第2章+建筑節(jié)能設(shè)計

第二章建筑節(jié)能設(shè)計第二章建筑節(jié)能設(shè)計本章主要內(nèi)容：一、建筑節(jié)能設(shè)計的方法二、建筑規(guī)劃設(shè)計階段的節(jié)能設(shè)計三、單體建筑的節(jié)能設(shè)計四、建筑主體結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計五、建筑設(shè)備的節(jié)能設(shè)計六、建筑節(jié)能設(shè)計的六個關(guān)鍵術(shù)語一、建筑節(jié)能設(shè)計的方法

（規(guī)定性設(shè)計與性能化設(shè)計）

1、規(guī)定性設(shè)計方法（查表法）：如果建筑設(shè)計符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中對窗墻比、體形系數(shù)等參數(shù)的規(guī)定，可以方便地按所設(shè)計建筑的所在城市（或靠近城市）查取標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)表格得到的圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計參數(shù)值。2、性能化設(shè)計方法（計算法）：如果建筑設(shè)計不能滿足對窗墻比等參數(shù)的規(guī)定，必須使用權(quán)衡判斷法來判定圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總體熱工性能是否符合節(jié)能要求，權(quán)衡判斷法需要進(jìn)行全年采暖和空調(diào)能耗的計算。建筑節(jié)能設(shè)計思路影響建筑節(jié)能的主要因素

1）外部條件：以氣象為主的外部環(huán)境，它不以人們的意志而改變，如溫度、濕度、風(fēng)速、日照等的變化。2）建筑本體及設(shè)備：建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的不同其建筑能耗也不同，可以人為的改變，如隔熱性能、氣密性能、遮日照性能、熱容量、空調(diào)能效等。3）室內(nèi)條件：根據(jù)在室內(nèi)生活或行為目的的不同而變化。建筑熱工設(shè)計分區(qū)

嚴(yán)寒地區(qū)（簡稱Ⅰ區(qū)）：累年最冷月平均溫度低于或等于－10℃的地區(qū)。

寒冷地區(qū)（簡稱Ⅱ區(qū)）：累年最冷月平均溫度高于－10℃、低于或等于0℃的地區(qū)。

夏熱冬冷地區(qū)（簡稱Ⅲ區(qū)）：最冷月平均溫度高于0℃～10℃，最熱月平均溫度低于25℃～30℃的地區(qū)。

夏熱冬暖地區(qū)（簡稱Ⅳ區(qū)）：最冷月平均溫度高于>10℃，最熱月平均溫度25℃～29℃的地區(qū)。

溫和地區(qū)（簡稱Ⅴ區(qū)）：最冷月平均溫度高于0℃～13℃，最熱月平均溫度18℃～25℃的地區(qū)。建筑節(jié)能設(shè)計規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)示意

民用建筑工業(yè)建筑住宅建筑公共建筑《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）》（JGJ26-95）《采暖居住建筑節(jié)能檢驗標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ132-2001）《既有采暖居住建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)程》（JGJ129-2000）《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ134-2010）《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》2003年10月1日實施《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》2005年7月1日實施嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)夏熱冬冷地區(qū)夏熱冬暖地區(qū)《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》（GB50176-93）不同熱工分區(qū)下的建筑節(jié)能設(shè)計原理

嚴(yán)寒與寒冷地區(qū)1)改進(jìn)建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能，進(jìn)一步減低采暖需熱量。2)推廣各類專門的通風(fēng)換氣窗，實現(xiàn)可控制的通風(fēng)換氣，避免為了通風(fēng)換氣而開窗，造成過大的熱損失。3)改善采暖的末端調(diào)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(wǎng)，發(fā)展以熱電聯(lián)產(chǎn)為主的高效節(jié)能熱源。

夏熱冬冷地區(qū)1)保證夏季隔熱，并兼顧冬季防寒。2)體形系數(shù)要和住宅采光、日照等結(jié)合起來，不要過分追求小。3)提高住宅日照、促進(jìn)自然通風(fēng)角度，綜合確定窗墻比。4)夏熱冬冷地區(qū)氣候條件下的不同地區(qū)，要根據(jù)不同季節(jié)室外風(fēng)速，優(yōu)化設(shè)計窗墻比。5)要特別強調(diào)外窗遮陽、外墻和屋頂?shù)母魺嵩O(shè)計。

