建筑节能-讲义.doc

建筑节能Building Energy Efficiency 天津大学建筑学院王立雄第一章 建筑节能基本知识1.1 建筑节能的重要意义1.1.1 中国能源面临重大挑战本世纪的头20年是中国经济社会发展的重要战略机遇期。在此期间中国的经济将经历三个重要变化：进入重化工业时期、城镇化进程加快、成为世界制造基地之一。经济增长和城镇化进程的加快对能源形成很大的压力。根据国务院发展研究中心的研究结果表明：到2020年中国的一次能源需求将达到之2533亿tce(吨标准煤)，交通与建筑的能源需求增长，这两个部门的用能比例将从目前不到35上升到2020年的5775。1.1.2 巨大的建设量亟需建筑的可持续发展我国2004年统计建筑总面积近400亿建筑增长量：全国每年新增建筑量约1820亿城镇住宅增长量：全国每年新增城镇住宅建筑量10亿, 超过各发达国家年建成建筑面积的总和。世界银行报告认为：20002015年是中国民用建筑发展鼎盛期的中后期，预测到2015年民用建筑保有量的一半是2000年以后新建的。1.1.3 建筑节能的重要意义：1经济可持续发展的需要2大气环保的需要3宜人的居住建筑热环境的需要4建筑物外围护结构形式的变化5采暖调控系统的技术进步6构件产品、建筑机构的变化1.1.4 建筑节能经历的三个阶段：1.“能源节约（energy saving）”；2.“在建筑中保持能源（energy conservation）”，即减少建筑中能量的散失；3.目前得到广泛认可、更具积极性的定义是“提高建筑中的能源利用效率(energy efficiency)”，即以主动性、积极性的策略节省能源消耗、提高能源利用效率。1.2 国外建筑节能概况与气候条件接近的西欧或北美国家相比，中国住宅的单位采暖建筑面积一般要多消耗23倍以上的能源，而且舒适性较差。中国建筑外墙热损失是加拿大和其它北半球国家同类建筑的35倍，窗的热损失在2倍以上。我国居住建筑对新风量要求很低，但发达国家对此有很高要求。 国外建筑外围护结构传热系数W/(m2k)国家外墙外窗屋顶中国天津（新节能标准）0.60 1 0.4522.500.501 0.452哈尔滨（新节能标准）0.501 0.4522.00.401 0.302瑞典（南部地区）0.172.00.12丹麦0.20（重量100kg/m2）0.30（重量100kg/m2）2.90.15德国 柏林0.501.500.22英国0.45（双玻璃）0.45法国（RT2005规范）0.452.60.28加拿大相当于哈尔滨采暖度日数0.272.220.17相当于北京采暖度日数0.362.860.23日本北海道0.422.330.23东京都0.876.510.66注：1为913层建筑物，2为48层建筑物。1.3 我国建筑能耗概况和节能任务1.3.1 我国建筑能耗状况1.3.2 我国建筑节的基本目标和任务(1)北方建筑采暖能耗高、比例大，应为建筑节能的重点；(2)住宅及一般公共建筑与发达国家相比能耗尚处在较低水平，但有明显的增长趋势；(3)大型公共建筑能耗浪费严重，节能潜力大，新建建筑中此类建筑的比例呈增长趋势；(4)农村建筑能耗低，非商品能源仍占较大部分，目前有逐渐被商品能源替代的趋势；(5)长江流域大面积居住建筑新增采暖需求。1.4 建筑节能领域中常用的名词术语导热系数（）Coefficient of thermal conductivity稳态条件下，1m厚的物体，两侧表面温差为1K时，单位时间内通过单位面积传递的热量，单位：W/（m.K）。蓄热系数（S）Coefficient of thermal storage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(.k)。围护结构传热系数 (K) Overall heat transfer coefficient of building envelope围护结构两侧空气温差为1K，在单位时间内通过单位面积围护结构的传量，单位：W(.k)。围护结构传热阻（Ro）Thermal resistance of building envelope传热系数的倒数，表征围护结果对热量的阻隔作用。单位： .kW。热桥thermal bridge围护结构中包含金属、钢筋混凝土或混凝土粱、柱、肋等部位，在室内外温差作用下，形成热流密集、内表面温差较低的部位。这些部位形成传热的桥梁，故称热桥。