建筑节能设计计算资料

2023.3.13浅谈建筑节能设计（一）为何要做节能设计建筑节能保温设计属于建筑设计的主要构成部分，其目的是为了确保室内具有足够的热环境质量，同步尽量地节省采暖能耗。当然，为了确保寒冷地域和寒冷地域冬季室内热环境达成应有原则，除建筑保温外，还需要有采暖设备来供给热量。但在一样供热条件下，建筑保温性能良好是否是决定室内环境的主要条件。2023年，我国政府在建设节省型和资源环境保护性社会的背景下推出了《绿色建筑评价原则（GB/T50378-2023）》，其制定的目的可概括为“四节一环境保护”——节地、节水、节能、节材和环境保护。图1《原则》权重分配（一）为何要做节能设计《公共建筑节能设计原则》GB50189-2023中第1.0.3条：按本原则进行的建筑节能设计，在确保相同的室内环境参数条件下，与未采用节能措施前相比，整年采暖、通风、空气调整和照明的总能耗应降低50%。在公共建筑中，尤其以办公建筑、大中型商场，一级高档旅馆饭店等几类建筑，在建筑的原则、功能及设置整年空调采暖系统等方面有许多共性，而且其采暖空调能耗尤其高，采暖空调整能潜力也最大。在公共建筑（尤其是大型商场、高档旅馆酒店、高档办公楼等）的整年能耗中，大约50%~60%消耗于空调制冷与采暖系统，20%~30%用于照明。而在空调采暖这部分能耗中，大约20%~50%由外围构造传热消耗（夏热冬暖地域大约20%，夏热冬冷地域大约35%，寒冷地域大约40%，寒冷地域大约50%）。从目前情况分析，这些建筑在维护构造、采暖空调系统，以及照明方面，共有节省能源50%的潜力。（二）我国建筑节能设计现行原则节能计算选用规范：1.《公共建筑节能设计原则GB50189-2023》2.《民用建筑热工设计规范GB50176-93》3.《夏热冬冷地域居住建筑节能设计原则JGJ134-2023》4.《夏热冬暖地域居住建筑节能设计原则JGJ134-2023》5.《寒冷和寒冷地域居住建筑节能设计原则JGJ26-2023》参照构造做法图集：1.《屋面节能建筑构造06J204》2.《公共建筑节能构造-寒冷和寒冷地域06J908-1》3.《公共建筑节能构造-夏热冬冷和夏热冬暖地域06J908-2》4.《外墙外保温建筑构造10J121》注：工业建筑原则上不进行节能设计计算。（二）我国建筑节能设计现行原则阐明：在我们所做的公共建筑设计中可能会涉及居住建筑的设计，如职员宿舍，这种情况下需参照居住建筑节能设计有关原则。夏热冬冷地域的范围大致为陇海线以南，南岭以北，四川盆地以东，涉及上海、重庆二直辖市，湖北、湖南、江西、安徽、浙江五省全部，四川、贵州二省东半部，江苏、河南二省南半部，福建省北半部，陕西、甘肃二省南端，广东、广西二省区北端，涉及16个省、市、自治区。该地域面积约180万平方公里，人口5.5亿左右，国内生产总值约占全国的48％，是一种人口密集、经济发达的地域，是我们设计工作中常接触的区域。所以，在背面的讲解中主要以《公共建筑节能设计原则GB50189-2023》和《夏热冬冷地域居住建筑节能设计原则JGJ134-2023》为主要参照资料进行引用讲解。（三）施工图中的建筑节能设计深度根据2023年1月1日施行的《建筑工程设计文件编制深度要求》4.3.10建筑施工图所带节能计算书应满足如下要求：1.寒冷地域A区，寒冷地域B区及寒冷地域需计算体形系数，夏热冬冷地域与夏热冬暖地域不需计算体形系数；2.各单一朝向窗墙面积比计算（涉及天窗屋面比），设计外窗涉及玻璃幕墙的可视部分的热工性能满足规范的限制要求；3.设计外墙（涉及玻璃幕墙的非可视部分）、屋面、与室外接触的架空楼板（或外挑楼板）、地面、地下室外墙、外门、采暖与非采暖房间的隔墙和楼板、分户墙等的热工性能计算；4.当规范允许的个别限值超出要求，按照围护构造热工性能的权衡判断，使围护构造总体热工性能满足节能要求。（四）公共建筑节能计算的几种主要参数指标1.体型系数：建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。外表面积中，不涉及地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积。建筑物外表面积应按墙面面积、屋顶面积和下表面直接接触室外空气的楼板面积的总和计算。体型系数对建筑能耗影响非常明显。体型系数越小，单位建筑面积相应的外表面积越小，外围构造的传热损失越小。从降低建筑能耗的角度出发，应该将体型系数控制在一较低的水平上。--《夏热冬冷地域住宅建筑节能设计原则》JGJ134-20234.1.2寒冷、寒冷地域建筑的体型系数应不不小于或等于0.40。--《公共建筑节能设计原则》GB_50189-2023