夏熱冬暖地區(qū)1)隔熱、遮陽、通風(fēng)設(shè)計非常重要。2)首先考慮如何有效防止夏季的太陽輻射。3)

在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外表面要采取淺色粉刷或光滑的飾面材料，以減少外墻表面對太陽輻射的吸收。4)遮陽設(shè)計的形式和構(gòu)造的選擇，要考慮建筑朝向?qū)φ诠獾囊蟆?)合理組織住宅的自然通風(fēng)。二、建筑規(guī)劃設(shè)計階段的節(jié)能設(shè)計建筑規(guī)劃階段節(jié)能設(shè)計的內(nèi)容：1）建筑選址2）建筑組團(tuán)布局設(shè)計3）建筑朝向4）建筑間距5）建筑與風(fēng)環(huán)境設(shè)計

1）建筑選址：注意地形條件對建筑能耗的影響、爭取使建筑向陽、避風(fēng)建造。

a、選址時建筑不宜布置在山谷、洼地、溝底等凹形地域，主要是考慮冬季冷空氣流在凹地里形成對建筑物的“霜洞”效應(yīng)。b、江河湖泊豐富的地區(qū)，易產(chǎn)生水陸風(fēng)而形成氣流運動，充分利用水陸風(fēng)以取得穿堂風(fēng)的效果，改善夏季熱環(huán)境，節(jié)約空調(diào)能耗。c、節(jié)能居住小區(qū)規(guī)劃設(shè)計時，應(yīng)有足夠的綠地和水面，嚴(yán)格控制建筑密度，盡量減少水泥地面，并應(yīng)利用植被和水域減弱城市熱島效應(yīng)，改善居住環(huán)境。d、居住建筑的基地應(yīng)選擇在向陽、避風(fēng)的地段上。注意選擇建筑的最佳朝向，以南北向為主。e、選擇滿足日照要求、不受周圍建筑嚴(yán)重遮擋的基地，利用住宅建筑樓群合理布局爭取日照。2）建筑組團(tuán)布局方式：建筑組團(tuán)布局的方式有行列式、錯列式、周邊式、混合式、自由式等。3）建筑朝向

朝向選擇的原則：冬季能獲得足夠的日照并避開主導(dǎo)風(fēng)向，夏季能利用自然通風(fēng)并防止太陽輻射。然而建筑的朝向、方位以及建筑總平面設(shè)計應(yīng)考慮多方面的因素。4）建筑間距

考慮日照間距的要求。5）建筑與風(fēng)環(huán)境設(shè)計：a、建筑主要朝向注意避開不利風(fēng)向；b、利用建筑的組團(tuán)阻隔冷風(fēng)；c、減少建筑物冷風(fēng)滲透耗能。三、單體建筑的節(jié)能設(shè)計

