建筑节能计算课件

建築節能的計算

一、節能率的含義

二、節能控制參數

三、關於節能設計方法

四、建築節能設計檔的

深度

一、節能率的含義同樣一幢建築，分別於八十年代初期建設（對比建築）和現在建設（現有建築），在保證同樣的室內環境要求條件下，現有建築的全年能耗與參照建築全年能耗的比值。比較參數對比建築現有建築朝向及面積相同相同功能相同相同體形係數相同相同窗牆比相同相同室內環境相同相同圍護結構材料不同不同設備系統不同不同（續）節能率的含義對比建築標準節能建築：現有建築其節能率至少達到50%（續）節能率的含義特點節能率是理論計算值，非實際能源消耗的百分比2節能的檢測.難以直接檢測能耗，而間接以強制性指標的檢測替代。只要強制性指標滿足，即予認可。

節能是系統工程，需要各專業、各環節共同努力。

對公共建築,從北方至南方:

圍護結構分擔節能率約25%--13%；空調採暖系統分擔節能率約20%--16%；照明設備分擔節能率約7%--18%。

現階段總目標達到50%,已開始65%的試點.（續）節能率的含義（續）節能率的含義節能的落實設計設計品質控制－－施工圖審查監理檢測驗收備案二、節能控制參數參數主要包括：

1)體形係數、2)窗牆比、

3)遮陽率、4)熱阻R、

5)

熱惰性指標D

6)

採暖耗熱量指標7)空調耗冷量指標

設備的節能：

採暖與空調的效率熱水供應的效率照明的效率

三建築節能有關參數的計算

3.1體形係數

（Shapecoefficientofbuilding）

建築物與室外大氣接觸的外表面積建築物所包圍的體積

外表面積不包括地面、不採暖空調樓梯間隔牆和戶門的面積；

包括飄窗的外表面積與體積。對封閉陽臺，計算其內隔牆面積。若無內隔牆，則按封閉陽臺的外表面計算面積和體積。對有人坡屋頂,按三棱柱計算.室內室內外牆飄窗立面臥室或客廳封閉陽臺平面住人坡屋頂建築體型:體形係數:建築物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值F/V體形係數:大小體形係數越小越節能

以1.5mx1.2mx0.4的飄窗為例,其外表面積為:3.96m2,體積為0.72m3.自身的體形係數為5.5.

對整體建築的影響:

例：某建築共六層,兩個樓梯.每層四戶.原有外表面積為2113m2,原有體積為6572m3,體形係數為0.322.

如每戶有一扇窗改為上述飄窗,則體形係數變為0.335.增加0.013.

如每戶有二扇窗改為上述飄窗,則體形係數變為0.348.增加0.026飄窗對體形係數的影響3.2窗牆比

(Arearatioofwindowtowall)

某朝向上的窗戶窗洞總面積該朝向立面總面積

注：1)以整個朝向為單位計算，不以房間為單位。

2)對飄窗只計算其窗洞的面積。

3)對玻璃門應按窗戶計算.4)關於朝向的確定-----

North建築平面之一建築平面之二建築平面之三3.3遮陽率/遮陽係數

省標規定：80%

遮陽率—窗戶洞口面積範圍內，遮陽設施在夏至日阻止直射陽光進入室內的輻射能與該範圍內直射陽光總輻射能的比。

Σ逐時陰影面積*逐時太陽輻射強度窗戶面積*全天太陽輻射之和夏季,遮陽率越大越好.

夏至日全天-----應逐時計算.

遮陽設施應在建築設計中考慮，並不得影響通風和正常採光。

南向：要求九時至十五時滿窗遮陽西向：要求十二時至十八時滿窗遮陽

南向/北向:可採用固定遮陽東向/西向:可採用擋板遮陽或活動遮陽.

建議：水準遮陽板長度0.4m，水準延伸長度0.8m或垂直遮陽板長度0.33m。

或採用有遮陽功能的窗戶。

建築構件(陽臺,擱板等)及建築物自身也能形成遮陽.

