建筑节能基础知识

建筑节能基础知识第一页，共五十九页，2022年，8月28日1.1建筑节能的重要意义建设资源节约型社会，是我们国家为实现可持续发展目标而作出的战略决定。节约能源是资源节约型社会的重要组成部分。第二页，共五十九页，2022年，8月28日能源在建筑中的应用第三页，共五十九页，2022年，8月28日建筑节能的途径建筑节能的途径建筑设计合理新建筑材料建筑使用者节能新能源利用新仪器设备管理技术第四页，共五十九页，2022年，8月28日其中，通过合理的设计，使建筑物的结构能够达到节能效果。1、外围护结构形式：采用高效保温材料与加强面材组成复合墙体。第五页，共五十九页，2022年，8月28日2、采暖调控系统技术进步：各采暖房间、各单位采暖温度按需要自动调控，精确高效，按热量计量收费，利于节能。第六页，共五十九页，2022年，8月28日3、建筑构件产品的进步、建筑机构的完善：采用大量的新保温材料、密封材料、保温门窗、高热效换热器、保温管道、新型计量仪表等。出现各具技术专长的建筑安装公司和供热计量等服务性公司。第七页，共五十九页，2022年，8月28日建筑节能的意义1、节能是经济可持续性发展的需要建筑节能可减低城市、国家能源的供应压力，以保障充足的能源供国民经济发展。2、节能是环保的需要减少污染物的排放，优化人类生活环境，降低对地区和区域环境的影响。3、是宜人的建筑热环境的需要如减少热岛效应。4、是降低建筑能耗费用、提高室内环境质量的需要，其投资回报率高。第八页，共五十九页，2022年，8月28日1.2国外建筑节能概况外围护结构传热系数

1973年世界性石油危机

20世纪70年年代节能标准第四个节能标准RT2005规范热工性能提高15%

英国丹麦德国参见表1-1第九页，共五十九页，2022年，8月28日国家外墙外窗屋顶中国北京0.600.452.50.500.45哈尔滨0.500.452.50.400.30瑞典0.172.00.12德国柏林0.501.50.22法国（RT2005）0.452.60.28日本（北海道）0.422.330.23国外围护结构传热系数[W/m2.k]第十页，共五十九页，2022年，8月28日西方发达国家住宅能耗占全国总能耗比例较高，一般为25~35%之间。但由于发达国家推进建筑节能较好，在新建建筑采用节能规范建设的同时，大力推进已有建筑的节能改造工作，取得良好节能效果。部分国家（如丹麦）在建筑面积年年增加的同时，整个国家建筑能耗却大幅下降。当然，这是节能建筑、新型供热设备、保温管道、新保温材料的综合作用结果。第十一页，共五十九页，2022年，8月28日建筑能耗第十二页，共五十九页，2022年，8月28日建筑能耗现状目前美国社会能耗比例当前世界能耗比例第十三页，共五十九页，2022年，8月28日全球温室效应的发展趋势第十四页，共五十九页，2022年，8月28日1.3我国建筑能耗概况和节能任务我国建筑能耗状况

2004年建筑总面积389亿m2，其中城镇150亿m2

，城镇中建筑面积104亿m2

。能耗5.1亿t标准煤，占社会总能耗25.5%，其中建筑总耗电量5020亿kw·h，占我国当年总用电量的23%。第十五页，共五十九页，2022年，8月28日建筑能耗的比例

