第2章+建筑节能j技术-节能设计

第二章建筑节能设计,第二章建筑节能设计,本章主要内容：一、建筑节能设计的方法二、建筑规划设计阶段的节能设计三、单体建筑的节能设计四、建筑主体结构的节能设计五、建筑设备的节能设计六、建筑节能设计的六个关键术语,一、建筑节能设计的方法（规定性设计与性能化设计）,1、规定性设计方法（查表法）：如果建筑设计符合节能标准中对窗墙比、体形系数等参数的规定，可以方便地按所设计建筑的所在城市（或靠近城市）查取标准中的相关表格得到的围护结构节能设计参数值。2、性能化设计方法（计算法）：如果建筑设计不能满足对窗墙比等参数的规定，必须使用权衡判断法来判定围护结构的总体热工性能是否符合节能要求，权衡判断法需要进行全年采暖和空调能耗的计算。,影响建筑节能的主要因素,1）外部条件：以气象为主的外部环境，它不以人们的意志而改变，如温度、湿度、风速、日照等的变化。2）建筑本体及设备：建筑外围护结构的不同其建筑能耗也不同，可以人为的改变，如隔热性能、气密性能、遮日照性能、热容量、空调能效等。3）室内条件：根据在室内生活或行为目的的不同而变化。,建筑热工设计分区,严寒地区（简称区）：累年最冷月平均温度低于或等于10的地区。寒冷地区（简称区）：累年最冷月平均温度高于10、低于或等于0的地区。夏热冬冷地区（简称区）：最冷月平均温度高于010，最热月平均温度低于2530的地区。夏热冬暖地区（简称区）：最冷月平均温度高于10，最热月平均温度2529的地区。温和地区（简称区）：最冷月平均温度高于013，最热月平均温度1825的地区。,建筑节能设计规范与标准示意,不同热工分区下的建筑节能设计原理,严寒与寒冷地区1)改进建筑物围护结构保温性能，进一步减低采暖需热量。2)推广各类专门的通风换气窗，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。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。,夏热冬冷地区1)保证夏季隔热，并兼顾冬季防寒。2)体形系数要和住宅采光、日照等结合起来，不要过分追求小。3)提高住宅日照、促进自然通风角度，综合确定窗墙比。4)夏热冬冷地区气候条件下的不同地区，要根据不同季节室外风速，优化设计窗墙比。5)要特别强调外窗遮阳、外墙和屋顶的隔热设计。,不同热工分区下的建筑节能设计原理,夏热冬暖地区1)隔热、遮阳、通风设计非常重要。2)首先考虑如何有效防止夏季的太阳辐射。3)在围护结构的外表面要采取浅色粉刷或光滑的饰面材料，以减少外墙表面对太阳辐射的吸收。4)遮阳设计的形式和构造的选择，要考虑建筑朝向对遮光的要求。5)合理组织住宅的自然通风。,不同热工分区下的建筑节能设计原理,建筑节能设计思路,二、建筑规划设计阶段的节能设计,建筑规划阶段节能设计的内容：1）建筑选址2）建筑组团布局设计3）建筑朝向4）建筑间距5）建筑与风环境设计,1）建筑选址：注意地形条件对建筑能耗的影响、争取使建筑向阳、避风建造。,a、选址时建筑不宜布置在山谷、洼地、沟底等凹形地域，主要是考虑冬季冷空气流在凹地里形成对建筑物的“霜洞”效应。b、江河湖泊丰富的地区，易产生水陆风而形成气流运动，充分利用水陆风以取得穿堂风的效果，改善夏季热环境，节约空调能耗。,建筑规划阶段节能设计的内容：,c、节能居住小区规划设计时，应有足够的绿地和水面，严格控制建筑密度，尽量减少水泥地面，并应利用植被和水域减弱城市热岛效应，改善居住环境。d、居住建筑的基地应选择在向阳、避风的地段上。注意选择建筑的最佳朝向，以南北向为主。e、选择满足日照要求、不受周围建筑严重遮挡的基地，利用住宅建筑楼群合理布局争取日照。