建筑節(jié)能-講義.doc

建筑節(jié)能Building Energy Efficiency 天津大學建筑學院王立雄第一章 建筑節(jié)能基本知識1.1 建筑節(jié)能的重要意義1.1.1 中國能源面臨重大挑戰(zhàn)本世紀的頭20年是中國經濟社會發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期。在此期間中國的經濟將經歷三個重要變化：進入重化工業(yè)時期、城鎮(zhèn)化進程加快、成為世界制造基地之一。經濟增長和城鎮(zhèn)化進程的加快對能源形成很大的壓力。根據(jù)國務院發(fā)展研究中心的研究結果表明：到2020年中國的一次能源需求將達到之2533億tce(噸標準煤)，交通與建筑的能源需求增長，這兩個部門的用能比例將從目前不到35上升到2020年的5775。1.1.2 巨大的建設量亟需建筑的可持續(xù)發(fā)展我國2004年統(tǒng)計建筑總面積近400億建筑增長量：全國每年新增建筑量約1820億城鎮(zhèn)住宅增長量：全國每年新增城鎮(zhèn)住宅建筑量10億, 超過各發(fā)達國家年建成建筑面積的總和。世界銀行報告認為：20002015年是中國民用建筑發(fā)展鼎盛期的中后期，預測到2015年民用建筑保有量的一半是2000年以后新建的。1.1.3 建筑節(jié)能的重要意義：1經濟可持續(xù)發(fā)展的需要2大氣環(huán)保的需要3宜人的居住建筑熱環(huán)境的需要4建筑物外圍護結構形式的變化5采暖調控系統(tǒng)的技術進步6構件產品、建筑機構的變化1.1.4 建筑節(jié)能經歷的三個階段：1.“能源節(jié)約（energy saving）”；2.“在建筑中保持能源（energy conservation）”，即減少建筑中能量的散失；3.目前得到廣泛認可、更具積極性的定義是“提高建筑中的能源利用效率(energy efficiency)”，即以主動性、積極性的策略節(jié)省能源消耗、提高能源利用效率。1.2 國外建筑節(jié)能概況與氣候條件接近的西歐或北美國家相比，中國住宅的單位采暖建筑面積一般要多消耗23倍以上的能源，而且舒適性較差。中國建筑外墻熱損失是加拿大和其它北半球國家同類建筑的35倍，窗的熱損失在2倍以上。我國居住建筑對新風量要求很低，但發(fā)達國家對此有很高要求。 國外建筑外圍護結構傳熱系數(shù)W/(m2k)國家外墻外窗屋頂中國天津（新節(jié)能標準）0.60 1 0.4522.500.501 0.452哈爾濱（新節(jié)能標準）0.501 0.4522.00.401 0.302瑞典（南部地區(qū)）0.172.00.12丹麥0.20（重量100kg/m2）0.30（重量100kg/m2）2.90.15德國 柏林0.501.500.22英國0.45（雙玻璃）0.45法國（RT2005規(guī)范）0.452.60.28加拿大相當于哈爾濱采暖度日數(shù)0.272.220.17相當于北京采暖度日數(shù)0.362.860.23日本北海道0.422.330.23東京都0.876.510.66注：1為913層建筑物，2為48層建筑物。1.3 我國建筑能耗概況和節(jié)能任務1.3.1 我國建筑能耗狀況1.3.2 我國建筑節(jié)的基本目標和任務(1)北方建筑采暖能耗高、比例大，應為建筑節(jié)能的重點；(2)住宅及一般公共建筑與發(fā)達國家相比能耗尚處在較低水平，但有明顯的增長趨勢；(3)大型公共建筑能耗浪費嚴重，節(jié)能潛力大，新建建筑中此類建筑的比例呈增長趨勢；(4)農村建筑能耗低，非商品能源仍占較大部分，目前有逐漸被商品能源替代的趨勢；(5)長江流域大面積居住建筑新增采暖需求。1.4 建筑節(jié)能領域中常用的名詞術語導熱系數(shù)（）Coefficient of thermal conductivity穩(wěn)態(tài)條件下，1m厚的物體，兩側表面溫差為1K時，單位時間內通過單位面積傳遞的熱量，單位：W/（m.K）。蓄熱系數(shù)（S）Coefficient of thermal storage當某一足夠厚度的單一材料層一側受到諧波熱作用時，表面溫度將按同一周期波動。通過表面的熱流振幅與表面溫度振幅的比值即為蓄熱系數(shù)，單位：W(.k)。圍護結構傳熱系數(shù) (K) Overall heat transfer coefficient of building envelope圍護結構兩側空氣溫差為1K，在單位時間內通過單位面積圍護結構的傳量，單位：W(.k)。圍護結構傳熱阻（Ro）Thermal resistance of building envelope傳熱系數(shù)的倒數(shù)，表征圍護結果對熱量的阻隔作用。