办公楼一层建筑节能改造设计报告

精选文库 上海应用技术学院课程设计任务书课程名称建筑节能课程设计课程代码B7052159设计题目某办公楼建筑节能改造设计学 号1110650207设计时间2016.6.27-2016.7.1姓 名刘林飞系（院）城市建设与安全工程学院专业 能源与动力工程班 级13106611一、课程设计任务（条件）、具体技术参数（指标）对既有老式公共建筑进行建筑节能技术改造。90年代某办公楼（4层）和检察院大楼（4层）的建筑平面图。建筑的围护结构主要为240 mm 厚的砖墙和铝合金单层玻璃窗，无外设遮阳设施。空调主机采用小型非电空调，室内为传统的风机盘管系统，无新风，主要通过开窗取新风。根据具体分组时确定的建筑物层数进行设计计算。二、 对课程设计成果的要求（包括课程设计说明书、图纸、图表、实物等软硬件要求）1.节能改造方案设计说明，包括设计计算书。三、课程设计工作进度计划：周1对老式既有建筑的围护结构进行热工计算。周2 根据计算结果，对不符合节能标准围护结构进行节能设计改造。周3 改造后建筑围护结构的热工计算。周4 针对改造前后负荷计算结果，对比分析总结节能改造效果。周5 提交设计计算书。四、主要参考资料1.建筑节能技术，龙惟定、武涌，中国建筑工业出版社，20092.空气调节，赵荣义，中国建筑工业出版社，20093.新能源技术，翟秀静等，化学工业出版社，2010指导教师（签名）： 教研室主任（签名）： 2016 年 月 日 年 月 日某办公楼（一层）建筑节能改造设计报告1工程概况1.1建筑物围护结构基本信息 本改造工程对北京市某办公楼大楼的一层进行节能改造设计，该建筑物位于北京市（东经116.28，北纬39.48），建造于90年代，用于办公，共4层，占地面积为592m2，一层的高度为4.0m，朝向：南。表1.1.1 建筑围护结构基本信息名称材料夏季传热系数W/（m2K）冬季传热系数 W/（m2K）传热衰减传热延迟h外墙砖墙02-2401.9620.348.6外窗单层透明玻璃6.164.2810.1内窗陶粒砼多孔砖墙1.481.480.457.6内墙单层透明玻璃6.164.2810.1内门木(塑料)框单层实体门3.353.350.990.5 表1.1.2 外墙（砖墙02-240)的基本信息材料名称厚度mm干密度kg/m3导热系数W/(m.K)比热容kJ/(kg.K)导热系数修正热阻(.K)/W水泥砂浆2018000.931.0510.02砖墙24018000.810.8810.29石灰、石膏、砂、砂浆2015000.761.0510.03各层之和280-0.34传热系数K1.960表1.1.3 内墙（陶粒砼多孔砖）的基本信息材料名称厚度mm干密度kg/m3导热系数W/(m.K)比热容kJ/(kg.K)导热系数修正热阻(.K)/W石灰、水泥、砂、砂浆2017000.871.0510.02陶粒混凝土多孔砖墙24011000.600.7510.4石灰、水泥、砂、砂浆2017000.871.0510.02各层之和280-0.45传热系数K1.48表1.1.4 中间楼板（钢筋砼楼板(水泥聚苯板)）的基本信息材料名称厚度mm干密度kg/m3导热系数W/(m.K)比热容kJ/(kg.K)导热系数修正热阻(.K)/W细石混凝土3021001.380.9210.02粘土陶粒混凝土5012000.531.0510.09钢筋混凝土(规范组10025001.740.9210.06模塑聚苯板100300.041.361.21.98各层之和280-2.16传热系数K0.42表1.1.5 户门（木(塑料)框单层实体门）的基本信息材料名称厚度mm干密度kg/m3导热系数W/(m.K)比热容kJ/(kg.K)导热系数修正热阻(.K)/W松木云杉热流方向垂直木纹205000.292.5110.07各层之和20-0.07传热系数K4.21表1.1.6 外窗（单层透明玻璃）的基本信息材料名称厚度mm干密度kg/m3导热系数W/(m.K)比热容kJ/(kg.K)导热系数修正热阻(.K)/W平板玻璃325000.760.8410各层之和3-0传热系数K5.79表1.1.7 窗墙比（窗高取2.0m，大门高取2.2m）朝向窗类型窗面积m2墙面积m2窗墙比传热系数东单层透明玻璃4.855.20.0875.79南单层透明玻璃36.0101.40.3555.79西单层透明玻璃3.256.80.0565.79北单层透明玻璃36.0108.00.3335.79说明：1.2气象条件参考实用供热空调设计手册第二版，北京的建筑气候分区为严寒地区（根据公共建筑节能设计标准GB-50189），夏季及冬季的气象参数都可通过查表获得。