《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》

中华人民共和国行业标准夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准Energy Efficiency Design Standard for Residential Buildings in Hot Summer and Warm Winter ZoneJGJ *-*标准条文及条文说明（送审稿）2003年2月1 总 则 1.0.1为贯彻国家有关节约能源、保护环境的法律、法规和政策，改善夏热冬暖地区居住建筑热环境，提高空调和采暖的能源利用效率，降低能耗，制定本标准。条文说明 1.0.1： 中华人民共和国节约能源法规定：“建筑物的设计和建造应当依照有关法律、行政法规的规定，采用节能型的建筑结构、材料、器具和产品，提高保温隔热性能，减少采暖、制冷、照明的能耗。”建设部建筑节能“十五”计划纲要要求：“加快夏热冬冷和夏热冬暖地区居住建筑节能工作步伐”，并规定：“夏热冬暖地区各省和自治区2002年制定当地的建筑节能规划和政策，组织建筑节能试点工程，2003年大中城市开始执行夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准，2005年小城市普遍执行，2007年各县城均予执行。”夏热冬暖地区位于我国南部，在北纬27o以南，东经97o以东，包括海南全境，广东大部，广西大部，福建南部，云南西南部和元江河谷地带，以及香港、澳门与台湾。其确切范围由现行民用建筑热工设计规范GB51076规定。 该地区处于我国改革开放的最前沿。改革开放以来，经济快速发展，人民生活水平显著提高。此地区人口约1.5亿，国内生产总值占全国国内生产总值的17.4%，进出口总额超过全国进出口总额的38.6%。该地区经济的发展，以沿海一带中心城市及其周边地区最为迅速，其中特别以珠江三角洲地区更为发达。 此地区为亚热带湿润季风气候（湿热型气候），其特征表现为夏季漫长，冬季寒冷时间很短，甚至几乎没有冬季，长年气温高而且湿度大，气温的年较差和日较差都小。太阳辐射强烈，雨量充沛。 近10几年来，该地区建筑空调发展极为迅速，其中经济发达城市如广州市，空调器早已超过户均1 台，而且1户3台以上的也为数不少。冬季比较寒冷的福州等地区，已有越来越多的家庭用电采暖。在空调及采暖使用快速增加、建筑规模宏大的情况下，建筑围护结构热工性能仍然普遍很差，空调采暖设备能效比很低，电能浪费严重，室内热舒适状况不好，还是造成广州等大城市空气污染的一个重要因素，并导致温室气体CO2排放量的增加。由此可见，在夏热冬暖地区开展建筑节能工作已是势在必行，刻不容缓。该地区正在大规模建造居住建筑，有必要通过居住建筑节能设计标准的制定和执行，改善居住热舒适程度，提高空调和采暖设备的能源利用效率，以节约能源，保护环境，贯彻国家建筑节能的方针政策。1.0.2本标准适用于夏热冬暖地区新建、改建和扩建居住建筑的建筑节能设计。条文说明 1.0.2：本标准适用的地区为整个夏热冬暖地区，适用于各类新建、改建和扩建的居住建筑；在夏热冬暖地区居住建筑的节能设计中，应按本标准的规定控制建筑能耗，并采取相应的建筑、热工和空调采暖节能措施。1.0.3夏热冬暖地区居住建筑的建筑热工和空调暖通设计必须采取节能措施，在保证室内热环境的前提下，将空调和采暖能耗控制在规定的范围内。条文说明 1.0.3： 过去，夏热冬暖地区居住建筑的设计，不考虑空调、采暖的要求，建筑围护结构的热工性能差，炎夏和寒冬室内热环境恶劣，空调、采暖能源利用效率低。本标准首先要保证建筑室内热环境质量，提高人民居住生活水平，以此作为前提条件；与此同时，还要提高空调、采暖的能源利用效率，实现节能50%的目标，贯彻国家的可持续发展战略。1.0.4夏热冬暖地区居住建筑的节能设计，除应符合本标准的规定外，还应符合国家现行有关强制性标准、规范的规定。条文说明 1.0.4：本标准对夏热冬暖地区居住建筑的建筑、热工、空调、采暖和通风设计中控制建筑能耗及采取的节能措施做出了规定，但建筑节能所涉及的专业较多，相关的专业还制定有相应的节能标准。因此，夏热冬暖地区居住建筑的节能设计，除应执行本标准外，尚应符合国家现行的有关强制性标准、规范的规定。2 术语、符号2.0.1外窗的综合遮阳系数（SW） synthetic shading coefficient of window SW是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M的乘积。条文说明 2.0.1：窗口外面各种形式的建筑外遮阳在南方的建筑中是很常见的。建筑外遮阳对建筑能耗，尤其是对建筑的空调能耗有很大的影响，因此在考虑外窗的的遮阳效果时，将窗本身和窗外遮阳设施的遮阳效果结合起来一起考虑。