21世纪北方节能建筑的热工设计(1)

2121 世纪北方节能建筑的热工设计世纪北方节能建筑的热工设计(1)(1) 摘要：在 3 年的时间内，通过国内外调查研究，设计 论证、实施及热工测试工作。达到了第三阶段节能 30的 目标，单位面积的耗热量为/，比设计值还要小。当然作 好建筑物的节能工作，在结构、采暖系统、照明等方面都 有大量的工作要作。在这暗无天日里只介绍热工方面的设 计工作，供设计人员参考。 关键词：节能建筑耗热量结构热工设计 建筑节能在国内外一直是倍受重视的研究课题，优其 在我国建筑行业科技发展与产业的建设中更是一个紧迫的、 重要的研究课题。 一、前言 我国是能源短缺的国家，人均能源占有率不 足美国等发达国家的 1/5。但我国的能源浪费又十分严重， 能源便用不合理。在建筑方面有人作过统计，我国以采暖、 空调为主的建筑能耗占全国能耗的，占采暖地区社会能 耗的。具体表现为外墙、屋顶耗能为发达国家的 4 倍， 门窗为 2 倍，空气渗透为 5 倍。为此国家建设部制订了建 筑节能规划，提出了从 1996 年至 XX 年分三个阶段，每阶 段逐级节能 30。为此 1999 年我校同德国奥尔登堡高等专 科学校、长春星宇集团合作在吉林省立顶“21 世纪北方节 能建筑的研究” 。研究确定建筑耗热量指标不高于/。课 题结束后，在长春工程学院建成 306的示范性绿色节能建 筑，在星宇名家住宅小区建成 6871的示范工程。本文以 306的示范工程为基准，对该顶目的热工设计作以简单介 绍。 二、外墙的热工设计 为保证建筑耗热指标/的限制， 外墙的传热系数限值为/k。 1、外墙主体部位的传热系数计算 主墙体结构见图一： 图一主墙结构图 墙体的传热系数的计算用下式： W/. 式中：K-墙体的传热系数，W/； -墙体内外表面的对流换热系数，W/.； -墙体各层的厚度，m; -墙体各层的导热系数，W/m。 对于围护结构内表面的换热系数，查暖通空调设计技 术措施 P28 得 R=；则=/m.；查查暖通空调设计技术措施 P30 得=23W/m.。查得：水泥沙浆面层的导热系数为；增 强纤维网布的导热系数为 0。058；苯板的导热系数为；聚 合砂浆的导热系数为；混凝土空心砖的导热系数为；聚合 砂浆内饰面的导热系数为。 代入已知条件得： W/ 主墙体部分的面积为外墙总面积减去窗洞面、窗台上 部冷桥的面积、窗台下部冷桥的面积、楼处冷桥的面积、 外门洞面积、二楼门连窗的面积，本建筑的窗洞面积为， 6126=，外门洞的面积有一楼二个 M4，二楼 二个 M1，总面积为：12222=， 所以主墙体部分的面积为： 2、外墙周边热桥部分的传热系数 （1）窗台下边部分的传热系数 窗台部分见图二： 图二窗台下部墙体图 窗台板取 100厚，材料为钢筋混凝土，导热系数为 /m，中间苯板的导热系数为/m，内表面对流换系 数为/.，外表对流换热系数为 23W/.。则传热系数 如下： W/. 窗台下部冷桥的面积计算，一、二层 C1（洞口尺寸 1500*1600）窗共 6 个，C2（洞口尺寸 1800*1600）窗共 12 个，C3（洞口尺寸 900*1600）窗共 6 个，二楼两个门连窗 的下部冷桥的面积，窗台板伸出窗洞一侧为 120总面积为： （2）窗台上边部分的传热系数 窗台上边部分的结构见图三： 图三窗台上部墙体图 各层的导热系数同上，代入见下式： W/ 窗台上部冷桥的面积为过梁长乘厚度，过梁厚为 200， 过梁长伸出窗洞每侧为 240，同时包括一楼两个 M4 外门 的过梁的冷桥，二楼两个 M1 的过梁的冷桥，二楼两个 MC-1 的过梁冷桥，所以面积为： （3）楼板部分冷桥传热系数 楼板部分结构见图四： 图四楼板部墙体图 代入已知条件计算得： W/ 楼板部分冷桥的面积用楼板厚乘楼板的外截面积，楼 板厚取 120，则面积为： 外墙的平均传热系数为： 从设计看出外墙的传热系数为/k，小于的限定值， 符合设计要求。 墙体总面积为：。 三、屋顶热工设计 屋顶传热系数的限值为/k。 屋顶的结构见下图五： 图五屋顶结构图 屋顶各层结构的热工性能同上，代入已知条件得如下 所示： W/ 从计算值看出屋顶的传热系数基本符合限定值的要求。 屋顶的面积为：F 屋=2-24=2 四、地面热工设计 地面传热系数的限定值为/k。 地面的结构见图六： 图六地面结构图 直接铺设在地面上的保温地面，各地带的传热阻用下 式计算： /W（7） 式中：R0-非保温地面各地带的热阻，分别如下： 第一地带 R0=/W 第二地带 R0=/W 第三地带 R0=/W 第四地带 R0=/W -保温层厚度，m; -保温层材料的导热系数，W/m 所以各地带的导热系数如下