1-4建筑节能课程

建筑节能技术江苏建筑职业技术学院

学习单元一

建筑节能与可持续发展主讲教师张洪波

学习单元一

建筑节能与可持续发展第四讲建筑节能计算初步主要内容1热惰性指标D计算2综合遮阳系数计算回顾体形系数计算S=Fe/Ve窗墙面积比计算

围护结构传热系数计算外墙平均传热系数1）热惰性指标(D)热惰性指标是综合反映建筑物外墙蓄热和导热基本关系的技术指标，是目前居住建筑节能设计标准中评价外墙和屋面隔热性能的一个设计指标，它是表征在夏季周期传热条件下，外围护结构抵抗室外温度波动和热流波动能力的一个无量纲指标，以符号D表示，D值越大，周期性温度波与热流波的衰减程度越大，围护结构的热稳定性愈好。

1热惰性指标计算2）蓄热系数（S）

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)

3）单一材料层围护结构

热惰性指标计算计算公式如下：D=R•S

式中R——材料层的热阻(m2•K/W)S——材料的蓄热系数(W/m2•K)4）多层围护结构热惰性指标计算计算公式如下：∑D=D1+D2+…+Dn=∑R·S=R1S1+R2S2+…+RnSn式中D1、D2……Dn——各层材料的热惰性指标R1、R2……Rn——各层材料的热阻[(m2.K)/W],S1、S2……Sn——各层材料的蓄热系数[W/(m2.K)]5）热惰性指标计算

例1：以490mm厚黏土实心砖墙为例,计算其热惰性指标D值，见图一。已知Ri=0.11,Re=0.04,δ1=0.02,λ1=0.87δ2=0.49,λ2=0.81,δ3=0.02,λ3=0.93，S1=10.75

S2=10.63，S3=11.37图一

多层实心黏土墙5）热惰性指标计算

问题分析：R1=0.02/0.87=0.023(m2.K/W)R2=0.49/0.81=0.605(m2•K/W)R3=0.02/0.93=0.022(m2•K/W)

D=R1S1+R2S2+R3S3=0.023×10.75+0.605×10.63+0.022×11.37=0.247+6.431+0.25t=6.928（与KP=l/R0=l/0.8=1.25(W/m2.K)结合）

5）热惰性指标计算

结论：在建筑节能设计时，既要注意传热系数K对节能的影响，同时也要注意热稳定性大小即热惰性指标D值。围护结构各部分的传热系数K和热惰性指标D是建筑节能工作中一项重要的技术要求，建筑节能设计规范对其有明确的要求，见表一

传热系数和热惰性指标的设计规定 表一屋顶外墙分户墙和楼板底部自然通风的架空楼板户门K≤1.0D≥3.0K≤1.5D≥3.0K≤2.0K≤1.5K≤3.0K≤0.8D≥2.5K≤1.0D≥2.5备注：传热系数K单位为W/(m2•K)。6）热惰性指标和传热系数例2：某居住建筑其结构体系为框架结构，其外墙主体为240mm厚P型烧结多孔砖，保温层为35mm厚胶粉聚苯颗粒浆料；其外墙主体部位构造及主要热工参数如下：20mm厚混合砂浆R=0.023m2•K/W；240mm厚P型烧结多孔砖R=0.414m2•K/W；240mm厚钢筋混凝土梁、柱(墙)R=0.115m2•K/W35mm厚胶粉聚苯颗粒保温砂浆R=0.486m2.K/W；5mm厚抗裂砂浆(含玻纤网)R=0.003m2•K/W；弹性底涂、柔性腻子、外墙涂料、内墙涂料

R=0.002m2•K/W。

若外墙主体与结构性热桥的面积比例为A:B=0.65：0.35，且此建筑的热惰性指标D大于3.0。为施工方便，热桥部位和主体结构部位的保温构造和厚度都相同采用这种节能构造能否满足地方标准《居住建筑节能设计标准》DB33/1015—2003（浙江）中外墙规定性指标要求？

问题分析：主体部位：应包括混合砂浆、烧结多孔砖、聚苯颗粒保温砂浆、抗裂砂浆以及弹性底涂、柔性腻子、外墙涂料、内墙涂料，其K值为

[W/(m2•K)]热桥部位：混合砂浆、混凝土(梁和柱）、聚苯颗粒保温砂浆、抗裂砂浆以及弹性底涂、柔性腻子、外墙涂料、内墙涂料

[W/(m2•K)]

外墙平均传热系数Km外墙整体上包含两个部分，主体部位(砖墙）和热桥部位(混凝土梁和柱）已知条件，D≥3.0。式中Km——外墙平均传热系数[W/(m2•K)]；Kp——外墙主体部位传热系数[W/(m2•K)],Fp——外墙主体面积(m2);Kb——外墙主体热桥部位传热系数[W/(m2•K)]；Fb——外墙主体热桥面积(m2)。结论：上述建筑构造，建筑节能满足地方标准《居住建筑节能设计标准》DB33/1015—2003中外墙规定性指标K≤1.5和D≥3.0的要求。[W/(m2•K)]

