培训讲义(居住建筑).ppt

第一讲 采暖居住建筑节能设计 王文彬 哈尔滨市墙改建筑节能办公室 一、采暖居住建筑节能的基本原理 二、采暖居住建筑节能设计的有关标准 三、围护结构传热的基本知识 四、采暖居住建筑节能设计标准JGJ2695 五、黑龙江省节能设计标准实施细则 DB23/T120-2001 六、节能设计软件 一、采暖居住建筑节能的基本原理 1、居住建筑的特点 居住建筑包括住宅、集体宿舍、招待所和 托幼建筑等，其中住宅约占92。 居住建筑的共同特点是供人们昼夜连续使 用。这类建筑对室内热环境和空气质量有较 高要求。 根据建筑热工设计分区，采暖地区居住建 筑均有采暖和通风换气装置。 住宅建筑类型比较简单。 2、居住建筑能耗的构成 建筑能耗可分为建筑材料生产能耗、建 筑施工能耗和建筑使用能耗。通常所说 建筑能耗指使用能耗。 使用能耗包括采暖、空调、热水、炊具 、照明、家电等。采暖地区居住建筑能 耗主要指采暖能耗。 采暖居住建筑的耗热量主要通过围护结 构传热和冷风渗透耗热。 围护结构传热和冷风渗透耗热的比例 非节能住宅 屋顶顶外墙墙窗 阳台门门下 地面梯间间户门户门渗透得热热合计计 K 0.771.272.921.350.521.191.35 W/ 2.5512.066.090.391.331.200.7713.82-3.834.41 屋顶顶外墙墙窗 阳台门门下 地面外门门渗透得热热合计计 K 0.330.452.501.350.32.3 W/ 1.196.385.40.41.430.19.36-3.820.46 节能住宅 3、采暖居住建筑的用能过程 煤 锅锅炉 管网 建筑物 哈尔滨滨市 耗煤量指标标 qc（kg/ m2） 运行效率指 标标 2 输输送效率指 标标 1 耗热热量指标标 qH (W/ m2) 1980198137.20.550.8533.7 节节能50标标准18.60.680.921.9 4、采暖居住建筑节能的基本途径 减少失热 合理确定体形，减少围护结构传热和冷风渗透 ，减少热量损失。 争取得热 有效的组团规则，合理确定朝向、间距，争取 太阳辐射得热。 提高热源和管网的效率 改善供热系统的运行管理，加强系统的调控能 力。 实现行为节能 实行热计量和室温控制。 二、采暖居住建筑节能设计的有关标准 1、民用建筑节能设计标准（采暖居住 建筑部分）JGJ26-95 2、民用建筑热工设计规范GB50176-93 3、住宅建筑规范GB50368-2005 4、黑龙江省民用建筑节能设计标准实 施细则DB23/T120-2001 三、围护结构传热的基本知识 1、热量传递的基本形式 有三种基本形式，任何传热过程中都是三种方式的不同组合。 导热 是指物体中有温差时，由于直接接触的物质质点作热运动而 引起的热能传递过程。 纯粹的导热现象发生在理想的密实固体中 对流 是指温度不同的各部分流体之间发生相对运动，互相掺和而 传递热能的过程。 对流传热的发生在流体之中，分为自然对流和受迫对流。 辐射 是指以电磁波形式传递热能。是发射体热能转换成电磁波辐 射，而受体接受电磁波辐射能后转换成热能的传递过程。 凡高于0K的物体均能发射辐射体，辐射过程不需要中间媒介 。 导热系数是表征物质导热能力的一个物理参数，是 指在稳态条件下，1m厚的物体，两侧表面温差为 1，1h内通过1面积的热量。单位为w/mk,符号 为。 通常越大导热能力越大，越小绝热能力越好。 影响导热系数的主要因素 材料的组成和形态 材料的表观密度 孔隙大小和特性 湿度 热流方向 温度 2、物质的导热系数 工程中各种物质的导热系数常采用实验 室条件下的测室值。 “热工设计规范”给出了常用材料的导热 系数（附录四附表4.1）可供设计采用。 在不同的使用工况下“热工设计规范”给 出了导热系数的修正系数值（附录四附 表4.2）。 导热系数的取值与修正 在冬季室内温度高于室外温度，热量由室内向 室外通过围护结构传出，通常有三个过程。