毕业设计（论文）-管壳式汽水换热器设计.doc

中国矿业大学毕业设计说明书1 绪论1.1建筑节能发展现状我国建筑不仅耗能高，而且能源利用效率很低，单位建筑能耗比同等气候条件下国家高出倍。仅以建筑供暖为例，北京市在执行建筑节能设计标准前，一个采暖期的平均能耗为 瓦平方米，执行节能标准后，一个采暖期的平均能耗为瓦平方米，而相同气候条件的瑞典、丹麦、芬兰等国家一个采暖期的平均能耗仅为 瓦平方米。因建筑能耗高， 仅北方采暖地区每年就多耗标准煤万吨，直接经济损失达亿元。我国现阶段大力推进建筑节能处在关键时机。年，世界银行在中国促进建筑节能的契机的报告中提出，从年是中国民用建筑发展鼎盛期的中后期，预测到年民用建筑保有量的一半是年以后新建的。据建设部科技司的分析，到年底，全国新增的亿平方米房屋建筑面积中，城市新增亿平方米。如果这些建筑全部在现有基础上实现的节能，则每年大约可节省亿吨标准煤。在多亿平方米的既有建筑中，城市建筑总面积约为亿平方米左右 普遍存在着围护结构保温隔热性和气密性差供热空调系统效率低下等问题，节能潜力巨大。以占我国城市建筑总面积约的住宅建筑为例，采暖地区城镇住宅面积约有亿平方米，年的采暖季平均能耗约为公斤标煤平方米，如果在现有基础上实现的节能，则每年大约可节省亿吨标煤。空调是住宅能耗的另一个重要方面，我国住宅空调总量年增加约万台，空调电耗在建筑能耗中所占的比例迅速上升。根据预测，今后年我国城镇建成并投入使用的民用建筑至少为每年亿平方米，如果全部安装空调或采暖设备，则年增加的用电设备负荷将超过亿千瓦，约为我国年发电能力的。如果我国大部分新建建筑按节能标准建造并对既有建筑进行节能改造，则可使空调负荷降低，有些地区甚至不装空调也可保证夏季基本处于舒适范围。公共建筑节能潜力也很大。目前全国公共建筑面积大约为亿平方米左右，其中采用中央空调的大型商厦、办公楼、宾馆为亿到亿平方米。如果按节能的标准进行改造，总的节能潜力约为亿吨标准煤。如果国家从现在起就下决心抓紧建筑节能工作，对新建建筑全面执行建筑节能设计标准，并对既有建筑有步骤地推行节能改造 则到年，我国建筑能耗可减少亿吨标准煤，空调高峰负荷可减少约万千瓦（约相当于.个三峡电站的满负荷出力，减少电力投资亿元）。如果要求年建筑能耗达到发达国家世纪末的水平，则节能效果将更为巨大。 多年来，我国开展了相当规模的建筑节能工作，主要采取先易后难、先城市后农村、先新建后改建、先住宅后公建、从北向南逐步推进的策略。但是到目前为止，建筑节能仍然停留在试点、示范的层面上，尚未扩大到整体，究其原因主要有以下几个方面： （）建筑节能开发建设成本高（按新的建筑节能设计标准测算， 大体上每平方米建筑面积成本要增加元）； （）开发商追求的是以最小的投资换取最大的空间利益； （）建筑设计从围护的结构、设计的角度、施工的角度、计算达到的系数等要比一般普通建筑复杂；（）政府考虑的是 在全国所占的位置，对建筑节能工作的重要性和紧迫性认识不足； （）建筑节能的建筑材料、工艺技术还没有形成体系； （）国家对建筑节能的规范还没有列入强制执行的范畴；（）国家及地方缺乏对建筑节能的实质性经济鼓励政策，建筑节能缺乏必要的资金支持。1.2建筑节能的意义房屋在约100年左右的使用期间内,需要不断消耗大量的能源,如果浪费能源的房屋建得越多,遗留下来的能源消耗的负担就越发沉重。据建设部科技司的分析,到2020年底,全国新增的300亿平方米房屋建筑面积中,城市新增130亿平方米,如果这些建筑全部在现有基础上实现50%的节能,则每年大约可节省1. 6亿吨标准煤。在400多亿平方米的既有建筑中,城市建筑总面积约为138亿平方米左右,普遍存在着围护结构保温隔热性和气密性差、供热空调系统效率低下等问题,节能潜力巨大。与气候条件相近的发达国家相比,我国建筑围护结构的保温隔热性能差,供暖设备效率低,能源浪费严重。西方发达国家的建筑节能经验表明,必须一方面采取措施控制新建建筑的能耗水平,另一方面对既有建筑进行节能改造。虽然这些国家建筑面积的总量逐年增加,建筑环境的热舒适程度也有所提高,但建筑总能耗则呈下降趋势,如丹麦的住宅采暖面积1992年比1972年增加39%,但采暖总能耗却降低了31. 1%。我国的设计标准与西方发达国家相比差距较大,按旧标准传热系数k值外墙高2. 63. 6倍,屋顶高3. 24. 2倍,外窗高1. 42. 0倍,门窗空气渗透高36倍,即使按较新的jgj26-95第二阶段节能标准设计建成后的居住建筑的采暖能耗还要比发达国家高一倍。