建筑节能设计第三章

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1、L/O/G/O 建筑节能设计 第三章 建筑节能设计原理 3.1 建筑热工设计对建筑节能的要求 3.2 建筑物耗热量指标的计算及影响因素 3.3 围护结构有关热工指标的计算 1 2 3 3.1 建筑热工设计对建筑节能的要求 本节内容 建筑物热工设计的基本要求 建筑热工设计分区及设计要求 不同热工分区建筑节能 设计原理 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.1 建筑热工设计分区及设计要求 国标民用建筑热工设计规范（GB 501761993）把我国划分为5个气 候分区，即严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区， 如图3-1所示。国标公共建筑节能设计标准（GB 50189201

2、5）第4.2.1条 在上述五个分区的基础上，根据公共建筑节能的设计特点作了适当的调整，即 把严寒地区细分为严寒地区A区与严寒地区B区，而温和地区不强制执行节能 设计标准。 我国地域辽阔，各地区气候差别很大，太阳辐射量也不同，所以在建筑 节能设计时，必须根据各气候区域的特点进行有针对性的设计。 图3-1 全国建筑热工设计分区图 建筑热工设计应与地区气候相适应。建筑热工设计分区及设计要求应符合表3-1 中的相关规定。 表3-1 建筑热工设计分区及设计要求 3.1.2 建筑物热工设计的基本要求 根据国家标准民用建筑热工设计规范（GB 501761993）中 的规定，建筑热工设计应符合表3-2中的基本

3、要求。 表3-2 建筑物热工设计的基本要求 1 2 3 3.1.3 不同热工分区建筑节能设计原理 严寒与寒冷地区节能设计原理 夏热冬冷地区节能设计原理 夏热冬暖地区节能设计原理 第一PPT模板网，PPT素材下载 第一PPT模板网，PPT素材下载 2）体形系数。 体形系数不应大于表3-3所规定的限值。 应考虑冬季利用日照并避开主导风向。 表3-3 严寒和寒冷地区居住建筑的体形系数限值 1严寒与寒冷地区节能设计原理 第一PPT模板网，PPT素材下载 第一PPT模板网，PPT素材下载 3）窗墙面积比。 窗墙面积比不应大于表3-4规定的限值。在进行权衡判断时，各朝 向的窗墙面积比最大也只能比表3-4中

4、的对应值大0.1。 表3-4 严寒和寒冷地区居住建筑的窗墙面积比限值 第一PPT模板网，PPT素材下载 第一PPT模板网，PPT素材下载 5）传热系数、保温材料层的热阻及遮阳系数限值。 具体见本书附录B，其中，寒冷（B）区外窗综合遮阳系数不应大于表3-5中的限值。 4）楼梯间外墙及门窗设置 。 楼梯间及外走廊与室外连接的开口处应设置窗或门，且能密闭。采取采暖保温措施 。 表3-5 寒冷（B）区外窗综合遮阳系数限值 6）窗的遮阳系数。窗的综合遮阳系数应按下式计算： 式（3-1） 式中， SC 窗的综合遮阳系数； SCC 窗本身的遮阳系数； SCB 玻璃的遮阳系数； FK 窗框的面积； FC 窗的

5、面积， 为FK/FC窗框面积比，PVC塑钢窗或木窗窗框比可取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； SD 外遮阳的遮阳系数，应按标准严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标 准（JGJ 262010）中附录D的规定计算。 第一PPT模板网，PPT素材下载 第一PPT模板网，PPT素材下载 寒冷（B）区建筑的南向外窗（包 括阳台的透明部分）宜设置水平遮阳 或活动遮阳。东、西向的外窗宜设置 活动遮阳。外遮阳的遮阳系数应按附 录D确定。 严寒地区除南向外，其他朝向的 墙体上不应设置凸窗，寒冷地区北 向的卧室、起居室不得设置凸窗。 8）居住建筑不宜 设置凸窗。 严寒地区外窗及敞开