工程中 为简化计算，一般按稳态传热。 内表面吸热（换热） 是内表面从室内吸热的复杂过程，换热量是对流 换热和辐射换热之和。 结构本身传热 热量有高温向低温面传递的过程，是按较简单的 稳态传热方式计算。 外表面放热（换热） 是外表面向室外散发热的复杂过程。 3、围护结构的传热过程 4、材料层的热阻计算 单一材料层 R= /c 多层材料层 R=R= 1/c1 + 2/c2 + n/cn 非均质材料层 用“热工设计规范”方法（附录二 公式附 2.3）计算平均热阻。 或用计算机专用软件计算。 空气间层中存在对流、辐射和传递的复 杂状况，不能用上述导热系数进行计算 。当空气间层超过一定厚度时，其热阻 已不再变化 空气间层的热阻与空气间层的方向，表 面是否有铝箔，是否通风等有关。 “热工设计规范”（附录二，附表2.4）给 出的值可直接采用。 5、空气间层热阻 围护结构内表面吸热和外表面散热 ，是复杂的过程在换热过程中对热 流传递产生一定的阻抗。 内表面换热阻用Ri表示，外表面换 热阻用Re表示. “热工设计规范”（附录二，附表2.2 ）给出的值可直接采用。 6、表面换热阻 传热阻用Ro表示，单位为k/w;传 热系数用K表示，单位为w/ k。 Ro=Ri+R+Re K=1/Ro 围护结构的R、K等可通过实验室或 现场进行测试。 7、围护结构的传热阻和传热系数 已知某复合墙体，从内至外的构造层次为 ：混合砂浆抹灰20，烧结普通砖砌筑240 ，外贴模塑聚苯乙烯板80，水泥砂浆薄抹 灰5，试计算该复合墙体的传热系数。 解： 传热阻：R0=0.11+0.02/0.87+0.24/0.81+0.08/ （0.042 1.2）+0.005/0.93+0.04=2.06 传热系数：K=1/2.06=0.48 w/ k 计算举例 8多层围护结构内任一层内表面温度 计算 m=ti-(ti-te)/Ro(Ri+R) 计算举例 同前例,已知ti=18 ,te=-26 解 i=18-(18+26)/2.06(0.11)=15.7 2=18-(18+26)/2.06(0.11+0.02/0.87)=15.2 3=18-(18+26)/2.06(0.11+0.02/0.87+0.24/0.81)=8.8 4=18-(18+26)/2.06(0.11+0.02/0.87+0.24/0.81+0.08/0.05)=-25. e=18-(18+26)/2.06(2.06-0.04)=-25 1、总则 宗旨和目标 目标是通过在建筑设计和采暖设计中采用有效 的技术措施，将采暖能耗从当地19801981年住 宅通用设计的基础上节能50。 适用范围 按“热工设计规范”规定的严寒和寒冷地区， 新、改、扩建工程。 集中采暖。 暂无条件集中采暖。 与其他标准、规范的衔接。 四、采暖居住建筑节能设计标准JGJ2695 采暖耗煤量指标是评价建筑物和采暖系统组成的 综合体在采暖期内能耗水平的综合指标。 “建筑物耗热量指标”和“采暖设计热负荷指标”的 区别在于 前者为建筑物在平均的室内外气象条件下， 采暖期的耗热量平均值，用于计算全年的采暖能 耗量。 后者为建筑物在规定的采暖设计计算的室内 外气象条件下的能耗，用于确定最不利工况时， 所必须设置的采暖设备。 2、术语符号 标准在传热耗热量计算中采用了有 效传热系数法 Keff=K 在满足建筑热工设计的规定性指标 和采暖设计的各项措施时可不进行 计算。 