建筑节能设计与评估作业指导书

建筑节能设计与评估作业指导书TOC\o"1-2"\h\u22240第1章建筑节能设计基础 429441.1节能设计概述 4314201.1.1节能设计定义 4301181.1.2节能设计原则 469731.1.3节能设计目标 4222481.2建筑能耗分析 441641.2.1建筑能耗组成 425651.2.2建筑能耗影响因素 4108651.2.3建筑能耗计算方法 4252351.3节能设计标准与规范 4262841.3.1国家及地方节能标准 5109701.3.2行业节能规范 5110271.3.3绿色建筑评价标准 5188311.3.4建筑节能设计指南 516467第2章建筑节能设计原则与方法 557122.1节能设计原则 547792.2被动式节能设计 5233122.3主动式节能设计 624625第3章建筑围护结构节能设计 6127553.1墙体节能设计 6261253.1.1设计原则 6106083.1.2墙体材料选择 6278473.1.3墙体构造设计 6125893.1.4墙体热工功能计算 7214773.2门窗节能设计 726763.2.1设计原则 7325983.2.2门窗材料选择 7145753.2.3门窗构造设计 7239543.2.4门窗热工功能计算 7278573.3屋面与地面节能设计 7131363.3.1设计原则 7193.3.2屋面与地面材料选择 75683.3.3屋面与地面构造设计 799663.3.4屋面与地面热工功能计算 718956第4章建筑通风与空调系统节能设计 8135354.1通风系统节能设计 882084.1.1通风系统概述 889404.1.2自然通风设计 8140134.1.3机械通风设计 8105094.2空调系统节能设计 834.2.1空调系统概述 830444.2.2空调系统类型及选型 898934.2.3空调系统设计参数优化 923444.3冷热源及末端设备选型 9162484.3.1冷热源设备选型 9246874.3.2末端设备选型 9229184.3.3节能措施 99017第5章建筑照明与电气系统节能设计 931785.1照明系统节能设计 936925.1.1照明设计原则 9241545.1.2照明系统选型 91635.1.3照明控制系统设计 10265575.2电气系统节能设计 10317415.2.1电气设备选型 1021155.2.2电气系统优化 10223485.2.3能效管理系统 10250425.3太阳能光伏发电系统应用 1086595.3.1太阳能光伏发电系统选型 10122295.3.2系统设计 1056295.3.3系统运行与维护 101369第6章建筑节能评估方法与指标 1068286.1节能评估概述 1051716.2能耗模拟与计算 1141086.2.1能耗模拟 11257026.2.2能耗计算 11194816.3节能评估指标体系 11290316.3.1总体指标 1131286.3.2分项指标 11316876.3.3细分指标 113205第7章建筑节能评估案例分析 1276067.1案例一：公共建筑节能评估 12150607.1.1项目背景 12247267.1.2评估方法 12272517.1.3评估结果 12174447.2案例二：居住建筑节能评估 12223127.2.1项目背景 12276587.2.2评估方法 12309837.2.3评估结果 1237957.3案例三：工业建筑节能评估 12307407.3.1项目背景 12229307.3.2评估方法 13178647.3.3评估结果 1321954第8章建筑节能改造设计与评估 13214948.1节能改造设计原则 1328538.1.1科学合理性原则 13234608.1.2整体优化原则 1396528.1.3经济适用性原则 13316948.1.4可持续发展原则 13265798.2节能改造措施与策略 13305178.2.1围护结构改造 13131658.2.2供暖通风系统改造 14208968.2.3空调系统改造 1422098.2.4照明系统改造 14205468.3节能改造效果评估 1438768.3.1节能效果评估指标 14158988.3.2评估方法 14101318.3.3评估结果应用 147305第9章建筑节能经济性分析 