我国的建筑能耗总量逐年上升，在能源总消费量中所占的比例已从上世纪七十年代末的10％，上升到近年的30％，这种增速越来越快；美国的建筑能耗在能源总消费量中所占的比例已经达到了34％。第十六页，共五十九页，2022年，8月28日中国一次能源能源消费比例第十七页，共五十九页，2022年，8月28日中国能源构成：煤>60％美国消耗世界能源的25％中国要步美国后尘吗？大量耗能＝污染环境第十八页，共五十九页，2022年，8月28日建筑能源消耗的性质分类北方地区供暖能耗约占我国建筑总能耗的24.6%除供暖外的住宅用电，约占我国建筑总能耗的15.1%除供暖外的一般性非住宅民用建筑能耗，约占我国建筑总能耗的18.3%大型公共建筑能耗约占我国建筑总能耗的3.5%长江流域住宅采暖能耗占我国建筑总能耗的1.4%农村生活用能约占我国建筑总能耗的37.1%第十九页，共五十九页，2022年，8月28日我国目前建筑能耗的特点北方建筑采暖能耗高、比例大；住宅及一般公共建筑与发达国家相比能耗尚处于较低水平，但有明显的增长趋势；大型公共建筑能耗浪费严重，节能压力大，新建建筑中此类建筑的比例呈增长趋势；农村建筑能耗低，非商品能源仍占较大部分，目前有逐渐被商品能源替代的趋势；长江流域大面积居住建筑新增采暖需求。第二十页，共五十九页，2022年，8月28日建筑节能发展的基本目标根据建设部节能工作协调组颁布的《建筑节能“九五”计划和2010年规划》，提出以下节能基本目标：新建采暖居住建筑1996年以前在1980—1987年当地通用住宅设计能耗水平基础上普遍降低30％，为第一阶段节能目标；1996年起在达到第一阶段要求的基础上再节能30％。即这时采暖居住建筑采暖能耗从1980—1981年住宅通用设计的基础上节能50％，为第二阶段节能目标；2005年起在达到第二阶段要求的基础上再节能30％为第三阶段节能目标。第二十一页，共五十九页，2022年，8月28日建筑节能发展的基本目标对采暖热环境差或能耗大的既有建筑的节能改造工作，2000年起重点城市成片开始，2005年起各城市普遍开始，2010年重点城市普遍推行。对集中供暖的民用建筑安装热表及有关调节设备并按表计量收费的工作，通过试点取得成效，开始推广，2000年在重点城市成片推行，2010年基本完成。第二十二页，共五十九页，2022年，8月28日建筑节能发展的基本目标新建采暖公共建筑2000年前做到节能50％，为第一阶段；2010年在第一阶段基础上再节能30％，为第二阶段。夏热冬冷地区民用建筑2000年开始执行建筑热环境及节能标准，其中居住建筑按该地区建筑传统的建筑围护结构，在保证主要居室冬天18℃，夏天26℃的条件下，建筑全年采暖，空调能耗降低50％为节能目标。2005年重点城镇开始成片进行建筑热环境及节能改造。第二十三页，共五十九页，2022年，8月28日建筑节能发展的基本目标在村镇中推广太阳能建筑，到2000年累计建成1000万m2，至2010年累计建成5000万m2。按上述目标开展节能工作，至2005年可累计节能7400万t标准煤，至2010年可累计节能1.7亿t标准煤。在建筑面积持续增加的同时，通过建筑节能使采暖产生的大气污染得到控制，使采暖期城市大气质量日益恶化的趋势得到扭转，并且逐步有所改善。随着建筑节能技术的进步，通过新建和技术改造，到2005年初步形成建筑保温、密封、热量表、采暖调节控制等新兴建筑节能产业部门，使建筑工业产业结构趋于合理，以满足建筑节能事业大发展的需要。第二十四页，共五十九页，2022年，8月28日我国建筑节能的任务在“十一五”期间要实现节能20%即1亿t标准煤新建建筑节能严寒、寒冷地区2100万t标准煤；夏热冬冷地区2400万t标准煤；夏热冬暖地区220万t标准煤；全国新建建筑实现2280万t标准煤，共实现节能7000万t标准煤。第二十五页，共五十九页，2022年，8月28日我国建筑节能的任务既有建筑节能改造实现节能3000万t标准煤。可再生能源在建筑中规模化应用“十一五”期间，太阳能应用面积1.6亿m2、浅层地热能2.4亿m2，可实现替代常规能源960万t标准煤。第二十六页，共五十九页，2022年，8月28日1.4建筑节能领域中常用的名词术语导热系数(入)CoefficientOfthermalconductivity稳态条件下，lm厚的物体，两侧表面温差为1K时，单位时间内通过单位面积传递的热量，单位：W／(m·K)通常把导热系数较低材料称为保温材料，把导热系数在0.05W/m·K以下材料称为高效保温材料。静止的空气是导热系数最小的一种材料，λ=0.017w/（m·k）。第二十七页，共五十九页，2022年，8月28日蓄热系数(S)CoefficientOfthermalstorage当某一足够厚度的单一材料层一侧受到谐波热作用时，表面温度将按同一周期波动。通过表面的热流振幅与表面温度振幅的比值即为蓄热系数，单位：W／(m2·K)。比热容(c)Specificheat1kg物质，温度升高1K吸收或放出的热量，单位：kJ／(kg·K)。第二十八页，共五十九页，2022年，8月28日表面换热系数(a)Surfaceheattransfercoefficient

