建筑节能的基本概念和要点

第一章概述

1-1建筑节能是现代建筑设计日勺趋势

建筑节能是可持续发展概念的详细体现，也是世界性的建筑设计大时尚，同步又是建

筑科学技术的一种新的增长点。设计、建造、使用节能建筑有助于国民经济持续、迅速、

健康发展，保护生态环境。

一、建筑节能是关系人类命运日勺全球性课题

20世纪世界建筑科学技术突飞猛进，房屋建筑迅速发展，在能源危机阴影的笼罩下,

各发达国家建筑围护构造的保温、隔热和气密性大有提高，采暖、空调和照明设备与技术

日益进步，人们越来越可以在更为优裕和舒适的室内环境中生活与工作。人类建筑文明获

得了前所未有的成就。然而，人们未曾料到，与这种文明进步相伴而来的是一系列严重日勺

负面影响：

在某些密闭建筑物空气中，具有尘埃和细菌以及从建筑材料、家俱和办公用品中释放

出来的千百种挥发性有机物，使人体器官受损，影响公众的健康和生命；每年新建和改建

的几千万栋建筑，要消耗掉几十亿吨林木、砖石和矿物材料，导致森林的过度砍伐，目前

世界森林覆盖率只有22%,并且很不均匀，材料资源的大量开采，带来土地的破坏，植被

的退化，物种日勺减少和自然环境的恶化；住宅与公共建筑的采暖、空调、照明和家用电器

等设施消耗了全球约1/3的能源，重要是化石能源。而这些化石燃料是地球经历了亿万年

才形成的，它将在我们这几代人中间消耗殆尽；我们的建筑物在使用能源的过程中排放出

大量的S02、NOx、悬浮颗粒物和其他污染物，影响人体的健康和动植物的生存；世界各

国房屋能源使用中所排放的CO2,大概占到全球CO2排放总量的1/3,其中住宅大体占2/3,

公共建筑占1/3。由于CO?排放量的增长，地球大气中CO2的浓度急剧增长，已经从19

纪的260ppm增长到目前的I360ppm,并且还在迅速增长。

在这多方面的危害中，令世人最为关注的是温室气体CO2的排放。由于CO2浓度的

增长，正在使地球变暖，气温愈益升高，导致两极融缩、冰川消失、海面升高、珊瑚死亡、

洪水泛滥、干旱频发、土地沙化、风沙肆虐、疾病流行、物种灭绝等劫难性后果。近几年

全球气候异常，灾害的频繁为数年来所仅见，愈加证明了地球变暖的灾害不容忽视。伴随

此后温室气体浓度的深入增长，后果将愈加不堪设想。这就是说，世人在梦想未来世界将

愈加美好的甜蜜时刻，蓦然回首，居然发现世界自然环境已经处在大灾大难的边缘，而人

类自己正是这场劫难的制造者。这是大自然对破坏它的人类的毫不留情的“报复”。为此,

许多有识之士已经开始反思：以牺牲资源和环境为代价获得的繁华和舒适，只也许是短暂

和表面日勺。在巨大的危险面前，人类必须尽快拯救这个星球，这是一种通过几十亿年演化

才产生的生机蓬勃的世界，这是迄今为止所发现的宇宙间唯一有人类生存的星体。

二、建筑节能日勺世界性努力

面对着上述与人类前途命运攸关的全球性问题，二十一世纪全世界的建筑节能事

业，肩负着重大的历史使命，必须全面推进建筑节能，以挽救这个世界。为此，要做好各

类气候区、各个同家、多种建筑的节能工作。要全方位、多学科地、综合而又交叉地研究

和处理一系列经济、技术与社会问题，在深入提高生活舒适性、增进健康的基础上，在建

筑中竭力节省能源和自然资源，大幅度地减少污染，减少温室气体的排放，减轻环境负荷，

并正在从多方面作出世界性的努力：

1.积极采用新技术节能降耗，尽量将建筑能耗下降到最低程度

从20世纪70年代爆发能源危机以来，发达国家积极采用对策，其单位面积的建筑能

耗已经有大幅度的减少。如与我国北京地区采暖度日数相近的某些发达国家，新建建筑每

年采暖能耗已从能源危机前日勺300kW•h/n?左右，减少到100kW•h/n?左右。尽管节能

的经济效益一般会伴随节能率的提高而愈益减少，但估计在此后不长的时间内，还将深入

减少至30~50kW-h/m2o其采用的重要技术是：

(1)对建筑围护构造进行高水平的保温隔热。例如，窗户采用多层窗、中空玻璃、

低发射率玻璃、填充惰性气体等措施，使整窗传热系数从1.5-2.5W/(m2・K)减少至LOW/

(m2・K)左右；对外墙加强保温隔热，尤其是采用外保温，使外墙传热系数从0.3~0.5W/

(m2-K)降至0.1〜0.2W/(m2•K)左右；在围护构造保温隔热良好的状况下，室内用

砖石、混凝土等重质材料建成厚重构造，以利于蓄存室内热能，调整室温。

(2)采用高能效供热、制冷、照明和家电的设备和系统，减少输热、输冷能耗，充

足运用清洁能源，扩大热电联供或热电冷联供，扩大应用热泵、贮能、热回收和变流量技

术。

2.最大程度地有效运用天然能源，首先是太阳能

在不一样的地区，尤其是太阳能源比较丰富的地区，太阳能在建筑中应用将得到很大

扩展，其应用方面包括:

(1)太阳能采暖与制冷。窗户是运用太阳能的关键部位，其中大有文章，冬季通过

太阳照射直接获益得热。太阳能制冷技术与蓄存技术也会发展。

(2)用太阳能集热器供应热水，提高集热效率和用热的稳定性。

(3)充足运用太阳采光又防止过热，用百叶、窗帘及建筑遮阳进行调整。

(4)运用太阳能光电池发电。提高太阳能转换率，并减少光电板价格。

(5)其他自然能源，如地热能也将得到运用。地源热泵可用于建筑采暖与制冷。风

力资源丰富的地方也可运用风能发电。在沿海地区还可以运用潮汐能发电。

3.充足运用废弃的资源，防止使用对人体有害的物料

由于建筑用资源消耗巨大，必须保护好地球资源，尽量减少资源消耗量，提高资源的

运用效率；充足运用好废弃的、再生时或可以再生的资源。

(1)工业废弃物，如粉煤灰、尾矿、炉渣、煤杆石、灰渣等数量巨大，根据其性能

做成建筑材料扩大使用。

(2)旧有建筑物拆下的材料，如钢材、木材、砖石、玻璃、塑料、纸板等，可反复

运用或再生运用。

(3)某些对人体有害的材料，包括目前使用的某些有机建筑材料，会散发出某些有

害气体，有些矿物材料会放出有害辐射，这些材料在长期使用条件下对人体健康不利，将

逐渐停止使用。与此同步，某些天然材料将更受青睐。

4.运用生态技术建设美好家居

建筑绿化也是常见的运用自然生态的措施。建筑物周围广植树木，有防风、遮阳、蓄

水、清新空气及改善景观等效果。

立体绿化，建立屋顶花园和立体花园。

运用生物治理病虫害，使我们的环境清洁漂亮，并且无污染。

5.运用老式技术，发展新兴技术使建筑物的使用功能愈加符合人类生活的需要

发明健康、舒适、以便的生活环境是人类的共同愿望，也是绿色生态环境保护建筑的

基础和目的，为此，二十一世纪的绿色生态环境保护建筑应当是：

(1)冬暖夏凉。由于围护构造的保温隔热和采暖空调设备性能愈益优越，建筑热环

境将愈加舒适。

(2)通风良好。自然通风与人工通风相结合，空气通过净化，通风持续不停，换气

次数足够，室内空气清新。

(3)光照充足。尽量采用自然光，自然采光与人工照明相结合。

(4)智能控制。采暖、通风、空调、照明、家电等均可由计算机自动控制，既可按

预定程序集中管理，又可局部手工控制；既满足不一样场所下人们不一样的需要，又可少

用能源。

(5)减少噪声。发明良好的合适生活与工作的声环境。世界是千差万别的，绿色生

态环境保护建筑的发展也会多姿多彩，会伴随气候、地区、国家、文化和技术而异，也会

伴随建筑类型、规模、质量、材料与设备而不一样。不过，提高能源运用效率、生态友好、

可持续发展的道路是一致的。

1-2国外建筑节能现实状况

国外从1973年“国际石油危机”时起，开始重视建筑节能，近年来由于建筑能耗时

不停增长和环境污染的日趋严重，愈加深了建筑节能的力度，有90多种国家和地区在建

筑节能上获得了不一样程度的收获。

由于各国国情不一样，其建筑能耗也各

异，国际上发达国家的建筑能耗一般占其全国

总能耗时三分之一左右，图1-1为欧美各国建

筑能耗占总能耗的比例。美英比瑞丹荷加比日

国国国典麦丝宴利率

可以看出，建筑能耗除了与各国的发达程大时

度有关外，还和其所处的地理位置紧密有关，一般高纬度寒带地区的国家建筑能耗均比较

大。

二十数年来，某些建筑节能搞得比很好的

n&lA_<lB■>至&丘1Z主■3幺匕主工F-当4匕主WLk/川

国家和地区，获得了很好的节能效果，其重要

经验是根据各国的详细状况颁布了一系列建筑节能原则，其特点有：

1.颁布严格的建筑外围护构造绝热原则，规定了建筑物墙体、屋顶和楼面的传热系

数，设计单位按原则进行设计，房产业主按原则进行验收，政府主管部门按原则进行考核。

表1-1为欧洲各国80年代新建房屋的外围护构造的传热原则。

表1-1欧洲各国80年代新建房屋日勺外围护构造传热原则（W/n?.K）

国家墙体屋顶楼面

瑞典（南部）0.170.120.17

挪威0.250.230.23

丹麦0.35-0.300.200.30

芬兰0.280.220.36

瑞士0.600.50-0.350.80〜0.60

奥地利0.70-0.500.300.60〜0.43

德国1.20（墙+窗）0.300.55

法国0.540.321.00

爱尔兰0.600.400.60

比利时1.4-0.701.4-0.701.4-0.70

希腊1.900.503.0-0.50

英国0.600.35—

荷兰0.680.680.68

意大利0.600.50—

西班牙1.8〜1.41.4-0.701.4-0.70

2.根据科技进步不停修正原则参数提高建筑能效，英国近十数年来通过不停修订原

则，使其外围护构造的传热系数从80年代初的0.6W/m2-K,降到1988年的0.45W/m2-K,

使房屋的保温绝热效果不停提高，表1-2为英国建筑围护构造绝热原则的提高状况。法国

的状况也是如此，它们现行的建筑原则已是第三个节能25%的原则了。

表1-2英国建筑规范对住宅围护构造传热系数日勺规定（W/m2・K）

修改规范年份墙体屋顶地面

19651.701.42—

19761.000.60—

19850.600.35—

19900.450.250.45

3.高度重视耗能设备的更新换代，用高能效电器和燃气装置取代原有的低质耗能设

备。将不停涌现的新技术运用于建筑是获得建筑节能效果的重要措施，例如推广节能灯、

节能电冰箱和高效燃气设备等，如法国1975年此前建成的住宅，目前已经有75%以上的

建筑采用了集中供暖，大大减少了能耗，欧洲议会通过立法强化建筑节能原则，推广使用

高效节能设备。

4.大力推广新型建筑材料，尤其是保温绝热材料和节能窗户的应用对于减少建筑能

耗，改善建筑热环境，获得了相称良好的效果，表1-3为英、法、德国人均保温材料用量

记录，表1-4为八十年代末各国PVC塑料门窗在门窗中的拥有率。

表1-3英、法、德国人均保温材料用量记录表

国名人口(万人)保温材料用量(104m3)人均用量(m3)

英国57009100.16

法国560021000.38

德国800019600.25

表1-4各国PVC塑料门窗在建筑门窗中日勺拥有率

国家奥地利英国西班牙加拿大德国法国韩国中国

拥有率

523828285230353

(%)