水準遮陽垂直遮陽LHN窗戶分層遮陽由建築方位角形成的遮陽S牆面方位角SN

南京地區:北緯32004’

夏至日南京太陽位置參數及遮陽計算（窗戶寬1.2m，高1.5m，至頂板0.2m）

時間午前9101112午後151413

太陽高度角h49033’62012’74012’81023’太陽方位角A89022’79033’60042’00建築正南向佈置

水準遮陽板長度0.010.180.240.26水準遮陽板水準延伸長度1.450.880.420.00垂直遮陽板長度0.0150.220.67極大建築南偏東150佈置（午前）

水準遮陽板長度0.390.380.340.25水準遮陽板水準延伸長度1.40.80.350.06垂直遮陽板長度0.330.571.74.47建築南偏西150佈置（午後）

水準遮陽板長度0.390.380.340.25水準遮陽板水準延伸長度1.40.80.350.06垂直遮陽板長度0.330.571.74.47玻璃窗的遮陽係數SC

GB50189

－公共建築節能標準遮陽係數SC的定義:

通過玻璃窗的太陽輻射得熱率相同入射條件下3mm標準玻璃窗的太陽輻射得熱率.玻璃窗的遮陽係數SC的計算公式：

SC=SC’×SDSC’為玻璃本身的遮陽係數，SD為外遮陽設施的遮陽係數。

SD按照GB50189附錄A提出的方法確定。當無外遮陽時，SD=1。

SC’是玻璃對陽光的遮蔽係數與窗框面積的修正係數的乘積,與玻璃材料、窗框面積大小有關。

SC’由建築師確定,供應商按此提供產品.

注意：玻璃對可見光的透射率不小於0.4SC較小有利.太陽光譜與輻射特性波長μm0.150.380.76100紫外線占太陽輻射總量7%可見光占太陽輻射總量50%紅外線占太陽輻射總量43%常溫物體的輻射0.764.525.0100波長微米Low-E的反射範圍,反射率80%常溫物體的輻射範圍玻璃的選擇兼顧夏季遮陽與冬季得熱要求.

包括對外遮陽形式的選擇亦是如此.選擇玻璃要考慮其特性----對陽光不同頻率光波的反射與透射特性

希望能將紅外反射而具有一定的可見光透過率.----輻射的方向性常用中空玻璃材料白玻吸熱玻璃

增大吸熱量,由室外空氣帶走,減少進入室內熱量,但對於溫差傳熱量無減少.陽光控制玻璃(熱反射)

在玻璃表面塗上金屬化合物膜,可以改變玻璃的反射率和對可見光的透射率.通過膜的組合實現.對遠紅外反射效果低.Low-E玻璃

對遠紅外有較高反射率的鍍膜玻璃玻璃種類中空組合中空K值透過率%

透明玻璃6白玻+12+6白玻2.772

吸熱玻璃6藍玻+12+6白玻2.743

熱反射玻6反射+12+6白玻2.643

Low-E6白玻+12+6L-w1.966

Sun-E6Sun+12+6白玻1.838幾種中空玻璃的性能3.5熱阻

導熱熱阻Rd：m2.k/W

材料厚度(δ)(m)

材料導熱係數(λ)(w/m.k)

對流熱阻Rα:1/αα:對流換熱係數W/m2.k

牆體內外表面熱阻共0.15m2.k/W

總熱阻=各部分熱阻之和室外對流熱阻室內對流熱阻材料導熱熱阻材料導熱熱阻材料導熱熱阻R=1/αi+Σσ/λ+1/αo坡屋面

波型瓦10mm

空氣間隙層

混合砂漿25

防水水泥砂漿15

擠塑聚苯板35（公建５０）聚氨酯

水泥砂漿20

混凝土板100

紙筋石灰砂漿10

R=1.47m2K/W,D=2.64寒冷公建R=1.９7m2K/W不住人的坡屋頂不計算空氣層的熱阻?熱惰性指標DD=R*S熱阻與蓄熱係數的乘積

S:蓄熱係數.由材料的熱容量(容重與比熱的乘積)決定.

D:綜合反映了材料抵抗熱流大小和溫度波動的能力.

多層材料:D=Σ(R*S)

注:空氣層的蓄熱係數為0.

住宅的牆體熱阻限值與D有關系.D越大,R可以小.

