建筑节能设计计算

2021.3.13浅谈建筑节能设计〔一〕为什么要做节能设计建筑节能保温设计属于建筑设计的重要组成部分，其目的是为了保证室内具有足够的热环境质量，同时尽能够地节约采暖能耗。当然，为了保证冰冷地域和严寒地域冬季室内热环境到达应有规范，除建筑保温外，还需求有采暖设备来供应热量。但在同样供热条件下，建筑保温性能良好与否是决议室内环境的重要条件。2006年，我国政府在建立节约型和资源环保性社会的背景下推出了<绿色建筑评价规范〔GB/T50378-2006〕>，其制定的目的可概括为“四节一环保〞——节地、节水、节能、节材和环境维护。图1<规范>权重分配〔一〕为什么要做节能设计<公共建筑节能设计规范>GB50189-2005中第1.0.3条：按本规范进展的建筑节能设计，在保证一样的室内环境参数条件下，与未采取节能措施前相比，全年采暖、通风、空气调理和照明的总能耗应减少50%。在公共建筑中，尤其以办公建筑、大中型商场，一级高档旅馆饭店等几类建筑，在建筑的规范、功能及设置全年空调采暖系统等方面有许多共性，而且其采暖空调能耗特别高，采暖空调理能潜力也最大。在公共建筑〔特别是大型商场、高档旅馆酒店、高档办公楼等〕的全年能耗中，大约50%~60%耗费于空调制冷与采暖系统，20%~30%用于照明。而在空调采暖这部分能耗中，大约20%~50%由外围构造传热耗费〔夏热冬暖地域大约20%，夏热冬冷地域大约35%，冰冷地域大约40%，严寒地域大约50%〕。从目前情况分析，这些建筑在维护构造、采暖空调系统，以及照明方面，共有节约能源50%的潜力。〔二〕我国建筑节能设计现行规范节能计算选用规范：1.<公共建筑节能设计规范GB50189-2005>2.<民用建筑热工设计规范GB50176-93>3.<夏热冬冷地域居住建筑节能设计规范JGJ134-2021>4.<夏热冬暖地域居住建筑节能设计规范JGJ134-2021>5.<严寒和冰冷地域居住建筑节能设计规范JGJ26-2021>参考构造做法图集：1.<屋面节能建筑构造06J204>2.<公共建筑节能构造-严寒和冰冷地域06J908-1>3.<公共建筑节能构造-夏热冬冷和夏热冬暖地域06J908-2>4.<外墙外保温建筑构造10J121>注：工业建筑原那么上不进展节能设计计算。〔二〕我国建筑节能设计现行规范阐明：在我们所做的公共建筑设计中能够会涉及居住建筑的设计，如职工宿舍，这种情况下需参考居住建筑节能设计相关规范。夏热冬冷地域的范围大致为陇海线以南，南岭以北，四川盆地以东，包括上海、重庆二直辖市，湖北、湖南、江西、安徽、浙江五省全部，四川、贵州二省东半部，江苏、河南二省南半部，福建省北半部，陕西、甘肃二省南端，广东、广西二省区北端，涉及16个省、市、自治区。该地域面积约180万平方公里，人口5.5亿左右，国内消费总值约占全国的48％，是一个人口密集、经济兴隆的地域，是我们设计任务中常接触的区域。因此，在后面的讲解中主要以<公共建筑节能设计规范GB50189-2005>和<夏热冬冷地域居住建筑节能设计规范JGJ134-2021>为主要参考资料进展援用讲解。〔三〕施工图中的建筑节能设计深度根据2021年1月1日施行的<建筑工程设计文件编制深度规定>4.3.10建筑施工图所带节能计算书应满足以下要求：1.严寒地域A区，严寒地域B区及冰冷地域需计算体形系数，夏热冬冷地域与夏热冬暖地域不需计算体形系数；2.各单一朝向窗墙面积比计算〔包括天窗屋面比〕，设计外窗包括玻璃幕墙的可视部分的热工性能满足规范的限制要求；3.设计外墙〔包括玻璃幕墙的非可视部分〕、屋面、与室外接触的架空楼板〔或外挑楼板〕、地面、地下室外墙、外门、采暖与非采暖房间的隔墙和楼板、分户墙等的热工性能计算；4.当规范允许的个别限值超越要求，按照围护构造热工性能的权衡判别，使围护构造总体热工性能满足节能要求。〔四〕公共建筑节能计算的几个重要参数目的1.体型系数：建筑物与室外大气接触的外外表积与其所包围的体积的比值。