《建筑节能计算》课件

1、公共建筑节能设计和PBEC软件应用介绍 中国建筑科学研究院 建筑节能研究发展中心 李菊居住建筑节能设计和HEC软件应用介绍 第一部分建筑节能和建筑热工概念知识围护结构建筑物及房间各面的围挡物，如墙体、屋顶、门窗、楼板和地面等。按是否同室外空气直接接触以及在建筑物中的位置，又可分为外围护结构和内围护结构。基本概念导热系数是指在稳态条件下1米厚的物体两侧表面温差为1度，1小时内通过1平方面积的热量，单位为W/(mK)，它是材料特性，同厚度没有关系，符号为。热阻材料厚度除以导热系数，是指阻抗传热的能力，单位为(m2K) / W，同材料厚度有关系，符号为R。围护结构的多层构造热阻可累加。R=R外+R1

2、+R2+R内传热系数符号为K在稳态条件下，围护结构两侧空气温度差为1K，单位时间内通过单位面积传递的热量。值为热阻的倒数。单位：W/(m2.K) U-Value单位：Btu/h-ft2-F换算比例：0.175基本概念框架柱或剪力墙或小型空心砌块墙抗震芯柱外保温或内保温层窗过梁圈梁或框架梁（内侧接楼板）阳台、雨蓬梁及板圈梁或框架（内侧临空）构造柱雨蓬或檐沟梁板等门芯板基本概念热桥部位红外线照片24020w内墙外墙主墙体内粉刷或内保温层构造柱外粉刷或外保温层计算厚度20FB1基本概念楼板端头圈梁楼板端头圈梁内粉刷或内保温层外粉刷或外保温层FB3基本概念不同结构类型建筑物的热桥特点砖混框架短肢剪力墙

3、纯剪力墙基本概念平均传热系数节能住宅对外墙要求的是平均传热系数Km它是包括外墙主体部位和周边热桥在内的传热系数平均值。其计算按各部位面积作加权平均。公式： KpFp+KB1FB1+KB2FB2+KB3FB3 Fp+ FB1+FB2 +FB3K m=基本概念窗墙面积比窗户洞口面积与房间立面单元面积的比值窗墙面积比是确定外窗K值的依据不同朝向的窗墙面积比基本概念朝向窗墙面积比北0.25东、西0.30南0.35适用于全国标准中窗墙面积比的计算。（2）窗墙比计算方法二平均法 计算一栋楼4个朝向的平均窗墙面积。即对同一朝向外窗取窗墙面积比的平均值，可统一该朝向各房间外窗的设计与选用，并简化计算，而又不影

4、响整幢建筑的耗热量和耗冷量。适用与计算上海地区窗墙面积比。窗墙比计算方法一：单立面法计算一栋楼中每堵墙体的窗墙面积比。墙体的窗户洞口面积与房间立面单元面积(建筑物层高与开间定位线围成的面积，包括户洞口面积)的比值。适用于全国地区窗墙面积比的计算。基本概念适用于全国标准中窗墙面积比的计算。（2）窗墙比计算方法二平均法 计算一栋楼4个朝向的平均窗墙面积。即对同一朝向外窗取窗墙面积比的平均值，可统一该朝向各房间外窗的设计与选用，并简化计算，而又不影响整幢建筑的耗热量和耗冷量。适用与计算上海地区窗墙面积比。窗墙比计算方法三：朝向平均法对同一朝向外窗取窗墙面积比的平均值，可统一该朝向各房间外窗的设计与选

5、用，并简化计算，而又不影响整幢建筑的耗热量和耗冷量。（去除卫生间和厨房）适用于计算上海地区的窗墙面积比。基本概念适用于全国标准中窗墙面积比的计算。（2）窗墙比计算方法二平均法 计算一栋楼4个朝向的平均窗墙面积。即对同一朝向外窗取窗墙面积比的平均值，可统一该朝向各房间外窗的设计与选用，并简化计算，而又不影响整幢建筑的耗热量和耗冷量。适用与计算上海地区窗墙面积比。窗墙比计算方法四：平均法对同一朝向外窗取窗墙面积比的平均值，可统一该朝向各房间外窗的设计与选用，并简化计算，而又不影响整幢建筑的耗热量和耗冷量。适用于计算成都等地区的窗墙面积比。基本概念建筑物耗热量指标qH在采暖期室外平均温度条件下，为保