單位： .kW。熱橋thermal bridge圍護結構中包含金屬、鋼筋混凝土或混凝土粱、柱、肋等部位，在室內外溫差作用下，形成熱流密集、內表面溫差較低的部位。這些部位形成傳熱的橋梁，故稱熱橋。外墻平均傳熱系數(shù)(Km ) Mean heat transfer coefficient of external wall考慮了墻上存在的熱橋影響后得到的外墻傳熱系數(shù)，單位：W/（K）。圍護結構傳熱系數(shù)的修正系數(shù) (i) Modification coefficient of building envelope考慮太陽輻射和天空輻射對圍護結構傳熱的影響而引進的修正系數(shù)。熱惰性指標 （D）Index of thermal inertia表征圍護結構反抗溫度波動和熱流波動能力的無量綱指標，其值等于材料層熱阻與蓄熱系數(shù)的乘積。窗墻面積比 Area ratio of window to wall窗戶洞口面積與房間立面單元面積（即建筑層高與開間定位線圍成的面積）的比值。外窗的綜合遮陽系數(shù) (Sw) Overall shading coefficient of window考慮窗本身和窗口的建筑外遮陽裝置綜合遮陽效果的一個系數(shù)，其值為窗本身的遮陽系數(shù)(SC)與窗口的建筑外遮陽系數(shù)(SD)的乘積。建筑物體形系數(shù)（S）Shape coefficient of building建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。外表面積中不包括地面和不采暖樓梯間隔墻和戶門的面積。換氣次數(shù) Rate of air circulation單位時間內室內空氣的更換次數(shù)。采暖期天數(shù)（Z）Days of heating period累年日平均溫度低于或等于5的天數(shù)。這一采暖期僅供建筑熱工和節(jié)能設計計算采用。采暖期室外平均溫度（te）Outdoor mean air temperature during heating period在采暖期起止日期內，室外逐日平均溫度的平均值。采暖度日數(shù)（HDD18）Heating degree day based on 18一年中，當某天室外日平均溫度低于18時，將低于18的度數(shù)乘以1天，并將此乘積累加?？照{度日數(shù) （CDD26）Cooling degree day based on 26一年中，當某天室外日平均溫度高于26時，將高于26的度數(shù)乘以1天，并將此乘積累加。采暖能耗(Q)Energy consumed for heating用于建筑物采暖所消耗的能量，其中包括采暖系統(tǒng)運行過程中消耗的熱量和電能，以建及筑物耗熱量。建筑物耗熱量指標（qH）Index of heat loss of building在采暖期室外平均溫度條件下，為保持室內計算溫度，單位建筑面積在單位時間內消耗的，需由室內采暖設備供給的熱量，單位：W 。采暖設計熱負荷指標（qHL）Index of design load for heating of building在采暖室外計算溫度條件下，為保持室內計算溫度，單位建筑面積在單位時間內消耗的，需由采暖設備供給的熱量。由于采暖室外計算溫度低于采暖期室外平均溫度，因此在數(shù)值上，采曝設計熱負荷指標大于建筑物耗熱量指標 單位：W。建筑物耗冷量指標 Index of cool loss of building按照夏季室內熱環(huán)境設計標準和設定的計算條件，計算出的單位建筑面積在單位時間內消耗的需要由空調設備提供的冷量。21.參照建筑 Reference building采用圍護結構熱工性能權衡判斷法時，作為計算全年采暖和空調能耗用的假想建筑，參照建筑的形狀、大小、朝向以及內部的空間劃分和使用功能與所設計建筑完全一致，但圍護結構熱工參數(shù)應符合本標準的規(guī)定。1.5 與建筑節(jié)能相關的規(guī)范與標準民用建筑熱工設計規(guī)范（GB5017693）1993年10月1日起施行；民用建筑節(jié)能設計標準（采暖居住建筑部分）（JGJ2696）1996年7月1日建設部經修訂頒布。目前已廢止；嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準（JGJ262010）2010年8月1日施行；夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準（JGJ1342010）2010年8月1日施行；夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準（JGJ752003）2003年10月1日施行；既有采暖居住建筑節(jié)能改造技術規(guī)程（JGJ1292000）2001年1月1日施行；采暖居住建筑節(jié)能檢驗標準（JGJ1322001）2001年6月1日施行。