当窗口外面没有任何形式建筑外遮阳时，外窗的遮阳系数Sw就是窗本身的遮阳系数Sc。2.0.2综合窗墙面积比（Cz）mean ratio of window to wall 整栋建筑外墙面上的窗的总面积与整栋建筑的外墙面的总面积（包括其上的窗面积）之比。2.0.3对比评定法 custom budget method 将所设计建筑物的采暖空调能耗和相应的参照建筑物的采暖空调能耗作对比，根据对比的结果来判定所设计的建筑物是否符合节能要求。条文说明 2.0.3： 建筑物的大小、形状、围护结构的热工性能等情况是复杂多变的，判断所设计的建筑是否符合节能要求常常不太容易。对比评定法是一种很灵活的方法，它将所设计的实际建筑物与一个作为能耗基准的假想参照建筑物作比较，当实际建筑物的能耗不超过参照建筑物时，就判定实际建筑物符合节能要求。2.0.4参照建筑 reference building 采用对比评定法时作为对比基准的一个假想节能建筑。条文说明 2.0.4： 参照建筑的概念是对比评定法的一个非常重要的概念，它是一个符合节能要求的假想建筑，该建筑与所设计的实际建筑在大小、形状等方面完全一致，它的围护结构满足本标准第4章中一些重要条文的规定，因此它是符合节能要求的建筑，并为所设计的实际建筑定下了采暖空调能耗的限值。2.0.5 空调采暖年耗电量（EC）annual cooling and heating electricity consumption 按照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空调和采暖设备每年所要消耗的电能。条文说明 2.0.5： 建筑物实际消耗的空调采暖能耗除了与建筑设计有关外，还与许多其它的因素有密切关系。这里的空调采暖年耗电量并非建筑物的实际空调采暖耗电量，而是在统一规定的标准条件下计算出来的理论值，这个理论值可以作为从设计的角度出发，评判建筑物能耗性能优劣的基准。2.0.6 空调和采暖年耗电参数（ECF）annual cooling and heating electricity consumption factor与空调采暖年耗电量（EC）相对应的一个参数，其值与空调采暖年耗电量成正比。条文说明 2.0.6： 实施对比评定法需要计算的一个采暖空调能耗参数，也是所设计的建筑物是否符合节能要求的判断依据。2.0.7 空调、采暖设备能效比（EER）energy efficiency ratio of HVAC equipment 在额定工况下，空调、采暖设备提供的冷量或热量与设备本身所消耗的能量之比。条文说明 2.0.7： 空调采暖设备本身的能效参数。2.0.8 典型气象年 （TMY）Typical Meteorological Year 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。 条文说明 2.0.8： 目前，用于建筑全年动态能量模拟分析时，要输入气象资料。一般应用典型气象年、能量计算气象年（Weather Year for Energy Calculations WYEC）等。本标准应用典型气象年进行参数计算。3 室内热环境和建筑节能设计指标3.0.1 根据一月份的月平均温度，将夏热冬暖地区划分为南北两个子区。北区内建筑应考虑夏季空调，兼顾冬季采暖。南区内建筑应考虑夏季空调，不考虑冬季采暖。条文说明 3.0.1：本标准以一月份的平均温度11.5为分界线，将夏热冬暖地区进一步细分为两个区，等温线的北部为北区，区内建筑要兼顾冬季采暖。南部为南区，区内建筑可不考虑冬季采暖。在标准编制过程中，对整个区内的若干个城市进行了全年能耗模拟计算，模拟时设定的室内温度是1626。从模拟结果中发现，处在南区的建筑采暖能耗占全年采暖空调总能耗的20%以下，考虑到模拟计算时内热源取为0（即没有考虑室内人员、电气、炊事的发热量），同时考虑到当地居民的生活习惯，所以规定南区内的建筑设计时可不考虑冬季采暖。处在北区的建筑的采暖能耗占全年采暖空调总能耗的20%以上，福州市占45%左右，可见北区内的建筑冬季确实有采暖的需求。下图中的虚线为南北区的分界线。下表列出夏热冬暖地区中划入北区的主要城市。省 份划入北区的主要城市福 建福州市、莆田市、龙岩市广 东梅州市、兴宁市、龙州县、新丰县、英德市、怀集县广 西河池市、柳州市、贺州市海 南3.0.2 夏季空调室内热环境设计指标，应符合下列要求： 1 卧室、起居室室内设计温度 26 28；2 换气次数 1.0次/h。3.0.3 北区冬季采暖室内热环境设计指标，应符合下列要求： 1 卧室、起居室室内设计温度 16 18；2 换气次数 1.0 次/h。条文说明 3.0.2 - 3.0.3： 改善居住建筑室内热环境质量，同时提高能源利用效率，实现建筑节能，是本标准的基本目标，因此单列一章确定室内热环境和建筑节能设计指标。 