6、持室内设计温度，单位建筑面积在单位时间内消耗的、需要由室内采暖设备供给的热量，单位：W/m2。郑州地区：20.00(W/m2) 14.00(W/m2) 基本概念采暖耗煤量指标q在采暖期室外平均温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在一个采暖期间消耗的标准煤量，单位：kg/m2。郑州地区：9.40(kg/m2) 6.60(kg/m2) 基本概念第二部分 居住建筑节能工程实例分析节能设计实例项目名称：中原数码港一期5#楼设计单位：XXXXXXX设计研究院设计软件：HEC节能设计软件节能体系设计：采用外保温体系使用材料：XPS板设计建筑围护结构基本构成不采暖地下室上部地板类型：水泥砂浆(20m

7、m)+ 钢筋混凝土(120mm)地面类型：水泥砂浆（120mm）+钢筋混凝土(60mm)+ 粉煤灰陶粒混凝土(150mm)窗类型：铝合金单框双层普通玻璃（5mm+6Amm+5mm），传热系数为3.9门类型：双层金属门板，中间填充1618厚矿棉板第三部分建设部推广应用和禁限使用技术外墙保温技术 膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统 主要技术性能及特点 该系统以聚合物砂浆作粘接剂，将EPS/XPS板固定在墙体外侧（若需要时也可用锚栓做辅助固定），并在外表面再做聚合物砂浆薄抹灰耐碱玻纤网格布保护层和饰面层，但粘结剂应承受该系统全部负载。该系统抗风压值Rd不小于风荷载设计值，安全系数K应不小于1.5；首层墙

8、面和门窗口易受碰撞部位10J级，二层以上墙面3J级；水中浸泡1h，系统的吸水量1.0kg/m；30次冻融循环后，保护层无空鼓、脱落和渗水裂缝，保护层与保温层的拉伸粘结强度0.1MPa；系统的保温隔热性能、抹面层不透水性和保护层蒸气渗透阻符合要求。玻纤网耐碱断裂强力750N/50mm，耐碱强力保留率50%；节能效果可满足行业标准外墙外保温技术规程的要求。 适用范围 民用建筑混凝土或砌块外墙外保温工程 生效时间 自本公告发布之日起至下期公告发布本类技术之日止 外墙保温技术 膨胀聚苯板与混凝土一次现浇外墙外保温系统 主要技术性能及特点 该系统是将内侧面开有水平方向齿槽，并在内外侧表面均满喷界面砂浆的

9、EPS板，置于墙体外模板内侧，同时设置若干锚栓作为辅助固定件，待浇灌混凝土后，墙体与EPS板以及锚栓结合为一体。在模板拆除后，在EPS板外侧表面再抹（或不抹）胶粉聚苯颗粒浆料找平层，表面再做耐碱玻纤网格布抗裂砂浆保护层和饰面层。该系统抗风压值Rd不小于风荷载设计值，安全系数K 1.5；首层墙面和门窗口易受碰撞部位10J级，二层以上墙面3J级；系统水中浸泡1h，吸水量1.0kg/m；系统30次冻融循环后保护层无空鼓、脱落和渗水裂缝，保护层与保温层的拉伸粘结强度0.1MPa，破坏部位位于保温层；系统的保温隔热性能、抹面层不透水性和保护层蒸气渗透阻符合要求。玻纤网耐碱断裂强力750N/50mm，耐碱

10、强力保留率50%。节能效果可满足行业标准外墙外保温技术规程的要求。 适用范围 多层和高层民用建筑现浇混凝土结构外墙外保温工程 生效时间 自本公告发布之日起至下期公告发布本类技术之日止 分 类现浇混凝土复合无网聚苯板外保温隔热体系 现浇混凝土复合有网聚苯板外保温隔热体系 现浇混凝土复合无网聚苯板外保温隔热体系基本施工流程 喷砂界面预处理在进行浇筑时, 注意振捣棒在插、拔过程中不要损坏保温层, 注意控制混凝土的塌落度、混凝土下料度、下料位置以及振捣棒的插点位置，防止振捣不密实或漏震，造成聚苯板局部空鼓，从而出现聚苯板与结构墙体结合不好的现象。施工中应注意的问题由于聚苯板是随结构一起施工，表观颜色由