因此必须对既有建筑进行大范围节能改造,从而提高我国建筑节能水平。另外近些年由于社会经济的发展和人民生活水平的提高,居住条件的改善完全依赖居民自行安装空调采暖或降温,1998年上海住宅空调的安装率就已经超过了70 %,现在已经存在一户多台空调同时运转的情况。巨大的空调能耗导致该地区缺电、缺煤,冬、夏用电高峰季节频繁出现拉闸限电现象,居民用于能源的支出也大幅度增加,实际上建筑室内的热环境改善却非常有限,能源严重浪费。因此夏热冬冷地区居住建筑节能政策的强制执行是经济和社会发展的必然选择,是发展节约型社会的重要途径,是改善人居环境质量的必由之路。1.3我国建筑节能发展的对策1.3.1各级政府要提高认识，转变职能，把建筑节能列入国家决策层的重要议程。首先各级政府要把建筑节能提高到实施资源战略和可持续发展战略的高度来认识；其次要把建筑节能作为实施公共服务、强化资源战略管理和加强环境建设的重要职能来对待；第三由政府实施建筑节能示范工程试点小区，通过示范工程以点带面，这是市场经济条件下政府推动建筑节能的一种有效工作方法。 1.3.2组建建筑节能、设计研究领导机构.加快对建筑节能研究、设计、建设的步伐是城市决策者、规划者、设计者与建设者的共同职责和明智选择。政府应将节能工作放在能源战略的首要地位，把推动建筑节能的运作摆上议事日程， 把建筑节能作为城市生态环保的一项措施来抓。建议各地应以建设局、房管局为主组建市建筑节能领导小组，负责当地建筑节能的研究、设计、建设、规划制订实施推广建筑节能的目标措施、组织协调和监督管理。设立当地建筑节能的办事机构建筑节能管理办公室，具体负责当地建筑节能的研究、设计、建设的组织实施和相关的管理工作。只有组织机构落实了，才能使建筑节能逐步走上健康、有序的发展轨道。1.3.3 编制建筑节能专项规划和加强监督管理。 为了加快节能建设和使建筑节能有序发展，应编制建筑节能的规划和实施计划等。在新建住宅中，要严格执行国家关于夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准、民用建筑节能管理实施办法、民用建筑热环境与节能设计标准,使建筑能耗满足规定的标准要求， 通过行政立法，把推广建筑节能从一种号召性行为转变为一种强制性行为，以全面启动全国建筑节能工作,并加强落实和监督管理。对老的住宅可调整、完善和改造的，也应采取相应措施逐步进行改造。只有采取强化节能的措施和提高效能的政策，走“能源消耗最少，环境污染最小”的发展道路，才能形成能源可持续发展的新机制，为今后城市建设更长远的循环发展奠定基础。1.3.4注重“产学研”，加快对建筑节能的研究设计工作要把建筑节能的新技术、新产品、新工艺、新建材及先进适用成套技术的研究、生产和推广应用摆上“产学研”单位的重要议程。加强学科和部门之间的横向联合，积极开展组织设计和攻关工作。组织科研机构、建筑设计、环境保护、新建材开发的专家和生产厂家积极开展对建筑节能的研究、设计、攻关工作。（）开展标准化、多样化与工业化相结合的设计，为实现住宅建筑节能的通用化、配套化、系统化提供技术支持； （）在建筑体系上，要加快以承重结构为主线，包括围护结构、隔断、厨卫、门窗、管线等形成标准化、系列化，符合产业现代化发展方向的完整建筑节能体系； （）使用建筑节能部品体系，包括外围护、内围护、厨卫、设备、智能化、小区配套等六大部品体系 要形成通用部品、系列开发、规模生产，不断研究、设计、生产出新颖、环保、防污、隔音、保温、隔热的建筑节能材料； （）加速建设科技成果的转化及应用，使用智能遮阳及门窗自控系统， 门窗应向节能、高档、新型、多功能、多品种的方向发展，减少使用能源，卫生间上下水管设计和使用型管，避免外溢返臭和冬天防寒； （）在住宅中设计储放再生水的固定容器，充分利用再生水，要使建筑成为节能建筑和绿色环保建筑。 1.3.5制定经济扶持政策， 加大对建筑节能资金的投入 在建筑节能的研究、设计、开发和建设，对新技术、新建材的研究和推广应用中，没有资金只是纸上谈兵。要创新投融资体制，想方设法筹措开发建筑节能的资金，要制定经济扶持政策，建立和完善建筑节能的经济激励政策，例如可减少土地出让金收益，或减少营业税等，不断研究探索建筑节能的发展基金，采取多元化筹措建筑节能资金的办法，加大对建筑节能资金的投入，为加快促进建筑节能提供资金保障。1.3.6积极推广和使用新型建筑节能材料 对气密性、水密性、保温性、抗风性、抗变形性、环保、隔音、防污、保温、隔热的特殊建筑节能材料要大力推广使用。