目前已廢止；居住建筑節(jié)能檢測標準（JGJ1322009）2010年7月1日施行；旅游旅館建筑熱工與空氣調節(jié)節(jié)能設計標準（GB 50189-93）1994年7月1日施行；公共建筑節(jié)能設計標準（GB501892005）2005年7月1日施行；公共建筑節(jié)能改造技術規(guī)范（JGJ1762009）2009年12月1日施行；公共建筑節(jié)能檢測標準（JGJ/T1772009）2010年7月1日施行；天津地區(qū)地方標準天津市居住建筑節(jié)能設計標準（DB2912007 J10409-2007）天津市公共建筑節(jié)能設計標準（DB291532005 J10633-2005）天津市民用建筑圍護結構節(jié)能檢測技術規(guī)程（DB29882007）國際相關標準 IECC（International Energy Conservation Code）國際節(jié)能規(guī)范 EnEv2006 德國2006版建筑節(jié)能規(guī)范 RT2005 法國2005年建筑節(jié)能規(guī)范 ASHRAR 90.1(American Society of Heating , Refrigerating and Air-Conditioning Engineers)美國采暖制冷空調工程師協(xié)會節(jié)能標準與熱工規(guī)范的區(qū)別及聯(lián)系節(jié)能標準與熱工規(guī)范在內容、目的和適用范圍方面有區(qū)別。節(jié)能標準從能控制采暖能耗出發(fā)，對圍護結構的保溫和門窗的氣密性提出進一步提高的要求同時節(jié)能標準更關注建筑物整體的耗熱情況，以及建筑物在整個采暖期內平均的耗熱情況。熱工規(guī)范是從室外氣候最不利的情況考慮，保證建筑物及相關圍護結構滿足的最低要求。第二章 建筑節(jié)能設計原理2.1 建筑熱工設計分區(qū)與建筑能耗2.1.1建筑熱工設計分區(qū)建筑熱工設計分區(qū)及設計要求 表2-1分區(qū)名稱嚴寒地區(qū)寒冷地區(qū)夏熱冬冷地區(qū)夏熱冬暖地區(qū)溫和地區(qū)分區(qū)指標主要指標 最冷月平均溫度10 最冷月平均溫度010 最冷月平均溫度010 最熱月平均溫度2530 最冷月平均溫度10 最熱月平均溫度2529 最冷月平溫度013 最熱月平均溫度1825輔助指標 日平均溫度5的天數(shù)145d 日平均溫度5的天數(shù)90145d 日平均溫度5(090d) 日乎均溫度25(40110d) 日平均溫度25的天數(shù)100200d 日平均溫5的天數(shù)090d設計要求 必須充分滿足冬季保溫要求，一般可不考慮夏季防熱 應滿足冬季保溫要求，部分地區(qū)兼顧夏季防熱必須滿足夏季防熱要求，適當兼顧冬季保溫 必須充分滿足夏季防熱要求，一般可不考慮冬季保溫 部分地區(qū)應注意冬季保溫，一般可不考慮夏季防熱2.1.2 建筑能耗范圍與建筑相關的能源消耗包括：建筑材料生產能耗、建筑材料運輸能耗、房屋建造和維修過程中的能耗以及建筑使用過程中的建筑運行能耗。這里僅討論建筑運行能耗。2.2 不同熱工分區(qū)下的建筑節(jié)能設計原理2.2.1 嚴寒與寒冷地區(qū)采暖能耗占全國建筑總能耗的比重很大，節(jié)能潛力最大，是我國目前建筑節(jié)能的重點。 采暖節(jié)能的技術途徑：(1)改進建筑物圍護結構保溫性能，進一步降低采暖需熱量。使采暖需熱量由目前的90kWh(年)降低到平均60kWh(年)。(2)實現(xiàn)可控制的通風換氣，避免為了通風換氣而開窗，造成過大的熱損失。使實際的通風換氣量控制在0.5次h以內。(3)改善采暖的末端調節(jié)性能，避免過熱。(4)推行地板采暖等低溫采暖方式，從而降低供熱熱源溫度，提高熱源效率。(5)積極挖掘利用目前的集中供熱網，發(fā)展以熱電聯(lián)產為主的高效節(jié)能熱源。2.2.2 夏熱冬冷地區(qū)采暖節(jié)能的技術途徑：(1)綜合考慮采光、日照等因素確定體形系數(shù)，不過于追求較小的體形系數(shù)。(2)從提高日照、促進自然通風角度綜合確定窗墻比。(3)圍護結構熱工性能首先要保證夏季隔熱要求，兼顧冬季防寒。(4)加強外窗遮陽、外墻和屋頂隔熱能力。2.2.3 夏熱冬暖地區(qū)采暖節(jié)能的技術途徑：(1)保證屋頂、外墻的具有很好的隔熱能力。(2)外門窗的遮陽。(3)合理組織建筑的的自然通風。2.3 采暖居住建筑節(jié)能基本原理和節(jié)能途徑2.3.1采暖居住建筑的主要特點居住建筑范圍：住宅、集體宿舍、招待所、托幼建筑等。