标准中室内热环境质量的指标只规定了温度指标和换气次数指标，这是由于当前一般住宅较少配备户式中央空调系统，室内空气湿度、风速等参数实际上难以控制。应该说，在室内热环境的诸多指标中，温度指标是一个重要的指标；换气次数指标则是从人体卫生角度考虑必不可少的指标。所以只提出空气温度指标和换气次数指标。 居室温度夏季控制在26 - 28，北区冬季控制在16 - 18，和该地区原来恶劣的室内热环境相比，提高幅度比较大，基本上达到了热舒适的水平。这是考虑到该地区经济发展比较快，居民对改善居住条件的要求很迫切，而建筑物的设计基准期为50年，因此居室温度指标的确定应适度超前。至于在室内设计温度上考虑了一个范围，这是充分考虑了该地区的经济发展的差异，使得在考虑制定当地政策及实施时，有一个上下的范围。 换气次数是室内热环境的另外一个重要的设计指标，冬、夏季室外的新鲜空气进入采暖空调的建筑内，一方面有利于确保室内的卫生条件，另一方面又要消耗大量的能量，因此要确定一个合理的换气次数。由于人均住房面积增加，1小时换气1次，人均占有新风量应能达到卫生标准要求。比如，当前居住建筑的净高一般大于2.5m，按人均居住面积15m2计算，1次换气，人均占有新风会超过37.5m3/时，至少已接近我国二级旅游旅馆客房水平。 潮湿是夏热冬暖地区气候的一大特点。在室内热环境主要设计指标中虽然没有明确提出相对湿度设计指标，但并非完全没有考虑潮湿问题。实际上，在空调设备运行的状态下，室内同时在进行除湿。因此在大部分时间内，室内的潮湿问题也已经得到了解决。 由于居住建筑室内温度与换气次数是否保持上述规定，是由用户自行决定的。这里规定室内设计参数，一是根据经济发展，居住者在舒适、卫生方面的要求，二是作为进行能耗、围护结构保温、隔热限值计算时的依据。3.0.4 居住建筑通过采用合理建筑设计，增强建筑围护结构保温隔热性能和提高空调、采暖设备能效比的节能措施，在保证相同的室内热环境指标的前提下，与未采取节能措施前相比，全年空调和采暖总能耗应减少30%（南区） - 50%（北区）。条文说明 3.0.4：（本条文为强制性条文?）以往，由于经济上的原因，夏热冬暖地区的居住建筑，冬夏两季室内的热环境质量很差。实施本标准可以大大改善冬夏两季的室内热环境质量，提高人民的居住生活水平。但是，为了满足本标准提出的室内热环境要求，居住建筑需要采取空调和采暖措施，而空调和采暖措施就必然要消耗能源。以往夏热冬暖地区传统居住建筑的围护结构热工设计，一般都不考虑室内设置空调、采暖设备及节能的需要，以致建筑围护结构的热工性能很差。有条件的部分住户夏季使用空调器降温，而冬季需要采暖的北区，往往应用电暖器采暖。如果这种状况不从根本上改变，要保证主要居室冬天1618、夏天2628，空调和采暖的能源消耗量将会非常巨大。因此必须从合理建筑设计、改善建筑围护结构热工性能和提高空调、采暖设备能效比几方面入手，采取一定的节能技术措施，提高空调、采暖能源利用效率。只有这样才能做到一方面大大提高人民的居住生活水平，另一方面也贯彻执行了国家可持续发展战略。根据气候状况，北区需要采暖和空调才能保持室内热环境条件，而南区则对采暖基本上没有需求，所以标准明确提出居住建筑节能的目标值为30%（南区） - 50%（北区）。该地区随着经济发展、生活水平提高，空调采暖能耗必然急剧增加，这是不可阻挡的，标准是为了控制这部分能耗的无节制增长。当然，节能目标值50%（以北区为例）是有比较对象的。我们采用“基础住宅空调采暖能耗”值作为比较对象，“基础住宅”围护结构的构成、传热系数以及换气次数，按照以往传统做法，即外墙、屋顶及外窗的传热系数分别为，外墙K=2.47 W/(m2K)，屋顶K=1.8 W/(m2K)，外窗K=6.4 W/(m2K) 和遮阳系数SC=0.9；换气次数考虑1.5次/时。在这样的“基础住宅”中要确定空调采暖能耗，必须要确定室内保持的温度。标准确定居室温度夏季控制在2628，冬季控制在1618；冬夏季换气次数取1.0 次/时。但是，计算能耗时室温应该是固定值，同时还要确定空调采暖设备的能效比。我们约定的计算参数为：冬天保持室温16、夏天保持26的条件下，冬季采用能效比为1.0的电暖器采暖（直接电热式），夏季采用额定制冷工况时的能效比为2.2的空调器降温（根据国标房间空气调节器GB/T7725-1996，分体空调器规定能效比的下限值），由动态模拟计算软件计算出全年空调采暖能耗，将它定义为“基础住宅空调采暖能耗”。当然，这只是一个计算的基础值，并不表示该地区所有居住建筑实际发生的能耗，但是，如果没有定义“基础住宅空调采暖能耗”，50%节能率就没有对比值。 标准中节能目标由改善围护结构热工性能和提高空调采暖设备效率来分担。