积极推广使用低辐射镀膜玻璃。这种玻璃既可以达到在冬季有效利用太阳辐射热能加热室内物体，并阻止室内红外热辐射通过玻璃向室外泄漏的保温效果；在夏季又可以达到阻挡室外的红外热辐射影响室内温度的隔热效果，从而实现降低住宅建筑总能耗的目的。积极推广应用“四新”技术和产品，经常开展建筑节能材料展示推广会。使建筑节能材料通用化、配套化、系统化。要开展建筑节能设计大赛， 重奖建筑节能设计人才。1.3.7大力宣传建筑节能的重要意义 要利用广播、电视、报纸、杂志、黑板报等各种宣传工具，广泛宣传建筑节能和节约能源的重要意义。国家两部两委关于夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准已发文实施，对建筑节能的外墙保温及外门窗保温等已提出要求，要广泛宣传“设计标准”，落实监督实施“设计标准”， 把建筑节能当作一项战略决策的大事来抓。 我国是能源稀缺国家，节能是我国的一项战略决策， 建筑节能是住宅建设发展的方向。只有人口、资源和环境协调发展，才是可持续循环发展的最佳途径。2 苏北建筑能耗组成分析2.1苏北地区气候的分析苏北地处淮河流域，属夏热冬冷地区。因处于北方寒冷地区与南方炎热地区中间，通常又称为过渡地区。该地区气候欠佳，是世界上相同纬度下气候条件较差的地区。以徐州为例，该地区位于东经110.22118.40，北纬33.4334.58，为苏鲁豫皖四省接壤地区，年日平均气温低于5 的天数可达97 d，为建筑采暖区采暖期平均温度为16，采暖度日数为1 574度/日，夏季高于日平均气温26 的天数多达49 d，持续时间长，冬夏相加共146 d，占全年天数的40% 由于气候条件较差，苏北地区建筑能耗十分严重，节能改造势在必行2.2对苏北民用建筑能耗组成的分析2.2.1门窗由于窗墙面积比值越来越大，使得门窗更换改造受限制因素减少，可操作性强门窗的节能改造主要从减少渗透量、减少传热量和减少太阳辐射三个方面进行可采用双重玻璃门避免出入口直接对外，或采用红外线自动玻璃门等减少出入口的能量流失；采用密封材料增加窗户的气密性以减少渗透量；将既有的铝合金单玻窗和塑钢单玻窗改装成中空玻璃双玻窗(改装后其保温节能性即可提高一倍)；利用热反射镀膜中空玻璃、低辐射镀膜玻璃，设置遮阳设施及采用高遮蔽系数的镶嵌材料等减少太阳辐射的影响2.2.2外墙建筑物外墙传热面约占整个建筑物外围护结构总面积的66 %左右，通过外墙传热所造成的能耗损失约占建筑的外围护结构总能耗损失的48% 通常，减少外墙传热有两种方法：一是严格控制体型系数，以减少传热面积；二是增强外墙的保温、隔热性能节能改造中一般采用的外墙保温技术有：硬泡聚氨酯喷涂复合胶粉聚苯颗粒、胶粉聚苯颗粒贴砌聚苯板、胶粉聚苯颗粒保温浆料等如图1：2.2.3屋顶 屋面的节能改造技术必须同其防水修缮结合起来一般有以下几种做法：(1)平改坡利用通风散热原理提高屋顶的隔热性能，必须采取有效的通风和技术措施屋顶平改坡是一个有效的节能改造措施(2)增设隔热层提高建筑外维护结构的热阻是建筑节能的有效途径之一对既有建筑屋顶进行改造，即在屋面结构层上结合防水要求，增设隔热层使其达到现行节能设计标准要求(3)xps5塑料夹层整体架空屋面当建筑物产生微小变形时,不会直接影响架空屋面；隔热与保温兼得,可以上人,也可以绿化.经计算，架空屋面总热阻为1.6122 mkw ,比过渡地区(屋面总热阻基本值1.50)高出0.11221tikw,总传热系数为0.5649 w(mk)；对比既有建筑屋面总热阻0.5777 mkw，总传热系数1.3592 w(mk)，节能率为584%。如图2(4)种植屋面在屋面种植植物，利用植物的光合作用将热能转化为生化能；利用植物叶面的蒸腾作用增加蒸发散热量，均可大大降低屋顶的室外综合温度利用植物培植基质材料的热阻与热惰性，可降低内表面温度与温度振幅如图3：(5)吸湿散热屋面因蓄水屋面荷载太大，可以用一些盐分介质做成吸湿散热屋面，以液、气两相转换来达到散热目的2.2.4地面 苏北地区夏季空气潮热，冷地面上易产生水汽，需采取有针对性的防潮措施2.2.5阳台阳台空间是建筑物比较特殊的部位，利用阳台来改善环境，达到节能目的，创造良好的生态效应，一直以来都是设计者和研究者关注的课题目前的阳台节能措施一般是密封阳台，也可以采取将普通金属窗改成塑钢窗，外窗单玻璃改成中空玻璃；阳台的维护结构改成双面现浇，中间加高密度聚苯板等措施另外，在阳台上种植花草，不仅能美化环境，还可以净化空气，增加含氧量。