福建省实施标准的技术措施.ppt

夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准的规定性指标、节能设计和福建省实施标准的技术措施,福建省建筑科学研究院 赵士怀 （2004.5）,一、夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准的规定性指标,（一）、从2001年起，建设部相继颁布了中华人民共和国行业标准夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准JGJ134-2001(2001年10月1日起施行)和夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准JGJ75-2003（2003年10月1日起执行）。,福建省地跨两个气候区：夏热冬冷地区和夏热冬暖地区，范围见下图。,夏热冬暖地区范围,我省中部和南部的福州、莆田、泉州、厦门、漳州和龙岩属夏热冬暖地区，要执行夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准。其中：福州、莆田和龙岩属北区，厦门、泉州和漳州属南区。 标准要求居住建筑采用合理节能建筑设计，增强建筑围护结构隔热保温性能和提高空调采暖设备能效比的节能措施，在保证相同的室内热环境的前提下，与未采用节能措施前相比，全年空调和采暖总能耗应减少50%。,（二）、设计标准提出了节能达标的两种方法：,1、规定性指标法：在总结工程实践经验和科学研究成果的基础上，针对有代表性的典型工程条件，对工程的关键参数作出规定，以标准、规范的形式提供给工程设计人员。这些参数值即是规定性指标。,2、综合评价（对比评定）法 规定性指标法比较直观，易掌握；综合评价法比较灵活，但计算比较繁杂。采用第一种方法，如果设计的居住建筑，其围护结构热工性能、窗墙面积比等符合规定性指标要求，同时，采暖空调设备效率达到要求，则该住宅节能50%的目标则可以保证（因为它们的采暖空调能耗在标准编制过程中作了大量计算）。如果设计的居住建筑热工性能不能满足规定性指标要求，则要通过第二种方法来对建筑热工性能参数进行调整和节能评定，达到节能指标。,（三）、设计标准规定性指标主要内容,1、居住建筑的自然通风、朝向和体形参数 4.0.1 居住区的总体规划和居住建筑的平面、立面设计应有利于自然通风。 4.0.2 居住建筑的朝向宜采用南北向或接近南北向。 4.0.3 北区内，单元式、通廊式住宅的体形系数不宜超过0.35，塔式住宅的体形系数不宜超过0.40。 （1）、建筑物体形系数是指建筑物的外表面积F0和外表面积所包围的体积V0的比值，即S= F0/V0。体形系数越大，外围护结构的传热损失也越大。 （2）、标准对南区体形系数不作具体要求。,2、居住建筑的围护结构,（1）、屋顶和外墙 4.0.6 居住建筑屋顶和外墙的传热系数和热惰性指标应符合表4.0.6的规定。当设计建筑的屋顶和外墙不符合表4.0.6的规定时，其空调采暖年耗电指数（或耗电量）不应超过参照建筑的空调采暖年耗电指数（或耗电量）。（强制性条文）,表4.0.6 屋顶和外墙的传热系数KW/m2K、热惰性指标D,、屋顶的保温隔热性能 、外墙的保温隔热性能 a.外墙热工性能按K2.0，D3.0和K1.5，D3.0和K1.0，D2.5三个级别控制。 b.