14113189.1节能投资与经济效益 14269999.1.1投资概述 1512909.1.2经济效益分析 15122199.2节能经济性评价指标 1543769.2.1投资回收期 15316519.2.2净现值 15141609.2.3内部收益率 15237539.2.4节能率 15172959.3节能经济性评价方法 15101449.3.1定性分析方法 1562589.3.2定量分析方法 15318389.3.3综合评价方法 1617699第10章建筑节能设计与评估实践 16157610.1节能设计实践案例 161799810.1.1案例背景 161553210.1.2设计目标 161326510.1.3节能措施 1691610.1.4预期效果 162686010.2节能评估实践案例 16778810.2.1案例背景 162534410.2.2评估方法 172585210.2.3评估指标 171307410.2.4评估结果 171718410.3节能设计评估一体化实践案例 1718210.3.1案例背景 171040010.3.2一体化策略 172075410.3.3实施步骤 172882810.3.4效果分析 17第1章建筑节能设计基础1.1节能设计概述1.1.1节能设计定义节能设计是指在建筑设计和建造过程中，通过采用一系列节能技术、材料和措施，降低建筑能源消耗，提高能源利用效率的设计方法。1.1.2节能设计原则（1）遵循国家及地方节能政策、法规和标准；（2）充分考虑建筑物的地理位置、气候条件、功能需求和使用寿命；（3）综合运用各种节能技术，实现能源消耗的最优化；（4）注重建筑物的整体功能，提高室内环境质量。1.1.3节能设计目标（1）降低建筑能源消耗；（2）提高能源利用效率；（3）减少温室气体排放；（4）实现可持续发展。1.2建筑能耗分析1.2.1建筑能耗组成建筑能耗主要包括供暖、空调、照明、动力和热水等方面的能耗。1.2.2建筑能耗影响因素（1）建筑物本身的特性，如体型系数、朝向、保温隔热功能等；（2）室外气候条件，如温度、湿度、风速等；（3）室内环境要求，如温度、湿度、光照等；（4）建筑使用方式，如使用时间、人员密度等。1.2.3建筑能耗计算方法（1）逐时能耗计算法；（2）月能耗计算法；（3）年能耗计算法；（4）能耗模拟分析法。1.3节能设计标准与规范1.3.1国家及地方节能标准（1）国家标准《建筑节能设计标准》（GB501892015）；（2）地方标准，如《北京市建筑节能标准》等。1.3.2行业节能规范（1）建筑行业节能规范，如《民用建筑节能设计标准》等；（2）其他行业节能规范，如《公共建筑节能设计标准》等。1.3.3绿色建筑评价标准（1）国家标准《绿色建筑评价标准》（GB/T503782019）；（2）地方绿色建筑评价标准，如《北京市绿色建筑评价标准》等。1.3.4建筑节能设计指南各类建筑节能设计指南，如《公共建筑节能设计指南》等，为设计师提供具体的节能设计建议和措施。第2章建筑节能设计原则与方法2.1节能设计原则建筑节能设计应遵循以下原则：（1）整体性原则：将建筑节能设计与建筑整体设计相结合，充分考虑建筑物的功能、形式、结构、材料等因素，实现能源的高效利用。（2）区域性原则：根据建筑物所在地的气候特点，合理利用当地自然资源，提高能源利用效率。（3）超前性原则：采用先进的节能技术、材料和设备，提高建筑物的节能功能。（4）经济性原则：在满足节能要求的前提下，充分考虑投资回报，实现经济效益与节能效益的平衡。（5）可持续性原则：在节能设计中，充分考虑环境保护和资源利用，降低建筑对环境的负面影响。2.2被动式节能设计被动式节能设计主要通过优化建筑物的形态、朝向、布局、围护结构等方面，降低建筑物的能耗需求。具体方法如下：（1）合理利用自然光照：通过合理设计建筑物的朝向、开窗方向和面积，提高室内光照质量，减少照明能耗。（2）优化建筑布局：采用紧凑型建筑布局，降低建筑体型系数，减少建筑外表面积，从而降低传热损失。（3）提高围护结构热工功能：选用高功能的保温材料、隔热材料和门窗，提高围护结构的保温隔热功能，降低能耗。（4）利用自然通风：合理设计建筑物的开窗面积、方向和布局，引导自然通风，降低空调能耗。2.3主动式节能设计主动式节能设计主要通过采用先进的节能技术、设备和系统，提高建筑物的能源利用效率。