21世纪北方节能建筑的热工设计.doc

21世纪北方节能建筑的热工设计摘要： 在3年的时间内，通过国内外调查 研究 ，设计论证、实施及热工测试工作。达到了第三阶段节能30的目标，单位面积的耗热量为15.95w/，比设计值还要小。当然作好建筑物的节能工作，在结构、采暖系统、照明等方面都有大量的工作要作。在这暗无天日里只介绍热工方面的设计工作，供设计人员 参考 。 关键词： 节能建筑 耗热量 结构 热工设计 建筑节能在国内外一直是倍受重视的研究课题，优其在我国建筑行业 科技 发展 与产业的建设中更是一个紧迫的、重要的研究课题。一、前言 我国是能源短缺的国家，人均能源占有率不足美国等发达国家的1/5。但我国的能源浪费又十分严重，能源便用不合理。在建筑方面有人作过统计，我国以采暖、空调为主的建筑能耗占全国能耗的10.7，占采暖地区 社会 能耗的21.4。具体表现为外墙、屋顶耗能为发达国家的4倍，门窗为2倍，空气渗透为5倍。为此国家建设部制订了建筑节能规划，提出了从1996年至2005年分三个阶段，每阶段逐级节能30。为此1999年我校同德国奥尔登堡高等专 科学 校、长春星宇集团合作在吉林省立顶“21世纪北方节能建筑的研究”。研究确定建筑耗热量指标不高于17.4w/。课题结束后，在长春工程学院建成306的示范性绿色节能建筑，在星宇名家住宅小区建成6871的示范工程。本文以306的示范工程为基准，对该顶目的热工设计作以简单介绍。二、外墙的热工设计 为保证建筑耗热指标17.4w/的限制，外墙的传热系数限值为0.3w/k。1、外墙主体部位的传热系数 计算 主墙体结构见图一：图一主墙结构图墙体的传热系数的计算用下式：W/ . (4)式中：K-墙体的传热系数，W/；-墙体内外表面的对流换热系数，W/.；-墙体各层的厚度，m;-墙体各层的导热系数，W/m。对于围护结构内表面的换热系数 ，查暖通空调设计技术措施P28得R=0.133；则 =7.52W/ m.； 查查暖通空调设计技术措施P30得 =23W/ m.。查得：水泥沙浆面层的导热系数为0.93；增强纤维网布的导热系数为0。058；苯板的导热系数为0.027；聚合砂浆的导热系数为0.93；混凝土空心砖的导热系数为0.29；聚合砂浆内饰面的导热系数为0.93。代入已知条件得：W/主墙体部分的面积为外墙总面积减去窗洞面、窗台上部冷桥的面积、窗台下部冷桥的面积、楼处冷桥的面积、外门洞面积、二楼门连窗的面积，本建筑的窗洞面积为，61.51.6+121.81.6+60.91.6=57.6，外门洞的面积有一楼二个M 4 ，二楼二个M 1 ，总面积为：122+0.722=7.8，所以主墙体部分的面积为：2、外墙周边热桥部分的传热系数 （1）窗台下边部分的传热系数窗台部分见图二：图二窗台下部墙体图窗台板取100厚，材料为钢筋混凝土，导热系数为1.512W/m，中间苯板的导热系数为0.027W/m，内表面对流换系数为7.52W/.，外表对流换热系数为23W/.。则传热系数如下：W/.窗台下部冷桥的面积计算，一、二层C 1 （洞口尺寸1500*1600）窗共6个，C 2 （洞口尺寸1800*1600）窗共12个，C 3 （洞口尺寸900*1600）窗共6个，二楼两个门连窗的下部冷桥的面积，窗台板伸出窗洞一侧为120总面积为：（2）窗台上边部分的传热系数窗台上边部分的结构见图三：图三窗台上部墙体图各层的导热系数同上，代入见下式：W/窗台上部冷桥的面积为过梁长乘厚度，过梁厚为200，过梁长伸出窗洞每侧为240，同时包括一楼两个M 4 外门的过梁的冷桥，二楼两个M 1 的过梁的冷桥，二楼两个MC-1的过梁冷桥，所以面积为：（3）楼板部分冷桥传热系数楼板部分结构见图四：图四楼板部墙体图代入已知条件计算得：W/楼板部分冷桥的面积用楼板厚乘楼板的外截面积，楼板厚取120，则面积为：外墙的平均传热系数为：从设计看出外墙的传热系数为0.203w/k，小于0.3的限定值，符合设计要求。墙体总面积为：238.258。三、屋顶热工设计 屋顶传热系数的限值为0.4w/k。屋顶的结构见下图五：图五屋顶结构图屋顶各层结构的热工性能同上，代入已知条件得如下所示：W/从计算值看出屋顶的传热系数基本符合限定值的要求。屋顶的面积为：F 屋 =14.8610.46-3.21.52-241.1=137.04m 2 四、地面热工设计 地面传热系数的限定值为0.3w/k。地面的结构见图六：图六地面结构图直接铺设在地面上的保温地面，各地带的传热阻用下式 计算 ：/W （7）式中：R 0 -非保温地面各地带的热阻，分别如下：第一地带 R 0 =2.15 /W 第二地带 R 0 =4.3 /W 第三地带 R 0 =8.62 /W 第四地带 R 0 =14.22 /W -保温层厚度，m;-保温层材料的导热系数，W/m所以各地带的导热系数如下：第一地带 R 0 =2.15+0.12/0.027=6.59/W 第二地带 R 0 =4.3+0.12/0.027=8.74/W第三地带 R 0 =8.62+0.12/0.027=13.06./W第四地带 R 0 =14.22+0.12/0.027=18.664/W各层的传热系数为：第一地带 K 0 =1/R 0 =0.152W/第二地带 K 0 =0.1144 W/第三地带 K 0 =0.077 W/从计算值看出地面的传热系远小于0.3限定值。各地面的面积为：第一地带 F 0 =14.8622+(10.46-4)22=85.28第二地带 F 0 =(14.86-4)22+(10.46-8)22=53.28第三地带 F 0 =(14.86-8)22=27.44第四地带 F 0 =0五、窗和门的热工设计 窗和门的传热系数限定为1.6w/k。1、窗的热工设计 外窗全部为钢塑窗单框双玻，传热系数均为：K=1.6W/，属合要求。各朝向的面积分别为：F 南 =81.81.6=23.04F 西 =21.81.6+21.51.6=10.56F 北 =80.91.6+21.51.6=16.32F 东 =21.51.6+21.81.6=10.562、门的热工设计 门的传热系数限定值为1.6w/k。外门均采用双层保温门，传热系数为：K=1.6 W/，属合要求。各朝向的外门面积为：F 南 =20.72=2.8，F 北 =412=8把空气渗入耗热量等计算后得出，单位面积耗热指标为15.55w/。六、热工测试 星宇名家的6871节能建筑2002年6月完工，2002年12月至2003年1月请哈尔滨 工业 大学建筑节能检测中心进行了热工测试。检测 内容 是；1）建筑物单位耗热量；2）建筑物室内平均温度；3）建筑物围护结构传热系数；4）建筑热桥部位的内表面温度；5）建筑物的热工缺陷等。检测结果如下：1）室内平均温度19.51；2）室外温度-10.24；3）供热量44.73kw；4）建筑物单位采暖耗热量15.95w/。5）热桥内表面温度12.