11、顶部的白色向下逐渐变发黄，原因是聚苯板受阳光曝晒后出现表层粉化。由于聚苯板表面强度低，在支护和拆卸外侧模板时，聚苯板表面不可避免受到一些损坏。由于现浇砼的侧压力下部高上部低，拆模后聚苯板受压高的部位向外回弹。 砼在浇注时难以避免出现漏浆，聚苯板外表面受到污染。解 决 方 案 基层处理时，重点修补穿墙螺栓孔、被外侧模板支架处严重损坏的部位，对聚苯板面层严重浮浆、污染处重点进行清理。无网聚苯板面清理干净后，为解决聚苯板表面的粉化层，选用对无机材料和有机材料均有良好亲和力的喷砂界面剂。用10kg的气压喷枪在聚苯板表面用喷砂界面剂进行界面处理，经过喷砂处理的界面，表面松散物质得到消除，同时又粘结了一层

12、可与抹灰浆料结合牢固的界面层。然后, 抹胶粉聚苯颗粒保温浆料找平，并采用胶粉聚苯颗粒保温材料及成套技术，全面地解决保温面层开裂以及外装饰问题。该做法的优点施工速度快，可大大缩短工期。与主体结构连接可靠安全。能冬季施工。进一步降低造价，该体系可能是目前最经济的高层外保温体系之一。 现浇混凝土复合有网聚苯板外保温隔热体系钢丝网架聚苯板与主体结构一次浇注成活施工工艺，即高层住宅现浇混凝土外墙外保温有网体系。钢丝网架聚苯板与外墙一次浇筑成活，即将钢丝网架聚苯板放置于将要浇注墙体的外模内侧，当墙体混凝土浇筑完毕后，外保温板和墙体一次成活。现浇混凝土复合无网聚苯板外保温隔热体系基本施工流程保温砂浆该做法的

13、优点施工快，可大大缩短工期。与主体结构连接可靠，施工安全。能冬季施工。造价低，约95元m 2(不包括饰面装饰)适宜于在面层粘贴面砖。 外墙保温技术 机械固定钢丝网架膨胀聚苯板外墙外保温系统 主要技术性能及特点 该系统是用锚栓或预埋钢筋等机械固定件，将穿透的EPS钢丝网架板固定在墙体外侧，并在表面再做抗裂水泥砂浆抹面层和饰面层。该系统抗风压值Rd不小于风荷载设计值，安全系数K 2；首层墙面和门窗口易受碰撞部位10J级，二层以上墙面3J级；系统水中浸泡1h，吸水量1.0kg/m；系统30次冻融循环后保护层无空鼓、脱落和渗水裂缝，保护层与保温层的拉伸粘结强度0.1MPa，破坏部位位于保温层；系统的热

14、阻、抹面层不透水性和保护层蒸气渗透阻符合要求。所用玻纤网耐碱断裂强力750N/50mm，耐碱强力保留率50%。节能效果可以满足行业标准外墙外保温技术规程的要求。适用范围 民用建筑混凝土或砌块外墙外保温工程 生效时间 自本公告发布之日起至下期公告发布本类技术之日止 钢丝网架膨胀聚苯板体系施工工艺 1、原有建筑或新建筑外墙 墙体基面必须清理干净，并检验墙面平整度和垂直度，最大偏差不大于5mm，超差部分应剔凿或用聚合物水泥砂浆修补平整。 2、聚苯板的固定 用锚栓或预埋钢筋等机械固定件，将穿透的EPS钢丝网架板固定在墙体外侧聚苯板性能要求类 型表观密度（kg/m3）导热系数（W/mK）抗拉强度(垂直于