外墙平均传热系数(Km ) Mean heat transfer coefficient of external wall考虑了墙上存在的热桥影响后得到的外墙传热系数，单位：W/（K）。围护结构传热系数的修正系数 (i) Modification coefficient of building envelope考虑太阳辐射和天空辐射对围护结构传热的影响而引进的修正系数。热惰性指标 （D）Index of thermal inertia表征围护结构反抗温度波动和热流波动能力的无量纲指标，其值等于材料层热阻与蓄热系数的乘积。窗墙面积比 Area ratio of window to wall窗户洞口面积与房间立面单元面积（即建筑层高与开间定位线围成的面积）的比值。外窗的综合遮阳系数 (Sw) Overall shading coefficient of window考虑窗本身和窗口的建筑外遮阳装置综合遮阳效果的一个系数，其值为窗本身的遮阳系数(SC)与窗口的建筑外遮阳系数(SD)的乘积。建筑物体形系数（S）Shape coefficient of building建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。外表面积中不包括地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积。换气次数 Rate of air circulation单位时间内室内空气的更换次数。采暖期天数（Z）Days of heating period累年日平均温度低于或等于5的天数。这一采暖期仅供建筑热工和节能设计计算采用。采暖期室外平均温度（te）Outdoor mean air temperature during heating period在采暖期起止日期内，室外逐日平均温度的平均值。采暖度日数（HDD18）Heating degree day based on 18一年中，当某天室外日平均温度低于18时，将低于18的度数乘以1天，并将此乘积累加。空调度日数 （CDD26）Cooling degree day based on 26一年中，当某天室外日平均温度高于26时，将高于26的度数乘以1天，并将此乘积累加。采暖能耗(Q)Energy consumed for heating用于建筑物采暖所消耗的能量，其中包括采暖系统运行过程中消耗的热量和电能，以建及筑物耗热量。建筑物耗热量指标（qH）Index of heat loss of building在采暖期室外平均温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在单位时间内消耗的，需由室内采暖设备供给的热量，单位：W 。采暖设计热负荷指标（qHL）Index of design load for heating of building在采暖室外计算温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在单位时间内消耗的，需由采暖设备供给的热量。由于采暖室外计算温度低于采暖期室外平均温度，因此在数值上，采曝设计热负荷指标大于建筑物耗热量指标 单位：W。建筑物耗冷量指标 Index of cool loss of building按照夏季室内热环境设计标准和设定的计算条件，计算出的单位建筑面积在单位时间内消耗的需要由空调设备提供的冷量。21.参照建筑 Reference building采用围护结构热工性能权衡判断法时，作为计算全年采暖和空调能耗用的假想建筑，参照建筑的形状、大小、朝向以及内部的空间划分和使用功能与所设计建筑完全一致，但围护结构热工参数应符合本标准的规定。1.5 与建筑节能相关的规范与标准民用建筑热工设计规范（GB5017693）1993年10月1日起施行；民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）（JGJ2696）1996年7月1日建设部经修订颁布。目前已废止；严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ262010）2010年8月1日施行；夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ1342010）2010年8月1日施行；夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准（JGJ752003）2003年10月1日施行；既有采暖居住建筑节能改造技术规程（JGJ1292000）2001年1月1日施行；采暖居住建筑节能检验标准（JGJ1322001）2001年6月1日施行。