（四）公共建筑节能计算的几种主要参数指标S=F0/V0F0=E1+E2+E3+E4+R1R1=R*1.2V0=M1*h1+M2*h2+…+（R*hi）/3S：体形系数F0：建筑物的外表面积V0：建筑物的体积表4.0.3夏热冬冷地域居住建筑的体型系数限值建筑层数≦3层（4-11）层≧12层建筑的体型系数0.550.400.35体形系数的计算措施：R1：建筑屋顶总表面积E1--E4：建筑物各外立面面积M1、M2

–Mi：建筑物各层面积h1、h2…hi：建筑物各层层高R：建筑屋顶面积

2.窗墙面积比：窗墙面积比是指窗户洞口与房间立面单元面积（即建筑层高与开间定位线围成的面积）之比。

建筑层高：建筑物上下两层间的高度差值（一般以楼面高度间的差值或上下横梁间的差值）称建筑层高。开间定位线即轴线。

（四）公共建筑节能计算的几种主要参数指标（四）公共建筑节能计算的几种主要参数指标《公共建筑节能设计原则》GB_50189-2023第4.2.4条：建筑每个朝向的窗（涉及透明幕墙）墙面积比均不应不小于0.70。当窗（涉及透明幕墙）墙面积比不不小于0.40时，玻璃（或其他透明材料）的可见光透射比不应不不小于0.40。当不能满足本条文的要求时，必须按本原则第4.3节的要求进行权衡判断。该条为强制性条文。《夏热冬冷地域住宅建筑节能设计原则》JGJ134-2023中对不同朝向的窗墙比有明确要求，如下表。（四）公共建筑节能计算的几种主要参数指标外窗（涉及透明幕墙）的节能要求:外窗的可开启面积不应不不小于窗面积的30%；透明幕墙应具有可开启部分或设有通风换气装置。外窗的气密性不应低于《建筑外窗气密性能分级及其检测措施》GB7107要求的4级。透明幕墙的气密性不应低于《建筑幕墙物理性能分级》GB/T15225要求的3级。附：《公共建筑节能设计原则》GB_50189-2023第4.2.45条夏热冬冷地域，夏热冬暖地域的建筑以及寒冷地域中制冷负荷大的建筑，外窗（涉及透明幕墙）宜设置外部遮阳。（四）公共建筑节能计算的几种主要参数指标3.遮阳系数：表征对太阳辐射透射得热的减弱程度，英文为ShadingCoefficient缩写为SC。在我国GB/T2680中称为遮挡系数，缩写为Se定义：实际太阳得热量与经过厚度为3mm厚原则玻璃的太阳得热量的比值。遮阳系数越小，阻挡阳光热量向室内辐射的性能越好。遮阳系数为窗户主要热工性能指标。SC=SCCXSD=SCBX(1-FK/Fc)XSD式中：SC—窗的综合遮阳系数；SCC——窗本身的遮阳系数；SD—外遮阳的遮阳系数；SCB—玻璃的遮阳系数；FK—窗框的面积；FC—窗的面积，FK/Fc为窗框面积比，PVC塑钢窗或木窗框比可取0.30，铝合金窗窗框比可取0.20，其他框材的窗按相近原则取值。外遮阳系数的计算外遮阳系数的计算外遮阳系数的计算外遮阳系数的计算外遮阳系数的计算外遮阳系数的计算外遮阳系数的计算（四）公共建筑节能计算的几种主要参数指标4.传热系数（K值）：是指在稳定传热条件下，围护构造两侧空气温差为1度（K，℃），1s内经过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/平方米·度（W/㎡·K，此处K可用℃替代）。节能计算成果是否符合原则很大程度上取决于建筑物各围护构造的传热系数是否在要求限值以内，所以，传热系数的计算是节能计算中的主要部分。传热系数的计算措施：K=1/R0