由于目前居住建筑内所采用的空调采暖设备（或系统）通常由住户自行确定、购置，何况还涉及能源种类、供应、价格等问题，不可能由标准进行硬性规定。在标准中主要强调设备的能效比，要引导选用能效比高、环保性能好的产品（或系统）。在计算、确定标准中对围护结构热工性能限值时，对空调采暖设备的能效比作如下规定，空调：EER=2.7。这是根据国家标准“房间空气调节器能源效率限定值及节能评价值”表2，分体式：额定制冷量4500，冷风型与热泵型EER=2.70（2.602.85平均）。采暖：COP=1.5。这是考虑70%采用直接电采暖,即COP=1.0；30%采用分体热泵型空调器，即EER=2.7；所以COP=1.070%2.730%=1.5。由此计算出全年“空调采暖能耗”值。为了使“空调采暖能耗”值比“基础住宅空调采暖能耗”减少50%，围护结构热工性能的改善当然是必需的。标准也就是按照这样的原则来确定第4、5章围护结构热工性能的规定值。 所以，50%（30%）节能率要这样来理解，从发展的角度来看，夏热冬暖地区的居民会对冬夏季室内热环境提出更高的要求，按节能标准设计的居住建筑的能耗，在保持全年舒适环境的前提下，将比维持同样室内热环境的既有（传统）围护结构热工性能居住建筑节能50%（30%）。4 建筑和建筑热工节能设计4.0.1 居住区的总体规划布置和居住建筑的平面、立面及剖面设计应有利于自然通风。条文说明 4.0.1：夏热冬暖地区的主要气候特征之一表现在夏热季节的49月盛行东南风和西南风，沿海内陆地区的地面平均风速为1.13.0m/s,沿海及岛屿风速显著偏大，要高于5m/s。充分地利用这一风力资源被动降温，就可以相对地缩短居住建筑使用空调降温的时间，达到节能目的。强调居住区良好的自然通风主要有两个目的，一是为了改善居住区区热环境，增加热舒适感，体现以人为本的设计思想；二是为了提高空调设备的效率，因为小区良好的通风和热岛强度的下降可以提高空调设备的冷凝器的工作效率，有利于节省设备的运行能耗。为此居住区建筑物的平面布局应优先考虑采用错列式或斜列式布置，尽可能做到首层架空，对于连排式建筑应注意主导风向的投射角不宜大于45。房间有良好的自然通风，一是可以显著地降低房间自然室温，为居住者提供有更多时间生活在自然室温环境的可能性，从而体现健康建筑的设计理念；二是能够有效地缩短房间空调器开启的时间，节能效果明显。为此，房间的自然进风设计应使窗口开启朝向和窗扇的开启方式有利于向房间导入室外风，房间的自然排风设计应能保证利用常开的房门、户门、外窗、专用通风口等，直接或间接地通过和室外连通的走道、梯间、天井等向室外排风顺畅。4.0.2 居住建筑物的朝向宜采用南北向或接近南北向。条文说明 4.0.2：夏热冬暖地区地处沿海，气候特点是：49月大多盛行东南风和西南风，年平均风速为14m/s，居住建筑物南北向和接近南北向布局，有利于自然通风，增加居住舒适度。太阳辐射得热对建筑能耗的影响很大，夏季太阳辐射得热增加空调制冷能耗，冬季太阳辐射得热降低采暖能耗。南北朝向的建筑物夏季可以减少太阳辐射得热，对本地区全年只考虑制冷降温的南区是十分有利的；对冬季要考虑采暖的北区，冬季可以增加太阳辐射得热，减少采暖消耗，也是十分有利的。因此南北朝向是最有利的建筑朝向。但随着社会经济的发展，建筑物风格也多样化，不可能都做到南北朝向，所以本条文不作强制性条文处理。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（或点式）住宅的体形系数不宜超过0.40。南区内建筑物的体形系数也不宜过大。（强制） 条文说明 4.0.3：建筑物体形系数是指建筑物的外表面积和外表面积所包围的体积之比。体形系数的大小影响建筑能耗，体形系数越大，单位建筑面积对应的外表面积越大，外围护结构的传热损失也越大。因此从降低建筑能耗的角度出发，应该要考虑体形系数这个因素。但是，体形系数不只是影响外围护结构的传热损失，它也影响建筑造型，平面布局，采光通风等。体形系数过小，将制约建筑师的创作思维，造成建筑造型呆板，甚至损害建筑功能。在夏热冬暖地区，北区和南区气候仍有所差异，南区纬度比北区低，冬季南区建筑室内外温差比北区小，而夏季南区和北区建筑室内外温差相差不大，因此，南区体形系数大小引起的外围护结构传热损失影响小于北区。本条文只对北区建筑物体形系数做出规定，而对经济相对发达，建筑形式多样的南区建筑体形系数不作具体要求，但体形系数也不宜过大。4.0.4 外窗的面积不应过大，各朝向窗墙面积比应符合下列规定： 北向不大于0.45；东、西向不大于0.30；南向不大于0.50。（强制）条文说明 4.0.4： 普通窗户的保温隔热性能比外墙差很多，夏季白天通过窗户进入室内的太阳辐射热也比外墙多很多，窗墙面积比越大，则建筑物的能耗也越大。编制组通过计算机摸拟分析表明，通过外窗户进入室内的热量(包括温差传热和辐射得热)，占室内总得热量的相当大部份，成为影响夏季空调负荷的主要因素。