目前已废止；居住建筑节能检测标准（JGJ1322009）2010年7月1日施行；旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准（GB 50189-93）1994年7月1日施行；公共建筑节能设计标准（GB501892005）2005年7月1日施行；公共建筑节能改造技术规范（JGJ1762009）2009年12月1日施行；公共建筑节能检测标准（JGJ/T1772009）2010年7月1日施行；天津地区地方标准天津市居住建筑节能设计标准（DB2912007 J10409-2007）天津市公共建筑节能设计标准（DB291532005 J10633-2005）天津市民用建筑围护结构节能检测技术规程（DB29882007）国际相关标准 IECC（International Energy Conservation Code）国际节能规范 EnEv2006 德国2006版建筑节能规范 RT2005 法国2005年建筑节能规范 ASHRAR 90.1(American Society of Heating , Refrigerating and Air-Conditioning Engineers)美国采暖制冷空调工程师协会节能标准与热工规范的区别及联系节能标准与热工规范在内容、目的和适用范围方面有区别。节能标准从能控制采暖能耗出发，对围护结构的保温和门窗的气密性提出进一步提高的要求同时节能标准更关注建筑物整体的耗热情况，以及建筑物在整个采暖期内平均的耗热情况。热工规范是从室外气候最不利的情况考虑，保证建筑物及相关围护结构满足的最低要求。第二章 建筑节能设计原理2.1 建筑热工设计分区与建筑能耗2.1.1建筑热工设计分区建筑热工设计分区及设计要求 表2-1分区名称严寒地区寒冷地区夏热冬冷地区夏热冬暖地区温和地区分区指标主要指标 最冷月平均温度10 最冷月平均温度010 最冷月平均温度010 最热月平均温度2530 最冷月平均温度10 最热月平均温度2529 最冷月平温度013 最热月平均温度1825辅助指标 日平均温度5的天数145d 日平均温度5的天数90145d 日平均温度5(090d) 日乎均温度25(40110d) 日平均温度25的天数100200d 日平均温5的天数090d设计要求 必须充分满足冬季保温要求，一般可不考虑夏季防热 应满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热必须满足夏季防热要求，适当兼顾冬季保温 必须充分满足夏季防热要求，一般可不考虑冬季保温 部分地区应注意冬季保温，一般可不考虑夏季防热2.1.2 建筑能耗范围与建筑相关的能源消耗包括：建筑材料生产能耗、建筑材料运输能耗、房屋建造和维修过程中的能耗以及建筑使用过程中的建筑运行能耗。这里仅讨论建筑运行能耗。2.2 不同热工分区下的建筑节能设计原理2.2.1 严寒与寒冷地区采暖能耗占全国建筑总能耗的比重很大，节能潜力最大，是我国目前建筑节能的重点。 采暖节能的技术途径：(1)改进建筑物围护结构保温性能，进一步降低采暖需热量。使采暖需热量由目前的90kWh(年)降低到平均60kWh(年)。(2)实现可控制的通风换气，避免为了通风换气而开窗，造成过大的热损失。使实际的通风换气量控制在0.5次h以内。(3)改善采暖的末端调节性能，避免过热。(4)推行地板采暖等低温采暖方式，从而降低供热热源温度，提高热源效率。(5)积极挖掘利用目前的集中供热网，发展以热电联产为主的高效节能热源。2.2.2 夏热冬冷地区采暖节能的技术途径：(1)综合考虑采光、日照等因素确定体形系数，不过于追求较小的体形系数。(2)从提高日照、促进自然通风角度综合确定窗墙比。(3)围护结构热工性能首先要保证夏季隔热要求，兼顾冬季防寒。(4)加强外窗遮阳、外墙和屋顶隔热能力。2.2.3 夏热冬暖地区采暖节能的技术途径：(1)保证屋顶、外墙的具有很好的隔热能力。(2)外门窗的遮阳。(3)合理组织建筑的的自然通风。2.3 采暖居住建筑节能基本原理和节能途径2.3.1采暖居住建筑的主要特点居住建筑范围：住宅、集体宿舍、招待所、托幼建筑等。特点：人员昼夜连续使用，室内热环境和空气质量要求高。