5.积极开展太阳能在建筑中的应用和推行智能房屋计划。工业发达国家建筑节能时

下一种目的就是将改善环境与新能源开发相结合，大力推广运用太阳能。推行“智能”房

屋计划则是处理都市建筑节能的重要途径，美国目前每年以200万套的速度增长。

6.重视既有建筑的节能改造。既有建筑数总是占建筑总数的很大比例，只有搞好了

旧有建筑的节能改造，才能使建筑节能工作大见成效。欧洲和北美在这方面有许多成功的

经验，大大减少了建筑能耗，例如丹麦1992年比1972年采暖面积增长了39%,但采暖能

耗却减少了31%。英国1989年和1970年相比，建筑节能率已到达46.8%。法国1984年

建筑能耗占全国总能耗时42~45%,但到1990年已下降到28%,阐明节能改导致效很大。

7.强化建筑节能原则与法规的宣传和普及工作。许多建筑节能搞得好的国家，均与

其对于原则与法规的宣传普及分不开，有些缺乏能源而又寒冷的国家确实做到了对能源供

应有危机感，对生存环境有责任感，从而把节省能源当作是保护地球，造福子孙的大事，

形成人人自觉的行动。

1-3我国建筑能耗概况

建筑节能是世界性的大时尚和大趋势，同步也是中国改革和发展的迫切规定，这是不

以人的主观意志为转移的客观必然性，是二十一世纪中国建筑事业发展的一种重点和热

点。其原因是：

1.冬寒夏热是中国气候的重要特点

冬季，西伯利亚和蒙古高原的寒流频繁南侵；夏季，大陆腹地受到强烈的太阳辐射。

与世界上同纬度地区的平均温度相比，大体上东北地区气温偏低14~18℃,黄河中下游偏

低10~14℃,长江南岸偏低8T0℃,东南沿海偏低5℃左右；而7月各地平均温度却大体

要高出1.3~2.5℃。与此同步，我国东南地区常年保持高湿度，整个东部地区夏季湿度很

高，亦即夏季闷热，冬季潮凉，此种不良的气候条件，当然会导致中国采暖空调能耗很高。

2.我国建筑用能数量巨大，挥霍严重

我国人口众多住宅建筑规模巨大。至2023年终，全国既有房屋建筑面积，都市已至

76.6亿m2（其中住宅44.1亿m2）,农村为299.4亿m2（其中住宅约占80%）。其中按采

暖建筑节能原则建造的只有1.4亿n?,且限于少数都市的居住建筑。近几年全国每年建成

的房屋建筑面积达16~19亿m2o从住宅数量上看是非常庞大的，但保温隔热的总体水平

和气密性都很差，采暖系统大都很落后，以北京市拥有量较多的多层砖混住宅为例，过去

一贯采用构造为370mm实心黏土砖外墙，240mm实心黏土砖内墙，单框钢窗。此类门窗

厚度薄，缝隙大，其空气渗透损失的热量，占所有热损失的二分之一以上，而外墙和楼梯

间的保温效果也差，散热量超过总散热量的1/3。与气候条件靠近的发达国家相比，我国

居住建筑单位面积采暖能耗为他们的3倍左右，并且室内热环境很差。目前，这些高耗能

建筑冬季采暖与夏季空调的使用正日益普遍，能源挥霍愈加严重。

3.我国国民经济增长迅速，能源增长应得到控制

从新世纪开始，我国将进入全面建设小康社会，加紧推进现代化的新发展阶段，开始

实行第三步战略布署。估计第一种23年国内生产总值将翻一番。加入WTO后，中国经

济将更快融入全球化进程，都市化不停加紧，住房需求继续扩大，住房建设仍将是国民经

济新的增长点和消费热点。因此，建筑用能及其占总能耗的比例必将稳步增长。但中国人

均能源资源远低于世界平均水平，尤其是石油和天然气资源更为短缺。此后，全国能源总

产量的增长应得到控制，能源构造需进行调整，煤炭用量所占的比例应逐渐减少，而天然

气、电力等清洁能源应得到较快增长，太阳能等可再生能源也将较快发展。通过西部大开

发，西电东送、西气东输，将为建筑用能构造的调整发明有利条件。

4.我国北方都市冬季采暖期空气污染十分严重

从全国总体来看，总悬浮颗粒、二氧化硫和氮氧化物等大气重要污染物指标，北方都

市重于南方都市，采暖期重于非采暖期，而采暖期的污染值又伴随气温的减少，即采暖燃

煤量的增长而升高。由此可见，建筑采暖是都市大气的一种重要污染源。只有从源头上减

少建筑采暖能耗，才能使北方都市采暖期大气污染的严重状况得到主线变化。

5.地球变暖正在使我国蒙受巨大损失