编制组用DOE-2软件做了以下计算：广州市无外窗常规居住建筑物采暖空调年耗电量为30.6kWh/m2 ,当装上铝合金窗，综合窗墙面积比Cz=0.3时，年耗电量是53.02 kWh/m2，当Cz=0.47时，年耗电量为67.19 kWh/m2 ，能耗分别增加了73.3%和119.6%。说明在夏热冬暖地区，外窗成为建筑节能很关键的因素。参考国家有关标准规范，兼顾到建筑师创作和住宅住户的愿望，从节能角度出发，对本地区居住建筑各朝向窗墙面积比作了限制。本条文对保证居住建筑达到第3.0.4条的节能目标是非常关键的，对于那些不得不取东西朝向的建筑，东西向的窗墙比不得大于0.30的限制很可能被突破。遇到这种情况，该建筑可以不用本章的规定来评判是否满足节能要求，但必须采用第5章的对比评定法来判定是否满足节能要求，采用对比评定法时，参照建筑的各朝向窗墙比必须受本条文的限制。4.0.5 天窗面积不应大于屋顶总面积的4，其传热系数K不应大于4.0 W/(m2K)，天窗本身的遮阳系数Sc不应大于0.5。（强制）条文说明 4.0.5： 天窗面积越大，或天窗热工性能越薄弱，建筑物能耗也越大，对节能是不利的。随着居住建筑形式多样化和居住者需求的提高，平顶屋面和斜屋面开天窗的建筑越来越多。编制组用DOE2软件，对建筑物开天窗时的能耗做了计算，当天窗面积占整个屋顶面积4，天窗传热系数K4.0w/(m2K)，遮阳系数Sc0.5时，其能耗只比不开天窗建筑物能耗多1.6%左右，对节能总体效果影响不大。但对开天窗的房间热环境影响较大，因此对天窗的面积和热工性能要予以控制。本条文对保证居住建筑达到第3.0.4条的节能目标是非常关键的，对于那些需要增加观瞻效果而加大天窗面积，或采用低遮阳系数和保温性能差的天窗的建筑，会突破本条文的限制。遇到这种情况，该建筑可以不用本条文的规定来评定是否满足节能要求，但必须采用第5章的对比评定法来计算是否满足节能要求。采用对比评定法时，参照建筑的天窗面积和天窗热工性能必须受本条文的限制。4.0.6 居住建筑物围护结构的传热系数和热惰性指标应符合表4.0.6的规定。围护结构的传热系数（K (W/ （m2K）)）、热惰性指标（D） 表4.0.6 名称类型屋 顶外 墙重质结构K1.0，D2.5北区：K1.5，D3.0或K1.0，D2.5南区：K2.0，D3.0或K1.0，D2.5轻质结构K0.5K0.7注：屋顶和外墙还应满足国家标准民用建筑热工设计规范GB/T 50176-93所规定的隔热要求。 条文说明 4.0.6： 本条文对保证居住建筑达到第3.0.4条的节能目标是非常关键的，对于那些不能满足本条文规定的建筑，必须采用第5章的对比评定法来计算是否满足节能要求。目前夏热冬暖地区居住建筑屋顶和外墙采用重质材料居多，如以砼板为主要结构层的架空通风屋面，在砼板上铺设保温隔热板屋面，粘土实心砖墙和粘土空心砖墙等。随着新型建筑材料的发展，轻质高效保温隔热材料作为屋顶和墙体材料日益增多。使用轻质材料的外墙可分两类，一类为使用单一轻质材料的墙体，如使用聚苯乙烯泡沫塑料、聚胺酯泡沫塑料、轻骨料砼和轻砼等；另一类为轻质复合墙体，如外侧为砖或砼，内侧复合轻质材料（如岩棉、矿棉、石膏板等）墙体。目前，夏热冬暖地区屋顶结构形式和隔热性能亟待改善。编写组曾在福州对屋顶热工性能做过测试，如K3.0的传统架空通风屋顶，在夏季炎热气候条件下，屋顶内外表面最高温度差值只有5左右，居住者有明显烘烤感。而使用挤塑泡沫板铺设的重质屋顶，K1.13，屋顶内外表面最高温度差值达到15左右，居住者没有烘烤感，感觉较舒适。本条文规定使用重质材料屋顶，传热系数K值应1.0，D2.5。夏热冬暖地区相当多的地方，目前仍长期使用180mm粘土实心砖(K=2.32)和190mm的粘土空心砖(K=1.85)，隔热性能比较差，粘土实心砖和粘土空心砖要使用粘土烧制，挤占耕地，不符合国家墙改政策，这种状况要逐步改变，首先要把墙体传热系数降下来。本条文根据各地特点和经济发展不同程度，提出使用重质材料作外墙时，按三个级别予以控制，即K2.0，D3.0和K1.5，D3.0和K1.0，D2.5。若对墙体K值提更高的要求，则要增加外墙厚度，墙体超过一定厚度后，隔热性能不会有明显改善，同时也不经济。围护结构K、D值直接影响建筑采暖空调房间冷热负荷的大小，也直接影响到建筑能耗。围护结构采用重质材料，K、D值比较容易达到表4.0.6的要求。采用轻质材料，对达到所需K值比较容易，要达到较大的D值就很困难。如果围护结构要达到较大的D值，只有采用自重较大的材料，因此完全以D值和相关热容量的大小，来评定围护结构的热稳定性是不全面的，会阻碍轻质保温材料的使用，不利于围护结构的政策。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，主要是上述原因。