3 建筑节能分析与热力计算我们取苏北地区徐州一个常见居民住宅楼的一个客厅，对它做节能设计，以便对建筑节能进行分析。 这个客厅的长、宽、高为600cm、500cm、300cm，房间开有一个窗，一个门，开门的屋面靠走廊，两面外墙，一个内墙挨着卧室，房间示意图见下： 图中所有数据单位为cm3.1分析建筑（房屋）的各种能耗组成 要分析节能材料的使用对建筑耗能的影响，首先我们要计算出建筑耗热量。一个房间的耗热量主要由下列原因造成：.围护结构传热耗热量；.加热由门，窗缝渗入室内的冷空气的耗热量；.加热由门，孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量；.水分蒸发的耗热量；.加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量；.通风耗热量。 供热工程对房间耗热量计算规定，耗热量只考虑前三项，具体到我们的实例由于是否使用保温建筑材料跟2，3项关系不大，所以也不予考虑。所以对建筑节能分析来说，房间耗热量的计算只需对房间围护结构传热耗热量进行计算。3.2对保温方法的介绍3.2.1 外墙内保温外墙内保温就是外墙的内侧使用苯板、保温砂浆等保温材料,从而使建筑达到保温节能作用的施工方法。该施工方法具有施工方便,对建筑外墙垂直度要求不高,施工进度快等优点。外墙内保温的有一个明显的缺陷就是:结构冷(热)桥的存在使局部温差过大导致产生结露现象。由于内保温保护的位置仅仅在建筑的内墙及梁内侧,内墙及板对应的外墙部分得不到保温材料的保护,因此,在此部分形成冷(热)桥,冬天室内的墙体温度与室内墙角(保温墙体与不保温板交角处)温度差约在10左右,与室内的温度差可达到15以上,一旦室内的湿度条件适合,在此处即可形成结露现象。而结露水的浸渍或冻融及易造成保温隔热墙面发霉、开裂。另外,在冬季采暖、夏季制冷的建筑中,室内温度随昼夜和季节的变化幅度通常不大(约10左右),这种温度变化引起建筑物内墙和楼板的线性变形和体积变化也不大。但是,外墙和屋面受室外温度和太阳辐射热的作用而引起的温度变化幅度较大。当室外温度低于室内温度时,外墙收缩的幅度比内保温隔热体系的速度快,当室外温度高于室内气温时,外墙膨胀的速度高于内保温隔热体系,这种反复形变使内保温隔热体系始终处于一种不稳定的墙体基础上,在这种形变应力反复作用下不仅是外墙易遭受温差应力的破坏也易造成内保温隔热体系的空鼓开裂。3.2.2 内外混合保温内外混合保温,是在施工中,外保温施工操作方便的部位采用外保温,外保温施工操作不方便的部位作内保温。混合保温虽然可以提高施工速度,但混合保温对建筑结构却存在着严重的损害。外保温做法部位使建筑物的结构墙体主要受室内温度的影响,温度变化相对较小,因而墙体处于相对稳定的温度场内,产生的温差变形应力也相对较小;内保温做法部位使建筑物的结构墙体主要受室外环境温度的影响,室外温度波动较大,因而墙体处于相对不稳定的温度场内,产生的温差变形应力相对较大。局部外保温、局部内保温混合使用的保温方式,使整个建筑物外墙主体的不同部位产生不同的形变速度和形变尺寸,建筑结构处于更加不稳定的环境中,经年温差结构形变产生裂缝,缩短了建筑物的使用寿命。3.2.3 外墙外保温外墙外保温,是将保温隔热体系置于外墙外侧,使主体结构所受温差作用大幅度下降,温度变形减小,可有效阻断冷(热)桥,有利于结构寿命的延长。从有利于结构稳定性方面来说,在可选择的情况下应首选外保温隔热。由于外保温隔热体系被置于外墙外侧,直接承受来自自然界的各种因素影响,因此对外墙外保温体系提出了更高的要求。3.3墙体材料的节能计算3.3.1非节能房间的墙体基本耗热量的计算 我们先对非节能房间的基本耗热量进行计算。 使用非节能普通建筑材料如下表：墙种材料传热系数造价w/元/外墙240mm双面粉刷砖墙2.313.765屋面240mm双面粉刷砖墙3.3312.172表1：非节能普通材料的传热系数、造价 围护结构耗热量,可按下式计算: w (1)式中 k-围护结构的传热系数 w/ f-围护结构的面积 -冬季室内计算温度 -供暖室外计算温度 a-围护结构的温差修正系数。所以普通建筑建筑材料的北外墙耗热量，计算如下： =2.315(18+9)1 =2.315271 =931.5w普通建筑建筑材料的南屋面耗热量，计算如下： =3.3316.4(18-12)1 =3.3316.4271 =327.672w普通建筑建筑材料的东外墙耗热量，计算如下： =2.315(18+9)1 =2.315271 =931.5w西屋面为内墙，忽略不计。