由于中国国民经济的发展和用能量的增长，尽管已经做出多方面的减排努力，但温室

气体排放量仍在迅速增长，目前我国已成为世界上温室气体排放第二大国，并且还将继续

增长。目前，建筑耗能量已超过全国耗能量的1/4。伴随人民生活时继续改善，建筑耗能

量及其所占比例还将不停增长，由此排放的温室气体也必然会随之增长，从而为地球变暖

火上加薪。我国气温正在升高，华北平原1980年至1989年气温偏高0.1~0.6℃；1990年

至1998年气温偏高0.2〜0.8℃。地球变暖导致的后果，愈是在生态环境微弱的地区，体

现得愈为严重。我国近几年由于气候变化引起的特大灾害十分频繁，许多地方发生特大洪

水、持续干旱，荒漠化加剧和沙尘暴频发，使我国蒙受损失之大，应引起国人的警惕。

由此可见，中国的建筑节能问题和世界的前途、人类的命运、民族的生存以及经济社

会的可持续发展紧密相连。在这样的形势下，中国建筑节能工作严重滞后的状况必然要尽

快得到扭转，走上迅速发展的道路。

1-4采暖居住建筑节能基本原理和节能途径

一、采暖居住建筑日勺重要特点

记录显示，在居住建筑中住宅大概占92%,其他的为集体宿舍、招待所、托幼建筑等。

这些建筑的共同特点是供人们昼夜持续使用。因此此类建筑常对室内热环境和空气质量有

较高规定，室内都设计安装有采暖设备及通风换气装置。在冬季按我国现行原则，冬季室

内温度规定到达16~18℃,高级别建筑规定到达20~22℃。从建筑尺度上看，居住建筑层

高一般为2.7~3.0m,开间一般为3.3~4.5m。住宅建筑中人均占有居住面积约为7~8m2,占

有居住容积18.2~20.8m3。城镇居住建筑以多层建筑为主，大都市中有一定数量的中高层

住宅。近年来由于建筑设计的多样化，城镇新建居住建筑物体形系数有变大的趋势。例如,

在北京市和天津市等寒冷地区，多层住宅体形系数已从本来的0.30左右向0.35左右增大。

二、采暖居住建筑日勺能耗构成

建筑能耗可提成建筑材料生产能耗、建筑施工能耗、建筑使用能耗三个部分。在这里

重要讨论建筑使用能耗。

采暖居住建筑的耗热量由通过围护构造的传热耗热量和通过门窗缝隙的空气渗透耗

热量两部分构成。以北京地区80住2—4、80MDL81塔1等三种多层住宅为例，建筑物

耗热量重要由通过围护构造的!传热耗热量构成，占73%~77%,另一方面为通过门窗缝隙

日勺空气渗透耗热量，占23%~27%。传热耗热总量中，外墙占23%~34%,窗户占23%~25%,

楼梯间隔墙占6%~11%,屋顶占7%~8%,阳台门下部占2%~3%,户门占2%~3%,地面

占2%。窗户总耗热量，即窗的传热耗热量加上空气渗透耗热量占建筑物所有耗热量的

50%o

从上述可见，窗户是耗热较大的构件，是节能的重点部位，改善建筑物窗户(包括阳

台门)的保温性能和加强窗户的气密性是节能的关键。另首先我国对保证室内空气卫生规

定所需的换气次数有明确原则，加强窗户日勺气密性以减少冷风渗透耗热量需注意保证室内

最低换气次数。使用气密性很高的窗户时应考虑增长积极式排风装置。

从围护构造各部位传热耗热量所占比例看，外墙最大，第二是窗户，之后是楼梯间隔

墙(以楼梯间不采暖住宅为例)和屋顶等。因此外墙仍是节能设计的重点部位。

三、采暖居住建筑节能基本原理

采暖居住建筑物在冬季为了获得适于居住生活的室内温度，必须有持续稳定的得热途

径。建筑物总的热量中采暖供热设备供热占大多数，另一方面为太阳辐射得热，建筑物内

部得热(包括炊事、照明、家电和人体散热等)。这些热量的一部分会通过围护构造的传

热和门窗缝隙的空气渗透向室外散失。当建筑物的总得热和总失热到达平衡时，室温得以

稳定维持。因此建筑节能的基本原理是：最大程度地争获得热，最低程度地向外散热。详

细可总结成如下几种方面：

(1)通过有效的组团规划、单体设计，从朝向、间距、体型上保证建筑物受太阳辐

射面积最大。

(2)减小建筑物的体型系数及外表面积和加强围护构造保温，以减少传热耗热量。

(3)提高门窗的气密性，减少空气渗透耗热量，提高门窗保温性减少其传热耗热量。

(4)改善采暖供热系统的设计和运行管理，提高锅炉运行效率；加强供热管线保温;

