30m+600m22=4500180004500/18000=0.25C无140m30m+600m2=4800（30m10m+10m15m2）30m=180004800/18000=0.267有140m30m+600m22=5400180005400/18000=0.30栋号架空层外围护面积F0（m2）体积V0（m3）体形系数S= F0/V0A无98m18m+600m2=236425m24m18m=108002364/10800=0.22有98m18m+600m22=2964108002964/10800=0.27B无110m18m+600m2=258040m15m18m=108002580/10800=0.24有110m18m+600m