所以，使用普通建筑材料情况下，这个房间的总基本耗热量q=931.5+372.672+931.5+0=2190.672w详细结果如下表： 围护结构传热系数室内计算 温 度供暖室外计算温度室内外计算温度差温差修正系数基本耗热 量房间总耗热量 名称及 方 向 面积k tntwtn-twaqqm2w/m2ww北外墙152.318-9271931.52190.672南屋面16.43.33181261327.672东外墙152.318-9271931.5西屋面153.331818010表2：非节能建筑墙体的耗热量其中徐州地区室内计算温度18，供暖室外计算温度-9，12是由查表所得，至于西屋面由于是内墙，所以它造成的热损失不予考虑。温差修正系数也由查表所得。3.3.2对墙体保温材料的介绍 采用保温隔热、传热系数小的新型墙体材料与复合墙体围护结构,可以有效地节能。新型墙体材料有砖、砌块、复合墙板和墙体等。(1)砖和砌块 目前,常用的新型墙体材料有灰砂砖、空心黏土砖、混凝土空心砌块、废渣砖、加气混凝土砌块、轻集料混凝土砌块和页岩砖等。与传统的实心黏土砖相比,新型墙体材料具有良好的保温性能,如灰砂砖的导热系数0. 61w /(mk),烧结空心砖的导热系数0. 29w /(mk)。空心砖的孔型以横排、矩形孔最佳,在同样厚度的孔壁、孔洞率下,其保温效果可提高30%以上。蒸压加气混凝土砌块的导热系数甚至0. 16w /(mk),仅为普通钢筋混凝土的1/10,其保温性能比砖墙高36倍。通常用的实心黏土砖的热阻值仅为0. 316 m2k/w,而新型的190 mm厚双排孔混凝土空心砌块,其热阻值比实心黏土砖提高了13. 3%,如果使用三排或多排,其阻热效果更佳。将空心砌块作为墙体材料,白天可以吸收和储存太阳能,晚上释放热量,可节省50% 80%的能耗。（2）复合墙板和墙体 复合墙体是在墙体主体结构的基础上增加1层或几层复合的绝热保温材料,加大外围护墙体的导热热阻,减小墙体的整体传热系数,通过改善整个墙体的热工性能,达到保温隔热的目的。目前,建筑上采用的绝热保温材料主要有岩棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、水泥聚苯板和硅酸盐复合绝热砂浆等。这些材料的导热系数极小,具有优异的保温性能,是高效的保温材料。高性能墙板和外保温复合墙体是围护结构材料研究的重点。如混凝土岩棉复合板可作为承重型的外墙板,其岩棉保温层为50 mm厚,墙体的总厚度为250 mm,平均热阻值为1. 01 m2k/w,可以达到490 mm厚砖墙的保温效果。钢丝网泡沫塑料水泥砂浆复合墙板(泰柏板)的热阻值为0. 64 m2k/w,是一砖墙热阻的2倍,泰柏板可比一砖墙板节约1/2的能耗。水泥聚苯板是利用聚苯乙烯泡沫塑料的下脚料或废聚苯乙烯泡沫塑料经破碎而成的颗粒,掺加水泥、水、ec起泡剂和稳泡剂等材料制成的一种新型保温隔热材料,具有质量轻、导热系数小、保温隔热性能好等优点,其导热系数0. 09w /(mk)。eps外保温复合墙体是在承重外墙的外侧用特种胶泥粘贴一定厚度的聚苯板,然后用耐碱玻璃丝布和特种胶泥做保护层所构成的复合墙体。eps板的热阻值为2. 94 m2k/w,其保温效果远远大于490 mm厚的砖墙,如采用190 mm厚的混凝土小型空心砌块墙和6 mm厚的eps复合外保温墙体,传热系数为0. 554w /(m2k);eps板的另一特点是板与板间的连接处为泡沫板接触或软泡沫条填充,避免了冷桥的出现。加大围护墙体的导热热阻,采用传热系数小的保温隔热材料做成的外墙保温复合墙体,可充分发挥各种不同的功能材料的功效和长处,具有保护主体结构、房间热稳定性好、大大减小墙体的整体传热系数的特点,且彻底消除了冷桥,保温效果好。（3）屋面保温材料 屋面通常采用的保温隔热材料有加气混凝土、水泥蛭石板、水泥珍珠岩板、聚苯乙烯泡沫塑料板等,其保温原理与墙体一样。聚苯乙烯泡沫塑料板的节能效果比其他材料要好得多,若再用加气混凝土块支承的薄钢筋混凝土板(厚35 mm)覆盖,中间设置50100mm厚的空气层,可使传热系数降低1/2。3.3.3墙体保温材料的节能房间的墙体耗热量计算建筑节能规范规定，外墙的传热系数，屋面的传热系数。