,1）建筑选址：注意地形条件对建筑能耗的影响、争取使建筑向阳、避风建造。,建筑规划阶段节能设计的内容：,2）建筑组团布局方式：建筑组团布局的方式有行列式、错列式、周边式、混合式、自由式等。,建筑规划阶段节能设计的内容：,3）建筑朝向朝向选择的原则：冬季能获得足够的日照并避开主导风向，夏季能利用自然通风并防止太阳辐射。然而建筑的朝向、方位以及建筑总平面设计应考虑多方面的因素。4）建筑间距考虑日照间距的要求。,建筑规划阶段节能设计的内容：,5）建筑与风环境设计：a、建筑主要朝向注意避开不利风向；b、利用建筑的组团阻隔冷风；c、减少建筑物冷风渗透耗能。,建筑规划阶段节能设计的内容：,6）自然通风设计：围护结构开口设计；注重穿堂风的组织；在建筑设计中形成竖井空间，来加速气流流动，实现自然通风：a纯开放空间b烟囱空间；屋面的自然通风通风墙双层玻璃幕墙围护结构太阳能强化通风,建筑规划阶段节能设计的内容：,三、单体建筑的节能设计,单体建筑节能设计的主要内容：1、建筑热工计算2、室内自然通风模拟3、性能化节能设计4、空调系统节能设计5、可再生能源的利用,公共建筑的节能设计,按照建筑物能耗情况和围护结构能耗占全年建筑总能耗的比例特征，江苏省将公共建筑划分为下列二类：a、甲类建筑b、乙类建筑,a、甲类建筑单幢建筑面积大于等于20000m2，且全面设置中央空气调节系统的公共建筑，或单幢建筑面积小于20000m2，大于5000m2，且采用中央空调的重要公共建筑。b、乙类建筑单幢建筑面积小于20000m2，或大于等于20000m2，但不设置或仅部分设置中央空气调节系统的公共建筑。,建筑物的体形应符合下列规定：,1）建筑物的体形宜避免过多的凹凸与错落；2）寒冷地区体形系数不应大于0.40，当不能满足上述规定时，必须按设计标准规定进行权衡判断；3）夏热冬冷地区体形系数不宜大于0.40。,公共建筑外窗（包括透明幕墙、外门）的窗墙面积比应符合下列规定,当不能满足规定时，必须按设计标准的规定进行权衡判断。1）建筑南、北朝向的窗墙面积比不应大于0.70。甲类建筑东、西朝向的窗墙面积比不应大于0.50；采用活动外遮阳时，甲类建筑东、西朝向的窗墙面积比不应大于0.70。乙类建筑东、西朝向窗墙面积比不应大于0.70；2）当单一朝向的窗墙面积比小于0.40时，玻璃（或其他透明材料）的可见光透射比不应小于0.40。,3）建筑外窗的气密性不应低于建筑外窗气密性分级及其检测方法GB/T7106-2008中规定的4级。4）建筑透明幕墙的气密性不应低于建筑幕墙物理性能分级GB/T15225-94规定的3级。5）设有中庭的建筑夏季宜充分利用自然通风降温，必要时设置机械通风装置。6）建筑物外门应采取保温隔热节能措施，寒冷地区宜设门斗。7）平屋面宜采用种植屋面或架空隔热屋面。,四、建筑主体结构的节能设计,建筑主体结构节能设计主要包括墙体、屋顶、楼板、门窗、幕墙等围护构件的设计。围护结构的规定性指标应满足各地区的节能设计标准。节能建筑围护结构应优先采用规定性指标进行设计。当设计不符合围护结构规定性指标要求时，则应进行性能性指标设计，通过计算判定建筑物节能综合指标。,规定性指标法的规定指标包括体形系数(北方)、窗墙比、天窗面积比、传热系数、热惰性指标、遮阳系数(南方)、外窗可开启面积及气密性等级等。性能化指标法包括简化评价方法和动态能耗模拟。,五、建筑设备的节能设计,建筑设备的节能设计内容主要包括1、采暖、通风和空调节能设计2、给排水节能设计3、建筑电气的节能设计。,六、建筑节能设计的六个关键术语,1、传热系数（K）在稳态条件下，围护结构两侧空气温度差为1，单位时间内通过1m2面积传递的热量，单位是W/m2，是表征围护结构传递热量能力的指标。K值越小，围护结构的传热能力越低，其保温隔热性能越好。