轻质材料的使用,、屋顶和外墙的热稳定性 夏热冬暖地区的屋顶和外墙设计除了考虑保温隔热性能外，还应考虑墙体的热稳定性，热稳定性是用热惰性指标D来表征的。D是表述围护结构对温度波衰减快慢程度的无量纲指标。单一材料围护结构，D=RS；多层材料围护结构，D=RS。式中R为围护结构材料层的热阻，S为相应材料层的蓄热系数。D值越大，温度波在其中的衰减越快，围护结构的热稳定性越好。,本标准4.0.6条规定，屋顶和外墙采用重质材料时，D3.0或2.5；采用轻质材料时，屋顶K0.5，外墙体K0.7，这些规定比较容易得到满足，但轻质材料要达到较大的D值，就很困难。若对于轻质材料的D值要求过于严格，就会阻碍轻质保温材料的使用，不利于新型建筑材料的推广使用。本条文对轻质围护结构只限定传热系数K值，而不对D值作相应限定，主要是这个原因。实践证明，按一般规定选择K值的情况下，D值小一些，对于一般舒适度的采暖空调房间也能满足要求。经分析表明，围护结构采用一定厚度轻质材料，对节能是有利的。 、屋顶和外墙的节能措施,4.0.12 居住建筑的屋顶和外墙宜采用下列节能措施:,1 浅色饰面（如浅色粉刷、涂层和面砖等）; 2 屋顶内设置贴铝箔的封闭式空气间层； 3 用含水多孔材料做屋面层； 4 屋面蓄水； 5 屋面遮阳； 6 屋面有土和无土种植； 7 东、西外墙采用花格构件或爬藤植物遮阳。,计算屋顶和外墙总热阻时，上述各项节能措施的当量热阻附加值，可按表4.0.12取值。 表4.012 隔热措施的当量热阻附加值,（2）、外窗,、各朝向窗墙面积比的控制 4.0.4 居住建筑的外墙面积不应过大，各朝向的窗墙面积比，北向不应大于0.45；东、西向不应大于0.30；南向不应大于0.50。当设计建筑的外窗不符合上述规定时，其空调采暖年耗电指数（或耗电量）不应超过参照建筑的空调采暖年耗电指数（或耗电量）。（强制性条文）,、天窗面积和热工性能的要求,4.0.5 居住建筑的天窗面积不应大于屋顶总面积的4%，传热系数不应大于4.0W/（m2K），本身的遮阳系数不应大于0.5。当设计建筑的天窗不符合上述规定时，其空调采暖年耗电指数（或耗电量）不应超过参照建筑的空调采暖年耗电指数（或耗电量）。（强制性条文） a.窗墙面积比越大，天窗面积越大，建筑物的能耗也越大，成为建筑节能的关键因素。 b.正确处理窗户面积控制与建筑师创作的矛盾。,、外窗的遮阳 4.0.9 居住建筑的外窗，尤其是东、西朝向的外窗宜采用活动或固定的建筑外遮阳设施。 a.北区宜设活动外遮阳设施 b.南区宜设固定外遮阳设施,、外窗的传热系数和综合遮阳系数的节能选择 4.0.7居住建筑采用不同平均窗墙面积比时，其外窗的传热系数和综合遮阳系数应符合表4.0.7-1和表4.0.7-2的规定。当设计建筑的外窗不符合表4.0.7-1和表4.0.7-2的规定时，其空调采暖年耗电指数（或耗电量）不应超过参照建筑的空调采暖年耗电指数（或耗电量）。（强制性条文）。表4.0.7-1和表4.0.7-2综合归纳如下表：,a.在保证居住建筑节能50%前提下，规定性指标中的主要参数指标，如外墙K值、外窗K值和Sw值，以及窗墙面积比等是相互依存和制约的,一个参数指标取值的变化，将引起其它参数指标取值的变化。 b.建筑平均窗墙面积比CM计算公式为,当外窗是凸窗时，窗面积按实际带玻璃的窗面积计算。,c.外窗的综合遮阳系数Sw为窗本身的遮阳系数SC和窗口的建筑外遮阳系数SD的乘积，即Sw=SCSD。当外窗无建筑固定外遮阳设施时，SD=1，此时SW=SC。条文4.0.8条列出了典型形式的建筑外遮阳系数SD值。