表面与附近空气之间的温差为1K，1h内通过lm2表面传递的热量。在内表面，称为内表面换热系数；在外表面，称为外表面换热系数，单位：W／(m：·K)。这种换热过程包括辐射、对流，两者能单独变化而影响总的换热系数。表面换热系数为该表面对流换热系数与该表面辐射换热系数之和。实际上是形式地把计算的辐射换热折合成对流换热，用表面换热系数兼顾对流与辐射换热的影响，以利于简化复杂传热的解剖。第二十九页，共五十九页，2022年，8月28日表面换热阻(R)Surfaceheattransferresistance

表面换热系数的倒数，在内表面，称为内表面换热阻；在外表面，称为外表面换热阻，单位：m2·K／W。围护结构Buildingenvelope

建筑物及房间各面的围挡物，如墙体、屋顶、地板、地面和门窗等，分内外围护结构两类。第三十页，共五十九页，2022年，8月28日热桥(也称作冷桥)Thermalbridge

围护结构中包含金属、钢筋混凝土或混凝土梁、柱、肋等部位，在室内外温差作用下，形成热流密集、内表面温度较低的部位。这些部位形成传热的桥梁，故称热桥。常见的热桥有处在外墙周边的钢筋混凝土抗震柱、圈梁、门窗过梁，钢筋混凝土或钢框架梁、柱，钢筋混凝土或金属屋面板中边肋或小肋，以及金属玻璃窗幕墙中和金属窗中的金属框和框料等。第三十一页，共五十九页，2022年，8月28日围护结构传热系数(K)OverallheattransfercoefficientOfbuildingenvelope

围护结构两侧空气温差为1K，在单位时间内通过单位面积围护结构的传热量，单位：（W/m2·K)围护结构传热阻(Ro)ThermalresistanceOfbuildingenvelope

传热系数的倒数，表征围护结构对热量的阻隔作用，单位：m2·K／W。

R0=Ri+ΣR+Re第三十二页，共五十九页，2022年，8月28日围护结构传热系数的修正系数不同地区、不同朝向的围护结构，因受太阳辐射和向天空辐射的影响，使其在两侧空气温差同样为1K情况下，在单位时间内通过单位面积围护结构的传热量要改变。这个改变后的传热量与未受太阳辐射和向天空辐射影响的原有传热量的比值，即为围护结构传热系数的修正系数。围护结构温差修正系数根据围护结构与室外空气接触的状况，对室内外温差采取的修正系数。热惰性指标(D)IndexOfthermalinertia

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。第三十三页，共五十九页，2022年，8月28日窗墙面积比ArearatioOfwindowtowall

窗户洞口面积与房间立面单元面积(即建筑层高与开间定位线围成的面积)的比值用外窗综合遮阳系数（Sn）考虑窗本身和窗口的建筑外遮阳装置综合遮阳效果的一个系数。建筑物体形系数(S)ShapecoefficientOfbuilding

建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。外表面积中不包括地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积。换气体积(y)VolumeOfaircirculation需要通风换气的房间体积。第三十四页，共五十九页，2022年，8月28日换气次数RateOfaircirculation

单位时间内，室内空气的更换次数。采暖期天数(Z)DaysOfheatingperiod

累年日平均温度低于或等于5℃的天数。这一采暖期仅供建筑热工和节能设计计算采用。采暖期室外平均温度(te)

在采暖期起止日期内，室外逐日平均温度的平均值。第三十五页，共五十九页，2022年，8月28日采暖度日数(HDD18)室内基准温度18℃与采暖期室外平均温度之间的温差，乘以采暖期天数的数值，单位：d。空调度日数(CDD26)CoolingdegreedaybasedOn26℃一年中，当某天室外日平均温度高于26℃时，将高于26℃的度数乘以1天，并将此乘积累加。典型气象年(TMY)TypicalMeteorologicalYear以近30年的月平均值为依据，从近10年的资料中选取一年各月接近30年的平均值作为典型气象年。由于选取的月平均值在不同的年份，资料不连续，还需要进行月间平滑处理。第三十六页，共五十九页，2022年，8月28日采暖能耗(Q)Energyconsumedforheating

用于建筑物采暖所消耗的能量，其中包括采暖系统运行过程中消耗的热量和电能，以及建筑物耗热量。建筑物耗热量指标(qH)IndexOfheatlossOfbuilding

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，需由室内采暖设备供给的热量，单位：W／m2。采暖设计热负荷指标(qHl)IndexOfdesignloadforheatingOfbuilding

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消耗的需由采暖设备供给的热量。由于采暖室外计算温度低于采暖期室外平均温度，因此在数值上，采暖设计热负荷指标大于建筑物耗热量指标。单位：W／m2。第三十七页，共五十九页，2022年，8月28日建筑物耗冷量指标IndexOfcoollossOfbuilding