加强热网供热的调控能力。

1-5空调建筑节能原理

一、影响空调负荷日勺重要原因

热动态模拟研究成果表明，影响空调负荷的重要原因如下：

1.围护构造的热阻和蓄热性能

对于非顶层房间，当窗墙面积比为30%时，增长建筑物各朝向外墙热阻，对空调设计

日冷负荷和运行负荷的减少并不明显。例如外墙热阻从0.34增到1.81(m2・K/W),设计

日冷负荷减少10%~13%。对于顶层房间，当窗墙面积比为30%时，增长屋顶热阻值，可

使设计日冷负荷减少42%,运行负荷减少32%,效果明显。对于任何位置任何朝向时空

调房间，外墙和屋顶的蓄热能力对空调负荷的影响极小，仅2%左右。但当外墙和屋顶蓄

热能力较小时，增长热阻带来的效果很明显，而外墙和屋顶蓄热能力较大时，增长热阻带

来的减少空调负荷的效果较差。也就是说从减少空调负荷效果上看，热阻作用不小于蓄热

能力的作用。即采用热阻较大，蓄热能力较小的轻质围护构造以及内保温的构造做法，对

空调建筑的节能是有利的。

2.房间朝向状况，蓄热能力

房间朝向对空调负荷影响很大。不管围护构造热阻和蓄热能力怎样，顶层及东西

向房间的空调负荷都不小于南北向房间。因此将空调房间避开顶层设置以及减少东西向空

调房间是空调建筑节能的重要措施。

对于容许室温有一定波动范围的舒适性空调房间，增长围护构造的蓄热能力，对减少

空调能耗具有明显作用。例如，当室温容许波动范围为±2℃时。厚重的围护构造房间的

运行能耗仅为轻质房间的1/3左右。

3.窗墙面积比，窗户遮阳与空气渗透状况

空调设计日冷负荷和运行负荷是伴随窗墙面积增大而增长的。大面积窗户，尤其是东

西向大面积窗户，对空调建筑节能极为不利。提高窗户的遮阳性能，能较大幅度地减少空

调负荷，尤其是运行负荷。同步加强门窗的气密性，对空调建筑节能有一定意义。

二、空调建筑节能基本原理

我国夏热冬冷的长江流域中下游地区和夏热冬暖的广东、广西、福建地区，空调在建

筑中的使用越来越普遍。这些地区空调耗电已成为建筑能耗的重点。因此，必须通过技术

途径实现空调建筑的节能。本书所述空调建筑系指一般夏季空调降温建筑，即室温容许波

动范围为土2℃时舒适性空调建筑。

空调建筑得热一般有如下三种途径：①太阳辐射通过窗户进入室内构成太阳辐射得

热；②围护构造传热得热；③门窗缝隙空气渗透得热。这些得热随时间而变化，且部分得

热被内部围护构造所吸取和临时贮存，其他部分构成空调负荷。空调负荷有设计日冷负荷

和运行负荷之分。设计日冷负荷专指在空调室内外设计条件下，空调逐小时冷负荷的峰值,

其目的在于确定空调设备的容量。运行负荷系指在夏季空调期间为维持室内恒定的设计温

度，需由空调设备从室内除去日勺热量。空调运行能耗系指在夏季空调期间，在空调设备采

用某种运行方式的条件下(持续空调或间歇空调)，为将室温维持在容许的波动范围内，

需由空调设备从室内除去的热量。

根据空调建筑物夏季得热途径，总结出如下节能设计要点：

(1)空调建筑应尽量防止东西朝向或东西向窗户，以减少太阳直接辐射得热。

(2)空调房应集中布置，上下对齐。温湿度规定相近的空调房间宜相邻布置。

(3)空调房间应防止布置在转角处，有伸缩缝处及顶层。当必须布置在顶层时屋顶

应有良好日勺隔热措施。

(4)在满足功能规定的前提下，空调建筑外表面积宜尽量的小，表面宜采用浅色，

房间净高宜减少。

(5)外窗面积应尽量减小，窗墙面积比不适宜超过0.30(单层窗)和0.40(双层窗)。

向阳或东西向窗户，宜采用热反射玻璃、反射阳光镀膜和有效的遮阳构件。

(6)外窗气密性等级不应低于《建筑外窗气密性能分级及检测措施》(GB7107—2023)

中规定的3级水平。

(7)围护构造的传热系数应符合《采暖通风与空气调整设计规范》(GBJ19—87)规

定的J规定(表l-5)o

表1-5舒适性空调建筑围护构造日勺最大传热系数

围护构造名称最大传热系数KmaxIW/(m2•K)]

屋顶1.0

顶棚1.2

外墙1.5

内墙和楼板2.0

(8)间歇使用的空调建筑，其外围护构造内侧和内围护构造宜采用轻质材料；持续

使用的空调建筑，其外围护构造内侧和内围护构造宜采用厚重材料。

1-6我国建筑节能日勺目日勺与任务

一、建筑节能发展的基本目的

根据建设部节能工作协调组颁布的《建筑节能“九五”计划和2023年规划》，为不停

提高建筑用能源的运用率，改善居住热舒适条件，增进国民经济和生活环境的协调发展，

提出如下节能基本目的：

(1)新建采暖居住建筑1996年此前在1980~1987年当地通用住宅设计能耗水平基础

上普遍减少30%,为第一阶段节能目的；1996年起在到达第一阶段规定的基础上再节能

30%o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

第二阶段节能目日勺；2023年起在到达第二阶段规定日勺基础上再节能30%为第三阶段节能

目的。

(2)对采暖热环境差或能耗大的既有建筑的节能改造工作，2023年起重点都市成片

开始，2023年起各都市普遍开始，2023年重点都市普遍推行。

(3)对集中供暖的民用建筑安装热表及有关调整设备并按表计量收费的工作，1998

年通过试点获得成效，开始推广，2023年在重点都市成片推行，2023年基本完毕。

(4)新建采暖公共建筑2023年前做到节能50%,为第一阶段；2023年在第一阶段

基础上再节能30%,为第二阶段。

(5)夏热冬冷地区民用建筑2023年开始执行建筑热环境及节能原则，其中居住建筑

按该地区建筑老式的建筑围护构造，在保证重要居室冬天18℃,夏天26℃时条件下，建

筑整年采暖，空调能耗减少50%为节能目日勺。2023年重点城镇开始成片进行建筑热环境

及节能改造。

(6)在村镇中推广太阳能建筑，到2023年合计建成1000万m2,至2023年合计建

成5000万m2o

(7)到2023年中国建筑节能目的：规定总体上到达二十一世纪初发达国家的一般水

平，其中北京、天津、上海、广州等特大都市提前5年或更早些时间率先到达，并建成一

批低能耗示范建筑。

按上述目的开展节能工作，至2023年可合计节能7400万t原则煤，至2023年可合

计节能L7亿t原则煤。

在建筑面积持续增长的同步，通过建筑节能使采暖产生的大气污染得到控制，使采暖

期都市大气质量日益恶化日勺趋势得到扭转，并且逐渐有所改善。伴随建筑节能技术的进步,

通过新建和技术改造，到2023年初步形成建筑保温、密封、热量表、采暖调整控制等新

兴建筑节能产业部门，使建筑工业产业构造趋于合理，以满足建筑节能事业大发展的需要。

二、实现建筑节能目日勺日勺有关措施

在我国全面切实到达建筑节能发展的目的，需要完毕的工作是十分艰巨的。因此认清

节能工作的紧迫性、必要性，同步要建立起法律手段，经济手段和教育手段相结合的宏观

调控机制。

1.加强法规建设和执行力度

自1986年8月1日建设部颁布第一种《节能设计原则》(第一阶段)至今已逾23年,

但详细的实行效果并不理想，大多数省市连第一阶段的目的尚未到达。加强节能法规建设

和法规执行力度是重要的一项任务。

目前我国与节能有关的法规有1996年7月1日建设部经修订颁布的新的《民用建筑

节能设计原则(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-96)；2023年10月1日施行的《夏热冬冷