查阅北京市工程建设规范公共建筑节能设计标准中的空调系统室内设计参数表，查得二类标准办公建筑的各项室内设计参数如下：夏季温度26，相对湿度60%，冬季温度18，相对湿度30%，新风量为30m3/(hp）。表1.2.1 北京市的气象参数分类参数名称具体数值 夏季夏季大气压Pa99987.00空调室外干球温度33.60通风室外干球温度29.90空调室外湿球温度26.30空调室外日平均温度29.10通风室外相对湿度0.58室外平均风速m/s2.20大气透明度等级4冬季冬季大气压Pa102570.00室外供暖计算干球温度-7.50通风计算温度-7.60室外空调计算干球温度-9.80室外空调计算相对湿度0.37室外平均风速m/s2.70最多风向平均风速m/s4.50地表面温 度年平均温度13.70最冷月平均温度-5.40最热月平均温度29.40冬季冷风渗透朝向修正北1.00东北0.50东0.15东南0.10南0.15西南0.15西0.40西北1.002改造前建筑物的负荷计算2.1负荷计算内容2.1.1 外墙和屋面传热冷负荷计算公式外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷 (W)，按下式计算： (1)式中：计算面积，；计算时刻，h；温度波的作用时刻，即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻， h；作用时刻下，通过外墙或屋面的冷负荷计算温差，简称负荷温差，。 注：例如对于延迟时间为5小时的外墙,在确定16点房间的传热冷负荷时,应取计算时刻=16,时间延迟为=5,作用时刻为=16-5=11。这是因为计算16点钟外墙内表面由于温度波动形成的房间冷负荷是5小时之前作用于外墙外表面温度波动产生的结果。 当外墙或屋顶的衰减系数0.2时，可用日平均冷负荷Qpj代替各计算时刻的冷负荷： (2)式中：负荷温差的日平均值，。2.1.2 外窗的温差传热冷负荷通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷Q按下式计算： (3)式中：计算时刻下的负荷温差，；传热系数；窗框修正系数。2.1.3 外窗太阳辐射冷负荷透过外窗的太阳辐射形成的计算时刻冷负荷，应根据不同情况分别按下列各式计算：当外窗无任何遮阳设施时 (4)式中：Xg窗的构造修正系数；Jw计算时刻下，透过无遮阳设施玻璃太阳辐射的冷负荷强度,W/。当外窗只有内遮阳设施时 (5)式中：内遮阳系数；Jn计算时刻下，透过有内遮阳设施玻璃太阳辐射的冷负荷强度,W/。当外窗只有外遮阳板时 (6)式中：F1窗口受到太阳照射时的直射面积，。Jw0计算时刻下，透过无遮阳设施玻璃太阳散射辐射的冷负荷强度,W/m2。当窗口既有内遮阳设施又有外遮阳板时 (7)式中:Jn计算时刻下，透过有内遮阳设施窗玻璃太阳散射辐射的冷负荷强度，W/。2.1.4 内围护结构的传热冷负荷 相邻空间通风良好时当相邻空间通风良好时，内墙或间层楼板由于温差传热形成的冷负荷可按下式估算： (8) 式中：夏季空气调节室外计算日平均温度，；相邻空间有发热量时通过空调房间内窗、隔墙、楼板或内门等内围护结构的温差传热负荷，按下式计算： (9)式中：Q稳态冷负荷，下同，W；夏季空气调节室内计算温度，；tls邻室温升，可根据邻室散热强度采用，。2.1.5 人体冷负荷人体显热散热形成的计算时刻冷负荷Q，按下式计算： (10)式中：群体系数； 计算时刻空调房间内的总人数；名成年男子小时显热散热量，W；计算时刻，h；人员进入空调区的时刻，h；从人员进入空调区的时刻算起到计算时刻的持续时间，h；时刻人体显热散热的冷负荷系数。 2.1.6 灯光冷负荷照明设备散热形成的计算时刻冷负荷Q，应根据灯具的种类和安装情况分别按下列各式计算：白炽灯散热形成的冷负荷 (11)镇流器在空调区之外的荧光灯 (12)镇流器装在空调区之内的荧光灯 (13)暗装在空调房间吊顶玻璃罩内的荧光灯 (14)式中：N照明设备的安装功率，W；考虑玻璃反射，顶棚内通风情况的系数，当荧光灯罩有小孔，利用自然通风散热于顶棚内时，取为0.50.6，荧光灯罩无通风孔时，视顶棚内通风情况取为0.60.8；同时使用系数，一般为0.5-0.8； 计算时刻，h；开灯时刻，h；从开灯时刻算起到计算时刻的时间，h；-时刻灯具散热的冷负荷系数。