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需要由空调设备提供的冷量。K空调采暖年耗电量Annualheatingelectricityconsumption

按照冬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采暖设备每年所要消耗的电能。采暖供热系统Heatingsystem

由锅炉机组、室外管网、室内管网和散热器等组成的系统。第三十八页，共五十九页，2022年，8月28日锅炉机组容量Capacityofboilerplant

又称额定出力。锅炉铭牌标出的出力，单位：MW。锅炉运行效率(η2)RatingOfboilerefficiency

锅炉实际运行工况下的效率。室外管网输送效率(η1)

管网输出总热量(输入总热量减去各段热损失)与管网输入总热量的比值。第三十九页，共五十九页，2022年，8月28日空调、采暖设备能效比(EER)energyefficiencyratio

在额定工况下，空调、采暖设备提供的冷量或热量与设备本身所消耗的能量之比。水力平衡度(HB)hydraulicbalancelevel

采暖居住建筑物热力人口处循环水量(质量流量)的测量值与设计值之比。供热系统补水率(Rmu)Rateofwatermakeup

供热系统在正常运行条件下，检测持续时间内系统的补水量与设计循环水量之比。第四十页，共五十九页，2022年，8月28日维护结构热工性能权衡指标当建筑设计不能完全满足规定的围护结构热工设计要求时，计算并比较参照建筑和所设计建筑的全年采暖和空调能耗，看是否符合节能要求。参照建筑采用围护结构热工性能权衡判断法时，作为计算全年采暖和空调能耗用的假想建筑。热像图thermogram

用红外摄像仪拍摄的表示物体表面表观辐射温度的图片。照明功率密度单位面积上的照明安装功率。单位：W／m2。第四十一页，共五十九页，2022年，8月28日1.5与建筑节能相关的规范与标准《民用建筑热工设计规范》GB50176-93《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26-2010《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2001《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-2003《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005《既有采暖居住建筑节能改造技术规程》JGJ129-2000《采暖居住建筑节能检验标准》JGJ132-2001第四十二页，共五十九页，2022年，8月28日严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准

JCJ26—2010该标准是2010年颁布施行的，适用于严寒和寒冷地区设置集中采暖的新建和扩建居住建筑热工与采暖节能设计。新节能标准中，包含以下三部分：规定了建筑热环境设计参数。建筑热工设计的一般规定及围护结构设计，包括全国不同采暖地区居住建筑各部分围护结构传热系数限值。标准对采暖居住建筑的朝向（宜南北向或接近南北向）、体形系数（宜控制在0.3或0.3以下）、不同地区采暖居住建筑围护结构各部分围护结构传热系数限值（标准中表4.2.1)、窗户气密性等级、地面传热系数等都作了数字上的规定。采暖、通风和空气调节设计的一般规定，采暖供热系统要求，管道敷设与保温。标准对住宅区采暖热源、采暖锅炉房容量、台数、供热方式、锅炉效率、计量、供热管道保温厚度、敷设方式等都作了规定。第四十三页，共五十九页，2022年，8月28日夏热冬冷地区气候特点冬季最冷月平均气温为2-7℃，多在2-5℃之间，该地区1月份平均气温比世界上同纬度其他地区低8-10℃，是世界上同纬度冬季最寒冷的地区；夏季最热月平均气温为25-30℃，而且28-30℃居多，多数地区高于35℃酷热天气，有半个月甚至一个月之多；年平均相对湿度高，都在80%左右，四季相差不大。该标准于2001年10月1日起施行。该标准适用于夏热冬冷地区新建、改建和扩建居住建筑的建筑节能设计。夏热冬冷地区是指长江中下游及其周围地区。夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准(JCJl34-2001)第四十四页，共五十九页，2022年，8月28日室内热环境和建筑节能设计指标。冬季采暖室内热环境应符合下列要求：

（1）卧室、起居室室内设计温度取16～18℃；

（2）换气次数取1.0次/h。

夏季空调室内热环境设计指标，应符合下列要求：

（1）卧室、起居室室内设计温度取26～28℃；

（2）换气次数取1.0次/h。

居住建筑通过采用增强建筑围护结构保温隔热性能和提高采暖、空调设备能效比的节能措施，在保证相同的室内热环境指标的前提下，与未采取节能措施前相比，采暖、空调能耗应节约50%。该标准包括以下4部分：第四十五页，共五十九页，2022年，8月28日建筑和建筑热工节能设计