依照以上固定我们选择了4种不同的外墙保温材料进行分析，材料类型及性能价格如下表：墙种材料类型传热系数造价w/元/外墙200mm混凝土墙,50mm聚苯乙烯板0.7224屋面水泥珍珠岩板(200mm)0.3155表3：第1类保温材料的传热系数，造价墙种材料类型传热系数造价w/元/外墙240mm，120mm砖墙夹100mm岩棉0.5570屋面水泥珍珠岩板(200mm）0.3155表4：第2类保温材料的传热系数，造价墙种材料类型传热系数造价w/元/外墙190mm，90mm空心砌块夹60mm聚苯板0.5133屋面水泥珍珠岩板（200mm）0.3155表5：第3类保温材料的传热系数，造价墙种材料类型传热系数造价w/元/外墙40mm砖墙，150mm珍珠岩制品块内保温0.4527屋面水泥珍珠岩板（200mm）0.3155表6：第4类保温材料的传热系数，造价 由于西屋面属于内墙，热传递可以忽略不记，所以西屋面保持使用普通建筑材料240mm双面粉刷砖墙。 由可以计算出房间的耗热量。所以第1类保温材料北外墙耗热量：=0.7215(18+9)1 =0.7215271=291.6w第1类保温材料南屋面耗热量：=0.3116.4(18-12)1 =0.721561=30.504w第1类保温材料东外墙耗热量：=0.7215(18+9)1 =0.7215271=291.6w西屋面为内墙，忽略不计。所以，使用第1类建筑材料情况下，这个房间的总基本耗热量q=291.6+30.504+291.6+0=613.704w详细结果如下表： 围护结构传热系数室内计算 温 度供暖室外计算温度室内外计算温度差温差修正系数基本耗热 量房间总耗热量 名称及 方 向 面积k tntwtn-twaqqm2w/m2ww北外墙150.7218-9271291.6613.704南屋面16.40.3118126130.504东外墙150.7218-9271291.6西屋面153.331818010表7：使用第1类保温材料节能建筑墙体的耗热量第2类保温材料北外墙耗热量：=0.5515(18+9)1 =0.5515271=222.75w第2类保温材料南屋面耗热量：=0.3116.4(18-12)1 =0.721561=30.504w第2类保温材料东外墙耗热量：=0.5515(18+9)1 =0.5515271=222.75w西屋面为内墙，忽略不计。所以，使用第2类建筑材料情况下，这个房间的总基本耗热量q=222.75+30.504+222.75+0=476.004w详细结果如下列表： 围护结构传热系数室内计算 温 度供暖室外计算温度室内外计算温度差温差修正系数基本耗热 量房间总耗热量 名称及 方 向 面积k tntwtn-twaqqm2w/m2ww北外墙150.5518-9271222.75476.004南屋面16.40.3118126130.504东外墙150.5518-9271222.75西屋面153.331818010表8：使用第2类保温材料节能建筑墙体的耗热量第3类保温材料北外墙耗热量：=0.5115(18+9)1 =0.5515271=206.55w第3类保温材料南屋面耗热量：=0.3116.4(18-12)1 =0.721561=30.504w第3类保温材料东外墙耗热量：=0.5115(18+9)1 =0.5115271=206.55w西屋面为内墙，忽略不计。所以，使用第3类建筑材料情况下，这个房间的总基本耗热量q=206.55+30.504+206.55+0=443.604w 围护结构传热系数室内计算 温 度供暖室外计算温度室内外计算温度差温差修正系数基本耗热 量房间总耗热量 名称及 方 向 面积k tntwtn-twaqqm2w/m2ww北外墙150.5118-9271206.55443.604南屋面16.40.3118126130.504东外墙150.5118-9271206.55西屋面153.331818010表9：使用第3类保温材料节能建筑墙体的耗热量第4类保温材料北外墙耗热量：=0.4515(18+9)1 =0.5515271=182.25w第4类保温材料南屋面耗热量：=0.3116.4(18-12)1 =0.721561=30.504w第4类保温材料东外墙耗热量：=0.4515(18+9)1 =0.5515271=182.25w西屋面为内墙，忽略不计。