有采暖设备及通风换气装置。冬季室内温度要求达到1618，高级别建筑要求达到2022。建筑基本参数：层高一般为2.73.0m，开间一般为3.34.5m。城镇居住建筑内多层建筑为主，大城市中高层住宅较多。体形系数0.30左右。2.3.2 采暖居住建筑的能耗构成采暖耗热量的组成：(1)通过围护结构的传热耗热量，约占73%77%。(2)通过门窗缝隙的空气渗透耗热量，约占23%27%。传热耗热总量中，外墙约占23%34%；窗户约占23%25%；楼梯间隔墙约占6%11%；屋顶约占7%8%；阳台门下部约占2%3%；户门约占2%3%；地面约占2%。窗户总耗热量，即窗的传热耗热量加上空气渗透耗热量约占建筑物全部耗热量的50%。窗户是耗热较大的构件，是节能的重点部位。从围护结构各部位传热耗热量所占比例看：外墙最大，第二是窗户，之后是楼梯间隔墙（以楼梯间不采暖住宅为例）和屋顶等。所以外墙仍是节能设计的重点部位。2.3.3 采暖居住建筑节能基本原理建筑节能的基本原理是，最大限度的争取得热，最低限度的向外散热。建筑群的规划设计，单体建筑的平、立面设计和门窗的设置应保证在冬季有效地利用日照并避开主导风向。尽量减小建筑物的体形系数，平、立面不宜出现过多的凹凸面；建筑北侧宜布置次要房间，北向窗户的面积应尽量小，同时适当控制东西朝向的窗墙比和单窗尺寸；加强围护结构保温能力，以减少传热耗热量，提高门窗的气密性，减少空气渗透耗热量。改善采暖供热系统的设计和运行管理，提高锅炉运行效率；加强供热管线保温；加强热网供热的调控能力。2.4 空调建筑节能原理空调建筑得热一般有以下三种途径：1.太阳辐射通过窗户进入室内构成太阳辐射得热；2.围护结构传热得热；3.门窗缝隙空气渗透得热。根据空调建筑物夏季得热途径，总结出以下节能设计要点：空调建筑应尽量避免东西朝向或东西向窗户，以减少太阳直接辐射得热。空调房应集中布置，上下对齐。温湿度要求相近的空调房间宜相邻布置。空调房间应避免布置在转角处，有伸缩缝处及顶层。当必须布置在顶层时，屋顶应有良好的隔热措施。在满足功能要求的前提下，空调建筑外表面积宜尽可能的小，表面宜采用浅色，房间净高宜降低。外窗面积应尽量减小，窗墙面积比不宜超过0.30（单层窗）和0.40（双层窗）。向阳或东西向窗户，宜采用热反射玻璃、反射阳光镀膜和有效的遮阳构件。(6)外窗气密性等级不应低于建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法（GB/T71072002）中规定的3级水平。围护结构的传热系数应符合采暖通风与空气调节设计规范（GBJ1987）规定的要求。间歇使用的空调建筑，其外围护结构内侧和内围护结构宜采用轻质材料；连续使用的空调建筑，其外围护结构内侧和内围护结构宜采用厚重材料。2.5 建筑物耗热量指标2.5.1 建筑物耗热量与建筑物耗热量指标建筑耗热量系指采暖建筑在一个采暖期内，为保持室内计算温度由室内采暖设备供给建筑物的热量，其单位是KWh/a。建筑物耗热量指标实际上是一个“功率”。基准建筑（Baseline Building）的耗热量指标计算值1980年1981年住宅通用设计，4个单元6层楼，体形系数为0.30左右的建筑物。这是耗热量指标的基准水平（即能耗为100%）；节能30%：是在基准水平的基础上降低30%确定的（1986年标准）。节能50%：是在1986年节能标准基础上再降低30%确定的，建筑物耗热量指标（100%0.70.7）（1995年标准）。节能65%：在1995年节能标准基础上再降低30%能耗（100%0.70.70.7），即达到1980年基准建筑物能耗的35%。2.5.2 影响建筑物耗热量指标的几个因素体形系数：建筑物耗热量指标随体形系数的增长而增长。围护结构的传热系数：在建筑物整体尺寸和窗墙面积比不变的情况下，耗热量指标随围护结构的传热系数的下降而相抵。采用保温效能高的墙体、屋顶、门窗等对节能有利。窗墙面积比： 楼梯间设计形式：多层住宅楼梯间采用开敞式的有门窗的楼梯间，其耗热量指标约上升10%20%。换气次数：提高门窗的气密性，换气次数由0.8次/小时降至0.5次/小时，耗热量指标可降低10%左右。（6）朝向：多层住宅东西朝向时比南北朝向时，其耗热量指标约增加5.5%高层住宅。层数在10层以上时，耗热量指标趋于稳定。高层住宅中，带北向封闭式交通廊的板式住宅，其耗热量指标比多层板式住宅低6%。在建筑面积近似的条件下高层塔式住宅的耗热量指标比高层板式住宅的高10%14%。