15、板面方向)（MPa）尺寸稳定性（%）养护自然60热养护阻燃型180.0410.100.3042d5d 3、钉固定件 专用锚栓拧到与聚苯板面平。 4、表面抹聚合物砂浆（抹面胶浆）聚合物砂浆（抹面胶浆）性能要求：试 验 项 目性 能 指 标拉伸粘接强度，MPa (与膨胀聚苯板)原强度 0.10，破坏界面在膨胀聚苯板上耐水 0.10，破坏界面在膨胀聚苯板上耐冻融 0.10，破坏界面在膨胀聚苯板上柔韧性抗压强度/抗折强度(水泥基) 3.0开裂应变(非水泥基)，% 1.5可操作时间，h 1.5 4.0 5、铺玻纤网格布 大面网格布沿水平方向绷平，用抹子由中间向上、下两边将网格布抹平，使其紧贴底层聚合物砂

16、浆。 6、表面批覆聚合物砂浆（抹面胶浆） 在底层抹面胶浆凝结前，抹面层抹面胶浆。抹灰厚度以盖住网格布为准，约12mm。 7、贴面砖 面砖重量不超20kg/m2。 8、外保温层完成 后续可根据用户要求涂刷涂料等外装饰层。 外墙保温技术 胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统主要技术性能及特点 该系统是将胶粉聚苯颗粒保温浆料抹在墙体外侧作为保温层，并在外表面再做耐碱玻纤网格布拉裂砂浆保护层和饰面层。该系统抗风压值Rd不小于风荷载设计值，安全系数K 1.5；首层墙面和门窗口易受碰撞部位10J级，二层以上墙面3J级；水中浸泡1h，系统吸水量1.0kg/m；30次冻融循环后保护层无空鼓、脱落和渗水裂缝，保护层与保温

17、层的拉伸粘结强度0.1MPa；系统的保温隔热性能、抹面层不透水性和保护层蒸气渗透阻符合要求。玻纤网耐碱断裂强力750N/50mm，耐碱强力保留率50%；节能效果可满足行业标准外墙外保温技术规程的要求。适用范围 寒冷地区、夏热冬冷和夏热冬暖地区民用建筑的混凝土或砌体外墙外保温工程 生效时间 自本公告发布之日起至下期公告发布本类技术之日止 技术构造保温层厚度小于60mm、饰面为涂料作法的外保温构造保温层厚度60mm、饰面为涂料作法的工艺流程： 基层墙体处理墙体基层界面处理吊垂直、套方、弹控制线用保温浆料作灰饼、冲筋、作口抹ZL胶粉聚苯颗粒保温浆料平整度、垂直度验收,晾置干燥抹抗裂砂浆、铺压耐碱网格

18、布首层墙阳角安装钢护角、抹第二遍抗裂砂浆、压入第二层玻纤网格布抗裂防护层验收涂刷ZL高分子乳液防水弹性底层涂料刮ZL抗裂柔性耐水腻子保温施工整体验收外墙涂料施工 保温层厚度大于60mm且建筑物总高度超过20层、饰面为涂料作法的高层外保温构造 在保温层厚度超过6cm时，应于每层楼板处加钉L型轻钢角铁作分层条，进行分层断块，并在距保温面层20mm左右加铺一道六角钢丝网(21#，孔边距25mm25mm)。加铺六角钢丝网时，首先应在界面处理完后，按每平方米34枚的密度在墙上固定带尾孔的射钉，尾孔穿22#镀锌铅丝；六角网在铺贴时，应用镀锌铅丝把其与射钉绑扎牢固，网搭接不应小50mm。保温层厚度6cm且建

19、筑物高30m，饰面为涂料作法的工艺流程 ： 基层墙体处理钉射钉（或锚固胀栓）墙体基层界面处理吊垂直、套方、弹控制线用保温浆料作灰饼、冲筋、作口抹ZL胶粉聚苯颗粒保温浆料低于设计厚度20mm绑扎六角钢丝网抹20mm厚ZL胶粉聚苯颗粒保温浆料找平平整度、垂直度验收,晾置干燥抹抗裂砂浆、铺压耐碱网格布首层墙阳角安装钢护角、抹第二遍抗裂砂浆、压入第二层玻纤网格布抗裂防护层验收涂刷ZL高分子乳液防水弹性底层涂料刮ZL抗裂柔性耐水腻子保温施工整体验收外墙涂料施工 建筑中窗的热阻远远小于其他外围护结构，据统计，一般居住建筑通过窗的散热量约占总散热量的13，窗户是保温能力最低的围护结构，一般情况下，通过单层窗