地区居住建筑节能设计原则》(JGJ134-2023)；2023年1月1日施行的《既有采暖居住建

筑节能改造技术规程》(JGJ129—2023)；2023年6月1日施行的《采暖居住建筑节能检查

原则》(JGJ132—2023)；2023年10月1日施行的《夏热冬暖地区居住建筑节能设计原则》

(JGJ75-2023)；目前正在组织编制的《民用建筑节能设计原则(采暖公共建筑部分)》。

根据这些规范原则，我国重要的大都市也制定了相对应的实行细节，总体上我国的法规虽

然已覆盖我国重要气候条件地区，但从规定的详细程度与发达国家尚有一定的距离，同步

这些节能法规的实行状况也很不尽如人意。因此在加强法规编写的同步，业主方、设计方、

施工方共同贯彻执行法规是节能工作有无成效的关键。

2.实行经济鼓励机制

对北方节能住宅减免固定资产投资方调整税。伴随此后各个建筑节能原则时颁布执

行，应逐渐扩大范围，凡认真执行建筑节能实际原则及热环境原则日勺建筑，可享有减免税

的优惠。

为搞好建筑节能研究、开发、推广，应加大投资力度，相对集中力量，支持重点项目

时实行。

为倡导建筑节能试点，并鼓励房屋所有者对高耗能建筑及热环境差的建筑进行节能及

热环境改造，提供一定比例的资助及低息贷款，减免能源交通税。对于逾期不进行节能改

造的高耗能建筑所有者，征收能源超量使用费。

设置建筑节能奖，对在研究、开发、推广建筑节能新技术和新产品中作出重要奉献的

单位和个人进行奖励。

3.提高国民节能意识

建筑节能是实现我国国民经济可持续发展，保护生态环境，高效运用自然资源的大政

方针，它牵涉到千家万户，要使亿万群众对能源供应有深刻的危机感，对子孙后裔的生存

环境有强烈的责任感，因而尽其所能地合理运用能源。在建筑物建造使用的各环节上增强

节能观念，并落在实处。要形成政府支持节能建筑，开发商投资开发节能建筑，设计人员

重视设计节能建筑，业主群众真诚地乐意购置居住节能建筑的良性节能环境，并逐渐形成

广泛持久的社会风气。

提高节能意识还在于各级领导的重视。有关领导应树立对时的认识，尤其在节能效益

问题上,要挣脱短期行为和局部利益的束缚,认识到建筑节能带来的效益的广泛与持久性,

它包括经济效益，环境效益和社会发展的效益，着眼于宏观的、整体的和长远的，属于国

家与民族的利益。

4.加强国际合作

在扩大对外开放的形势下，学习引进国外先进技术与管理经验，跟踪世界科技发展方

向，尽快缩短与发达国家之间的差距。国际合作的方式，可以是专家互访、合作研究、资

料交流、合作建设试点示范工程、合作生产节能材料设备、合作召开国际会议、合办节能

中心等。

三、中国建筑节能工作必将得到跨越式发展

中国的建筑节能工作已经走过了20数年的艰苦旅程：制定了原则法规，组建了管理

机构，安排了试点示范，加强了技术研究，发展了节能产业，开展了国际合作，成绩确实

来之不易。不过，认识上的局限性，体制上的不顺，法规上的不健全，技术上的不配套等

等，还严重制约着建筑节能的开展。然而，社会的需要无疑是建筑节能发展的主线动力，

无论存在着多大的问题和多少的障碍，建筑节能毕竟是席卷全世界的大时尚，也是中国可

持续发展的基本需要，它终将战胜多种困难，汹涌向前。

1.要在不一样气候区的各类新建和既有建筑中开展节能工作，并逐渐提高节能规定

日前，某些寒冷和寒冷地区对采暖居住建筑节能设计原则执行不力的局面，将伴随建

设部《民用建筑节能管理规定》的实行，较快得到扭转。建筑节能工作也将同步向南推进。

2023年颁布并执行《夏热冬暖地区居住建筑节能设计原则》后，夏热冬暖地区居住建筑

的节能工作也将积极展开。由于不存在采暖包费制的习惯势力，南方地区建筑节能与房产

主和住户的经济利益趋于一致，这个地区的建筑节能工作局面有望较快打开。

新建公共建筑的节能较为复杂，又是一件紧迫的工作，“十五”期间将会开展起来,

获得明显成效；既有建筑量大面广，节能改造任务愈加艰巨，但伴随住房制度改革和采暖

收费制度改革的实行，以及采暖、空调日勺大发展，建筑用能费用与住户的经济利益亲密有

关，通过试点示范和政策扶植，也一定会逐渐蓬勃开展起来。

目前我们已经习惯于说第一步节能（即30%）,以及第二步节能唧30%+（1-30%）

x30%如50%],若干年后，伴随我国经济实力的增强和节能技术日勺进步，推进第三步、第

四步节能，以逐渐缩小与发达国家之间的能耗差距，也会是很正常的事情。

2.建筑围护构造的节能要与采暖、空调、照明以及家用电器设备和系统的节能结合

进行，多管齐下。

对于建筑围护构造，包括门窗、外墙、屋面和地面，都要加强保温隔热，提高气密性。

当然，仅仅依托围护构造的节能措施，是不也许获得应有的节能效果的，设备及其系统也

必须做好节能工作。对于采暖居住建筑，近期要着重围绕按热量计量收费进行。新建建筑

就不应再用单管而用双管系统。并在新建和既有建筑中逐渐安设热表及室温调控装置。在

室温可调的状况下，静态调整的采暖系统就不能适应，必须及早使采暖系统改造为动态调

整。为此，要对既有供热厂、热力站、锅炉房和供热管网系统进行节能技术改造。长期以

来，我国采暖燃料基本上是煤炭，伴随能源构造的调整，采用不一样能源的采暖方式（如

地热采暖、地板辐射采暖、电热采暖、燃气采暖、太阳能采暖等）将会根据当地气候、能

源条件与建筑状况有所发展。

近期，中国建筑空调仍将继续高速发展，中央空调与家用分散空调各有千秋。由于中

央空调在大面积采用时比较经济，在公共建筑和部分居住建筑中会成为主体。由于老式空

调所用工质CFC甚至HCFC对大气臭氧层导致破坏，将尽快被取而代之。变风量空调、

蓄能空调、热泵型空调等节能型空调日勺使用将日益广泛。室内空气品质的改善也必将会受

到更大重视。

我国建筑照明节能潜力巨大，目前节能灯所占份额很小。此后，积极推广节能的高光

效长寿命灯具，如在建筑中使用高压钠灯、紧凑型荧光灯和细管节能日光灯，将能获得明

显的节能效益。

3.各个气候区的建筑热环境和大气环境逐渐改善，建筑总能耗有所增长

我国气候严酷，祖祖辈辈饱受冬寒夏热的煎熬，目前仍有某些建筑冬天结露潮凉，夏

日高温烘烤，尤其是有些房屋的顶层房间和西晒房间，住户苦不堪言。对于这些高耗能建

筑，单纯用加强采暖与多用空调只能使能源愈加挥霍。因此，无论是对这些既有建筑进行