單體建筑節(jié)能設(shè)計的主要內(nèi)容：1、建筑熱工計算2、室內(nèi)自然通風(fēng)模擬3、性能化節(jié)能設(shè)計

4、空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

5、可再生能源的利用

公共建筑的節(jié)能設(shè)計

按照建筑物能耗情況和圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗占全年建筑總能耗的比例特征，江蘇省將公共建筑劃分為下列二類：a、甲類建筑b、乙類建筑a、甲類建筑——單幢建筑面積大于等于20000m2，且全面設(shè)置中央空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的公共建筑，或單幢建筑面積小于20000m2，大于5000m2，且采用中央空調(diào)的重要公共建筑。b、乙類建筑——單幢建筑面積小于20000m2，或大于等于20000m2，但不設(shè)置或僅部分設(shè)置中央空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的公共建筑。建筑物的體形應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）建筑物的體形宜避免過多的凹凸與錯落；2）寒冷地區(qū)體形系數(shù)不應(yīng)大于0.40，當(dāng)不能滿足上述規(guī)定時，必須按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行權(quán)衡判斷；3）夏熱冬冷地區(qū)體形系數(shù)不宜大于0.40。公共建筑外窗（包括透明幕墻、外門）的窗墻面積比應(yīng)符合下列規(guī)定當(dāng)不能滿足規(guī)定時，必須按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行權(quán)衡判斷。1）建筑南、北朝向的窗墻面積比不應(yīng)大于0.70。甲類建筑東、西朝向的窗墻面積比不應(yīng)大于0.50；采用活動外遮陽時，甲類建筑東、西朝向的窗墻面積比不應(yīng)大于0.70。乙類建筑東、西朝向窗墻面積比不應(yīng)大于0.70；2）當(dāng)單一朝向的窗墻面積比小于0.40時，玻璃（或其他透明材料）的可見光透射比不應(yīng)小于0.40。3）建筑外窗的氣密性不應(yīng)低于《建筑外窗氣密性分級及其檢測方法》GB/T7106-2008中規(guī)定的4級。4）建筑透明幕墻的氣密性不應(yīng)低于《建筑幕墻物理性能分級》GB/T15225-94規(guī)定的3級。5）設(shè)有中庭的建筑夏季宜充分利用自然通風(fēng)降溫，必要時設(shè)置機械通風(fēng)裝置。6）建筑物外門應(yīng)采取保溫隔熱節(jié)能措施，寒冷地區(qū)宜設(shè)門斗。7）平屋面宜采用種植屋面或架空隔熱屋面。四、建筑主體結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計建筑主體結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計主要包括墻體、屋頂、樓板、門窗、幕墻等圍護(hù)構(gòu)件的設(shè)計。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的規(guī)定性指標(biāo)應(yīng)滿足各地區(qū)的節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。節(jié)能建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)先采用規(guī)定性指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計。當(dāng)設(shè)計不符合圍護(hù)結(jié)構(gòu)規(guī)定性指標(biāo)要求時，則應(yīng)進(jìn)行性能性指標(biāo)設(shè)計，通過計算判定建筑物節(jié)能綜合指標(biāo)。規(guī)定性指標(biāo)法的規(guī)定指標(biāo)包括體形系數(shù)(北方)、窗墻比、天窗面積比、傳熱系數(shù)、熱惰性指標(biāo)、遮陽系數(shù)(南方)、外窗可開啟面積及氣密性等級等。性能化指標(biāo)法包括簡化評價方法和動態(tài)能耗模擬。常用外窗和玻璃的熱工參數(shù)外窗玻璃品種透明中空玻璃Low-e中空玻璃普通鋁合金窗KW/（m2·k）3.6～4.22.7～3.4遮陽系數(shù)SC0.75～0.840.25～0.75斷熱鋁合金窗KW/（m2·k）3.3～3.52.3～3.0遮陽系數(shù)SC0.75～0.840.25～0.75PVC塑鋼窗KW/（m2·k）2.7～3.02.0～2.4遮陽系數(shù)SC0.75～0.840.25～0.75居住建筑公共建筑1～6層7層及7層以上不應(yīng)低于4級不應(yīng)低于6級不應(yīng)低于6級2.0＜q1≤2.56.0＜q2≤7.51.0＜q1≤1.53.0＜q2≤4.5五、建筑設(shè)備的節(jié)能設(shè)計建筑設(shè)備的節(jié)能設(shè)計內(nèi)容主要包括1、采暖、通風(fēng)和空調(diào)節(jié)能設(shè)計2、給排水節(jié)能設(shè)計3、建筑電氣的節(jié)能設(shè)計。六、建筑節(jié)能設(shè)計的六個關(guān)鍵術(shù)語

1、傳熱系數(shù)（K）在穩(wěn)態(tài)條件下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)空氣溫度差為1℃

，單位時間內(nèi)通過1m2面積傳遞的熱量，單位是W/m2℃

，是表征圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳遞熱量能力的指標(biāo)。K值越小，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱能力越低，其保溫隔熱性能越好。舉例180鋼筋混凝土墻的傳熱系數(shù)：3.26W/m2K普通240磚墻的傳熱系數(shù)：2.1W/m2K190加氣混凝土砌塊的傳熱系數(shù)是：1.12W/m2K

【190加氣混凝土砌塊的隔溫性能優(yōu)于240磚墻，更優(yōu)于180厚的鋼筋混凝土墻】熱惰性指標(biāo)（D）

表征圍護(hù)結(jié)構(gòu)對溫度波衰減快慢程度的無量綱指標(biāo)，其值等于材料層熱阻與蓄熱系數(shù)的乘積。D值越大，溫度波在其中的衰減越快，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性越好，越有利于節(jié)能；D越小，建筑內(nèi)表面溫度會越高，影響人體熱舒適性。