冬季室外採暖計算溫度亦與D有關.3.6建築物耗熱量指標（Indexofheatlossofbuilding）按照冬季室內熱環境設計標準和設定的計算條件，計算出的單位建築面積在單位時間內消耗的需要由採暖設備提供的熱量。3.7建築物耗冷量指標（Indexofcoollossofbuilding）按照夏季室內熱環境設計標準和設定的計算條件，計算出的單位建築面積在單位時間內消耗的需要由空調設備提供的冷量。3.6：耗熱量指標的計算

qH=qH..T+qinf

–qI.H

其中：

qH

－採暖期耗熱量指標w/m2

qH..T

－單位建築面積通過週邊護結構傳熱耗熱量指標w/m2

qinf-－-單位建築面積的換氣（包括門窗縫隙，外門開啟換氣扇）耗熱量w/m2

qI.H

－單位建築面積的建築物內部得熱量w/m2取3.8w/m23.7：耗冷量指標的計算qR=(∑qc)/24

式中：qR

－空調期耗冷量指標w/m2qc---空調期內,某一時刻建築物單位建築面積的冷負荷w/m2qc=(qc.t+qc.s+qinf)/A0+qc.I

qc.t:該時刻溫差作用下通過週邊護結構傳入建築物的熱量,w/m2

qc.s:該時刻透過外窗進入建築物的太陽輻射熱量,w/m2qinf:

該時刻由滲透空氣帶入室內的熱量,w/m2

qc.I:該時刻由內部得熱所帶來的熱量,取3.8w/m2三、節能設計方法符合規定性指標要求：滿足在標準的全部硬性規定符合性能性指標要求：不一定滿足全部硬性規定，但必須證明傳熱損失（或由此而引起的採暖空調負荷）被控制在某個規定的範圍內。圍護結構熱工性能達標的兩種途徑圍護結構符合不同朝向、不同窗牆面積比的外牆K限值，和外窗K，Sw等限值暖通空調符合採暖空調和通風節能設計中規定節能標準的達標途徑規定性指標性能性指標計算參考建築的能耗

Er參考建築：形狀、大小與所設計的建築完全相同，但K，SC值、HVAC設備EER等值符合相應規定值計算所設計建築的能耗EdEr≥EdYesNo

達標途徑調整建築圍護結構各組成部分的熱工性能參數對住宅Er已給出圍護結構熱工性能達標的兩種途徑規定性指標達標的途徑

優點：簡單缺點：死板性能性指標達標的途徑

優點：靈活缺點：複雜GB50189第4.3節“建築圍護結構熱工性能權衡判斷”就是性能性指標達標的途徑

公共建築圍護結構熱工性能權衡判斷

權衡判斷不拘泥於建築圍護結構各個局部的熱工性能，而是著眼於總體熱工性能是否滿足節能標準的要求。圍護結構熱工性能的優與劣，直接反映在建築在規定條件下全年的採暖和空氣調節能耗的多少上。因此，圍護結構熱工性能的權衡判斷也落實在比較參照建築和所設計建築的採暖和空調能耗上。所謂參照建築就是一棟與所設計的建築基本一致的虛擬建築，但是它的圍護結構完全滿足GB50189第4章條款的要求。公建圍護結構熱工性能權衡判斷

參照建築的形狀、大小、朝向、內部的空間劃分和使用功能應與所設計建築完全一致。在嚴寒和寒冷地區，當所設計建築的體形係數大於GB50189第4.1.2條的規定時，參照建築的每面外牆均應按比例縮小，使參照建築的體形係數符合GB50189第4.1.2條的規定。當所設計建築的窗牆面積比大於GB50189第4.2.4條的規定時，參照建築的每個窗戶（透明幕牆）均應按比例縮小，使參照建築的窗牆面積比符合GB50189第4.2.4條的規定。……

圍護結構熱工性能權衡判斷

1、參照建築圍護結構的各組成部分的傳熱係數、熱阻等很容易設定成滿足第4.2節各條款的規定。2、如果參照建築在體形係數和窗牆比兩個方面沒有限制，則談不上降低採暖和空調能耗了，因此參照建築的體形係數和窗牆面積比必須分別符合第4.1.2條和第4.2.4條的規定。圍護結構熱工性能權衡判斷