特點：人員晝夜連續(xù)使用，室內熱環(huán)境和空氣質量要求高。有采暖設備及通風換氣裝置。冬季室內溫度要求達到1618，高級別建筑要求達到2022。建筑基本參數(shù)：層高一般為2.73.0m，開間一般為3.34.5m。城鎮(zhèn)居住建筑內多層建筑為主，大城市中高層住宅較多。體形系數(shù)0.30左右。2.3.2 采暖居住建筑的能耗構成采暖耗熱量的組成：(1)通過圍護結構的傳熱耗熱量，約占73%77%。(2)通過門窗縫隙的空氣滲透耗熱量，約占23%27%。傳熱耗熱總量中，外墻約占23%34%；窗戶約占23%25%；樓梯間隔墻約占6%11%；屋頂約占7%8%；陽臺門下部約占2%3%；戶門約占2%3%；地面約占2%。窗戶總耗熱量，即窗的傳熱耗熱量加上空氣滲透耗熱量約占建筑物全部耗熱量的50%。窗戶是耗熱較大的構件，是節(jié)能的重點部位。從圍護結構各部位傳熱耗熱量所占比例看：外墻最大，第二是窗戶，之后是樓梯間隔墻（以樓梯間不采暖住宅為例）和屋頂?shù)?。所以外墻仍是?jié)能設計的重點部位。2.3.3 采暖居住建筑節(jié)能基本原理建筑節(jié)能的基本原理是，最大限度的爭取得熱，最低限度的向外散熱。建筑群的規(guī)劃設計，單體建筑的平、立面設計和門窗的設置應保證在冬季有效地利用日照并避開主導風向。盡量減小建筑物的體形系數(shù)，平、立面不宜出現(xiàn)過多的凹凸面；建筑北側宜布置次要房間，北向窗戶的面積應盡量小，同時適當控制東西朝向的窗墻比和單窗尺寸；加強圍護結構保溫能力，以減少傳熱耗熱量，提高門窗的氣密性，減少空氣滲透耗熱量。改善采暖供熱系統(tǒng)的設計和運行管理，提高鍋爐運行效率；加強供熱管線保溫；加強熱網供熱的調控能力。2.4 空調建筑節(jié)能原理空調建筑得熱一般有以下三種途徑：1.太陽輻射通過窗戶進入室內構成太陽輻射得熱；2.圍護結構傳熱得熱；3.門窗縫隙空氣滲透得熱。根據(jù)空調建筑物夏季得熱途徑，總結出以下節(jié)能設計要點：空調建筑應盡量避免東西朝向或東西向窗戶，以減少太陽直接輻射得熱?？照{房應集中布置，上下對齊。溫濕度要求相近的空調房間宜相鄰布置?？照{房間應避免布置在轉角處，有伸縮縫處及頂層。當必須布置在頂層時，屋頂應有良好的隔熱措施。在滿足功能要求的前提下，空調建筑外表面積宜盡可能的小，表面宜采用淺色，房間凈高宜降低。外窗面積應盡量減小，窗墻面積比不宜超過0.30（單層窗）和0.40（雙層窗）。向陽或東西向窗戶，宜采用熱反射玻璃、反射陽光鍍膜和有效的遮陽構件。(6)外窗氣密性等級不應低于建筑外窗空氣滲透性能分級及其檢測方法（GB/T71072002）中規(guī)定的3級水平。圍護結構的傳熱系數(shù)應符合采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范（GBJ1987）規(guī)定的要求。間歇使用的空調建筑，其外圍護結構內側和內圍護結構宜采用輕質材料；連續(xù)使用的空調建筑，其外圍護結構內側和內圍護結構宜采用厚重材料。2.5 建筑物耗熱量指標2.5.1 建筑物耗熱量與建筑物耗熱量指標建筑耗熱量系指采暖建筑在一個采暖期內，為保持室內計算溫度由室內采暖設備供給建筑物的熱量，其單位是KWh/a。建筑物耗熱量指標實際上是一個“功率”?；鶞式ㄖ˙aseline Building）的耗熱量指標計算值1980年1981年住宅通用設計，4個單元6層樓，體形系數(shù)為0.30左右的建筑物。這是耗熱量指標的基準水平（即能耗為100%）；節(jié)能30%：是在基準水平的基礎上降低30%確定的（1986年標準）。節(jié)能50%：是在1986年節(jié)能標準基礎上再降低30%確定的，建筑物耗熱量指標（100%0.70.7）（1995年標準）。節(jié)能65%：在1995年節(jié)能標準基礎上再降低30%能耗（100%0.70.70.7），即達到1980年基準建筑物能耗的35%。2.5.2 影響建筑物耗熱量指標的幾個因素體形系數(shù)：建筑物耗熱量指標隨體形系數(shù)的增長而增長。圍護結構的傳熱系數(shù)：在建筑物整體尺寸和窗墻面積比不變的情況下，耗熱量指標隨圍護結構的傳熱系數(shù)的下降而相抵。采用保溫效能高的墻體、屋頂、門窗等對節(jié)能有利。窗墻面積比： 樓梯間設計形式：多層住宅樓梯間采用開敞式的有門窗的樓梯間，其耗熱量指標約上升10%20%。換氣次數(shù)：提高門窗的氣密性，換氣次數(shù)由0.8次/小時降至0.5次/小時，耗熱量指標可降低10%左右。（6）朝向：多層住宅東西朝向時比南北朝向時，其耗熱量指標約增加5.5%高層住宅。層數(shù)在10層以上時，耗熱量指標趨于穩(wěn)定。高層住宅中，帶北向封閉式交通廊的板式住宅，其耗熱量指標比多層板式住宅低6%。