SD详细的计算参见标准附录A的方法。,d.窗玻璃遮阳系数和窗本身的遮阳参数 3mm厚的普通透明玻璃是一种最常见的玻璃，也是窗户上所使用的最广泛的玻璃。以在一定条件下透过3mm厚普通透明玻璃的太阳辐身总量为基础,将在相同条件下透过其他玻璃的太阳辐射总量与这个基础相比，得到的比值就称为该玻璃的遮阳系数，英文是Shading Coefficient，简写Sc或Se（遮蔽系数）。,使用遮阳系数计算通过窗户的太阳辐射得热时要注意两点： 其一是遮阳系数是个无量钢的相对值，其基础是透过3mm厚普通透明玻璃的太阳辐射总量；其二是遮阳系数是仅对玻璃本身而言的，不涉及窗框部分。 窗本身的遮阳系数Sc可近似地取为窗玻璃的遮蔽系数（遮阳系数）乘以窗玻璃面积除以整窗面积，即Sc=SeA玻/A窗。 标准条文说明中表3和表4给出了常见玻璃热工参数和外窗热工参数（K、Sc）参考值。实际应用中，应以法定检测机构提供的检测数据为准。,e.南区对外窗传热系数K 值没有具体规定。 f.因北区建筑外墙的太阳辐射吸收系数的改变，对总能耗影响不大，因此，北区对范围不作限制。南区正相反，限定0.8。,、外窗可开启面积的控制 4.0.10 居住建筑外窗（包括阳台门）的可开启面积不应小于外窗所在房间地面面积的8%或外窗面积的45%。（强制性条文） 、外窗气密性的要求 4.0.11 居住建筑1至9层外窗的气密性，在10Pa压差下，每小时每米缝隙的空气渗透量不应大于2.5m3，且每小时每平方米面积的空气渗透量不应大于7.5m3；10层及10层以上外窗的气密性；在10Pa压差下，每小时每米缝隙的空气渗透量不应大于1.5m3，且每小时每平方米面积的空气渗透量不应大于4.5m3。（强制性条文）,3、采暖空调设备的性能,标准中节能目标由改善围护结构热工性能和提高采暖空调设备效率来分担。在标准中主要强调设备的能效比，以引导选用能效比高、环保性能好的产品。要求：空调器EER达到2.7, 采暖器COP达到1.5 国标房间空气调器能源效率限定法及节能评价值GB12021.3-2000对家用空调器能效比的节能评价值作了规定。,房间空调器节能评价值,二、我省夏热冬暖地区居住建筑节能设计,（一） 、节能设计步骤 第一步：检查屋顶和外墙热工性能是否符合4.0.6条规定，若不符合，转入第五章使用对比评定法计算设计。 第二步：检查各朝向窗墙面积比、天窗面积和热工性能是否符合4.0.4条和4.0.5条规定，若不符合，转入第五章使用对比评定法计算设计。 第三步：判定居住建筑所在地区属北区还是南区。 第四步：不同区域分别使用表4.0.7-1和4.0.7-2选择外窗，若外窗性能不符合规定，或不符合规定（南区），转入第五章使用对比评定法计算设计。,北区使用表4.0.7-1。根据外墙K、D值和建筑平均窗墙面积CM值，决定外窗Sw和K值。通过公式Sw=SCSD，求出SC，以K和SC选择窗型。 南区使用表4.0.7-2，根据外墙K、D值，决定外窗Sw，通过公式Sw=SCSD，求出SC，以SC选择窗型。 第四步：检查选择的窗型可开启面积和气密性是否符合标准4.0.9条和4.0.10条的规定。,（二）、节能设计举例,例1、在福州市（北区）设计一幢居住建筑，假设： 、屋顶K=0.9、D=3.5，外墙K=1.4、D=3.2。（符合4.0.6条规定） 、各朝向窗墙面积比符合4.0.5条规定，计算出建筑平均窗墙面积比CM=0.27；无天窗；无窗口外遮阳设施，SD=1 、通过查表4.0.7-1，查到外窗K=4.0、Sw=0.8组合，由于SD=1，则SC=Sw/SD=0.8，选取K=4.0、SC=0.8窗型，即选取无色透明中空玻璃铝合金窗。 