2.1.7 设备冷负荷 热设备及热表面散热形成的计算时刻冷负荷Q，按下式计算： (15)式中：热源投入使用的时刻，h；-从热源投入使用的时刻算起到计算时刻的持续时间，；X-时间设备、器具散热的冷负荷系数；qs热源的实际散热量，W。电热工艺设备散热量 (16)电动机和工艺设备均在空调房间内的散发量 (17) 只有电动机在空调房间内的散热量 (18)只有工艺设备在空调房间内的散热量 (19)式中:设备的总安装功率，W；电动机的效率；同时使用系数，一般可取0.5-1.0；安装系数，一般可取0.7-0.9；负荷系数，即小时平均实耗功率与设计最大功率之比，一般可取0.4-0.5左右；通风保温系数； 2.1.8 渗透空气显热冷负荷渗透空气的显冷负荷Q，按下式计算： (20)式中：单位时间渗入室内的总空气量，kg/h；夏季空调室外干球温度，；室内计算温度，。 2.2改造前建筑物的负荷计算表2.2.1 改造前建筑物的负荷计算分类面积夏季总冷负荷(含新风/全热)(W)夏季室内冷负荷(全热)(W)夏季新风量(m3)夏季新风冷负荷(W)夏季总冷负荷指标(含新风)(W/m2)夏季室内冷负荷指标(W/m2)1楼层592.0055132364672515.218665105.669.91001办公室122.3237252496167.41229166.9111.81002办公室222.3229391711167.41229131.776.61003办公室322.3232292001167.41229144.789.61004办公室422.3232292001167.41229144.789.61005办公室522.3229551726167.41229132.477.31006办公室622.3238892660167.41229174.2119.21007办公室722.3233402111167.41229149.694.61008办公室822.3233392111167.41229149.694.61009办公室922.3235752347167.41229160.2105.11010办公室1022.3235752347167.41229160.2105.11011办公室1122.3233442115167.41229149.894.81012办公室1222.3233402111167.41229149.694.61013办公室1322.3237852556167.41229169.6114.51014茶水间8.648348024.33296.592.81015保安8.64111010151395128.5117.51016厕所22.321542129733.524669.158.11017楼梯间122.32102077433.524645.734.71018楼梯间222.32102077433.524645.734.71019机房8.647035961310781.4691020大厅138.8862984576208.3172245.332.92.3与节能标准判定结果表2.3.1 建筑物围护结构负荷与节能标准比较围护结构部位体形系数0.3传热系数KW/(m2K)0.3体形系数0.4传热系数KW/(m2K)屋面0.550.30外墙(包括非透明幕墙)0.600.40底面接触室外空气的架空或外挑楼板0.600.40非采暖房间与采暖房间的隔墙或楼板1.50.6外窗（包括透明幕墙）传热系数KW/(m2K)遮阳系数SC（东、南、西向/北向）传热系数KW/(m2K)遮阳系数SC（东、南、西向/北向）单一朝向外窗（包括透明幕墙）窗墙面积比0.23.53.00.2窗墙面积比0.33.02.50.3窗墙面积比0.42.70.70/2.30.70/0.4窗墙面积比0.52.30.60/2.00.60/0.5窗墙面积比0.72.00.50/1.80.50/屋顶透明部分2.70.502.70.50注：有外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数外遮阳的遮阳系数；无外遮阳时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数。 上已计算出建筑物体形系数（S）：0.183，寒冷地区建筑物体形系数满足标准限制值，满足节能要求。根据体形系数查表并与节能标准进行比较，得出以下结论：（1）外墙的传热系数1.96W/（m2K）0.6W/（m2K），不符合节能标准要求。（2）内墙的传热系数1.48W/（m2K）1.50W/（m2K），符合节能标准要求。