外外表积中，不包括地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积。建筑物外外表积应按墙面面积、屋顶面积和下外表直接接触室外空气的楼板面积的总和计算。体型系数对建筑能耗影响非常显著。体型系数越小，单位建筑面积对应的外外表积越小，外围构造的传热损失越小。从降低建筑能耗的角度出发，应该将体型系数控制在一较低的程度上。--<夏热冬冷地域住宅建筑节能设计规范>JGJ134-20214.1.2严寒、冰冷地域建筑的体型系数应小于或等于0.40。--<公共建筑节能设计规范>GB_50189-2005

〔四〕公共建筑节能计算的几个重要参数目的S=F0/V0F0=E1+E2+E3+E4+R1R1=R*1.2V0=M1*h1+M2*h2+…+〔R*hi〕/3S：体形系数F0：建筑物的外外表积V0：建筑物的体积表4.0.3夏热冬冷地域居住建筑的体型系数限值建筑层数≦3层（4-11）层≧12层建筑的体型系数0.550.400.35体形系数的计算方法：R1：建筑屋顶总外表积E1--E4：建筑物各外立面面积M1、M2–Mi：建筑物各层面积h1、h2…hi：建筑物各层层高R：建筑屋顶面积2.窗墙面积比：窗墙面积比是指窗户洞口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〕之比。建筑层高：建筑物上下两层间的高度差值〔普通以楼面高度间的差值或上下横梁间的差值〕称建筑层高。开间定位线即轴线。

〔四〕公共建筑节能计算的几个重要参数目的〔四〕公共建筑节能计算的几个重要参数目的<公共建筑节能设计规范>GB_50189-2005第4.2.4条：建筑每个朝向的窗〔包括透明幕墙〕墙面积比均不应大于0.70。当窗〔包括透明幕墙〕墙面积比小于0.40时，玻璃〔或其他透明资料〕的可见光透射比不应小于0.40。当不能满足本条文的规定时，必需按本规范第4.3节的规定进展权衡判别。该条为强迫性条文。<夏热冬冷地域住宅建筑节能设计规范>JGJ134-2021中对不同朝向的窗墙比有明确要求，如下表。〔四〕公共建筑节能计算的几个重要参数目的外窗〔包括透明幕墙〕的节能要求:外窗的可开启面积不应小于窗面积的30%；透明幕墙应具有可开启部分或设有通风换气安装。外窗的气密性不应低于<建筑外窗气密性能分级及其检测方法>GB7107规定的4级。透明幕墙的气密性不应低于<建筑幕墙物理性能分级>GB/T15225规定的3级。附：<公共建筑节能设计规范>GB_50189-2005第4.2.45条夏热冬冷地域，夏热冬暖地域的建筑以及冰冷地域中制冷负荷大的建筑，外窗〔包括透明幕墙〕宜设置外部遮阳。〔四〕公共建筑节能计算的几个重要参数目的3.遮阳系数：表征对太阳辐射透射得热的减弱程度，英文为ShadingCoefficient缩写为SC。在我国GB/T2680中称为遮挡系数，缩写为Se定义：实践太阳得热量与经过厚度为3mm厚规范玻璃的太阳得热量的比值。遮阳系数越小，阻挠阳光热量向室内辐射的性能越好。遮阳系数为窗户重要热工性能目的。SC=SCCXSD=SCBX(1-FK/Fc)XSD式中：SC—窗的综合遮阳系数；SCC——窗本身的遮阳系数；SD—外遮阳的遮阳系数；SCB—玻璃的遮阳系数；FK—窗框的面积；FC—窗的面积，FK/Fc为窗框面积比，PVC塑钢窗或木窗框比可取0.30，铝合金窗窗框比可取0.20，其他框材的窗按相近原那么取值。外遮阳系数的计算外遮阳系数的计算外遮阳系数的计算外遮阳系数的计算外遮阳系数的计算外遮阳系数的计算外遮阳系数的计算〔四〕公共建筑节能计算的几个重要参数目的4.传热系数〔K值〕：是指在稳定传热条件下，围护构造两侧空气温差为1度〔K，℃〕，1s内经过1平方米面积传送的热量，单位是瓦/平方米·度〔W/㎡·K，此处K可用℃替代〕。节能计算结果能否符合规范很大程度上取决于建筑物各围护构造的传热系数能否在规定限值以内，因此，传热系数的计算是节能计算中的重要部分。传热系数的计算方法：K=1/R0