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。编制组使用DOE-2软件对福州和广州地区采用轻质材料屋顶（K0.46，相当8cm厚聚苯乙烯泡沫塑料隔热水平）和采用轻质材料外墙（K0.7，相当5.5cm厚聚苯乙烯泡沫塑料隔热水平）的建筑物作了能耗计算分析，与采用重质屋顶（K1.0）和重质外墙（K1.0）的建筑物能耗相比，分别下降了1.8%和6.0%左右，说明围护结构采用一定厚度轻质材料，对节能是有利的。4.0.7 居住建筑采用不同综合窗墙面积比时，其外窗的传热系数K和综合遮阳系数Sw取值应符合表4.0.7-1和表4.0.7-2的规定。 北区居住建筑外窗的传热系数和综合遮阳系数选择范围表4.0.7-1外墙外窗的综合遮阳系数Sw外窗的传热系数K W/(m2K)综合窗墙面积比CZ0.25综合窗墙面积比0.25CZ0.3综合窗墙面积比0.3CZ0.35综合窗墙面积比0.35CZ0.4综合窗墙面积比0.4CZ0.45重质墙体K1.5D3.00.95.03.52.5-0.85.54.03.02.0-0.76.04.53.52.52.00.66.55.04.03.03.00.56.55.04.53.53.50.46.55.54.54.03.50.36.55.55.04.04.00.26.56.05.04.04.0重质墙体K1.0D2.5或轻质墙体K0.70.96.56.54.02.5-0.86.56.55.03.52.50.76.56.55.54.53.50.66.56.56.05.04.00.56.56.56.55.04.50.46.56.56.55.55.00.36.56.56.55.55.00.26.56.56.56.05.5南区居住建筑外窗的综合遮阳系数选择范围 表4.0.7-2外 墙外窗的综合遮阳系数SW综合窗墙面积比Cz0.25综合窗墙面积比0.25Cz0.3综合窗墙面积比0.3Cz0.35综合窗墙面积比0.35Cz0.4综合窗墙面积比0.4Cz0.45外墙面太阳辐射吸收系数0.8重质墙体K2.0,D3.00.60.50.40.40.3重质墙体K1.5,D3.00.80.70.60.50.4重质墙体K1.0,D2.5或轻质墙体k0.70.90.80.70.60.5注：南区居住建筑节能设计对外窗的传热系数无特殊要求。条文说明 4.0.7： 本条文对保证居住建筑达到第3.0.4条的节能目标是非常关键的，对于那些不能满足本条文规定的建筑，必须采用第5章的对比评定法来计算是否满足节能要求。窗户的传热系数越小，通过窗户的温差传热就越小，对降低采暖负荷和空调负荷都是有利的。窗的遮阳系数越小，透过窗户进入室内的太阳辐射热就越小，对降低空调负荷有利，但对降低采暖负荷却是不利的。本条文表4.0.7-1和表4.0.7-2对建筑外窗传热系数和综合遮阳系数的规定，是基于使用DOE-2软件对建筑能耗和节能率作了大量计算分析提出的。1、屋顶、外墙热工性能和设备性能的提高及室内换气次数的降低，达到的节能率，福州地区约为35，广州地区约为30。因此对于节能目标50来说，外窗的节能将占相当大的比例，福州地区约15，广州地区约20。在夏热冬暖地区，居住建筑物所处的纬度越低，对外窗的节能要求也越高。2、本条文引入居住建筑综合窗墙面积比CZ参数，用综合窗墙面积比CZ与外窗K、Sw及外墙K、D等参数形成对应关系，使建筑设计简单化，为建筑师选择窗型带来方便。CZ即居住建筑各朝向外窗总面积与外墙总面积（含窗面积）的比值，CZ与通常说的各朝向窗墙面积比概念有所不同。如编制组计算对象基础住宅，南墙窗墙面积比CZS0.42，北墙CZN0.3，东墙CZE0.5和西墙CZW0.15，通过计算，它的综合窗墙面积比Cz0.3。3、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M的乘积，即SW=ScM。在北区和南区，窗口的建筑外遮阳措施对建筑能耗和节能影响是不同的：（1）在北区，采用窗口建筑固定外遮阳措施，对建筑节能影响甚小，甚至是不利的。因为北区全年建筑总能耗中采暖能耗占了一定的比例，建筑固定外遮阳措施阻挡了冬季阳光进入室内，导致采暖负荷升高，其增加值可能会超过夏季空调负荷的减小值。因此在北区不宜采用窗口建筑固定外遮阳措施，这时M1，即SWSC。（2）在南区，采用窗口建筑固定外遮阳措施，对建筑节能是有利的。南区冬季采暖能耗占全年建筑总能耗不足20%，主要是夏季空调能耗，建筑固定外遮阳将使空调能耗大幅度下降，因此是重要的建筑节能措施之一，应积极提倡。M值可依据外遮阳位置情况，在表4.0.8中查到，或者参照本标准的附录B计算。M值确定后与Sc相乘，即为SW值。4、表4.0.7-1和表4.0.7-2使用了“虚拟”窗替代具体的窗户。