在建筑面積近似的條件下高層塔式住宅的耗熱量指標比高層板式住宅的高10%14%。體形復雜，凹凸面過多的塔式住宅，對節(jié)能不利。2.6 建筑物耗熱量指標計算2.6.1 建筑物耗熱量指標計算公式qHqHTqINFqIH式中 qH建筑物耗熱量指標（W/）qHT單位建筑面積通過圍護結構的傳熱耗熱量（W/）qINF單位建筑面積的空氣滲透耗熱量（W/）qIH單位建筑面積的建筑物內部得熱,包括炊事照明家電和人體散熱住宅建筑取3.80（W/）2.6.2 折合到單位建筑面積上通過建筑圍護結構的傳熱量qHT(tite) (KiFi) / A0單位建筑面積的空氣滲透耗熱量計算公式qINF(tite) (CNV) / A0采暖耗煤量指標計算公式qc24ZqH / Hc12外墻平均傳熱系數(shù)的計算外墻受周邊熱橋影響條件下，其平均傳熱系數(shù)應按下式計算：天津市居住建筑節(jié)能設計標準（2007）1. 主要內容建筑物朝向宜采用南北向或接近南北向，主要房間宜避開冬季主導風向并利于夏季自然通風。建筑物體形設計應力求簡單，體形系數(shù)應符合下表規(guī)定。建筑物體形系數(shù)限制3層46層79層10層0.550.350.300.26不同朝向的窗墻面積比朝向窗墻面積比規(guī)定值最大值北0.300.40東、西0.35南0.500.70各部分圍護結構傳熱系數(shù)和綜合遮陽系數(shù)限值圍護結構部位傳熱系數(shù) W(.k)3層建筑4層建筑屋頂0.400.50外墻0.450.60外窗（含陽臺門透明部分）建筑層數(shù)傳熱系數(shù) W(.k)綜合遮陽系數(shù)Sw（東、西向）4層建筑2.700.703層建筑2.50非采暖公共空間入口門透明部分4.00非透明部分1.50陽臺門下部門芯板1.50分隔采暖與非采暖空間的隔墻、戶門1.50底面接觸室外空氣的樓板0.50分隔采暖與非采暖空間的樓板0.552. 建筑節(jié)能設計的判據(jù)當設計建筑的窗墻比和各部分同護結構傳熱系數(shù)均小于或等于標準的限值，可直接判定為節(jié)能建筑設汁。當設計建筑的窗墻比大于標準的要求或圍護結構傳熱系數(shù)大于標準表的限值時，應將設計建筑的窗墻比(超過部分的)、同護結構的傳熱系數(shù)改為符合本標準的限值，并計算建筑物傳熱耗熱量(即參照建筑傳熱耗熱量)。以參照建筑傳熱耗熱量為限值，調整窗墻比、圍護結構傳熱系數(shù)，直至所設計建筑的傳熱耗熱量不大于參照建筑的傳熱耗熱最。即可判定為節(jié)能建筑設計。3. 計算公式1.建筑物耗熱量指標計算公式qHqHTqINF3.8 （W/）2.單位建筑面積通過圍護結構的傳熱耗熱量計算公式qHT17.2 (KiFi) / A0 （W/）3.單位建筑面積的空氣滲透耗熱量計算公式低層和多層樓梯間不采暖時：qINF1.86 V0/ A0高層和中高層樓梯間不采暖時：qINF1.55 V0/ A0樓梯間采暖時：qINF2.02 V0/ A02.7 建筑節(jié)能平價計算各圍護結構熱工指標1屋頂 (平頂1)d(mm)lR(m2k/w)地磚100.810.012防水層100.170.059水泥砂漿200.930.022水泥焦渣700.290.161擠塑型聚苯板600.031.667現(xiàn)澆樓板1201.740.069石灰砂漿200.810.025R0=2.173 m2k/wK0=0.460w/m2K屋頂 (平頂2)d(mm)lR(m2k/w)防水層100.170.059水泥砂漿200.930.022水泥焦渣700.290.161擠塑型聚苯板600.031.667現(xiàn)澆樓板1201.740.069石灰砂漿200.810.025R0=2.161 m2k/wK0=0.463w/m2K屋頂 （坡頂）d(mm)lR(m2k/w)水泥瓦200.930.022水泥砂漿200.930.022防水層100.170.059水泥砂漿150.930.016擠塑型聚苯板700.031.944現(xiàn)澆樓板1201.740.069石灰砂漿200.810.025R0=2.315 m2k/wK0=0.432w/m2K 屋頂平均傳熱系數(shù)Km=0.435w/m2K2外墻a)d(mm)lR(m2k/w)水泥抹面200.930.022擠塑型聚苯板500.031.389爐渣空心砌塊1900.260石灰砂漿200.810.025R0=1.854 m2k/wK0=0.539w/m2Kb)d(mm)lR(m2k/w)水泥抹面200.930.022擠塑型聚苯板500.031.389鋼筋混凝土2001.740.115石灰砂漿200.810.025R0=1.709 m2k/wK0=0.585w/m2K c)外墻平均傳熱系數(shù)Km=0.566w/m2K3內墻a)d(mm)lR(m2k/w)石灰砂漿200.810.025鋼筋混凝土2001.740.115擠塑型聚苯板200.030.556石灰砂漿200.810.025R0=0.879 