体形复杂，凹凸面过多的塔式住宅，对节能不利。2.6 建筑物耗热量指标计算2.6.1 建筑物耗热量指标计算公式qHqHTqINFqIH式中 qH建筑物耗热量指标（W/）qHT单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量（W/）qINF单位建筑面积的空气渗透耗热量（W/）qIH单位建筑面积的建筑物内部得热,包括炊事照明家电和人体散热住宅建筑取3.80（W/）2.6.2 折合到单位建筑面积上通过建筑围护结构的传热量qHT(tite) (KiFi) / A0单位建筑面积的空气渗透耗热量计算公式qINF(tite) (CNV) / A0采暖耗煤量指标计算公式qc24ZqH / Hc12外墙平均传热系数的计算外墙受周边热桥影响条件下，其平均传热系数应按下式计算：天津市居住建筑节能设计标准（2007）1. 主要内容建筑物朝向宜采用南北向或接近南北向，主要房间宜避开冬季主导风向并利于夏季自然通风。建筑物体形设计应力求简单，体形系数应符合下表规定。建筑物体形系数限制3层46层79层10层0.550.350.300.26不同朝向的窗墙面积比朝向窗墙面积比规定值最大值北0.300.40东、西0.35南0.500.70各部分围护结构传热系数和综合遮阳系数限值围护结构部位传热系数 W(.k)3层建筑4层建筑屋顶0.400.50外墙0.450.60外窗（含阳台门透明部分）建筑层数传热系数 W(.k)综合遮阳系数Sw（东、西向）4层建筑2.700.703层建筑2.50非采暖公共空间入口门透明部分4.00非透明部分1.50阳台门下部门芯板1.50分隔采暖与非采暖空间的隔墙、户门1.50底面接触室外空气的楼板0.50分隔采暖与非采暖空间的楼板0.552. 建筑节能设计的判据当设计建筑的窗墙比和各部分同护结构传热系数均小于或等于标准的限值，可直接判定为节能建筑设汁。当设计建筑的窗墙比大于标准的要求或围护结构传热系数大于标准表的限值时，应将设计建筑的窗墙比(超过部分的)、同护结构的传热系数改为符合本标准的限值，并计算建筑物传热耗热量(即参照建筑传热耗热量)。以参照建筑传热耗热量为限值，调整窗墙比、围护结构传热系数，直至所设计建筑的传热耗热量不大于参照建筑的传热耗热最。即可判定为节能建筑设计。3. 计算公式1.建筑物耗热量指标计算公式qHqHTqINF3.8 （W/）2.单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量计算公式qHT17.2 (KiFi) / A0 （W/）3.单位建筑面积的空气渗透耗热量计算公式低层和多层楼梯间不采暖时：qINF1.86 V0/ A0高层和中高层楼梯间不采暖时：qINF1.55 V0/ A0楼梯间采暖时：qINF2.02 V0/ A02.7 建筑节能平价计算各围护结构热工指标1屋顶 (平顶1)d(mm)lR(m2k/w)地砖100.810.012防水层100.170.059水泥砂浆200.930.022水泥焦渣700.290.161挤塑型聚苯板600.031.667现浇楼板1201.740.069石灰砂浆200.810.025R0=2.173 m2k/wK0=0.460w/m2K屋顶 (平顶2)d(mm)lR(m2k/w)防水层100.170.059水泥砂浆200.930.022水泥焦渣700.290.161挤塑型聚苯板600.031.667现浇楼板1201.740.069石灰砂浆200.810.025R0=2.161 m2k/wK0=0.463w/m2K屋顶 （坡顶）d(mm)lR(m2k/w)水泥瓦200.930.022水泥砂浆200.930.022防水层100.170.059水泥砂浆150.930.016挤塑型聚苯板700.031.944现浇楼板1201.740.069石灰砂浆200.810.025R0=2.315 m2k/wK0=0.432w/m2K 屋顶平均传热系数Km=0.435w/m2K2外墙a)d(mm)lR(m2k/w)水泥抹面200.930.022挤塑型聚苯板500.031.389炉渣空心砌块1900.260石灰砂浆200.810.025R0=1.854 m2k/wK0=0.539w/m2Kb)d(mm)lR(m2k/w)水泥抹面200.930.022挤塑型聚苯板500.031.389钢筋混凝土2001.740.115石灰砂浆200.810.025R0=1.709 m2k/wK0=0.585w/m2K