第2章+建筑节能设计

1、 本章主要内容： 一、建筑节能设计的方法一、建筑节能设计的方法 二、建筑规划设计阶段的节能设计二、建筑规划设计阶段的节能设计 三、单体建筑的节能设计三、单体建筑的节能设计 四、建筑主体结构的节能设计四、建筑主体结构的节能设计 五、建筑设备的节能设计五、建筑设备的节能设计 六、建筑节能设计的六个关键术语六、建筑节能设计的六个关键术语一、建筑节能设计的方法一、建筑节能设计的方法（规定性设计（规定性设计与性能化设计）性能化设计） 1、规定性设计方法规定性设计方法（查表法查表法）：如果建筑设计）：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符合节能标准中对窗墙比、体形系数等参数的规定，可以方

2、便地按所设计建筑的所在城市（或靠定，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。节能设计参数值。 2、性能化设计方法性能化设计方法（计算法计算法）：如果建筑设计）：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。能耗的计算。影响建筑节能的主要因素影响建筑节能的主要因素 1）外部

3、条件）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）室内条件：根据在室内生活或行为目的的不同而变化。建筑热工设计分区建筑热工设计分区 严寒地区严寒地区（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。夏热冬冷地区夏热冬冷地区（简称区）：最冷月平均温度高于0 10 ，最热月平均温度低于2530 的地区。夏热冬暖地区夏

4、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。 温和地区温和地区（简称区）：最冷月平均温度高于0 13 ，最热月平均温度18 25 的地区。建筑节能设计规范与标准示意 民用建筑民用建筑工业建筑工业建筑住宅建筑公共建筑民用建筑节能设计标准（采暖居民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）住建筑部分）（JGJ26-95）采暖居住建筑节能检验标准（JGJ132-2001）既有采暖居住建筑节能改造技术既有采暖居住建筑节能改造技术规程规程（JGJ129-2000）夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ134-2010JGJ134-2010）夏热冬暖地区居住建筑节能设计

5、标准2003年10月1日实施公共建筑节能设计标准公共建筑节能设计标准2005年年7月月1日实日实施施严寒、寒冷地区夏热冬冷地区夏热冬暖地区建筑照明设计标建筑照明设计标准准 民 用 建 筑 热 工 设 计 规 范 （GB50176-93）不同热工分区下的建筑节能设计原理不同热工分区下的建筑节能设计原理 严寒与寒冷地区严寒与寒冷地区 1)1)改进建筑物围护结构保温性能改进建筑物围护结构保温性能，进一步减低采暖需热量。 2)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)3)改善采暖的末端调节性能，避免过热。 4)4)推行地板采暖等低温采暖方式地板

6、采暖等低温采暖方式，从而降低供热热源温度，提高热源效率提高热源效率。 5)5)积极挖掘利用目前的集中供热网挖掘利用目前的集中供热网，发展以热电热电联产为主的高效节能热源联产为主的高效节能热源。 夏热冬冷地区夏热冬冷地区 1)保证夏季隔热夏季隔热，并兼顾冬季防寒冬季防寒。 2)2)体形系数体形系数要和住宅采光、日照等结合起来，不要不要过分追求小过分追求小。 3)3)提高住宅日照提高住宅日照、促进自然通风角度，综合确定窗综合确定窗墙比墙比。 4)4)夏热冬冷地区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，优化设计窗墙比优化设计窗墙比。 5)要特别强调外窗遮阳强调外窗遮阳、外墙和屋顶的

7、隔热设计隔热设计。 夏热冬暖地区夏热冬暖地区 1) )隔热、遮阳、通风设计非常重要。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。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。合理组织住宅的自然通风。二、建筑规划设计阶段的节能设计二、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建筑规划阶段节能设计的内容： 1）建筑选址）建筑选址 2）建

8、筑组团布局设计建筑组团布局设计 3）建筑朝向）建筑朝向 4）建筑间距建筑间距 5）建筑与风环境设计）建筑与风环境设计 1）建筑选址建筑选址：注意地形条件对建筑能耗的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“霜洞霜洞”效应效应。 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。 c、节能居住小区规划设计时，应有足够的绿地和足够的绿地和水面水面，严格控制建筑密度严