20、的传热量是同等面积外墙的35倍,外窗是外维护结构传热的重要通道,需要根据严格控制外窗的传热系数。1.传统 门窗的传热 2.节能设计后 建筑门窗选择的综合要求提高窗户的保温性能几个途径：1.窗墙面积比不宜过大。从节能是角度考虑，尽量选择平开窗。2.提高玻璃的质量，玻璃是非金属材料，虽然导热系数仅为0.81.0W/.k，但玻璃厚度为4-5mm，自身热阻非常小，可以忽略不计，对于玻璃面积占6575%的窗户传热量十分可观，因此提高玻璃质量是改善窗户保温性能是重要途径。3.改变玻璃的结构：A.窗户玻璃由单玻变成双玻或三玻，玻璃的保温性能会明显提高。这是由于玻璃间的空气层热阻增加，因为静止的空气其导热系数

21、比任何材料都要低。(双玻在间距10mm以下，间距和热阻几乎成直线关系；双玻间距在1030mm时，间距和热阻的关系成曲线；当间距超过30mm时，由于对流与辐射热交换的综合作用，使空气的热阻增加十分慢。) 空气层厚度与热阻关系 : 双玻构造 B.玻璃镀膜 玻璃镀膜可以大大降低玻璃之间的辐射传热，实验证明，中空玻璃镀膜后，中空玻璃的热工性能明显改善，传热系数K有普通中空玻璃的3.03.1降低为1.72.3，其中空气层厚度问12mm的低辐射中空玻璃作为PVC塑料窗（单块玻璃镀膜）传热系数可以降1.72.0W/.k镀膜中空玻璃实物结构图C.工艺断热：目前市场常用的中空玻璃为双道密封的中空玻璃，即采用热塑

22、性的丁基胶做内层密封，聚硫胶（较常采用）用于外层密封，同时在支撑框架（铝隔条）内填充防腐剂。由于铝隔条为热的良导体，使中空玻璃的周边，传热强度远大于中部，因此在制作时候，一定要在玻璃与铝条之间均匀涂抹丁基胶，它是热的不良导体。起到冷桥作用，此外在中空玻璃之间充惰性气体可降低中空玻璃的导热系数，提高保温性能。气密性：建筑中常用的窗型，一般为推拉窗、平开窗和固定窗。(一)、推拉窗两个窗扇在窗框上下滑轨中开启和关闭，开窗面积为窗框的一半。热、冷气对流的大小和窗扇上下空隙大小成正比，因使用时间的延长，密封毛条表面毛体磨损、窗上下空隙加大对流也加大，能量消耗更为严重。(二)、平开窗分内外平开窗。正规的铝

23、合金平开窗，其窗扇和窗扇、窗扇和窗框间一般均用良好的橡胶做密封压条。窗扇关闭后，密封橡胶压条压得很紧，密封性能很好，很难形成对流。这种窗型的热量流失主要是玻璃和窗框窗扇型材的热传导和辐射。从结构上讲，平开窗要比推拉窗有明显的优势。平开窗可称为真正的节能窗。(三)、固定窗的窗框嵌在墙体内，玻璃直接安在窗框上，用密封胶把玻璃和窗框接触的四边密封。正常情况下，有良好的水密性和气密性，空气很难通过密封胶形成对流，因此对流热损失极少。玻璃和窗框的热传导是热损失的源泉。固定窗是节能效果最理想的窗。常用的门窗框物性比较塑料窗框的传热：PVC塑料窗框传热系数与窗框型材结构设计有关，不同结构窗框具有不同的保温性

24、能。目前大多选用三腔结构和四腔结构的窗框设计。三腔结构的PVC塑料门窗框传热系数为1.9 W/（K），四腔结构的PVC塑料门窗框传热系数为1.7W/（K）。普通铝合金窗框的传热铝合金与PVC塑料的导热系数相差约1270倍，但在铝合金窗框型材截面中贯通内外表面的金属实体部分所占比例很小，因此对整个窗框的保温性能影响程度降低。由热力学公式计算出普通三腔结构铝合金窗框的传热系数在6.2W/(K)。 断热铝合金窗框传热断热铝合金型材的传热方式相当于两块金属之间由导热系数较小的断热桥和空气间隙联结。这种型材结构设计，大大降低了窗框的传热系数，由热力学公式计算出断热铝合金窗框的传热系数在3.75W/(k)