c)外墙平均传热系数Km=0.566w/m2K3内墙a)d(mm)lR(m2k/w)石灰砂浆200.810.025钢筋混凝土2001.740.115挤塑型聚苯板200.030.556石灰砂浆200.810.025R0=0.879 m2k/wK0=1.138w/m2Kb)d(mm)lR(m2k/w)石灰砂浆200.810.025炉渣空心砌块1900.260挤塑型聚苯板200.030.556石灰砂浆200.810.025R0=1.024 m2k/wK0=0.977w/m2K c)内墙平均传热系数Km=1.089w/m2K4门窗 K(w/m2K)a) 各朝向外窗均为中空玻璃塑钢窗2.7b) 入户门1.5三、不同朝向的窗墙面积比南向窗面积（）：476.1墙面积（）：1143.18窗墙面积比：0.42北向窗面积（）：258.48墙面积（）：634.23窗墙面积比：0.41东向窗面积（）：19.6墙面积（）：355.45窗墙面积比：0.06西向窗面积（）：28.6墙面积（）：355.45窗墙面积比：0.08四、体形系数外表面积/体积=4724.22/14172.5=0.33五、单位建筑面积通过各围护结构传热量(w/m2)qHT=17.2(3183.96/4978) =11.0六、单位建筑面积空气渗透耗热量(w/m2)qINF=1.55V0/A0=1.5514172.5/4978=4.41七、建筑耗热量指标(w/m2)qHT=11.0+4.41-3.8=11.61第三章 建筑规划设计与节能3.1 建筑选址3.1.1 气候条件3.1.2 注意地形条件对建筑能耗的影响3.1.3 争取使建筑向阳、避风建造(1)居住建筑的基地应选择在向阳、避风的地段上。(2)注意选择建筑的最佳朝向。(3)选择满足日照要求、不受周围其他建筑严重遮挡的基地。(4)利用住宅建筑楼群合理布局争取日照。3.2 建筑组团布局图3-2 建筑组团形式图3-5 建筑物组合产生的下冲气流3.3 建筑朝向（1）冬季有适量并具有一定质量的阳光射入室内。（2）炎热季节尽量减少太阳直射室内和居室外墙面。（3）夏季有良好的通风，冬季避免冷风吹袭。（4）充分利用地形并注意节约用地。（5）照顾居住建筑组合的需要。建筑体型与建筑朝向（1）不同体型的建筑对朝向变化的敏感程度不同，在前面三种体型中：长方形最敏感；Y型体型次之；正方形对朝向的敏感程度最小。（2）不论朝向变化如何，总辐射面积变化多大，建筑上总有一个辐射面的平均辐射面积较大。（3）板式体型建筑以南北主朝向时获得太阳辐射最多。（4）点式体型与板式相同，但总辐射面积小于板式建筑。（5）Y型体型由于自身遮挡，总平均辐射面积小于上述两种体型。3.4 建筑间距住宅日照标准城市居住区规划设计规范GB 5018093(2002 年版）住宅建筑日照标准建筑气候区划、VII气候区气候区、气候区大城市中小城市大城市中小城市日照标准日大寒日冬至日日照时数(h)231有效日照时间带(h)816915日照时间计算起点底层窗台面注：1.建筑气候区划应符合本中国建筑气候区划图的规定。2.底层窗台面是指距室内地坪0.9m高的外墙位置。D0H0ctghcos （31）式中D0日照间距； H0前栋建筑物计算高度；h太阳高度角；后栋建筑物墙面法线与太阳方位所夹的教，可由A-求得；当建筑物为南北朝向时，计算公式可简化为：D0H0ctghcosA 32）当建筑物为南北朝向，求正午的日照间距（0）： D0H0ctgh （33）3.5 建筑与风环境1.冬季防风的设计方法2.夏季通风的设计方法风洞实验3.建筑风环境辅助优化设计计算流体力学CFD：（Computational Fluid Dynamics)第四章 建筑单体设计与节能四、一个典型的低能耗建筑新建建筑物节能的巨大潜力就在于“低能耗建筑”。这类建筑在项目规划及建筑单体设计过程中的指导思想是：在将建筑使用热能损耗减至最小的同时最大限度地利用太阳能。德国柏林马尔占（Marzahn）低能耗公寓大楼是低能耗建筑中很有代表性的一个，该项目由阿斯曼，萨洛蒙及沙伊特事务所（Assmann,Salomon & Scheidt）设计。这座以低技术建造的7层楼有56套居室，每套有2到3个房间。它是德国第一幢低能耗建筑物，其建筑直接来源于工程学原理。它的曲线外形、建造、立面外观、朝向及房间布局很大程度上取决于能源的考虑。建筑师希望用这个建筑表明：建筑本身应是高效的，这样就不必太费心去寻求太阳能电池或其它设备的帮助。