D=S×R其中S——材料蓄熱系數(shù)W/m2K，查《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》附錄4可得

R——材料熱阻m2K/W（實驗室檢測或者查表獲得）例如：200厚的粘土磚，S＝10.63W/m2K，R＝0.25m2K/W，按照公式得出D=2.62200厚的加氣混凝土砌塊D=3.26，則加氣混凝土砌塊的熱穩(wěn)定性優(yōu)于粘土磚。3、遮陽系數(shù)（SC）

實際透過窗玻璃的太陽輻射得熱與透過3mm透明玻璃的太陽輻射得熱之比值。它是表征窗戶透光系統(tǒng)遮陽性能的無量綱指標(biāo)，其值在0～1范圍內(nèi)變化。SC越小，通過窗戶透光系統(tǒng)的太陽輻射得熱量越小，其遮陽性能越好。

SC——試樣的遮陽系數(shù)；

g——試樣的太陽能總透射比，%；

τs——3mm厚的普通透明玻璃的太陽能總透射比，理論值為88.9%。4、可見光透射比Tvis

透過透明材料的可見光光通量與投射在其表面上的可見光光通量之比。

5、體形系數(shù)：建筑物與室外大氣直接接觸的外表面面積與其所包圍體積的比值。體形系數(shù)越小，節(jié)能效果越好。6、窗墻面積比：窗戶洞口面積與其所在外立面面積的比值。普通窗戶的保溫隔熱性能比外墻差很多，而且夏季白天太陽輻射還可以通過窗戶直接進(jìn)入室內(nèi)。一般說來，窗墻面積比越大，建筑物的能耗也越大。例題

試計算三棟十層30m高，每層建筑面積同為600m2，不同平面形狀建筑的體形系數(shù)。棟號架空層外圍護(hù)面積F0（m2）體積V0（m3）體形系數(shù)S=F0/V0A無98m×30m+600m2=354025m×24m×30m=180003540/18000=0.197有98m×30m+600m2×2=4140180004140/18000=0.23B無110m×30m+600m2=390040m×15m×30m=180003900/18000=0.217有110m×30m+600m2×2=4500180004500/18000=0.25C無140m×30m+600m2=4800（30m×10m+10m×15m×2）×30m=180004800/18000=0.267有140m×30m+600m2×2=5400180005400/18000=0.30棟號架空層外圍護(hù)面積F0（m2）體積V0（m3）體形系數(shù)S=F0/V0A無98m×18m+600m2=236425m×24m×18m=108002364/10800=0.22有98m×18m+600m2×2=2964108002964/10800=0.27B無110m×18m+600m2=258040m×15m×18m=108002580/10800=0.24有110m×18m+600m2×2=3180108003180/10800=0.29C無140m×18m+600m2=3120（30m×10m+10m×15m×2）×18m=108003120/10800=0.29有140m×18m+600m2×2=3720108003720/10800=0.34若改為六層18m高時的結(jié)果比較：

結(jié)論：平面外形越緊湊，體形系數(shù)越?。粚訑?shù)越少，體形系數(shù)越大；增設(shè)架空層，體形系數(shù)隨之?dāng)U大。夏熱冬冷地區(qū)規(guī)范規(guī)定：換氣體積(y)VolumeOfaircirculation需要通風(fēng)換氣的房間體積。換氣次數(shù)RateOfaircirculation

單位時間內(nèi)，室內(nèi)空氣的更換次數(shù)。采暖期天數(shù)(Z)DaysOfheatingperiod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(shè)計計算采用。采暖期室外平均溫度(te)

在采暖期起止日期內(nèi)，室外逐日平均溫度的平均值。采暖度日數(shù)(HDD18)

室內(nèi)基準(zhǔn)溫度18℃與采暖期室外平均溫度之間的溫差，乘以采暖期天數(shù)的數(shù)值，單位：d?？照{(diào)度日數(shù)(CDD26)CoolingdegreedaybasedOn26℃

一年中，當(dāng)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。典型氣象年(TMY)TypicalMeteorologicalYear

以