（3）外窗的传热系数5.79W/（m2K）3.5W/（m2K）不符合节能标准要求。3建筑物围护结构节能改造3.1建筑的节能改造进行计算后按照标准进行核定，得出：体形系数满足标准要求；外墙传热系数不满足标准要求；内墙传热系数满足标准要求；外窗传热系数不满足标准要求。因是既有建筑，所以对墙体的保温隔热手段主要采用内保温或者外保温，不可更换主墙体材料。采用对外墙外保温改造来达到保温的目的。根据所给标准，重新增加外墙涂层，更换外窗围护结构的材料。外墙材料在原有基础上涂抹30mm聚氨酯硬泡沫塑料40和10mm水泥砂浆，外窗材料由单层透明玻璃窗更换为高性能低辐射玻璃(氩气)。表3.1.1 改造后建筑物围护结构基本信息参数围护结构夏季传热系数(W/(m2K)围护结构冬季传热系数(W/( m2K)围护结构延迟(h)围护结构衰减外墙砖墙02-2400.580.5810.90.12外窗高性能低辐射玻璃(氩气)1.441.461.00.99内墙陶粒砼多孔砖墙1.481.487.60.45内窗单层透明玻璃窗4.284.280.11内门木(塑料)框单层实体门3.353.350.50.993.2外墙的节能改造表3.2.1 改造后的外墙基本信息（砖墙02-240）材料名称厚度mm干密度kg/m3导热系数W/(m.K)比热容kJ/(kg.K)导热系数修正热阻(.K)/W水泥砂浆1018000.931.0510.01聚氨酯硬泡沫塑料4030400.031.3811.2水泥砂浆2018000.931.0510.02砖墙24018000.810.8810.29石灰、石膏、砂、砂浆2015000.761.0510.03各层之和320-1.55传热系数K0.583.3外窗的节能改造表3.3.1 改造后的外窗基本信息（高性能低辐射玻璃(氩气)材料名称厚度mm干密度kg/m3导热系数W/(m.K)比热容kJ/(kg.K)导热系数修正热阻(m2.K)/W平板玻璃1225000.760.840.030.53各层之和12-0.53传热系数K1.44表3.3.2 窗墙比（窗高取2.0m，大门高取2.2m）朝向窗类型窗面积墙面积窗墙比传热系数东高性能低辐射玻璃(氩气)4.855.20.0871.44南高性能低辐射玻璃(氩气)36.0101.40.3551.44西高性能低辐射玻璃(氩气)3.256.80.0561.44北高性能低辐射玻璃(氩气)36.0108.00.3331.444改造后建筑物的负荷计算4.1改造后建筑物的负荷计算结果表4.4.1 改造后建筑物的负荷计算分类面积夏季总冷负荷夏季总湿负荷夏季新风冷符合夏季新风量夏季总冷负荷指标夏季室内冷负荷指标1楼层594.1952041333772515.21866599.763.91001办公室122.3233822153167.41229151.596.51002办公室222.3228001571167.41229125.470.41003办公室322.3230881860167.41229138.483.31004办公室422.3230881859167.41229138.483.31005办公室522.3228141585167.41229126.1711006办公室622.3235572328167.41229159.3104.31007办公室722.3232372008167.41229145901008办公室822.3232362008167.41229145901009办公室922.3234682239167.41229155.4100.31010办公室1022.3234682239167.41229155.4100.31011办公室1122.3232362008167.41229145901012办公室1222.3232372008167.41229145901013办公室1322.3234972268167.41229156.7101.61014茶水间8.647026704.33281.377.61015保安8.649999031395115.6104.61016厕所22.32103078433.524646.235.11017楼梯间122.3290866233.524640.729.71018楼梯间222.3290866233.524640.729.71019机房8.645664591310765.553.11020大厅138.8860354313208.3172243.531.14.2与节能标准判定结果改造设计计算后，与节能标准进行比较，得出以下结论：（1）外墙