马尔占（Marzahn）低能耗公寓大楼公寓大楼所在地块与周围的关系(a) 建筑平面几何形式(b) 建筑平面图北立面与南立面局部平面布置。面向北向安排的冷房间、楼梯、走廊和浴室作为南面暖房间的一个传热缓冲带。它们通过滑动墙连接在一起，这样即使阳光从侧面照射过来，也可以散布到房间深处。起居室、厨房和卧室这些主要的房间朝阳，入口、门厅和浴室则安排在背阴面。公寓南立面上所有阳台挑出的尺寸是经过仔细计算的，目的是使其在夏天可以通过遮挡阳光以避免室内过热。 并在冬天可以让本来不强的阳光进入建筑物内。 该建筑供热和通风系统与计算机设备连在一起，以便节约能源并保证不间断控制。公寓室内的活动隔断第五章 围护结构节能设计一、墙体节能在传热耗热量中，外墙约占25%左右，楼梯间隔墙的传热耗热量约占15%左右，改善墙体的传热耗热将明显提高建筑的节能效果。外墙按其保温层所在的位置分类，目前主要有：单一保温外墙，外保温外墙，内保温外墙，和夹芯保温外墙4种类型。外墙按其主体结构所用材料分类，目前主要有：加气混凝土外墙，粘土空心砖外墙，粘土（实心）砖外墙，混凝土空心砌砖外墙，钢筋混凝土外墙，其他非粘土砖外墙等。 （一）外墙的保温做法的优点： 外保温可以避免产生热桥。 外保温作法中由于位于内侧的实体墙体蓄热性能好，热容量大，室内能蓄存更多的热量，室温较稳定。人体散热，家用电器及炊事散热等因素产生的“自由热”得到较好的利用，有利于节能。 由于采用外保温，内部的砖墙或混凝土墙得到保护，热应力减少，因而主体墙体产生裂缝、变形、破损的危险大为减轻，使墙体的耐久性得以加强。 在旧房改造时外保温是最经济，效果最好的方法。 外保温有利于加快施工进度，室内装修不致破坏保温层。二、屋面屋面保温节能设计要点 屋面保温作法绝大多数为外保温构造,这种构造受周边热桥影响较小。为了提高屋面的保温性能，以满足新标准的要求，屋顶的保温节能设计，主要以采用轻质高效吸水率低或不吸水的可长期使用、性能稳定的保温材料作为保温隔热层，以及改进屋面构造，使之有利于排除湿气等措施为主。目前较先进的屋顶保温作法，是采用轻质高强，吸水率极低的挤塑型聚苯板作为保温隔热层的侧铺屋面，保温隔热效果非常出色。倒置型保温屋面、种植屋面三、窗户节能窗在建筑上的作用是多方面的，除需要满足视觉的联系、采光、通风、日照及建筑造型等功能要求外，作为围护结构的一部分应同样具有保温隔热，得热或散热的作用。因此外窗的大小、形式、材料和构造就兼顾各方面的要求，以取得整体的最佳效果。窗的节能措施控制各向墙面的开窗面积 严寒和寒冷地区居住建筑的窗墙面积比限值 朝 向窗墙面积比严寒地区寒冷地区北0.250.30东 、西0.300.35南0.450.50夏热冬冷地区在进行围护结构节能设计时，不宜过分依靠减少窗墙比，应重点提高窗的热工性能。夏热冬暖地区加大窗墙比的代价是要提高窗的综合遮阳系数和保温隔热性能或提高外墙的隔热性能。提高窗的气密性，减少冷风渗透建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法（GB/T71072002）中将窗的气密性能分为五级。低层和多层居住建筑（16层）中应等于或优于3级，高层和中高层居住建筑（730层）应等于或优于4级，设计好开扇的形式开扇形式的设计要点： 在保证必要的换气次数前提下，尽量缩小开扇面积； 选用周边长度与面积比小的窗扇形式，接近正方形利于节能； 镶嵌的玻璃面积尽可能的大。减少窗的传热耗热在建筑立面上窗的热图像在室内拍摄的窗的热图像PA断桥铝合金窗矿料常用窗户的传热系数和传热阻参考值 窗框材料窗户类型玻璃间隔层厚度（mm）间隔层气体传热系数W/(k)遮阳系数SC塑料单层窗普通白玻璃-空气4.70.90.8双层窗普通白玻璃100-1402.30.90.8中空玻璃窗中空玻璃窗63.00.850.75122.50.850.75辐射率0.25Low-E中空玻璃62.70.550.40122.00.550.4012氩气1.70.550.40铝合金单层窗普通白玻璃-空气6.40.90.8双层窗普通白玻璃100-1403.00.90.8中空玻璃窗中空玻璃窗63.90.850.75123.60.850.75辐射率0.25Low-E中空玻璃63.60.550.40123.00.550.4012氩气2.90.550.40PA断桥铝合金中空玻璃窗中空玻璃窗6空气3.20.850.75123.00.850.75辐射率0.25Low-E中空玻璃63.00.550.40122.40.550.4012氩气2.20.550.40注：表中热工参数为各种窗型中较有代表性的数据，不同厂家、玻璃种类以及型材系列品种可能有较大浮动，双层玻璃幕墙双层皮幕墙也被誉为“可呼吸的幕墙”。