节能改造，还是为他们新建房屋，都应当坚持节省建筑用能与改善热环境相结合的原则。

各个不一样的气候区域都要在改善建筑热舒适条件下节省能源，并在节省能源的基础上，

不停提高建筑热舒适程度。由于人民经济条件的改善，建筑物的保温隔热，加上采暖与空

调，使全国城镇建筑夏季室温低于30℃,冬季室温到达18℃的基本规定，是可以逐渐实

现班

由于各地单位建筑面积能耗会逐渐得到减少，加上其他方面的共同努力，许多都市大

气环境恶劣的状况也会有所改善，尤其是在大面积地开展既有建筑节能改造后，将会获得

更为明显的效果。

尽管建筑节能方面作出了重大的努力，在目前中国人均能耗很低的状况下，建筑总能

耗逐渐增长仍然是必然的趋势，不过假如不抓紧建筑节能工作，建筑总能耗增长的速度必

然会快得多。

4.建筑节能科学技术迅速进步，建筑节能产业愈益兴旺发达

建筑节能是一门新兴科学，与原有专业分工不一样，它包具有建筑、施工、采暖、通

风、空调、照明、家电、建材、热工、能源、环境、检测、计算机软件等许多专业内容，

是许多专业学科边缘交叉并结合形成的，在社会需要的推进下，许多高等院校、科研院所

和生产单位都在围绕不一样方面进行研究开发，正在出现蓬勃发展的新局面。

建筑节能又是一门实践科学与工程技术，从都市和小区的规划、供热系统的设计、建

筑物的设计和施工、房屋开发建设，到物业管理与设备运行，从一种区域的建筑节能管理

贯彻到居民的自觉节能行为，都是不可缺的重要环节，都需要多方面的通力合作，配合协

调。

建筑节能又牵涉到一种庞大的产业群体，它包括保温隔热材料与制品，节能门窗、采

暖、通风、空调、照明等节能设备、器件、管材与系统等等。伴随建筑节能规模的迅速扩

大，建筑节能有关产业越来越多，通过国外资本与技术的引进，功能质量与价格的市场竞

争和优胜劣汰，在规模日益扩大的同步，产业构造和产品构造将趋于合理，技术也能获得

不停进步。

在市场经济的推进下，伴随住房体制改革的前进，房屋用能费用理所当然地要由住户

承担，节省建筑用能势必逐渐成为广大居民的自觉规定，加上改善大气环境愈来愈迫切规

定减轻建筑用能带来的污染，建筑节能将是大势所趋，人心所向，既是国家民族利益的需

要，又是亿万群众自己的切身事业，它必将克服目前存在的多种困难，在新世纪得到跨越

式的发展。

1-7节能建筑设计日勺基本知识

一、日照基本知识

世界上最大的可供运用时再生能源是太阳能，建筑节能首先在于尽量地应用太阳光采

热或致凉，到达节能的目的，要学习节能建筑设计及原理，应对太阳能辐射、日照、气候

等基本知识有所理解。

1.太阳能辐射

太阳是以辐射方式不停地向地球供应能量，太阳辐射的波长范围很广，但绝大部分能

量集中在波长在0.15~4Pm,占太阳辐射总能的）99%,其可见光区中波长在0.4~0.96pm,

占太阳辐射总能的50%,红外线区（波长＞0.76pm）,占太阳辐射总能的43%,紫外线区

（波长＜0.4pm）,占太阳辐射总能的7%（太阳辐射波谱如图1-2）。

X0

21.04

,74

16

58

O.

0.00

0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.2

波长。乂⑺)

图1-2太阳辐射日勺波谱

太阳辐射在进入地球表面之前，将通过大气层，太阳能一部分被反射回宇宙空间，一

部分被吸取或被散射，这些过程称作日照衰减。在海拔150km上空太阳辐射能量保持在

100%,当抵达海拔88km上空时，X射线几乎所有被吸取并吸掉部分紫外线，当光线更深

地穿入大气抵达同温层时，紫外辐射被臭氧层中的臭氧吸取，即臭氧对环境起到屏蔽作用。

当太阳光线穿入更深、更稠密的大气层时，气体分子会变化可见光的直线方向传播,

使之朝各个方向散射。由对流层中的尘埃和云的粒子深入对太阳光散射称为漫散射，散射

和漫散射使一部分能量逸出到外部空间，一部分能量则向下传到地面，真正被地面吸取的

太阳辐射能量仅是总能量的1/2如下。

2.日照变化的基本知识

节能建筑要合理处理阳光对冬夏季日勺不一样需要,首先应掌握某一地区的不一样日照

及太阳照射的角度。我们赖以生存的地球在不停地自转，并不停围绕太阳进行公转，因此

太阳对地球上每一地点、每一时刻的日照都在有规律地发生变化。

地球绕太阳公转是沿黄道面循着椭圆轨道运动，太阳位于椭圆的两个焦点之一上，公

转周期为365天，地球近日点和远日点分别出目前1月及7月。除公转外，地球产生昼夜

交替的自转是与黄道面成23°27'（南北回归线）的倾斜运动，这一倾斜角在地球日勺自转

和公转中一直不变，太阳光线由于地球存在倾斜，其入射到地面的交角发生变化，相对来

讲日照光线与地面垂直时，该地区进入盛夏，有较大倾角时进入冬季，由此使地球产生明

显的季节交替（图1-3）»

S

当每年的6月22日（夏至），地球自转轴的北端向公转轴倾斜，其交角为23。27，，

这天，地球赤道以北地区日照时间最长、照射面积也最大；当12月22日（冬至），地球

赤道以北地区偏离公转轴23°27',这天，地球赤道以北地区日照时间最短、照射面积最

小。赤道以南地区的季节交替与北半球恰好相反。我们在节能建筑设计的日照计算时常采

用夏至日及冬至日两天的经典日照为根据。

按理，夏至和冬至两日是同一地区在整年中

最热日和最冷日，但经验告诉我们，实际最热日

与最冷日要延迟一种月左右才出现，这是由于庞大的地球要受阳光照射而地表气温发生变

化需要一段时期所致，称为时滞现象。

3.太阳的高度角和方位角

地球由于自转而产生昼夜，由于围绕太阳公转而产生四季。但为了简化日照计算，假

定地球上某观测点与太阳的连线，来将太阳相对地面定位，提出高度角和方位角概念。

太阳高度角//是指观测点到太阳的连线与地面之间所形成的夹角，太阳方位角是指观

测到太阳连线的水平投影与正南方向所形成的夹角，用A表达，正南取0。，西向为正值,

东向为负值。为确定某日某地某一时刻的高度角的方位角（如图1-4）,太阳高度角和方

位角A可用下式表达：

sinh=sin^sin^+cos^cosQcos^（1-1）

sinAcosh=sinQcos<5（1-2）

式中h——太阳高度角；

A——太阳方位角;