9、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，以南北向为主最佳朝向，以南北向为主。 e、选择满足日照要求满足日照要求、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。 2）建筑组团布局方式）建筑组团布局方式：建筑组团布局的方式有行行列式列式、错列式错列式、周边式周边式、混合式混合式、自由式自由式等。 3）建筑朝向）建筑朝向 朝向选择的原则：朝向选择的原则：冬季能获得足够的日照并避冬季能获得足够的日照并避开主导风向开主导风向，夏季能利用自然通风并防止

10、太阳辐夏季能利用自然通风并防止太阳辐射射。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）建筑间距 考虑日照间距的要求考虑日照间距的要求。 5）建筑与风环境设计）建筑与风环境设计： a、建筑主要朝向注意避开不利风向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利用建筑的组团阻隔冷风； c、减少建筑物冷风渗透耗能减少建筑物冷风渗透耗能。三、单体建筑的节能设计三、单体建筑的节能设计 单体建筑节能设计的主要内容： 1、建筑热工计算建筑热工计算 2、室内自然通风模拟室内自然通风模拟 3、性能化节能设计性能化节能设计 4、空调系统节能设计空调系统节能设计 5、可再生

11、能源的利用可再生能源的利用 公共建筑的节能设计公共建筑的节能设计 按照建筑物能耗情况能耗情况和围护结构能耗占全围护结构能耗占全年建筑总能耗的比例特征年建筑总能耗的比例特征，江苏省将公共江苏省将公共建筑划分为下列二类建筑划分为下列二类： a、甲类建筑甲类建筑 b、乙类建筑乙类建筑 a、甲类建筑、甲类建筑单幢建筑面积大于等于建筑面积大于等于20000m2，且全面设置中央空气调节系统全面设置中央空气调节系统的公共建筑的公共建筑，或单幢建筑面积小于20000m2，大于5000m2，且采用中央空调采用中央空调的重要公共建筑的重要公共建筑。 b、乙类建筑、乙类建筑单幢建筑面积小于建筑面积小于20000m2

12、，或大于等于20000 m2，但不设不设置或仅部分设置中央空气调节系统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进行权衡判断； 3） 夏热冬冷地区体形系数不宜大于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当不能满足规定时，必须按设计标准的规定进行权衡判断。

13、权衡判断。 1）建筑南、北朝向的窗墙面积比不应大于建筑南、北朝向的窗墙面积比不应大于0.700.70。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当单一朝向的窗墙面积比小于0.400.40时时，玻璃玻璃（或其他透明材料）的可见光透射比不应小于的可见光透射比不应小于0.400.40。 3）建筑外窗的气密性不应低于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/T 7106-2008中规定的4 级级。 4）建筑透明幕墙的气密性不应低于透明幕墙

14、的气密性不应低于建筑幕墙物理性能分级GB/T 15225-94 规定的3 级级。 5）设有中庭的建筑）设有中庭的建筑夏季宜充分利用自然通风降温自然通风降温，必要时设置机械通风装置机械通风装置。 6）建筑物外门应采取保温隔热节能措施）建筑物外门应采取保温隔热节能措施，寒冷地区宜设门斗宜设门斗。 7）平屋面）平屋面宜采用种植屋面种植屋面或架空隔热屋面架空隔热屋面。四、建筑主体结构的节能设计四、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墙体、屋屋顶顶、楼板楼板、门窗门窗、幕墙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围护结构的规定性指标应满足各地区的节能设计标准能设计

15、标准。节能建筑围护结构应优先采节能建筑围护结构应优先采用规定性指标进行设计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。 规定性指标法规定性指标法的规定指标包括体形系数体形系数(北北方方)、窗墙比窗墙比、天窗面积比天窗面积比、传热系数传热系数、热热惰性指标惰性指标、遮阳系数遮阳系数(南方南方)、外窗可开启面外窗可开启面积及气密性等级积及气密性等级等。 性能化指标法性能化指标法包括简化评价方法简化评价方法和动态能动态能耗模拟耗模拟。 常用外窗和玻璃的热工参数常用外窗和玻璃的热工参数外外 窗窗玻玻 璃璃 品品 种种透明中空玻璃L