所以，使用第4类建筑材料情况下，这个房间的总基本耗热量q=182.25+30.504+182.25+0=395.004w 围护结构传热系数室内计算 温 度供暖室外计算温度室内外计算温度差温差修正系数基本耗热 量房间总耗热量 名称及 方 向 面积k tntwtn-twaqqm2w/m2ww北外墙150.4518-9271182.25395.004南屋面16.40.3118126130.504东外墙150.4518-9271182.25西屋面153.331818010表10：使用第4类保温材料节能建筑墙体的耗热量3.3.4使用墙体保温材料的节能量 计算公式： 其中-节能量 -非节能普通材料房间的耗热量 -各种使用墙体保温材料房间的耗热量所以使用第1类墙体保温材料房间的节能量： =2190.672-613.704 =1576.968w 使用第2类墙体保温材料房间的节能量： =2910.672-476.004 =2434.668w使用第3类墙体保温材料房间的节能量： =2910.672-443.604 =2467.068w使用第4类墙体保温材料房间的节能量： =2910.672-395.004 =2515.668w3.4门窗节能计算3.4.1对非节能门窗的耗热量计算普通门窗为普通木门，单层玻璃普通钢窗。对于门来说，一扇节能门所节省的能耗是很小一部分，本论文暂将这部分忽略不计。我们先进行非节能窗的能耗计算，房间窗玻璃面积为3，我们取普通3mm平板玻璃,其传热系数为6.8 w/m2，造价为14元/。所以普通窗户耗热量为： =6.83(18+9)1 =550.8w3.4.2对节能窗户材料的介绍窗是建筑能耗散失的最薄弱部位，窗的节能主要从减少渗透量、减少传热量、减少太阳辐射能3个方面进行。采用密封材料增加窗户的气密性;采用热功能玻璃、节能型窗框来减小窗户的整体传热系数,以减少传热量;采用防辐射玻璃以及高遮蔽系数的镶嵌材料来减少太阳的辐射量。常用的热功能玻璃主要有吸热玻璃、热反射玻璃和中空玻璃等3种。吸热玻璃在大量吸收红外线辐射的同时,能使可见光透过并保持良好的透视性。热反射玻璃对太阳光具有较高的反射比和较低的总透射比,能较好地隔绝太阳辐射能,并对可见光具有较高的透射比。热反射玻璃的太阳光反射比为10% 40% (普通玻璃仅为7% ),太阳光总透射比为20% 40% (电浮法为50% 70% ),遮蔽系数为0. 200. 45(电浮法为0. 500. 80),是一种性能良好的节能玻璃。中空玻璃是由两片或多片平板玻璃组成,其周边用间隔框分开、内部填充干燥空气的玻璃制品,它具有优良的气密性、水密性和良好的隔热保温性能,当采用吸热玻璃和热反射玻璃时,其隔热保温性能更佳。中空玻璃的传热系数仅为单层玻璃的40% 56%,可减少热损失70%。普通中空玻璃的隔热能力相当于100 mm厚的混凝土墙,3层中空玻璃的隔热能力已接近370 mm厚的砖墙。3.4.3使用节能窗的房间窗户耗热量的计算建筑节能规范对窗玻璃有更为详细的规定，当窗墙比（窗户跟其所在墙壁的面积比值）0.2时，k应；当窗墙比为0.20.3时，k应；当窗墙比为0.30.4时，k应；当窗墙比为0.40.5时，k应；当窗墙比为0.50.7时，k应。我们所取房间的窗墙比,这样的话窗玻璃传热系数k应。所以我们取一种三层中空玻璃（3+a6+3+a6+3），这种玻璃传热系数为2.42 w/m2,满足建筑节能规范。所以节能窗耗热量为： =2.423(18+9)1 =196.02w3.4.4房间使用节能窗的节能量计算公式： 其中，-节能窗的节能量 -普通窗户的耗热量 -节能窗的耗热量所以房间使用节能窗的节能量： =550.8-196.02 =354.78w3.5使用节能建筑材料的节能房间总节能量计算公式： 其中-节能房间的总节能量 -节能墙体的节能量 -节能窗户的节能量所以第1类节能房间的总节能量： = 1576.968+354.78 =1931.748w 第2类节能房间的总节能量： = 2434.668+354.78 =2789.448w 第3类节能房间的总节能量： = 2467.068+354.78 =2821.848w 第4类节能房间的总节能量： = 2515.668+354.78 =2870.448w 容易看出，使用第4类节能材料的房间节能量最大，就是说，第4类节能材料的节能效果是最好的。4 建筑节能经济效益分析4.1节煤量的计算为了确定各种保温材料所带来的经济效益，我们需要确定下每种保温材料节能房间相对于不使用保温材料普通房间每年的节煤量。