所谓“虚拟”窗即不代表具体型式的外窗，如我们常用的铝合金窗和PVC窗等，它是由任意K值和SC值组合的抽象窗户。本标准“虚拟”窗性能取值范围如下：窗的传热系数K6.5、6.0、5.5、5.0、4.5、4.0、3.5、3.0、2.5、2.0（W/(m2K)）窗本身的遮阳系数Sc0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2编制组使用“虚拟”窗原因是，目前我国检测外窗热工性能的手段，尤其是检测遮阳系数的手段还不完善，使得我们对具体窗户的热工性能数值掌握得太少。我们依据表4.0.7-1和表4.0.7-2数据选择窗型时，可根据市场上的具体窗户的性能数据进行“对号入座”。当然，今后随着计算和检测手段不断完善，随着窗户性能标识制度的建立，人们对具体使用的窗性能数据掌握将会越来越多，越来越全面。常用窗户玻璃和外窗性能参数参见下表。常见玻璃热工参数（参考）名 称传热系数K（W/m2K）遮阳系数Sc56mm无色透明玻璃6.30.960.996mm热反射镀膜玻璃6.20.250.90无色透明中空玻璃3.50.860.88热反射镀膜中空玻璃3.40.200.80Low-E中空玻璃2.50.250.70说明：1、中空玻璃的传热系数K值与玻璃厚度、气体间隔层厚度有关，表中列出的K值为上限值；2、由于不同厂家生产的玻璃有差异，不同的玻璃种类中又有不同的品种，因此同种类玻璃的遮蔽系数Sc差异很大，表中列出了其大致范围。常见外窗热工参数（参考）玻璃普通铝合金窗断热铝合金窗PVC塑料窗KSCKSCKSC无色透明玻璃(56mm)6.56.00.90.86.05.50.90.85.04.50.90.8热反射镀膜玻璃6.56.00.550.456.05.00.550.455.04.50.550.45无色透明中空玻璃4.03.50.850.753.53.00.850.753.02.50.850.75Low-E中空玻璃3.53.00.550.403.02.50.550.402.52.00.550.40说明：1、 以上仅是部分玻璃与不同型材的组合数据；2、 表中热工参数为各种窗型中较有代表性的数值，不同厂家、玻璃种类以及型材系列品种都可能有较大浮动，具体数值应以法定检测机构的实际检测值为准。9种“虚拟”窗性能表窗型编号传热系数K（W/m2K）遮阳系数SC.16.00.9.24.50.9.36.00.5.44.50.5.54.00.8.63.00.8.72.50.8.83.50.3.92.50.35、表4.0.7-1和表4.0.7-2主要差别在于：表4.0.7-1对外窗的传热系数K值有具体要求，而表4.0.7-2对外窗K值没有具体要求，也就是说外窗传热系数对南区建筑能耗和节能率影响很小。编制组选取了9种“虚拟”窗组合（性能见表所列），应用DOE-2软件，分别对福州（北区）和广州（南区）不同围护结构、不同窗墙比共3000多个建筑节能方案的建筑能耗和节能率做了计算，通过整理，得出不同节能方案下的建筑节能率与综合窗墙比CZ关系曲线和关系图，下面两幅图分别代表福州和广州重质墙体K1.5条件时的-C2关系曲线图。 福州（北区）Cz关系曲线 （重质墙体K=1.5，D3.0） 广州（南区）Cz关系曲线 （重质墙体K=1.5，D3.0）两图明显区别在于：福州各窗型-CZ关系曲线分散，而广州各窗型-CZ关系曲线按外窗遮阳系数Sc形成相互靠拢的直线簇，说明南区建筑节能率仅与外窗的遮阳性能密切相关，而与外窗传热性能关系甚小，而北区建筑节能率与外窗传热性能和遮阳性能均有关系。这是因为南区全年建筑总能耗以夏季空调能耗为主，夏季空调能耗中太阳辐射得热引起的空调能耗又占相当大的比例，而窗传热温差引起的空调能耗只占小部份，因此南区建筑节能外窗遮阳系数起了主要作用。6、建筑外墙面色泽，决定了外墙面太阳辐射吸收系数的大小。外墙采用浅色表面，值小，夏季能反射较多的太阳辐射热，从而降低房间的得热量和自然通风时的外墙内表面温度，但在冬季会使采暖耗电量增大。编制组在用DOE-2软件作建筑物能耗和节能分析时，基础建筑物和节能方案分析设定的外墙面太阳辐射吸收系数0.7。经进一步计算分析，北区建筑外墙表面太阳辐射吸收系数的改变，对建筑全年总能耗影响不大，而南区0.6和0.8时，与=0.7的建筑总能耗差别不大，而0.8时，建筑能耗总差别较大。因此表4.0.7-1对使用范围不作限制，而表4.0.7-2规定取值在0.6和0.8之间。在南区，若由于外墙面色泽变化，当0.8时，则应采用第五章对比评定法来判定建筑物是否满足节能要求；当0.6时，将降低建筑物总能耗，提高节能率，对节能是有利的，它对节能率的贡献，可以通过第五章对比评定法来调整其它构件热工参数，因此当0.6时，是否需求使用对比评定法，由设计人员决定。建筑外表面的太阳辐射吸收系数值参见使用建筑热工设计规范GB50176-93附录二附表2.6。