建筑群规划布置、建筑物的平面布置应有利于自然通风。建筑物的朝向宜采用南北向或接近南北向。条式建筑物的体形系数不应超过0.35，点式建筑物的体形系数不应超过0.40。外窗（包括阳台门的透明部分）面积不应过大。不同朝向、不同窗墙面积比的外窗，其传热系数应符合表4.0.4的规定。

多层住宅外窗宜采用平开窗。

外窗宜设置活动外遮阳。

建筑物1～6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。

围护结构各部分的传热系数和热惰性指标应符合标准的规定。其中外墙的传热系数应考虑结构性冷桥的影响，取平均传热系数，其计算方法应符合标准的规定。第四十六页，共五十九页，2022年，8月28日建筑物的节能综合指标。

标准采用建筑物耗热量、耗冷量指标和采暖、空调全年用电量为建筑物的节能综合指标。

建筑物的节能综合指标应采用动态方法计算。

建筑节能综合指标应按下列计算条件计算：（1）居室室内计算温度，冬季全天为18℃；夏季全天为26℃。

（2）室外气象计算参数采用典型气象年。

（3）采暖和空调时，换气次数为1.0次/h。

（4）采暖、空调设备为家用气源热泵空调器，空调额定能效比取2.3，采暖额定能效比取1.9。

（5）室内照明得热为每平方米每天0.0141kWh。室内其他得热平均强度为4.3W/m2。

（6）建筑面积和体积应按标准中附录B计算。采暖、空调和通风节能设计。

第四十七页，共五十九页，2022年，8月28日夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准(JCJ75—2003)

该标准于2003年10月1日起施行。该标准适用于夏热冬暖地区新建、扩建和改建居住建筑的建筑节能设计。标准将这一地区划分为南北两个区。北区内建筑节能设计应主要考虑夏季空调，兼顾冬季采暖。南区内建筑节能设计应考虑夏季空调，可不考虑冬季采暖。该标准内容主要为以下4部分：第四十八页，共五十九页，2022年，8月28日建筑节能设计计算指标夏季空调室内设计计算指标：居住空间室内设计计算温度为26℃，换气次数为1．0次几。北区冬季采暖室内设计计算指标：居住空间室内设计计算温度为16C℃，换气次数为1．0次/h。对窗的遮阳做出规定。建筑和建筑热工节能设计对北区住宅的体形系数作了建议性规定，规定了建筑各朝向的窗墙面积比，同时针对外墙的不同传热系数和热惰性指标，规定了外窗的平均窗墙面积比与传热系数的对应关系。建筑节能设计的综合评价空调采暖和通风节能设计第四十九页，共五十九页，2022年，8月28日既有采暖居住建筑节能改造技术规程(JCJ129—2000)

该规程于2001年1月1日起施行。规程适用于我国严寒及寒冷地区设置集中采暖的既有居住建筑的节能改造。无集中采暖的既有居住建筑，其围护结构及采暖系统宜按该规程的有关规定执行。该规程的主要技术内容是：(1)建筑节能改造的判定原则及方法。(2)墙体外保温技术(以纤维增强聚苯板外保温技术为重点)。(3)墙体内保温技术。(4)改善门窗的气密性及提高门窗的保温性能。(5)屋面和地面的保温改造。(6)采暖供热系统的节能改造。第五十页，共五十九页，2022年，8月28日采暖居住建筑节能检验标准JCJl32—2001

该标准于2001年6月1日起施行，编制这个标准就是为了通过实施对采暖居住建筑节能效果的检验，保证新《节能设计标准》提出的各项指标真正落实在居住建筑的设计、施工和运行管理全过程中。标准中的主要技术内容有三部分：第五十一页，共五十九页，2022年，8月28日一般规定。检测方法包括：建筑物单位采暖耗热量，小区单位采暖耗热量，建筑室内平均温度，建筑围护结构传热系数，建筑物围护结构热桥部位内表面温度，建筑物围护结构热工缺陷，室外管网水力平衡度，供热系统补水率，室外管网输送效率等检测方法。检验规则，包括检验对象的确定；合格判据两部分。第五十二页，共五十九页，2022年，8月28日民用建筑热工设计规范GB50176---93

该规范是民用建筑热工设计的基本依据，规范适用于新建扩建和改建的民用建筑热工设计。规范为强制性国家标准于1993年10月1日起施行。规范由六章内容及相关附录组成：第一章为总则。第二章规定了室外气候计算参数。第五十三页，共五十九页，2022年，8月28日第三章为建筑热