（p——地理纬度；

O——时角，以正午为0,每小时时角15°下午取+,上午取

5——赤纬，冬至为-23°27,；夏至为23°27'；春、秋分为0°00。

二、风

地球表面由于气压不一样，高气压的大气流向低气压，由于气压差产生的空气流动，

即称之为“风工地点和高度相似但气压有差异而形成风，气压相似但高度不一样则气流

由高处流向低处同样会引起风，因此风与气压和高度直接有关。

从地球表面风的状况分析，由于受地球公转和自转作用，产生复合向心加速度和角转

动惯量，形成了风的方向从北半球看是顺时针方向从南半球看为逆时针方向而形成全球风

型图（图1-5）。对于节能建筑设计，风直接影响围护构造的渗透量而使建筑能耗增长，是

一项十分重要的原因。认识建筑和风的关系及规律将很大程度上影响建筑节能的效率。风

对气候和建筑的影响取决于风的某些物理量：风向、风速、风压及风与建筑或地貌的相对

关系等。

极地风

亚热带锋面

西风

亚热带高压区

东北信风

热带性而

东南信风

亚热带高压区

西风

亚寒带锋面

极地区

图1-5全球风型

1.风向和风速（v）：

按各地的不一样季节有一定的风向，风向按气象原理可分为16方位。某地一年中每

月的重要风向由当地气象资料提供，并与风速一起，引入“风叶玫瑰图”，从中可以理解

当地某月的风向状况。风速是指风每秒所流动的距离（m/s）,风速与地表物（如建筑等）

的高度成抛物线正比关系，即：

v/v0=（〃/%）。（1-3）

式中v/v0——某高度上的风速比；

/Z//ZQ----自地面以上改|图度比（h>h。）；/

a——系数，试验得取值0.2,实测得取值0.5。

一般风速分为0~6七级，一般按Beaufort氏将风速分为0~12十三级。

2.风压（P）

风压是指有一定风速的风对于垂直面上发生日勺压力值（kgf/n?）（lkgf/m2=9.80665Pa）,

风压和风速的J关系（图1-6）,由函数表达：

P=kv1（1-4）

式中k——常数；

v----风速。

从力学上讲，在单位面积上受成直角的风压力称之为“风速度压”（。），风速度压

与平均风速和建筑高度（H）有关，一般讲。与P成正比，。与H成靠近2倍关系增长,

并且和建筑体型通过一定法则计算，不一样体型的风压分布状况见图1-6,

P=CQ（1-5）

式中P——风压（kgf/m2）；

C——风力系数（图1-10）；

Q——风速度压（kgf/n?）。

0.5

风压系数（h）

图1-6风速、风压、风力系数、风速变压

3.风与建筑物的相对关系

W.Georgil提出风在碰到突出物后“风阴影”的计

算经验公式：

d=Hcosa/2（1-6）

其中，H,d,a等关系可通过图1-7表达。

对于建筑物（高为H）而言，当风吹向建筑

团Hd^a*亥团

一侧，在其背后所形成的风阴影，通过风洞试验

可以测得，其风影长度为6H左右，风阴影的最大矢高为1.5〃左右（见图1-8）。

U

J

O

O

I

图1-8风阴影图

4.风与室内环境的关系

作为气候原因之一的风对地貌和建筑物有影响之外，风通过建筑洞口对室内环境也会

带来直接影响，风可以加大人体散热量和除湿，将室内有害物质带走，尤其在夏季对室内

环境至关重要，通过简朴实测我们得出如表1-6的数据。从表1-6中我们看到，室内环境

风速不小于LOm/s时对室内工作学习会带来影响，而取0.5m/s如下可以认为到达对风速

感受的舒适范围，但最终要确定何种风速是舒适风速则应从舒适方程式中的诸多原因综合

考虑。

表1-6风速对人体及作业之影响

风速（m/s）对人体及作业之影响

0-0.25不易察觉

0.25~0.5快乐，不影响工作

0.5~1.0一般快乐，但须提防薄纸被吹散

1.0~1.5稍有风声及令人讨厌的吹袭，草面纸张吹散

风击明显，薄纸吹扬，厚纸吹散，若欲维持良好的工作及健康条件，需改正合适风

1.5-7

量及控制风的途径。

三、

温度是气候条件的重要原因，也是节能建筑设计要满足的重要功能之一。地球大气温

度来自太阳的热辐射，因此温度变化直接与日照变化有关，气温在一年中的四季变化称之

为“年变化”，每天的昼夜变化称之为“日变化”。年变化一般按太阳高度角变化而变化，

夏季由于太阳高度角大，阳光的照射时间长，因此体现出较高的大气温度；冬季则相反，

其温度的差异受地理纬度影响，纬度越大气温越高，靠近35。的地带其气温的年平均在

15℃左右。日变化同样取决于太阳日照时数，白天日照较长，温度提高；夜间无日照，温

度下降，据记录，日最低气温出目前上午5~6时，日最高气温约在午后13~14时。

1.温度的J影响因子

温度除了受太阳辐射强度、日照和地理纬度的影响外，还与当地的自然条件有关。一

般来讲，大陆性气候时日变化大，海洋性气候日变化小，高山日变化小，而山岳和盆地日

变化大。止匕外，云层的影响也是温度变化的重要原因，并且温度伴随离地表的高度增长而

减小，一般以每100m下降0.5~0.6℃速率递减。

2.平均温度

为了精确表达其地区的气温状况，阐明某地区的气候特性，常使用平均温度来衡量，

平均温度分月平均温度（与）和年平均温度（T）,其计算式为

T=£1tm.n）/365（1-7）

式中n——各月的日数。

3.极端气温

节能建筑设计有关气候的重要问题之一，是要处理人体不舒适场所，即克服由于气温

（或其他气候要素）的“极端效应”给环境带来的不舒适的也许。一般在气象资料中可以

查到当地的极端最高气温和极端最低气温及其寒冷期和炎热期的迄止时间划定。这些资料

可以反应当地的气温条件，并引导节能建筑设计采用一定的技术措施来处理温度给环境舒

适带来的问题。