4.0.8 综合遮阳系数Sw为外窗的遮阳系数SC与窗口的建筑外遮阳系数M的乘积。几种典型形式的建筑外遮阳系数M见表4.0.8。计算建筑外遮阳系数M可采用附录B的方法。采用附录B计算时，对于北区，建筑外遮阳系数可取冬季MH值和夏季MC值的平均值；南区应取夏季MC值。几种典型形式的建筑外遮阳设施的外遮阳系数 表4.0.8遮阳形式外遮阳系数M可完全遮挡直射阳光的固定百叶、固定档板、遮阳板0.5可基本遮挡直射阳光的固定百叶、固定档板、遮阳板0.7较密的花格0.7非透明活动百叶或卷帘0.64.0.9 居住建筑的外窗，尤其是东、西朝向外窗宜优先采用活动和挡板式建筑外遮阳设施。 条文说明 4.0.9：建筑外遮阳起到遮挡直接日射的作用，合适的外遮阳措施可以减少日射得热量。居住性建筑外窗，在可能的情况下，应优先采用活动或固定的建筑外遮阳设施，以达到比窗户本身遮阳和窗户内遮阳更好的遮阳隔热效果。设置固定的外遮阳构件对减少太阳辐射热进入室内降低空调能耗的效果显著，因此在新加坡、马来西亚、泰国、日本及我国的台湾省等一些纬度相近的国家和地区，把固定的外遮阳作为夏季建筑节能的重点措施加以考虑。我国夏热冬暖地区的住宅建筑尚缺乏有组织的外遮阳设计，近年来居民自行大量安装简易的遮阳蓬架也反映出固定的外遮阳是一项符合实际需要的合理措施。在纬度相近的国家和地区及国内一些重视节能的住宅建筑中，以百叶等挡板遮阳方式正在代替完全不透光的传统挡板方式，从而很好地解决了遮阳与通风、采光、观瞻的矛盾。活动的外遮阳设施，夏季能抵御阳光进入室内，而冬季能让阳光进入室内，它通常是采用可动的百叶窗，如在别墅或低层集合住宅的窗口上，欧美喜欢的平开式百叶窗；在多层住宅上，澳洲、日本等喜欢推拉式百叶窗。近年来我国南方有的房地产商家也逐渐开始引进和运用类似的遮阳方法，在今后的住宅项目中将得到一定的普及。活动的外遮阳和固定的外遮阳一样，是把太阳直射辐射能挡在窗外，直接降低房间得热，从而降低夏季房间空调冷负荷的峰值。东、西朝向的外窗受到太阳直接辐射，太阳的高度角比较低，方位角正对窗口，因此东、西朝向外窗尤其要重视采用活动或固定外遮阳措施。如本章4.0.7条条文说明所述，固定外遮阳措施适用于以空调能耗为主的南区，它有利于降低夏季空调能耗。活动外遮措施适用于北区，它同时有利于降低冬季采暖能耗和夏季空调能耗。建筑物外窗采用外遮阳设施时，设施与建筑连接要牢靠，保证安全，尤其在高层建筑上使用时，应更注意安全措施。4.0.10 外窗（或阳台门）的可开启面积与所在房间地面面积之比值不应小于0.08。条文说明 4.0.10：（本条文为强制性条文）窗的可开启面积过小会严重影响房间的自然通风效果。近年来为了片面追求窗的视觉观瞻效果和建筑立面简约设计风格，外窗的可开启率有逐渐下降的趋势，有的甚至于不足外窗面积的25%，导致房间自然通风量不足，不利于房间散热，居住者只有被迫选择开启空调器降温。本条款的目的，是为了保证居住者有选择开窗通风降温方法的可能性。通过实测与计算机模拟：当室外温度不高于28，室外风速在1.5m/s左右，可开启的外窗面积不小于房间地面面积的8%时，室内大部分区域的PMV值在0.8以下，基本能达到热舒适性水平。通过对夏热冬暖地区典型城市的气象数据进行分析，从五月到十月，室外平均温度不高于28的天数占每月总天数，有的地区高达6070%，最热月也能达到10%左右，对应时间段的室外风速大多能达到1.5 m/s左右。所以作好自然通风气流组织设计，保证一定的外窗开启面积，可以相应得减少空调设备的运行时间，从而达到节能的目的。根据住宅建筑现状调查，住宅建筑的窗地面积比一般在1520%左右，而根据住宅设计规范（GB50096-1999）的规定：为保证住宅侧面采光，窗地面积比值不得小于1/7（即14.3%）。考虑到在我国夏热冬暖地区居住建筑普遍使用的窗型为推拉窗和平开窗，推拉窗的最大可开启面积为50%，平开窗为100%。所以本条文规定的“可开启的外窗（或阳台门）面积与房间地面面积之比值不应小于0.08”是容易实现的。4.0.11居住建筑1-9层的外窗的气密性应满足如下规定：在10Pa压差下，每小时每米缝隙的空气渗透量不大于2.5m3，每小时每平方米面积的空气渗透量不大于7.5 m3；10层及10层以上的外窗的气密性应满足如下规定：在10Pa压差下，每小时每米缝隙的空气渗透量不大于1.5m3，每小时每平方米面积的空气渗透量不大于4.5 m3。条文说明 4.0.11：（本条文为强制性条文）为了保证居住建筑的节能，要求外窗及阳台门具有良好的气密性能，以抵御夏季和冬季室外空气过多的向室内渗漏。夏热冬暖地区，地处沿海，雨量充沛，多热带风暴和台风袭击，多有大风、暴雨天气，因此对外窗和阳台门气密性能要有较高的要求。现行国家标准建筑外窗气密性分级及其检测方法GB/T7107-20