其实质是在两层皮之间留有一定宽度的空气间层，此空气间层以不同方式分隔而形成一系列温度缓冲空间。由于空气间层的存在，因而双层皮幕墙能提供一个保护空间以安置遮阳设施(如活动式百叶、固定式百叶或者其他阳光控制构件)。四、门具有多功能，一般应具有防盗，保温，隔热等功能一般采用金属门板，采取mm厚玻璃棉板或mm厚岩棉板为保温、隔音材料。目前阳台门有两种类型：一是落地玻璃阳台门，这种可接外窗作节能处理；第二种是有门心板的及部分玻扇的阳台门。这种门玻璃扇部分接外窗处理。阳台门下门心板采用菱镁、聚苯板加芯型代替钢质门心板（聚苯板厚mm，菱镁内、外面层.厚，含玻纤网格布），门心板传热系数为.（w/k）。五、地面地面按其是否直接触土壤分为两类：一类是不直接接触土壤的地面，又称地板，这其中又可分成接触室外空气的地板和不采暖地下室上部的地板，以及底部架空的地板等；另一类是直接接触土壤的地面，下表为其热工性能分类。地面热工性能分类 类别吸热指数BW/(h-1/2K)适用的建筑类型23临时逗留及室温高于23oC的采暖房间注：表中B值是反映地面从人体脚部吸收热量多少和速度的一个指数。厚度为34mm的面层材料的热渗透系数对B值的影响最大。热渗透系数b c，故面层宜选择密度、比热容和导热系数小的材料较为有利。六、楼梯间内墙与构造缝计算表明，一栋多层住宅，楼梯间采暖比不采暖，耗热要减少5%左右；楼梯间开敞比设置门窗，耗热量要增加10%左右。所以有条件的建筑应在楼梯间内设置采暖装置并做好门窗的保温措施。第六章遮阳设计一、遮阳的形式和效果二、遮阳设计三、遮阳系数计算第七章 采暖节能设计一、供热采暖系统节能途径民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）（JGJ26-95）提出节能50的目标，其中建筑物承担约，采暖系统承担。达到节能的目标，供热系统的节能是非常重要的环节。供热采暖系统节能的主要措施有：提高锅炉热效率；调好水力平衡；管道保温；提高供热采暖系统运行维护管理水平；完善室温控制调节和热量按户计费等诸多方面。供热采暖系统节能途径：.热源部分：提高燃烧效率、增加热量回收，力争将采暖期锅炉平均运行效率达到新节能标准提出的0.68；热源装机容量应与采暖计算热负荷相符；提高生产（或热力站）运行管理水平，提高运行量化管理。.管网部分：管网系统要实现水力平衡；循环水泵选型应符合水输送系数规定值；管道保温符合规定值，效率力争达到新节能标准中提出的的0.90的要求。.用户末端：提高围护结构保温温性，门窗密闭性能；充分利用自由热；室内温度控制，即可以根据负荷需要调节供暖量，又可以调节温度以改变需求量经济运行。.供热采暖按热量计费：只有供热采暖按热量计费，依靠市场经济杠杆，才能使更多的人关注节能，真正落实节能措施，实现节能目标。二、供热节能设计1.一般规定热源采暖供热系统采暖供热系统的水力平衡锅炉选型与台数2.供暖管网铺设与保温三、供热管网系统水力平衡达到水平衡的系统，是指系统实际运行时，所有用户都能获得设计水流量，而水力不平衡则意味着水力失调。水力失调共有两方面含义，其一是指系统中，当一些用户因需求变化而改变水流量时，会使其他用户的流量随之变化。其二是指系统虽然经过水力平衡计算，并达到规定要求，但在经施工安装，初调试后，各用户的实际流量仍旧与设计要求不符。管网水力平衡技术平衡阀四、控温与热计量五、热泵技术1.空气源热泵2.地源热泵六、供暖空调新途径1低温热水地面辐射供暖2.辐射板供热/供冷3.干式风机盘管七、生物质能采暖第八章 制冷节能原理一、常规空调的节能途径1.概述空调系统一般可概括为两大类，即集中式和分散式。主要空调方式 表8-1类别空调系统形式空调输送方式集中空调方式全空调系统定风量方式变风量方式（即VAV系统）分区、分层空调方式冰蓄冷低温送风方式空气水系统新风系统加风机盘管机组诱导机组系统全水系统水源热泵系统冷热水机组加末端装置分散空调方式直接蒸发式单元式空调机加末端设备（如风口）分体式空调器即VRV系统窗式空调器辐射板式辐射板供冷加新风系统辐射板供冷或供暖空调节能主要集中在以下几个方面：（1）空调设备的低能耗和高效率的研究。（2）蓄冷空调系统研究。（3）空调方式综合研究，例如：高大高量系统采用分层空调供冷，比全室空调可节能3050，采用下送风方式或高速诱导方式，多级