计算公式：其中：-节煤量-节能房间总的节能量 z为采暖天数，查表得徐州地区为102天为一吨标准煤的基低位发热量29310kj/kg第1类保温材料节能房间节煤量： =3600241021931.74829310=580.82kg/年第2类保温材料节能房间节煤量： =3600241022789.44829310=622.245kg/年第3类保温材料节能房间节煤量： =3600241022821.84829310=631.969kg/年第4类保温材料节能房间节煤量： =3600241022870.44829310=646.571kg/年具体详细计算结果见下表：种类编号各种材料房间耗热量各种材料房间供热耗煤量节煤量mjkgkg不使用保温材料24160824.2920505使用第1类保温材料7136243.4663937580.826使用第2类保温材料5922202.0470829622.245使用第3类保温材料5637192.3234391631.969使用第4类保温材料5209177.7209144646.571表11：各种保温材料节能房间的节煤量由上表易知，使用保温材料每年都节省500-700kg的煤，这只是一个房间的节能，如果我们能够在大范围了广泛推广建筑节能的话，对资源是一笔不可忽视的节约。4.2节能率的计算为了更直观的比较出这4类保温材料的节能效果，我们将对4类保温材料的节能率进行计算。计算公式：a=/100%所以4种节能保温材料的节能率分别是： 第1类保温材料 : 580.826/824.292=70.46% 第2类保温材料 : 622.245/824.292=75.49% 第3类保温材料 : 631.969/824.292=76.67% 第4类保温材料 : 646.571/824.292=78.44%很明显，第4种保温材料的保温性能是最好的，而第1种就相对来说稍差了。4.3对节能投资的计算要分析节能的经济效益，首先要算出这些保温材料造价高于普通材料的值，即节能投资。计算公式：=- 元其中： 节能投资元 节能建筑工程造价元 非节能建筑工程造价 元4.3.1非节能普通房间的工程造价不使用保温材料的普通房间的工程造价为， 其中为各个墙壁，玻璃面积 为各个墙壁，玻璃的造价 所以， = =836.88元4.3.2各类使用保温材料节能房间的工程造价 使用第1类保温材料节能房间的工程造价为， =2864元使用第2类保温材料节能房间的工程造价为， =1570+16.455+1570+1512.172+3503=4244元使用第3类保温材料节能房间的工程造价为，=1533+16.455+1533+1512.172+3503=3134元使用第4类保温材料节能房间的工程造价为， =1527+16.455+1527+1512.172+3503=3044元4.3.3节能投资的计算第1类保温材料的节能投资为：= = 2864-836.88 = 2027.12元第2类保温材料的节能投资为：=- = 4244-836.88 =3407.12元 第3类保温材料的节能投资为：=- =3134-836.88 = 2297.12元 第4类保温材料的节能投资为：=- =3044-836.88 = 2207.12元详细结果如下表：种类编号工程造价节能投资元元不使用保温材料836.88使用第1类保温材料28642027.12使用第2类保温材料42443407.12使用第3类保温材料31342297.12使用第4类保温材料30442207.12表12：各种保温材料的节能投资4.4对节能收益的计算使用保温材料的节能房间有这么明显的保温功能，显然，这种房间节省了燃料的燃烧，从而实现了节能的收益。下面我们对节能的收益进行计算。计算公式： 元/年其中：节能收益 元/年节煤量 kg热能价格 元/kg热能价格按下式计算：=(a+c)/1000其中： a标准煤价格 我们取500元/吨 c吨标准煤所需运行、维修、及更新等各项费用总和（这里我们取400元/吨）使用第1类保温材料的节能房间的节能收益， =580.8260.9=522.743元/年 使用第2类保温材料的节能房间的节能收益， =622.2450.9=560.021元/年使用第3类保温材料的节能房间的节能收益， =631.9690.9=568.772元/年使用第4类保温材料的节能房间的节能收益， =646.5710.9=581.914元/年详细计算结果见下表：种类节能收益元/年不使用保温材料使用第1种保温材料522.7431使用第2种保温材料560.0205使用第3种