m2k/wK0=1.138w/m2Kb)d(mm)lR(m2k/w)石灰砂漿200.810.025爐渣空心砌塊1900.260擠塑型聚苯板200.030.556石灰砂漿200.810.025R0=1.024 m2k/wK0=0.977w/m2K c)內墻平均傳熱系數(shù)Km=1.089w/m2K4門窗 K(w/m2K)a) 各朝向外窗均為中空玻璃塑鋼窗2.7b) 入戶門1.5三、不同朝向的窗墻面積比南向窗面積（）：476.1墻面積（）：1143.18窗墻面積比：0.42北向窗面積（）：258.48墻面積（）：634.23窗墻面積比：0.41東向窗面積（）：19.6墻面積（）：355.45窗墻面積比：0.06西向窗面積（）：28.6墻面積（）：355.45窗墻面積比：0.08四、體形系數(shù)外表面積/體積=4724.22/14172.5=0.33五、單位建筑面積通過各圍護結構傳熱量(w/m2)qHT=17.2(3183.96/4978) =11.0六、單位建筑面積空氣滲透耗熱量(w/m2)qINF=1.55V0/A0=1.5514172.5/4978=4.41七、建筑耗熱量指標(w/m2)qHT=11.0+4.41-3.8=11.61第三章 建筑規(guī)劃設計與節(jié)能3.1 建筑選址3.1.1 氣候條件3.1.2 注意地形條件對建筑能耗的影響3.1.3 爭取使建筑向陽、避風建造(1)居住建筑的基地應選擇在向陽、避風的地段上。(2)注意選擇建筑的最佳朝向。(3)選擇滿足日照要求、不受周圍其他建筑嚴重遮擋的基地。(4)利用住宅建筑樓群合理布局爭取日照。3.2 建筑組團布局圖3-2 建筑組團形式圖3-5 建筑物組合產生的下沖氣流3.3 建筑朝向（1）冬季有適量并具有一定質量的陽光射入室內。（2）炎熱季節(jié)盡量減少太陽直射室內和居室外墻面。（3）夏季有良好的通風，冬季避免冷風吹襲。（4）充分利用地形并注意節(jié)約用地。（5）照顧居住建筑組合的需要。建筑體型與建筑朝向（1）不同體型的建筑對朝向變化的敏感程度不同，在前面三種體型中：長方形最敏感；Y型體型次之；正方形對朝向的敏感程度最小。（2）不論朝向變化如何，總輻射面積變化多大，建筑上總有一個輻射面的平均輻射面積較大。（3）板式體型建筑以南北主朝向時獲得太陽輻射最多。（4）點式體型與板式相同，但總輻射面積小于板式建筑。（5）Y型體型由于自身遮擋，總平均輻射面積小于上述兩種體型。3.4 建筑間距住宅日照標準城市居住區(qū)規(guī)劃設計規(guī)范GB 5018093(2002 年版）住宅建筑日照標準建筑氣候區(qū)劃、VII氣候區(qū)氣候區(qū)、氣候區(qū)大城市中小城市大城市中小城市日照標準日大寒日冬至日日照時數(shù)(h)231有效日照時間帶(h)816915日照時間計算起點底層窗臺面注：1.建筑氣候區(qū)劃應符合本中國建筑氣候區(qū)劃圖的規(guī)定。2.底層窗臺面是指距室內地坪0.9m高的外墻位置。D0H0ctghcos （31）式中D0日照間距； H0前棟建筑物計算高度；h太陽高度角；后棟建筑物墻面法線與太陽方位所夾的教，可由A-求得；當建筑物為南北朝向時，計算公式可簡化為：D0H0ctghcosA 32）當建筑物為南北朝向，求正午的日照間距（0）： D0H0ctgh （33）3.5 建筑與風環(huán)境1.冬季防風的設計方法2.夏季通風的設計方法風洞實驗3.建筑風環(huán)境輔助優(yōu)化設計計算流體力學CFD：（Computational Fluid Dynamics)第四章 建筑單體設計與節(jié)能四、一個典型的低能耗建筑新建建筑物節(jié)能的巨大潛力就在于“低能耗建筑”。這類建筑在項目規(guī)劃及建筑單體設計過程中的指導思想是：在將建筑使用熱能損耗減至最小的同時最大限度地利用太陽能。德國柏林馬爾占（Marzahn）低能耗公寓大樓是低能耗建筑中很有代表性的一個，該項目由阿斯曼，薩洛蒙及沙伊特事務所（Assmann,Salomon & Scheidt）設計。這座以低技術建造的7層樓有56套居室，每套有2到3個房間。它是德國第一幢低能耗建筑物，其建筑直接來源于工程學原理。它的曲線外形、建造、立面外觀、朝向及房間布局很大程度上取決于能源的考慮。建筑師希望用這個建筑表明：建筑本身應是高效的，這樣就不必太費心去尋求太陽能電池或其它設備的幫助。馬爾占（Marzahn）低能耗公寓大樓公寓大樓所在地塊與周圍的關系(a) 建筑平面幾何形式(b) 建筑平面圖北立面與南立面局部平面布置。面向北向安排的冷房間、樓梯、走廊和浴室作為南面暖房間的一個傳熱緩沖帶。它們通過滑動墻連接在一起，這樣即使陽光從側面照射過來，也可以散布到房間深處。起居室、廚房和臥室這些主要的房間朝陽，入口、門廳和浴室則安排在背陰面。