结论：通常情况下，围护结构主体与热桥部位采用相同厚度保温材料，可满足规定性指标的要求，但此时，沿着热桥部位传递热量的速度要快于主体结构部位。

另外，不同结构体系的建筑，可通过简化手法估算出主体结构与热桥部分的面积比例，按照各自构造材料的热工参数，计算出其平均传热系数。1）玻璃遮阳SC

（1）玻璃遮阳系数定义

实际透过窗玻璃的太阳辐射得热与透过3mm厚普通无色透明平板玻璃的太阳辐射得热之比值。

2综合遮阳系数计算在夏热冬冷地区，玻璃遮阳是指玻璃遮挡或抵御太阳光的能力（主要是针对玻璃围护结构），是表征窗玻璃在无其他遮阳措施情况下对太阳辐射透射得热的减弱程度。遮阳系数(SC)是衡量遮阳能力的具体技术指标,遮阳系数越小，阻挡阳光热量向室内辐射的性能越好。普通玻璃的遮阳系数SC较高，达到0.9左右，因此应对玻璃进行表面加工，改善玻璃的热工性能，从而最终减少玻璃围护结构的能耗损失，诸如热反射玻璃、吸热玻璃、低辐射LOW-E玻璃等。

a航向比：把标准的3mm白玻璃的太阳能透过率的取值称为航向比。我国取值为0.889，而国际上取0.87;当涉及国外建筑项目时应有共识。b太阳能得热系数SHGC:是指在相同条件下，太阳辐射能量透过玻璃进人室内的量与通过相同尺寸但无玻璃的开口进入室内的太阳能热量的比率c计算遮阳系数Sc=太阳能得热系数/航向比2）外遮阳系数SD（1）外遮阳：就是安装在建筑透明围护外的遮挡阳光的装置。为了节约能源，应对窗口和透明幕墙采取外遮阳措施。外遮阳分为水平遮阳SDH和垂直遮阳SDV2综合遮阳系数计算（2）水平遮阳水平遮阳板外遮阳系数SDH计算见公式

式中SDH——水平遮阳板夏季外遮阳系数an、bn——计算系数，按表二选用；PF—遮阳板外挑系数，PF=A/B当计算出的PF>1时，取PF=1;A-遮阳板外挑长度；B-遮阳板根部到窗对边距离。(A、B见图二)（3）垂直遮阳垂直遮阳板外遮阳系数SDV计算见公式

式中SDV——水平遮阳板夏季外遮阳系数；aV、bV——计算系数，按表二选用；PF—遮阳板外挑系数，PF=A/B当计算出的PF>1时，取PF=1;A-遮阳板外挑长度；B-遮阳板根部到窗对边距离（A、B见图二）图二遮阳板外挑系数(PF)计算示意图水平和垂直外遮阳计算系数 表二遮阳装置计算系数东东南南西南西西北北东北水平遮阳板an0.350.480.470.360.360.360.300.48bn-0.75-0.83-0.79-0.68-0.76-0.68-0.58-0.83垂直遮阳板av0.320.420.420.420.330.410.440.43bv-0.65-0.80-0.80-0.82-0.66-0.82-0.84-0.833）综合遮阳系数SW有外遮阳设施时，综合遮阳系数=玻璃的遮阳系数X外遮阳的遮阳系数无外遮阳设施时，综合遮阳系数=玻璃遮阳系数。

4）综合外遮阳系数举例

已知某办公建筑按节能分类为乙类建筑(其外窗节能要求参照表三)，建筑南面长为32m(4m，8个开间房屋）层高3m，4层，每层设窗8个(3mX1.5m),遮阳系数每扇窗顶均设0.6m水平遮阳。已知6+12+6普通中空玻璃K=2.8[W/(m2•K)]，SC(玻璃）=0.86请判断其水平外遮阳系数是否满足要求，若将题中的水平遮阳改为室外卷帘百叶(外遮阳系数参照表四)，同样的玻璃规格，相同类别建筑时，外遮阳系数能否满足要求？

乙类建筑外窗节能技术指标表三外窗(包括透明幕墙）传热系数K[W/(m2•K)]遮阳系数SW(东、南、西向/北向）单一朝向外窗(包括透明幕墙）窗墙面积比≤0.2≤4.7—0.2<窗墙面积比≤0.3≤3.5≤0.55/—0.3<窗墙面积比≤0.4≤3.0≤0.50/0.600.4<窗墙面积比≤0.5≤2.8≤0.45/0.550.5<窗墙面积比≤0.7≤2.5≤0.40/0.500.7<窗墙面积比≤0.8≤2.0≤0.35/4.0常用外遮阳遮阳系数表表四遮阳形式遮阳系数垂直百叶/稀松织物帘76%室内水平软百叶55%~85%室内布帘55%~65%着色玻璃40%~65%阳光控制薄膜20%~60%树木完全遮阳、轻微遮阳20%~60%室外卷帘百叶30%室外遮阳篷25%~30%南向棚架上覆盖落叶攀缘植物或遮阳织物20%室外平行并貼近窗户的金属百叶15%~20%

分析：首先应计算窗墙面积比X,然后再找出其综合遮阳系数的要求：建筑窗墙比为0.375,査表三，其综合遮阳系数规范要求不高于0.5。下面就是要根据案例的条件，来计算其综合遮阳系数的具体数值。水平遮阳板：査表二南向ah=0.47bh=-0.79按公式及题目所给数据计算：

=0.47X(0.4)2-0.79X0.4+1=0.0752—0.316+1=0.759

则根据计算，其综合遮阳系数如下：综合遮阳系数=SC(玻璃）×SDH(外遮阳）

=0.86X0.759=0.653按规范要求南侧遮阳≤0.50,计算结果为0.653大于0.5限值，故不满足遮阳系数要求

乙类建筑外窗节能技术指标表三外窗(包括透明幕墙）传热系数K[W/(m2•K)]遮阳系数SW(东、南、西向/北向）单一朝向外窗(包括透明幕墙）窗墙面积比≤0.2≤4.7—0.2<窗墙面积比≤0.3≤3.5≤0.55/—0.3<窗墙面积比≤0.4≤3.0≤0.50/0.600.4<窗墙面积比≤0.5≤2.8≤0.45/0.550.5<窗墙面积比≤0.7≤2.5≤0.40/0.500.7<窗墙面积比≤0.8≤2.