6、式阳台门的气密性等级，不应低于规 定的6级；寒冷地区l6层的外窗及敞开式阳台门的气密性等 级不应低于规定的4级，7层及7层以上的不应低于6级。 9）外窗及敞开式阳台门应具 有良好的密闭性能。 第一PPT模板网，PPT素材下载 阳台和直接连通的房间之间应设置隔墙和门、窗。 当阳台和直接连通的房间之间不设置隔墙和门、窗时，应将阳台作为所连通房间的一部 分。必须符合本书附录B及表3-4中的规定。 当阳台和直接连通的房间之间设置隔墙和门、窗时，如果所设隔墙、门、窗的传热系数 不大于本书附录B中的限值，窗墙面积比不超过表3-4中的限值，则可不对阳台外表面作特 殊热工要求。 当阳台和直接连通的房间之间设置

7、隔墙和门、窗，且所设隔墙、门、窗的传热系数大于 本书附录B中的限值时，阳台与室外空气接触的墙板、顶板、地板的传热系数不应大于本 书附录B中所列限值的120%，严寒地区阳台窗的传热系数不应大于2.5W/(m2K) ，寒冷 地区阳台窗的传热系数不应大于3.1W/(m2K) ，阳台外表面的窗墙面积比不应大于60% ，阳台和直接连通房间隔墙的窗墙面积比不应超过表3-4中的限值。当阳台的面宽小于直接 连通房间的开间宽度时，可按房间的开间计算隔墙的窗墙面积比。 位于严寒和寒冷地区的居住建筑，应设置采暖设施 ；位于寒冷（B）区的居住建筑，还宜设置或预留空调设 施的位置。除当地电力充足和供电政策支持、或者建筑

8、 所在地无法利用其他形式的能源外，严寒和寒冷地区的 居住建筑内，不应设计采用直接电热采暖。 11）采暖供热 2夏热冬冷地区节能设计原理 表3-6 夏热冬冷地区居住建筑的体形系数限值 建筑群的总体布置，以及单体建筑的平面、立面设计和门窗设置应有利于自然通风。建 筑物的朝向宜采用南北向或接近南北向。 1）平面布置 夏热冬冷地区居住建筑的体形系数不应大于表3-6中的限值。当体形系数大于表3-6中的 限值时，必须按照夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ 1342010）第5章的要求 进行建筑围护结构热工性能的综合判断。 2）体形系数 表3-7 建筑围护结构各部分的传热系数和热惰性指标的限值 建筑围

9、护结构各部分的传热系数和热惰性指标不应大于表3-7中的限值。当不符合表3-7中 的规定时，必须按照夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ 1342010）第5节的规定 进行建筑围护结构热工性能的综合判断。 3）传热系数和热惰性指标 4）窗墙面积比。不同朝向外窗（包括阳台门的透明部分）的窗墙面积比不 应大于表3-8中的限值。其外窗传热系数不应大于表3-9中的限值；综合遮阳 系数应符合表3-9中的规定。当外窗为凸窗时，凸窗的传热系数限值应比表3- 9中规定的限值小10%；计算窗墙面积比时，凸窗的面积应按洞口面积计算 。当不符合表3-8和表3-9中的限值时，必须按照夏热冬冷地区居住建筑节 能设计标

10、准（JGJ 1342010）第5节的规定进行建筑围护结构热工性能的 综合判断。 表3-8 不同朝向外窗的窗墙面积比限值 表3-9 不同朝向、不同窗墙面积比的外窗传热系数和综合遮阳系数限值 5）围护结构热工性能参数。围护结构热工性能参数计算应符合下列规定 ： 建筑物面积和体积应按夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ 134 2010）中附录A的相关规定计算确定，即 a. 建筑面积应按各层外墙外包线围成面积的总和计算。 b. 建筑体积应按建筑物外表面和底层地面围成的体积计算。 c. 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。 外墙的传热系数应考虑结构性

11、冷桥的影响，取平均传热系数，其计算方法应符 合夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ 1342010）附录B中的规定。 当屋顶和外墙的传热系数满足表3-7中的限值要求，但热惰性指标D 2.0时，应 按照民用建筑热工设计规范（GB 501761993）第5.1.1条来验算屋顶和东、 西向外墙的隔热设计要求。 当砖、混凝土等重质材料构成的墙、屋面的面密度 200 kg / m2时，可不计算热 惰性指标，直接认定外墙、屋面的热惰性指标满足要求。 楼板的传热系数可按装修后的情况计算。 窗墙面积比应按建筑开间（轴距离）计算。 窗的综合遮阳系数应按下式计算： 式（3-2） 式中， SC 窗的综合遮阳系数