公寓南立面上所有陽臺挑出的尺寸是經過仔細計算的，目的是使其在夏天可以通過遮擋陽光以避免室內過熱。 并在冬天可以讓本來不強的陽光進入建筑物內。 該建筑供熱和通風系統(tǒng)與計算機設備連在一起，以便節(jié)約能源并保證不間斷控制。公寓室內的活動隔斷第五章 圍護結構節(jié)能設計一、墻體節(jié)能在傳熱耗熱量中，外墻約占25%左右，樓梯間隔墻的傳熱耗熱量約占15%左右，改善墻體的傳熱耗熱將明顯提高建筑的節(jié)能效果。外墻按其保溫層所在的位置分類，目前主要有：單一保溫外墻，外保溫外墻，內保溫外墻，和夾芯保溫外墻4種類型。外墻按其主體結構所用材料分類，目前主要有：加氣混凝土外墻，粘土空心磚外墻，粘土（實心）磚外墻，混凝土空心砌磚外墻，鋼筋混凝土外墻，其他非粘土磚外墻等。 （一）外墻的保溫做法的優(yōu)點： 外保溫可以避免產生熱橋。 外保溫作法中由于位于內側的實體墻體蓄熱性能好，熱容量大，室內能蓄存更多的熱量，室溫較穩(wěn)定。人體散熱，家用電器及炊事散熱等因素產生的“自由熱”得到較好的利用，有利于節(jié)能。 由于采用外保溫，內部的磚墻或混凝土墻得到保護，熱應力減少，因而主體墻體產生裂縫、變形、破損的危險大為減輕，使墻體的耐久性得以加強。 在舊房改造時外保溫是最經濟，效果最好的方法。 外保溫有利于加快施工進度，室內裝修不致破壞保溫層。二、屋面屋面保溫節(jié)能設計要點 屋面保溫作法絕大多數(shù)為外保溫構造,這種構造受周邊熱橋影響較小。為了提高屋面的保溫性能，以滿足新標準的要求，屋頂?shù)谋毓?jié)能設計，主要以采用輕質高效吸水率低或不吸水的可長期使用、性能穩(wěn)定的保溫材料作為保溫隔熱層，以及改進屋面構造，使之有利于排除濕氣等措施為主。目前較先進的屋頂保溫作法，是采用輕質高強，吸水率極低的擠塑型聚苯板作為保溫隔熱層的側鋪屋面，保溫隔熱效果非常出色。倒置型保溫屋面、種植屋面三、窗戶節(jié)能窗在建筑上的作用是多方面的，除需要滿足視覺的聯(lián)系、采光、通風、日照及建筑造型等功能要求外，作為圍護結構的一部分應同樣具有保溫隔熱，得熱或散熱的作用。因此外窗的大小、形式、材料和構造就兼顧各方面的要求，以取得整體的最佳效果。窗的節(jié)能措施控制各向墻面的開窗面積 嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑的窗墻面積比限值 朝 向窗墻面積比嚴寒地區(qū)寒冷地區(qū)北0.250.30東 、西0.300.35南0.450.50夏熱冬冷地區(qū)在進行圍護結構節(jié)能設計時，不宜過分依靠減少窗墻比，應重點提高窗的熱工性能。夏熱冬暖地區(qū)加大窗墻比的代價是要提高窗的綜合遮陽系數(shù)和保溫隔熱性能或提高外墻的隔熱性能。提高窗的氣密性，減少冷風滲透建筑外窗空氣滲透性能分級及其檢測方法（GB/T71072002）中將窗的氣密性能分為五級。低層和多層居住建筑（16層）中應等于或優(yōu)于3級，高層和中高層居住建筑（730層）應等于或優(yōu)于4級，設計好開扇的形式開扇形式的設計要點： 在保證必要的換氣次數(shù)前提下，盡量縮小開扇面積； 選用周邊長度與面積比小的窗扇形式，接近正方形利于節(jié)能； 鑲嵌的玻璃面積盡可能的大。減少窗的傳熱耗熱在建筑立面上窗的熱圖像在室內拍攝的窗的熱圖像PA斷橋鋁合金窗礦料常用窗戶的傳熱系數(shù)和傳熱阻參考值 窗框材料窗戶類型玻璃間隔層厚度（mm）間隔層氣體傳熱系數(shù)W/(k)遮陽系數(shù)SC塑料單層窗普通白玻璃-空氣4.70.90.8雙層窗普通白玻璃100-1402.30.90.8中空玻璃窗中空玻璃窗63.00.850.75122.50.850.75輻射率0.25Low-E中空玻璃62.70.550.40122.00.550.4012氬氣1.70.550.40鋁合金單層窗普通白玻璃-空氣6.40.90.8雙層窗普通白玻璃100-1403.00.90.8中空玻璃窗中空玻璃窗63.90.850.75123.60.850.75輻射率0.25Low-E中空玻璃63.60.550.40123.00.550.4012氬氣2.90.550.40PA斷橋鋁合金中空玻璃窗中空玻璃窗6空氣3.20.850.75123.00.850.75輻射率0.25Low-E中空玻璃63.00.550.40122.40.550.4012氬氣2.20.550.40注：表中熱工參數(shù)為各種窗型中較有代表性的數(shù)據(jù)，不同廠家、玻璃種類以及型材系列品種可能有較大浮動，雙層玻璃幕墻雙層皮幕墻也被譽為“可呼吸的幕墻”。其實質是在兩層皮之間留有一定寬度的空氣間層，此空氣間層以不同方式分隔而形成一系列溫度緩沖空間。由于空氣間層的存在，因而雙層皮幕墻能提供一個保護空間以安置遮陽設施(如活動式百葉、固定式百葉或者其他陽光控制構件)。