,举例,180钢筋混凝土墙的传热系数：3.26W/m2K普通240砖墙的传热系数：2.1W/m2K190加气混凝土砌块的传热系数是：1.12W/m2K【190加气混凝土砌块的隔温性能优于240砖墙，更优于180厚的钢筋混凝土墙】,热惰性指标（D）,表征围护结构对温度波衰减快慢程度的无量纲指标，其值等于材料层热阻与蓄热系数的乘积。D值越大，周期性温度波在其中的衰减越快，围护结构的热稳定性越好，越有利于节能；D=SR其中S材料蓄热系数W/m2K，查民用建筑热工设计规范附录4可得R材料热阻m2K/W（实验室检测或者查表获得）,例如：200厚的粘土砖，S10.63W/m2K，R0.25m2K/W，按照公式得出D=2.62200厚的加气混凝土砌块D=3.26，则加气混凝土砌块的热稳定性优于粘土砖。,3、遮阳系数（SC）,实际透过窗玻璃的太阳辐射得热与透过3mm透明玻璃的太阳辐射得热之比值。它是表征窗户透光系统遮阳性能的无量纲指标，其值在01范围内变化。SC越小，通过窗户透光系统的太阳辐射得热量越小，其遮阳性能越好。SC试样的遮阳系数；g试样的太阳能总透射比，%；s3mm厚的普通透明玻璃的太阳能总透射比，理论值为88.9%。,4、可见光透射比Tvis透过透明材料的可见光光通量与投射在其表面上的可见光光通量之比。,5、体形系数：建筑物与室外大气直接接触的外表面面积与其所包围体积的比值。体形系数越小，节能效果越好。,6、窗墙面积比：窗户洞口面积与其所在外立面面积的比值。普通窗户的保温隔热性能比外墙差很多，而且夏季白天太阳辐射还可以通过窗户直接进入室内。一般说来，窗墙面积比越大，建筑物的能耗也越大。,例题试计算三栋十层30m高，每层建筑面积同为600m2，不同平面形状建筑的体形系数。,若改为六层18m高时的结果比较：,结论：平面外形越紧凑，体形系数越小；层数越少，体形系数越大；增设架空层，体形系数随之扩大。夏热冬冷地区规范规定：,换气体积(y)VolumeOfaircirculation需要通风换气的房间体积。换气次数RateOfaircirculation单位时间内，室内空气的更换次数。采暖期天数(Z)DaysOfheatingperiod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)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)室内基准温度18与采暖期室外平均温度之间的温差，乘以采暖期天数的数值，单位：d。空调度日数(CDD26)CoolingdegreedaybasedOn26一年中，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。,典型气象年(TMY)TypicalMeteorologicalYear以近30年的月平均值为依据，从近10年的资料中选取一年各月接近30年的平均值作为典型气象年。由于选取的月平均值在不同的年份，资料不连续，还需要进行月间平滑处理。,采暖能耗(Q)Energyconsumedforheating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，以及建筑物耗热量。建筑物耗热量指标(qH)IndexOfheatlossOfbuilding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：Wm2。,采暖设计热负荷指标(qHl)IndexOfdesignloadforheatingOfbuilding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，采暖设