12、； SCC 窗本身的遮阳系数； SCB 玻璃的遮阳系数； FK 窗框的面积； FC 窗的面积， 为FK/FC窗框面积比，PVC塑钢窗或木窗窗框比可取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； SD 外遮阳的遮阳系数，应按夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ 1342010）中附录C的规定计算。 6）外窗遮阳要求。东偏北30至东偏南60、西偏北30至西偏南60范围内 的外窗应设置挡板式遮阳或可以遮住窗户正面的活动外遮阳，南向的外窗 宜设置水平遮阳或可以遮住窗户正面的活动外遮阳。各朝向的窗户，当设 置了可以完全遮住正面的活动外遮阳时，应认定满足表3-9中对外窗遮阳 的

13、要求。 7）窗的开启面积。外窗可开启面积（含阳台门面积）不应小于外窗所在 房间地面面积的5%。多层住宅外窗宜采用平开窗。 8）外窗的气密性等级。建筑物1 6层的外窗及敞开式阳台门的气密性等级 ，不应低于国家标准建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方 法（GB/T 71062008）中规定的4级；7层及7层以上的外窗及敞开式阳 台门的气密性等级，不应低于6级。 9）外凸窗。当外窗采用凸窗时，应符合下列规定： 窗的传热系数限值应比表3-9中的相应值小10%； 计算窗墙面积比时，凸窗的面积按窗洞口面积计算； 对凸窗不透明的上顶板、下底板和侧板，应进行保温处理，且板的 传热系数不应低于外墙的传热

14、系数的限值要求。 10）隔热措施。围护结构的外表面宜采用浅色饰面材料。平屋顶宜采取 绿化、涂刷隔热涂料等隔热措施。 如图3-2所示，北区内的建筑，其节能设计应主要考虑夏季空调，兼顾冬季采 暖。南区内的建筑，其节能设计应考虑夏季空调，可不考虑冬季采暖。 3夏热冬暖地区节能设计原理 图3-2 夏热冬暖地区分区图 u 夏季空调室内设计计算指标：居住空间室内设计计算温度为26， 计算换气次数1.0次 / h。 u 北区冬季采暖室内设计计算指标：居住空间室内设计计算温度为 16，计算换气次数1.0次 / h。 隔热、遮阳和通风设计对于夏热冬暖地区的建筑节能非常重要。 为了达到上述目的，具体应满足以下条件

15、 。 1）平面布置。居住区的总体规划和居住建筑的平面、立面设计应有利于 自然通风。居住建筑的朝向宜采用南北向或接近南北向。 2）体形系数。北区内，单元式和通廊式住宅的体形系数不宜超过0.35， 塔式住宅的体形系数不宜超过0.40。 3）窗墙比。一般情况下，各朝向的窗墙面积比中，北向不应大于0.45， 东、西向不应大于0.30，南向不应大于0.50；居住建筑的天窗面积不应大 于屋顶总面积的4%，传热系数不应大于4.0 W/(m2K) ，遮阳系数不应大 于0.5。 4）传热系数和热惰性指标。围护结构的传热系数K和热惰性指标D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。居住 建筑

16、屋顶和外墙的传热系数及热惰性指标应符合表3-10中的规定。当不符 合表3-10中的规定时，其空调采暖年耗电指数（或耗电量）不应超过参照 建筑的空调采暖年耗电指标（或耗电量）。 表3-10 屋顶和外墙的传热系数K和热惰性指标D 5）窗墙面积比。居住建筑采用不同平均窗墙面积比时，其外窗的传热系数和综合 遮阳系数应符合夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准（JGJ 752003）表 4.0.7-1和表4.0.7-2中的规定（具体见本书附录C）。当不符合该标准中的规定时， 其空间采暖年耗电指数（或耗电量）不应超过参照建筑的空调采暖年耗电指标（ 或耗电量）。 6）遮阳系数。居住建筑的外窗，尤其是东、西朝向的外窗宜采用活动或固定的建 筑外遮阳设施。居住建筑外窗（包括阳台门）的可开启面积不应小于外窗所在房 间地面面积的8%或外窗面积的45%，外窗的可开启面积过小会严重影响房