16、ow-e中空玻璃普通铝普通铝合金窗合金窗K W/（m2k）3.64.22.73.4遮阳系数遮阳系数SC0.750.840.250.75断热铝断热铝合金窗合金窗K W/（m2k）3.33.52.33.0遮阳系数遮阳系数SC0.750.840.250.75P V C塑钢窗塑钢窗K W/（m2k）2.73.02.02.4遮阳系数遮阳系数SC0.750.840.250.75居住建筑居住建筑公共建筑公共建筑16层7层及7层以上不应低于4级不应低于6级不应低于6级2.0q12.56.0q27.51.0q11.53.0q24.5五、建筑设备的节能设计五、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

17、、采暖、通风和空调节能设计采暖、通风和空调节能设计 2、给排水节能设计给排水节能设计 3、建筑电气的节能设计。建筑电气的节能设计。六、建筑节能设计的六个关键术语六、建筑节能设计的六个关键术语 1、传热系数（传热系数（K） 在稳态条件下，围护结构两侧空气温度差围护结构两侧空气温度差为为1 ，单位时间内通过单位时间内通过1m2面积传递的热面积传递的热量量，单位是W/m2 ，是表征围护结构传表征围护结构传递热量能力的指标递热量能力的指标。K值越小，围护结构的值越小，围护结构的传热能力越低，其保温隔热性能越好传热能力越低，其保温隔热性能越好。举举 例例 180 钢筋混凝土墙的传热系数：3.26 W/m

18、2K 普通240砖墙的传热系数： 2.1 W/m2K 190 加气混凝土砌块的传热系数是：1.12 W/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量纲指标，其值等于材料层热阻与蓄热系数的乘积。数的乘积。D值越大，温度波在其中的衰减值越大，温度波在其中的衰减越快，围护结构的热稳定性越好，越有利越快，围护结构的热稳定性越好，越有利于节能；于节能；D越小，建筑内表面温度会越高，影响人体热舒适性。 D=SR 其中S 材料蓄热系数 W

19、/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厚的粘土砖厚的粘土砖，S10.63 W/m2K ，R0.25 m2K/W，按照公式得出D=2.62 200厚的加气混凝土砌块厚的加气混凝土砌块D=3.26，则加气加气混凝土砌块的热稳定性优于粘土砖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。它是表征窗户表征窗户透光系统遮阳性能的无量纲指标透光系统遮阳性能的无量纲指标，其值在值在0 01 1范围内变化范围内变化。SCSC越小，通过窗户透光系统的太越小，通过窗

20、户透光系统的太阳辐射得热量越小，其遮阳性能越好阳辐射得热量越小，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%。scgS 4、可见光透射比、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、体形系数：建筑物与室外大气直接接触的外表外表面面积与其所包围体积的比值面面积与其所包围体积的比值。体形系数越小，体形系数越小，节能效果越好节能效果越好。 6 6、窗墙面积比窗墙面积比：窗户洞口面积与其所在外立面面窗户洞口面积与其所在外立面面积的比值积的比值。普通窗户的保温

21、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，建筑物窗墙面积比越大，建筑物的能耗也越大的能耗也越大。 例题例题 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。栋号架空层外围护面积F0（m2）体积V0（m3）体形系数S=F0/V0A无98m30m+600m2=354025m24m30m=180003540/18000=0.197有98m30m+600m22=4140180004140/18000=0.23B无110m30m+600m2=390040m15m30m=180003900/18000=0.217有110

22、m30m+600m22=4500180004500/18000=0.25C无140m30m+600m2=4800（30m10m+10m15m2）30m=180004800/18000=0.267有140m30m+600m22=5400180005400/18000=0.30栋号架空层外围护面积F0（m2）体积V0（m3）体形系数S= F0/V0A无98m18m+600m2=236425m24m18m=108002364/10800=0.22有98m18m+600m22=2964108002964/10800=0.27B无110m18m+600m2=258040m15m18m=108002580

23、/10800=0.24有110m18m+600m22=3180108003180/10800=0.29C无140m18m+600m2=3120（30m10m+10m15m2）18m=108003120/10800=0.29有140m18m+600m22=3720108003720/10800=0.34 换气体积换气体积(y) Volume Of air circulation 需要通风换气的房间体积。 换气次数换气次数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。 空调度日数空调度日数(CDD26) Cooling degree day based On26 一年中，当某天室外日平均