25、。断热铝合金型材断热铝合金门窗常用节能窗节能效果窗户玻璃 窗框窗洞口面积比 传热系数W/（K） 节能效果普通铝合金窗 单玻 30 6.2 0(595)双层中空玻璃 4.14 33.3(5125)Low-E中空玻璃 3.06 50.7断热桥铝合金窗 单玻 30 5.46 12(595)双层中空玻璃 3.3 46.8(5125）Low-E中空玻璃 2.32 62.6PVC塑料窗 单玻 35 4.7 24.2(595)双层中空玻璃 2.78 55.2(5125)Low-E中空玻璃 1.78 71.3几种窗框材料物性比较与型材传热能力 密切相关的材料导热系数：铝为203 W(mK)，钢为58 W(mK

26、)，PVC塑料为0. 14 W(m K)，木材为020028 W(mK)，玻璃钢为0.40.5W(mK)，松木为0.17W(mK)。导热系数 愈大传热能力愈强，保温性能愈差 。两种双层中空玻璃性能比较不同材料节能性能比较(1)非金属窗保温性能优于金属窗；(2)双玻窗、中空玻璃窗和双层窗的保温性能明显优于同类窗框型材的单玻窗。(3)铝合金型材断热窗的保温性能优于型材不断热的铝合金窗，铝合金型材断热LOW-E中空玻 璃窗的保温性能比铝合金型材断热中空玻璃窗更好。(4)复合双玻（或中空玻璃）窗的保温性能明显优于金属双玻（或中空玻璃）窗。铝合金型材断热LOW-E中空玻璃窗、PVC塑料LOW-E中空玻璃

27、窗节能效果最佳。 塑钢门窗是以氯乙烯(PVC)树脂为主要原料.加入一定比例的稳定剂、改性剂、紫外线吸收剂等助剂经挤出机挤出成型，然后通过切割、焊接等方式组装而成的门窗。为增加型材的强度，在型材的空腔里填加钢衬(加强筋)，所以被称为塑钢门窗。塑钢型材 建筑门窗节能设计门窗框选择趋势 随着中国加入了WTO，石油危机带来的能源紧张，给我国造成的影响越来越大，房屋中最不御寒的门窗成了消耗能源的主要构建而被关注，而且在建筑中首先考虑节能问题。塑钢门窗进入我国市场已有一段时间，该产品日渐完善。根据国家有关产业政策，到本世纪末我国建筑材料要求比现在节能50%，这就要求门窗的导热系数低于2.3w/m2.K的国

28、家标准，新型PVC塑钢窗,玻璃钢窗很好的选择. 从建筑门窗生产能耗比较，生产同样重量的PVC塑料的能耗是生产钢的1/4.5，生产铝的1/8.8。而且从建筑门窗的当前价格比较，同样性能的窗户，PVC塑料窗价格为断热桥铝合金窗的2/3。因此，无论从性能价格比以及我国当前消费水平，大力推广中空玻璃塑料窗对我国建筑节能和能源利用都具有现实意义. 玻璃钢即玻璃纤维增强材料，是国外20世纪初开发的一种新型复合材料，它具有质轻、高强、防腐、保温、绝缘、隔音等诸多优点。 建筑门窗 中空玻璃塑料平开窗主要技术性能及特点 抗风压强度P2.5kPa，气密性q1.5m3/（mh），水密性P250Pa，隔声性能Rw30dB，传热系数K2.8W/（m2K），并符合当地建筑节能设计标准要求，采用三元乙丙胶条密封，铰链与型材应采用增强型钢或内衬局部加强板相连接、型材局部加强或固定螺钉穿透二道以上型材内筋等可靠的连接措施。中空玻璃断热型材铝合金平开窗 主要技术性能及特点抗风压强度P2.5kPa，气密性q1.5m3/（mh），水密性P250Pa，隔声性能Rw30dB，传热系数K3.2W/