3、建筑物耗热量指标和采暖耗煤量指标 保温设计的基本原则 充分利用太阳能 防止冷风渗透的不利影响 选择合理的建筑体型和平面形式 房间具有良好的热特性及合理的 供热系统 4、围护结构保温设计 围护结构各部分传热系数的限值 外墙保温设计 保温性能满足低限热阻 平均传热系数不超过规定的限值 具有一定的热稳定性 保温构造的类型合理选择 屋顶保温设计 传热系数不超过规定的限值 保温屋面的类型应经过技术经 济分析对比决定 正置防水和倒置防水 结点处理和细部构造 保温材料 建筑外窗设计 合理选择外窗类型，传热系数 不超过规定的限值 窗墙面积比符合规定 气密性满足标准的要求 哈尔滨市有关外窗的规定 外门、阳台门下部保温设计 保温门做法 传热系数达到规定的限值 地面、地板保温设计 周边地面、非周边地面 接触室外空气的地板 不采暖地下室上部的地板 地面以下墙身保温设计 室外地坪以下垂直墙面 采暖地下室与土壤接触的外墙 楼梯间设计 楼梯间采暖 特殊部位的保温设计 热桥：围护结构的一些部位在温差作 用下，形成热流相对密集，内表面温度 较低的区域 露点温度：在大气压力一定，含湿量 不变的情况下，未饱和的空气因冷却而 达到饱和状态时的温度 相对湿度：空气中实际的水蒸气分压 力与同一温度下饱和水蒸气分压力的百 分比 =P/Ps % 热桥的种类 露点温度计算 热桥内表面温度计算 热桥部位保温处理 热桥部位计算举例 5 围护结构的防潮设计 防潮设计研究的内容主要是围护结构内 表面凝结和内部冷凝受潮。 蒸汽渗透系数：1m厚物体，两侧水蒸气 分压力差为1Pa，1h内通过1m面积渗透 的水蒸气量。用表示单位为 g/（m.h.Pa） 蒸汽渗透阻 H= / 饱和水蒸气分压力:空气中水蒸气呈饱和 状态时，水蒸气所产生的压力 采暖期间围护结构中保温材料因内部冷凝受潮 而增加的重量湿度不得超过允许增量 冷凝计算界面内侧所必须的蒸汽渗透阻 Pi - Psc Hoi= 10 Psc-Pe + 24 Z Hoc 冷凝计算界面内侧实有的蒸汽渗透阻 Hoi= Hi 当 Hoi Hoi 时满足要求 计算举例 同前例，薄抹灰外表面刷涂料两到Hc=640，已知，ti=18 、 te=-10 、 i=60% 、 e=66% 解 Pi=2062 60%=1237 Pa Pe=260 66%=171.6 Pa c=18-(18+10)/2.06 (0.11+0.02/0.87+0.24/0.81+0.08/0.05)=-9.6 Psc=269.3 Pa Z=176 d =18 kg/m =0.08 m =15 Hoe=0.005/0.000021+640=878 m.h.Pa/g 代入公式得Hoi=5973 m.h.Pa/g 计算Hoi=0.02/0.000021+0.24/0.000105+0.08/0.0000194=7361878 m.h.Pa/g 结果Hoi Hoi满足要求 防止内表面冷凝的措施 对正常湿度房间:注意外围护结构内表 面附近气流通畅,家具不靠近墙面,内表面 用蓄热大的材料 对高湿度房间:采取防止滴水措施,墙面 设防水层,用吸湿涂料,屋面设通风口,设引 湿吊顶或空气层 防止和控制内部冷凝受潮的措施 合理布置材料层的相对位置:尽量作到 “进难出易” 设置隔气层:选择蒸汽渗透阻较大的片 材,隔气层布置到蒸汽流入的一侧 设置通风间层或泄气沟道:保证冬季潮 气散发,夏季通风干燥 冷侧设置密闭空气层:形成引湿效应 热源设计 热源形式 锅炉房规模 锅炉类型、装机容量、台数、额定效率 锅炉辅机 热力站 室外管网设计 系统的规模，供热半径和采暖热煤 水力平衡调试 管网敷设保温（强条） 6、采暖设计 室内系统 运行制度 系统形式 分室控温和热计量 系统监控 监控与计量（强条） 1、黑龙江省实施细则在原则上与行业节能标准一致 ，结合黑龙江省实际情况，具有以下不同点： 将黑龙江省划分为、类气候区，规定了不 同气候区的节能指标限值。 窗的传热系数采用综合传热系数Kc KcK+K 式中K值用附表的形式直接给出 给出了外墙5个朝向的传热系数i 的数值。 简化了公式的表达形式。 给出了不同气候区的采暖设计热负荷指标的限值。 五、黑龙江省节能设计标准实施细则 DB23/T120-2001 给出了不同气候区室外供热管道保 温的最小厚度。 给出了计算建筑物耗热