四、門具有多功能，一般應具有防盜，保溫，隔熱等功能一般采用金屬門板，采取mm厚玻璃棉板或mm厚巖棉板為保溫、隔音材料。目前陽臺門有兩種類型：一是落地玻璃陽臺門，這種可接外窗作節(jié)能處理；第二種是有門心板的及部分玻扇的陽臺門。這種門玻璃扇部分接外窗處理。陽臺門下門心板采用菱鎂、聚苯板加芯型代替鋼質門心板（聚苯板厚mm，菱鎂內、外面層.厚，含玻纖網格布），門心板傳熱系數(shù)為.（w/k）。五、地面地面按其是否直接觸土壤分為兩類：一類是不直接接觸土壤的地面，又稱地板，這其中又可分成接觸室外空氣的地板和不采暖地下室上部的地板，以及底部架空的地板等；另一類是直接接觸土壤的地面，下表為其熱工性能分類。地面熱工性能分類 類別吸熱指數(shù)BW/(h-1/2K)適用的建筑類型23臨時逗留及室溫高于23oC的采暖房間注：表中B值是反映地面從人體腳部吸收熱量多少和速度的一個指數(shù)。厚度為34mm的面層材料的熱滲透系數(shù)對B值的影響最大。熱滲透系數(shù)b c，故面層宜選擇密度、比熱容和導熱系數(shù)小的材料較為有利。六、樓梯間內墻與構造縫計算表明，一棟多層住宅，樓梯間采暖比不采暖，耗熱要減少5%左右；樓梯間開敞比設置門窗，耗熱量要增加10%左右。所以有條件的建筑應在樓梯間內設置采暖裝置并做好門窗的保溫措施。第六章遮陽設計一、遮陽的形式和效果二、遮陽設計三、遮陽系數(shù)計算第七章 采暖節(jié)能設計一、供熱采暖系統(tǒng)節(jié)能途徑民用建筑節(jié)能設計標準（采暖居住建筑部分）（JGJ26-95）提出節(jié)能50的目標，其中建筑物承擔約，采暖系統(tǒng)承擔。達到節(jié)能的目標，供熱系統(tǒng)的節(jié)能是非常重要的環(huán)節(jié)。供熱采暖系統(tǒng)節(jié)能的主要措施有：提高鍋爐熱效率；調好水力平衡；管道保溫；提高供熱采暖系統(tǒng)運行維護管理水平；完善室溫控制調節(jié)和熱量按戶計費等諸多方面。供熱采暖系統(tǒng)節(jié)能途徑：.熱源部分：提高燃燒效率、增加熱量回收，力爭將采暖期鍋爐平均運行效率達到新節(jié)能標準提出的0.68；熱源裝機容量應與采暖計算熱負荷相符；提高生產（或熱力站）運行管理水平，提高運行量化管理。.管網部分：管網系統(tǒng)要實現(xiàn)水力平衡；循環(huán)水泵選型應符合水輸送系數(shù)規(guī)定值；管道保溫符合規(guī)定值，效率力爭達到新節(jié)能標準中提出的的0.90的要求。.用戶末端：提高圍護結構保溫溫性，門窗密閉性能；充分利用自由熱；室內溫度控制，即可以根據(jù)負荷需要調節(jié)供暖量，又可以調節(jié)溫度以改變需求量經濟運行。.供熱采暖按熱量計費：只有供熱采暖按熱量計費，依靠市場經濟杠桿，才能使更多的人關注節(jié)能，真正落實節(jié)能措施，實現(xiàn)節(jié)能目標。二、供熱節(jié)能設計1.一般規(guī)定熱源采暖供熱系統(tǒng)采暖供熱系統(tǒng)的水力平衡鍋爐選型與臺數(shù)2.供暖管網鋪設與保溫三、供熱管網系統(tǒng)水力平衡達到水平衡的系統(tǒng)，是指系統(tǒng)實際運行時，所有用戶都能獲得設計水流量，而水力不平衡則意味著水力失調。水力失調共有兩方面含義，其一是指系統(tǒng)中，當一些用戶因需求變化而改變水流量時，會使其他用戶的流量隨之變化。其二是指系統(tǒng)雖然經過水力平衡計算，并達到規(guī)定要求，但在經施工安裝，初調試后，各用戶的實際流量仍舊與設計要求不符。管網水力平衡技術平衡閥四、控溫與熱計量五、熱泵技術1.空氣源熱泵2.地源熱泵六、供暖空調新途徑1低溫熱水地面輻射供暖2.輻射板供熱/供冷3.干式風機盤管七、生物質能采暖第八章 制冷節(jié)能原理一、常規(guī)空調的節(jié)能途徑1.概述空調系統(tǒng)一般可概括為兩大類，即集中式和分散式。主要空調方式 表8-1類別空調系統(tǒng)形式空調輸送方式集中空調方式全空調系統(tǒng)定風量方式變風量方式（即VAV系統(tǒng)）分區(qū)、分層空調方式冰蓄冷低溫送風方式空氣水系統(tǒng)新風系統(tǒng)加風機盤管機組誘導機組系統(tǒng)全水系統(tǒng)水源熱泵系統(tǒng)冷熱水機組加末端裝置分散空調方式直接蒸發(fā)式單元式空調機加末端設備（如風口）分體式空調器即VRV系統(tǒng)窗式空調器輻射板式輻射板供冷加新風系統(tǒng)輻射板供冷或供暖空調節(jié)能主要集中在以下幾個方面：（1）空調設備的低能耗和高效率的研究。（2）蓄冷空調系統(tǒng)研究。（3）空調方式綜合研究，例如：高大高量系統(tǒng)采用分層空調供冷，比全室空調可節(jié)能3050，采用下送風方式或高速誘導方式，多級