在嚴寒和寒冷地區，當所設計建築的體形係數大於第4.1.2條的規定時，必須調整參照建築的體形係數。本條規定並不真正去調整所設計建築的體形係數，而是縮小參照建築每面外牆尺寸，使得參照建築的形狀仍然與所設計建築保持一致，但外牆面面積減小了。這只是一種計算措施，如果畫在圖上，就是參照建築每個房間的外牆都是“部分絕熱”的。採取這種措施的實際意義是，所設計建築外牆面的面積比參照建築大，但通過兩者的熱損失是一樣的。圍護結構熱工性能權衡判斷

窗（包括透明幕牆）牆面積比的大小對建築採暖和空調能耗影響最大，必須嚴格控制。當所設計建築的窗牆面積比大於第4.2.4條的規定時，採取處理過大的體形係數相類似的措施，按比例縮小參照建築每個窗戶（透明幕牆）的，使參照建築的窗牆面積比符合本標準第4.2.4條的規定。當所設計建築的窗牆面積比小於第4.2.4條的規定時，參照建築也不做窗牆面積比的調整。圍護結構熱工性能權衡判斷

所設計建築和參照建築全年採暖和空氣調節能耗的計算必須按照GB50189附錄B的規定進行。

現有節能計算軟體EVBuilder1.0節能計算

南京工業大學暖通空調研究所已通過省科技廳建設廳的鑒定.天正節能軟體PKPM節能軟體四建築節能設計檔深度一、設計依據性檔、規範、標準：

公共建築節能設計應包括以下內容：（1）公共建築節能設計標準GB50189-2005；住宅建築節能設計應包括以下內容：（）夏熱冬冷地區居住建築節能設計標準JGJ134-2001；（）民用建築節能設計標準（採暖居住建築部分）JGJ26—95

（）江蘇省民用建築熱環境與節能設計標準DB32/478-2001（）有關建築節能設計的相關檔、規定（50%）；（）施工圖設計檔審核技術軟體。建築節能設計檔深度二、圍護結構基本要求1、體形係數（夏熱冬冷地區公建如南京不作要求）；2、窗、透明幕牆、透明天窗玻璃、型材、遮陽種類牆面積比；透明天窗面積比；傳熱係數/傳熱阻；窗（包括透明幕牆）的遮陽係數/遮陽率；3、屋面典型、外牆構造層次，構造設計節點圖(引用標準與參考圖集)

傳熱係數/傳熱阻；熱惰性指標（公建不要求）建築節能設計檔深度(續)當採用權衡判斷法計算時還應說明參考建築的參數及能耗標準值.5設備系統的節能5.1節能目標及分解從1996年到2000年，新設計的採暖居住建築應完成1980～1981年當地通用設計能耗水準基礎上節能50％，從2005年起新建採暖居住建築應在此基礎上再節能30％。夏熱冬冷地區民用建築2000年開始執行建築熱環境及節能標準。在50％的節能目標中，圍護結構承擔25％，設備系統承擔25％(包括照明)。5.2設備系統的節能5.2.1採暖空調系統的組成

冷熱量的生產——冷熱量的輸送——末端設備主要節能措施：

1)

提高製冷機的運行效率。設備本身的效率，按應用場所合理選用，能源形式，自動控制

2)

提高輸送效率，水力平衡與變流量

3)

加強保溫。節能應兼顧改善室內環境。5.2.2現有設備系統形式(以空調為例)

家用空調器(窗式、分體式、櫃式)，家用多聯機（VRV），戶式空調機組（戶內為水管、風管），水源熱泵，社區集中空調按照空調系統的組成模式，住宅空調設備/系統可分為三類：Ⅰ類：家用窗式、分體、櫃式空調器、VRV系統Ⅱ類：戶式中央空調Ⅲ類：社區集中空調、水源熱泵

5.2.3運行費的比較以製冷係數ε作為運行能耗的比較參數。

製冷係數ε＝製冷量/消耗的能量。即單位產冷量的能耗。

Ⅰ類系統不同氣溫、不同控制方式下的製冷係數室外氣溫開關控制變頻控制100％50％80％70％60％90％35℃29℃25℃2.7～2.93.13.342.753.13.342.83.23.5

3.22.93.64.04.04.53.64.54.94.14.95.4

Ⅱ類系統