、检查选取的外窗的可开启面积和气密性能是否满足4.0.9和4.0.10规定。,例2、在厦门市（南区）设计一幢居住建筑，假设： 、屋顶K=0.9、D=3.5，外墙K=1.8、D=3.1，=0.7。（符合4.0.6条规定） 、各朝向窗墙面积比符合4.0.5条规定，建筑平均窗墙面积比CM=0.25,无天窗。设置外遮阳，如固定遮阳板，SD=0.7。 、通过查表4.0.7-2，查到Sw=0.6，由于SC=Sw/SD=0.6/0.7=0.86，则选取56mm厚白玻璃铝合金窗。 、检查选取的外窗的可开启面积和气密性能是否满足4.0.9和4.0.10规定。,北区居住建筑外窗的传热系数和综合遮阳系数选择范围(部分) 表4.0.7-1,南区居住建筑外窗的综合遮阳系数选择范围 表4.0.7-2,三、我省实施节能标准的技术措施,（一）、居住建筑围护结构的节能措施 建筑围护结构的节能措施主要指墙体、屋顶、窗户的保温与隔热热工性能的提高，以及窗墙面积比合理的控制。,1、外墙 （1）、现状 长期以来，我省外墙保温隔热状态基本上没有明显改善，墙体材料比较单一，北区，如福州地区，外墙以19cm厚粘土空心砖墙为主，K1.8 w/m2k；南区，大多采用18cm厚实心粘土砖墙，K2.4 w/m2k，墙体隔热保温性能很差，且实心粘土砖已在禁用之列。现在有的地区已采用加气砼砌块，砼空心砌块和粉煤灰空心砌块，效果不错，但使用量不大，一些技术问题（如开裂、渗漏等）尚待解决。,（2）、分析 夏热冬暖地区，外墙热工性能与外窗热工性能和窗墙面积比的关系如下：,窗户热工性能提高，价格要提高，若价格太高，则经济不合算；若过多减小窗墙比，则会影响住宅使用功能。因此，夏热冬暖地区外墙热工性能要控制在合适的范围，以K1.5或K1.0为宜。 19cm厚粘土空心砖墙K1.81.9，可以使用，但建筑要节能达标，则需要高性能窗户与之配套使用，代价太高。 高层住宅多使用20cm厚钢筋砼剪力墙，K3.0,即使有高性能外窗与之相配套，仍很难节能达标。,（3）、措施 粘土空心砖墙和钢筋砼剪力墙可按复合墙体型式进行改造设计，提高其保温隔热性能。如当前国内建筑节能领域流行的外保温技术，可应用在粘土空心砖墙上。 目前，工程中应用较多的外墙外保温系统可分为以下四类： a膨胀聚苯板薄抹灰外保温系统（EPS板薄抹灰系统）。 b胶粉聚苯颗粒保温浆料外保温系统。 cEPS板现浇砼外保温系统。 d机械固定EPS钢丝网架板外保温系统。, 对新型墙体材料，有一部份材料保温隔热性能达到节能要求，但仍有一部份未达到，则应进一步提高其热工性能。同时要研究解决使用中存在的开裂、渗漏和施工等技术问题。 加气砼砌块性能:,2、屋顶 （1）、现状 除近期一些新建住宅采用坡屋顶外，多数居住建筑仍采用平屋顶。一部份地区架空通风屋顶仍在使用，其K2.0，隔热性能很差。但目前情况有所好转，许多住宅屋面上使用了保温隔热材料，如挤塑聚苯乙烯保温板,效果很好,使屋顶热工性能大大提高。 （2）、分析 通过计算分析表明，屋顶热工性能高低，对多层住宅总体节能影响比较小，但屋顶热工性能对顶层房间热环境影响很大，应引起重视。 （3）、措施 屋顶（包括坡屋顶）都应加保温隔热层，应使K1.0或K0.8。同时注意采取防渗措施，防止保温隔热材料受潮。,目前市场上出售的挤塑聚苯板，憎水珍珠岩、聚氨脂发泡板等均