R0—围护构造的传热阻R0=R+Ri+ReRi—内表面换热阻（一般取0.11）Re—外表面换热阻（一般取0.04）R—维护构造热阻R=δ/λδ—材料层厚度λ—材料导热系数多层维护构造热阻：R=R1+R2+…+Rn（四）公共建筑节能计算的几种主要参数指标5.热阻（R）：表征维护构造本身或其中某层材料阻抗传热能力的物理量。6.导热系数(λ)：在稳态条件下，1m厚的物体，两侧表面温差为1℃,1h内经过1m2面积传递的热量。7.蓄热系数(S)：当某一足够厚度单一材料层一侧受到谐波热作用时,表面温度按同一周期波动,经过表面的热流波幅与表面温度波幅的比值。其值越大，材料的热稳定性越好。(温度波幅：当温度呈周期性波动时，最高值或最低值与平均值之差)8.热惰性指标（D值）：表征维护构造对温度波衰减快慢程度的无量纲指标。单一材料维护构造，D=RS;多层材料维护构造，D=∑RS。D值越大，温度波在其中衰减越快，维护构造的热稳定性越好。（四）公共建筑节能计算的几种主要参数指标①导热系数(λ)、蓄热系数(S)、干密度(ρ)等均可从《民用建筑热工设计规范》GB50176-93附表4.1查得。②若有规范中附表4.2所列情况者，材料的导热系数和蓄热系数计算值应分别按下列两式修正：λc=λ*aSc=S*aa---修正系数，应按附表4.2采用。（四）公共建筑节能计算的几种主要参数指标（四）公共建筑节能计算的几种主要参数指标（五）节能计算环节1.拟定工程所属气候分区图2全国气候分区图（五）节能计算环节（五）节能计算环节根据《公共建筑节能设计原则》GB_50189-2023表4.2.1查出该建筑所处城市所在气候分区，不同气候分区对建筑物不同部位维护构造的传热系数限值要求有所不同，当该城市不在表中时，应判断该城市气象条件与表中哪个城市最接近，维护构造的热工性能应符合那个城市所在气候分区的的要求；（五）节能计算环节或查出建筑所处城市的城市气象条件，根据《民用建筑热工设计规范》GB50176-93表3.3.1进行判断。（五）节能计算环节（五）节能计算环节拟定气候分区后，计算体型系数，拟定相应节能设计指标：室内设计温度，风速等。（以一夏热冬冷地域综合值班室为例）（五）节能计算环节环节：1.计算四个朝向的窗墙比；2.根据窗墙比查询遮阳系数限值，拟定是否需要计算遮阳系数；该综合值班室因为窗墙比皆不不小于0.2，遮阳系数无限制故不需要计算；若不小于0.2则需按照前面所罗列公式进行计算，对比《公共建筑节能设计原则》GB_50189-2023表4.2.2-1—表4.2.2-5判断是否符合原则，当不能满足时按照原则中第4.3条进行权衡。3.查出窗户传热系数、可见光透过率，对比《公共建筑节能设计原则》GB_50189-2023表4.2.2-1—表4.2.2-5判断是否符合原则，当不能满足时按照原则中第4.3条进行权衡。2.窗墙比以及窗户热工性能计算（五）节能计算环节查得（五）节能计算环节3.屋顶传热系数计算查得计算计算查得查得厚度δ/（导热系数λ*导热修正系数a）=热阻（五）节能计算环节1.查屋顶所选用图集，得知屋顶的施工工序以及各构造层材料，绘制表格罗列其中；2.查阅《民用建筑热工设计规范》附录4得出各构造材料的各计算参数：导热系数、蓄热系数、比热容、干密度等；3.使用查的的参数根据前面所讲的计算措施，计算得出屋顶的总传热阻R,即可得出传热系数1/R;4.查阅《公共建筑节能设计原则》表4.2.2-1至4.2.2-5判断计算所得出的传热系数是否符合原则；5.若传热系数不符合原则，则按照《公共建筑节能设计原则》第4.3节的要求进行权衡判断，调整材料后再重新计算直至符合原则。环节：（五）节能计算环节4.外墙传热系数计算建筑外墙保温设计：在框架构造中外墙由填充墙和框架梁柱共同作用，框架梁柱属于热桥部位，所以外墙平均传热系数指标需分别计算，最终以其平均传热系数为指标。计算公式：Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+Kb3Fb3)/(Fp