R0—围护构造的传热阻R0=R+Ri+ReRi—内外表换热阻〔普通取0.11〕Re—外外表换热阻〔普通取0.04〕R—维护构造热阻R=δ/λδ—资料层厚度λ—资料导热系数多层维护构造热阻：R=R1+R2+…+Rn〔四〕公共建筑节能计算的几个重要参数目的5.热阻〔R〕：表征维护构造本身或其中某层资料阻抗传热才干的物理量。6.导热系数(λ)：在稳态条件下，1m厚的物体，两侧外表温差为1℃,1h内经过1m2面积传送的热量。7.蓄热系数(S)：当某一足够厚度单一资料层一侧遭到谐波热作用时,外表温度按同一周期动摇,经过外表的热流波幅与外表温度波幅的比值。其值越大，资料的热稳定性越好。(温度波幅：当温度呈周期性动摇时，最高值或最低值与平均值之差)8.热惰性目的〔D值〕：表征维护构造对温度波衰减快慢程度的无量纲目的。单一资料维护构造，D=RS;多层资料维护构造，D=∑RS。D值越大，温度波在其中衰减越快，维护构造的热稳定性越好。〔四〕公共建筑节能计算的几个重要参数目的①导热系数(λ)、蓄热系数(S)、干密度(ρ)等均可从<民用建筑热工设计规范>GB50176-93附表4.1查得。②假设有规范中附表4.2所列情况者，资料的导热系数和蓄热系数计算值应分别按以下两式修正：λc=λ*aSc=S*aa---修正系数，应按附表4.2采用。〔四〕公共建筑节能计算的几个重要参数目的〔四〕公共建筑节能计算的几个重要参数目的〔五〕节能计算步骤1.确定工程所属气候分区图2全国气候分区图〔五〕节能计算步骤〔五〕节能计算步骤根据<公共建筑节能设计规范>GB_50189-2005表4.2.1查出该建筑所处城市所在气候分区，不同气候分区对建筑物不同部位维护构造的传热系数限值要求有所不同，当该城市不在表中时，应判别该城市气候条件与表中哪个城市最接近，维护构造的热工性能应符合那个城市所在气候分区的的规定；〔五〕节能计算步骤或查出建筑所处城市的城市气候条件，根据<民用建筑热工设计规范>GB50176-93表3.3.1进展判别。〔五〕节能计算步骤〔五〕节能计算步骤确定气候分区后，计算体型系数，确定相应节能设计目的：室内设计温度，风速等。〔以一夏热冬冷地域综合值班室为例〕〔五〕节能计算步骤步骤：1.计算四个朝向的窗墙比；2.根据窗墙比查询遮阳系数限值，确定能否需求计算遮阳系数；该综合值班室由于窗墙比皆小于0.2，遮阳系数无限制故不需求计算；假设大于0.2那么需按照前面所罗列公式进展计算，对比<公共建筑节能设计规范>GB_50189-2005表4.2.2-1—表4.2.2-5判别能否符合规范，当不能满足时按照规范中第4.3条进展权衡。3.查出窗户传热系数、可见光透过率，对比<公共建筑节能设计规范>GB_50189-2005表4.2.2-1—表4.2.2-5判别能否符合规范，当不能满足时按照规范中第4.3条进展权衡。2.窗墙比以及窗户热工性能计算〔五〕节能计算步骤查得〔五〕节能计算步骤3.屋顶传热系数计算查得计算计算查得查得厚度δ/〔导热系数λ*导热修正系数a〕=热阻〔五〕节能计算步骤1.查屋顶所选用图集，得知屋顶的施工工序以及各构造层资料，绘制表格罗列其中；2.查阅<民用建筑热工设计规范>附录4得出各构造资料的各计算参数：导热系数、蓄热系数、比热容、干密度等；3.运用查的的参数根据前面所讲的计算方法，计算得出屋顶的总传热阻R,即可得出传热系数1/R;4.查阅<公共建筑节能设计规范>表4.2.2-1至4.2.2-5判别计算所得出的传热系数能否符合规范；5.假设传热系数不符合规范，那么按照<公共建筑节能设计规范>第4.3节的规定进展权衡判别，调整资料后再重新计算直至符合规范。步骤：〔五〕节能计算步骤4.外墙传热系数计算建筑外墙保温设计：在框架构造中外墙由填充墙和框架梁柱共同作用，框架梁柱属于热桥部位，所以外墙平均传热系数目的需分别计算，最终以其平均传热系数为目的。计算公式：Km=(KpFp+Kb1Fb1+K