具体方法如下：（1）高效能源设备：选用高效能源设备，如高效空调、热水器等，降低能耗。（2）可再生能源利用：利用太阳能、地热能等可再生能源，降低化石能源消耗。（3）智能控制系统：采用智能化控制系统，实现建筑设备的自动调节，提高能源利用效率。（4）节能运行策略：制定合理的节能运行策略，如分区控制、分时段控制等，降低能耗。（5）建筑一体化设计：将建筑与节能设备、系统进行一体化设计，提高整体节能效果。第3章建筑围护结构节能设计3.1墙体节能设计3.1.1设计原则墙体的节能设计应根据我国建筑节能标准，遵循保温、隔热、气密性、耐久性和经济性原则。合理选材，优化构造，提高墙体整体热工功能。3.1.2墙体材料选择选用热工功能优良的墙体材料，如加气混凝土、烧结页岩空心砖、岩棉板等。根据不同气候区域和建筑类型，选择合适的墙体材料。3.1.3墙体构造设计合理设计墙体的热桥部位，采用断热桥设计。优化墙体内部构造，提高保温隔热功能。注重墙体的气密性设计，降低空气渗透热损失。3.1.4墙体热工功能计算根据相关标准，计算墙体的热阻、热导率等热工功能参数，保证满足节能要求。3.2门窗节能设计3.2.1设计原则门窗节能设计应遵循保温、隔热、气密、水密和抗风压功能原则。选用高功能门窗材料，合理确定门窗尺寸和开启方式。3.2.2门窗材料选择选用低热导率、高强度的门窗型材，如断桥铝合金、塑钢、木材等。采用双层或三层中空玻璃，提高门窗的保温隔热功能。3.2.3门窗构造设计优化门窗框料与玻璃之间的密封设计，提高气密性。采用合理的门窗五金配件，提高门窗的整体功能。3.2.4门窗热工功能计算计算门窗的热阻、传热系数等热工功能参数，保证满足节能要求。3.3屋面与地面节能设计3.3.1设计原则屋面与地面节能设计应遵循保温、隔热、防水、防潮和耐久性原则。根据建筑所在气候区域，合理选材和构造设计。3.3.2屋面与地面材料选择选用保温隔热功能优良的屋面和地面材料，如挤塑聚苯乙烯泡沫板、岩棉板、泡沫玻璃等。3.3.3屋面与地面构造设计合理设计屋面和地面的保温隔热层，保证其连续、均匀。注意屋面和地面的防水、防潮处理，防止热损失。3.3.4屋面与地面热工功能计算根据相关标准，计算屋面和地面的热阻、热导率等热工功能参数，保证满足节能要求。第4章建筑通风与空调系统节能设计4.1通风系统节能设计4.1.1通风系统概述通风系统是建筑内部环境质量的重要组成部分，其设计应充分考虑节能要求。本节主要介绍通风系统的节能设计原则和方法。4.1.2自然通风设计自然通风利用室内外温差、风压等自然条件实现空气流动，降低建筑能耗。自然通风设计应考虑以下要点：（1）合理布局建筑朝向、开窗方向及窗户面积；（2）优化室内空间布局，提高通风效率；（3）采用导流、加速等通风措施，提高通风效果；（4）结合建筑造型，利用风压、温差等自然条件。4.1.3机械通风设计机械通风系统通过风机、风管等设备实现空气流动，满足室内空气质量要求。机械通风设计应遵循以下原则：（1）合理选择风机、风管及附件，降低系统阻力；（2）优化通风系统布局，减少风管长度及弯头数量；（3）采用变频调速技术，实现风机运行状态的优化调整；（4）充分利用热回收技术，提高能源利用率。4.2空调系统节能设计4.2.1空调系统概述空调系统是建筑能耗的主要组成部分，其节能设计具有重要意义。本节主要介绍空调系统的节能设计原则和方法。4.2.2空调系统类型及选型根据建筑特点和需求，合理选择空调系统类型，包括：（1）冷水机组、热泵、风冷热泵等空调机组；（2）风机盘管、地板辐射、全热交换等末端装置；（3）空气源、水源、地源等热源形式。4.2.3空调系统设计参数优化优化空调系统设计参数，降低能耗，包括：（1）合理确定空调负荷；（2）选取适宜的空调工况及运行参数；（3）提高空调系统运行效率，降低能耗。4.3冷热源及末端设备选型4.3.1冷热源设备选型根据建筑负荷特点，选择合适的冷热源设备，包括：（1）冷水机组、热泵等设备功能参数的匹配；（2）设备容量及台数的确定；（3）考虑能源价格、环保要求等因素，选择经济、环保的冷热源设备。4.3.2末端设备选型根据建筑空间需求，选择适宜的末端设备，包括：（1）风机盘管、地板辐射等末端设备功能参数的匹配；（2）设备容量及数量的确定；（3）考虑室内空气质量、舒适度等因素，选择适合的末端设备。4.3.3节能措施在冷热源及末端设备选型过程中，采取以下节能措施：（1）选用高效、节能的设备；（2）合理设计管道、风管等输送系统，降低输送能耗；（3）采用变频调速、智能控制系统，实现设备运行状态的优化调整。第5章建筑照明与电气系统节能设计5.1照明系统节能设计5.1.1照明设计原则照明系统节能设计应遵循以下原则：合理选用光源和灯具，提高照明效率；优化照明布局，减少照明能耗；充分利用自然光，降低人工照明需求。5.1.2照明系统选型（1）光源选型：优先选用高效、低耗、长寿命的光源，如LED、荧光灯等。（2）灯具选型：选用高光效、低耗能的灯具，如反射式灯具、透镜式灯具等。5.1.3照明控制系统设计（1）分区控制：根据不同功能区域的需求，设置独立的照明控制开关，实现分区控制。（2）智能控制：利用照明控制系统，实现照明的自动调节，如亮度调节、定时开关等。5.2电气系统节能设计5.2.1电气设备选型（1）变压器选型：选用高效、低损耗的变压器，降低变压器能耗。（2）电缆选型：合理选用电缆截面，降低线路损耗。5.2.2电气系统优化（1）配电系统优化：合理布局配电系统，降低线路损耗。（2）电气设备运行优化：采用先进控制策略，提高电气设备的运行效率。5.2.3能效管理系统建立能效管理系统，对电气设备进行实时监测、分析，发觉能耗异常，及时进行优化调整。5.3太阳能光伏发电系统应用5.3.1太阳能光伏发电系统选型根据建筑所在地的光照条件、建筑用途等，合理选用太阳能光伏发电系统。5.3.2系统设计（1）光伏组件布置：根据建筑屋面、墙面等可利用空间，合理布置光伏组件。（2）电气接入：光伏发电系统接入建筑电气系统，实现自发自用、余电上网。5.3.3系统运行与维护建立健全太阳能光伏发电系统的运行与维护制度，保证系统稳定运行，提高发电效率。第6章建筑节能评估方法与指标6.1节能评估概述建筑节能评估作为衡量建筑能源消耗功能的重要手段，对于推动建筑行业可持续发展具有重要意义。本章主要介绍建筑节能评估的基本概念、目的和作用，以及评估过程中所遵循的原则和方法。6.2能耗模拟与计算6.2.1能耗模拟能耗模拟是建筑节能评估的核心环节，通过模拟建筑在不同工况下的能源消耗情况，为评估提供依据。常用的能耗模拟软件有EnergyPlus、DOE2等。6.2.2能耗计算能耗计算主要包括以下步骤：（1）确定计算边界：包括建筑物的形状、尺寸、朝向、材料等参数；（2）建立能耗模型：根据计算边界，构建建筑能耗计算模型；（3）输入边界条件：包括室外气候数据、室内热环境参数等；（4）计算能耗：运用能耗模拟软件，计算建筑全年能耗；（5）分析结果：对计算结果进行分析，为节能评估提供依据。6.3节能评估指标体系6.3.1总体指标总体指标主要包括以下几项：（1）建筑能耗强度：表示单位建筑面积的能耗，单位为千瓦时/平方米·年（kWh/m²·a）；（2）建筑节能率：表示建筑节能效果与基准建筑相比的百分比；（3）碳排放强度：表示单位建筑面积的碳排放量，单位为千克/平方米·年（kg/m²·a）。6.3.2分项指标分项指标主要包括以下几项：（1）围护结构热工功能指标：包括传热系数、热阻等；（2）设备系统功能指标：包括空调、照明、电梯等设备系统的能耗指标；（3）可再生能源利用指标：包括太阳能、地热能等可再生能源的利用比例。6.3.3细分指标细分指标主要包括以下几项：（1）建筑朝向与体型系数：影响建筑能耗的重要因素；（2）窗墙比：窗户面积与墙体面积之比，反映建筑采光与保温功能；（3）室内外温差：反映室内热环境与室外气候的匹配程度；（4）室内空气质量：影响人体舒适度及健康的重要指标。通过以上指标体系的建立，可以为建筑节能评估提供全面、科学的依据，从而指导建筑设计与施工，提高建筑节能水平。第7章建筑节能评估案例分析7.1案例一：公共建筑节能评估7.1.1项目背景公共建筑作为我国建筑能耗的重要部分，其节能评估具有重要意义。本案例选取某市区一栋办公大楼进行节能评估。7.1.2评估方法根据《公共建筑节能设计标准》（GB501892015）及相关规范，采用能耗模拟软件对该建筑进行能耗分析。7.1.3评估结果经评估，该办公大楼在设计阶段采取了有效的节能措施，如优化建筑体型、采用高功能围护结构、选用高效节能设备等。预计全年节能率为60%以上。7.2案例二：居住建筑节能评估7.2.1项目背景居住建筑是我国建筑能耗的另一个重要组成部分，本案例选取某住宅小区进行节能评估。7.2.2评估方法依据《居住建筑节能设计标准》（GB501892015）及相关规范，采用能耗模拟软件对住宅小区进行能耗分析。7.2.3评估结果评估结果显示，该住宅小区在设计阶段充分考虑了建筑朝向、采光、通风等因素，采用了高效的围护结构、节能型材料和设备。预计全年节能率为50%以上。7.3案例三：工业建筑节能评估7.3.1项目背景工业建筑是我国能源消耗的重要领域，本案例选取某制造业工厂进行节能评估。7.3.2评估方法根据《工业建筑节能设计标准》（GB504112019）及相关规范，采用能耗模拟软件对该工厂进行能耗分析。7.3.3评估结果经过评估，该工厂在设计和施工阶段注重了节能措施，如优化建筑设计、提高设备效率、利用可再生能源等。预计全年节能率为40%以上。通过以上三个案例的分析，可以看出不同类型的建筑在采取合理的节能措施后，均能取得显著的节能效果。建筑节能评估有助于发觉建筑能耗的薄弱环节，为我国建筑节能工作提供科学依据。第8章建筑节能改造设计与评估8.1节能改造设计原则8.1.1科学合理性原则在进行建筑节能改造设计时，应充分考虑建筑物的结构、功能、地理位置和气候条件等因素，保证设计方案的合理性和科学性。8.1.2整体优化原则节能改造设计应从整体出发，对建筑物的围护结构、供暖通风、空调系统等进行综合优化，以提高建筑整体节能功能。8.1.3经济适用性原则在保证节能效果的前提下，应充分考虑改造项目的投资成本和运行维护成本，力求实现经济效益与节能效果的最佳平衡。8.1.4可持续发展原则节能改造设计应遵循可持续发展的理念，注重节能、环保、低碳，减少能源消耗和环境污染。8.2节能改造措施与策略8.2.1围护结构改造（1）提高墙体、屋面、地面的保温功能；（2）优化窗户、幕墙的气密性、隔热功能；（3）合理设计遮阳、隔热设施。8.2.2供暖通风系统改造（1）更新供暖设备，提高热效率；（2）优化通风系统，降低能耗；（3）引入可再生能源供暖技术。8.2.3空调系统改造（1）采用高效节能的空调设备；（2）优化空调系统运行策略；（3）利用变频、热回收等技术降低能耗。8.2.4照明系统改造（1）采用高效节能的照明设备；（2）实施智能照明控制系统；（3）充分利用自然光。8.3节能改造效果评估8.3.1节能效果评估指标（1）节能量：以建筑物改造前后能耗数据为基础，计算节能率；（2）节能投资回收期：分析改造项目的投资回收期；（3）环境效益：评估改造项目对环境污染的减少程度。8.3.2评估方法（1）能耗模拟分析：运用能耗模拟软件，预测改造后的能耗情况；（2）实际运行监测：对改造后的建筑物进行长期运行监测，分析节能效果；（3）经济性分析：结合投资成本、运行维护成本等因素，评估改造项目的经济性。8.3.3评估结果应用（1）为建筑节能改造提供决策依据；（2）指导同类建筑物的节能改造设计与实施；（3）为相关部门制定建筑节能政策提供参考。第9章建筑节能经济性分析9.1节能投资与经济效益9.1.1投资概述在进行建筑节能设计与评估过程中，节能投资是关键环节之一。节能投资主要涉及节能技术、设备、材料和人力资源的投入。合理控制节能投资，将直接影响到建筑节能项目的经济效益。9.1.2经济效益分析建筑节能项目实施后，可以从以下几个方面体现经济效益：（1）节能降耗：降低建筑能源消耗，减少运行成本；（2）提高能效：提高能源利用效率，提升建筑品质；（3）环保效益：减少污染物排放，改善环境质量；（4）政策支持：获取国家和地方政策补贴，降低投资成本。9.2节能经济性评价指标9.2.1投资回收期投资回收期是指节能项目投资成本在运行过程中，因节能效益而逐年回收所需的时间。投资回收期越短，说明项目经济性越好。9.2.2净现值净现值是指将节能项目未来现金流入与现金流出折现至基准年，计算出的现值差额。净现值越高，项目经济性越优。9.2.3内部收益率内部收益率是指使项目净现值等于零的折现率。内部收益率越高，项目投资回报越可观。9.2.4节能率节能率是指节能项目实施后，节约能源消耗量与基期能源消耗量的比值。节能率越高，项目节能效果越显著。9.3节能经济性评价方法9.3.1定性分析方法定性分析方法主要包括专家评审、案例分析等，主要通过对项目实施过程中的技术、经济、环境等因素进行分析，评估项目的节能经济性。9.3.2定量分析方法定量分析方法主要包括动态分析法和静态分析法。（1）动态分析法：利用现金流量分析，考虑资金时间价值，计算评价指标，如净现值、内部收益率等；（2）静态分