建筑节能设计标准学习

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1、1 建筑节能设计标准学习笔记 2 目录一 总平面规划设计的节能措施二 单体建筑节能设计三 建筑体形系数四 建筑热工设计计算公式 一 热阻 R 计算 二 传热系数 K 计算 三 热惰性指标 D 计算 四 外墙受周边热桥影响 平均传热系数 Km 计算 五 外墙受周边热桥影响 平均热惰性指标 Dm 计算 六 屋顶和外墙隔热指标验算 3 五 屋面的保温隔热 一 屋面设计应遵循的原则 二 屋顶透明部分 玻璃顶 设计 三 屋顶热工计算六 墙体的保温隔热 一 外墙 二 内墙 三 非透明幕墙 四 墙体保温材料 五 外墙热工计算 六 内墙热工计算 4 七 楼板 架空层楼板或外挑楼板 一 楼板热工计算 二 架空层

2、楼板或外挑楼板热工计算八 地面和地下室保温隔热 一 回填地面热工计算 二 地下室热工计算九 外窗 含透明幕墙 热工设计 一 窗墙面积比和传热系数 二 外窗 阳台门和透明幕墙气密性 三 外窗遮阳 四 外窗和透明幕墙的可见光透射比 五 透明幕墙 六 外窗可开启面积 5 建筑是能耗大户 据统计 建筑运行能耗占能源总消费量比例已从上世纪70年代末的10 上升到目前的26 7 接近世界建筑能耗30 的水平 若建筑运行能耗加上建筑房屋生产环节的能耗 则占社会总能耗的46 7 预计 随着我国城市化进程的加速发展 加之我国的建筑耗能高 节能技术水平低的现状 我国能源消耗量将很快接近发达国家的建筑能耗量 6 建

3、筑节能是发展建筑业的需要 在发达国家 适宜的室温已经成为一种基本的需求 7 我国从上世纪80年代开始进行居住建筑节能设计 夏热冬冷地区从2001年10月1日起执行 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准 开始进行居住建筑节能设计 从2005年7月1日起执行 公共建筑节能设计标准 公共建筑进行节能设计 8 建筑节能设计是一个系统工程 涉及各专业的技术工作 从建筑的方案设计阶段开始 规划 建筑 结构 暖通空调 给排水 电气 室内外装修设计等各个专业 就应通过有机的整合和密切协作 综合采用成熟有效的节能技术 形成整套的节能体系 9 建筑师在建筑节能设计中 应主动合理地采取各种保温隔热措施以及自然通风 遮阳

4、等设计手段 以适应地区气候特点 节约能源 建筑师的整体设计理念要有节能意识 有环境意识 在什么地方应用什么材料 应有周密考虑 然后通过设计形成自身的节能系统 这时候 各专业工程师参与进来 就可根据建筑师的大前提 选择最优的节能方案 10 下面就学习国家规范 标准和参考一些好的实例做法 结合施工图审查工作 对建筑专业节能设计遇到的一些问题 谈谈个人的认识 共同研究 不妥之处 请以国家规范 标准的规定为准 11 一 总平面规划设计的节能措施建筑的规划设计是建筑节能设计的重要内容之一 建筑总平面布置和设计 应利用冬季日照 并避开冬季主导风向 夏季应具有良好的自然通风并防止太阳辐射 建筑的主朝向选择本

5、地区最佳朝向或接近最佳朝向 也就是说在冬季最大限度地利用日照 多获得热量 避开主导风向 减少建筑物和场地外表面热损失 夏季则应最大限度地减少得 并利用自然能来降温冷却 以达到节能的目的 12 因此在规划设计之初 就应将建筑节能作为主要因素来考虑 充分考虑日 主导风向 夏季的自然通风 朝向等因素 通过多方面的因素分析 优化建筑的规划设计 13 1 建筑的总体布局 应将多层 小高层 高层建筑分组团 由南向北 由低到高逐次布置 强调建筑的天然采光和自然通风 2 建筑物的朝向应综合考虑用地条件 群体组合和空间环境等因素 一般可选取朝南或南偏东15 至南偏西10 范围 14 3 建筑物间距应保证每户有较

6、好的日照和自然通风条件 住宅设计规范 规定每套住户至少应保证有一个居住空间能获得日照 当一套有四个居住空间时 应有二个获得日照 4 扩大绿地面积并与水系相结合 形成自然生态环境 以调节小气候 降低环境温度 减少热岛效应 改善微循环气候 达到冬暖夏凉的宜人环境 一般居住区的绿地率应大于30 公共绿地标准为1 5m2 人 组团绿地面积不小于400m2 绿地至少有1 3面积在规定的建筑日照间距范围之外 15 二 单体建筑节能设计单体建筑节能设计 应从方案设计阶段着手 建筑的平面形状 空间尺度 门窗大小 建筑构造等等都是建筑师们应认真对待的 建筑师在进行活跃的建筑创作过程中 应有强烈的节能意识 强调建

7、筑单体的节能效应整体性 16 建筑节能设计涉及面很广 主要的有两个方面 一是建筑物在发挥其正常功能过程中的能耗问题 也就是在满足人们对舒适热环境的前提下 合理 有效地使用能源 即采暖通风系统节能 二是建筑外围护结构保温 隔热问题 也就是高效保温隔热材料的合理使用和正确布置 以减少外界环境对室内热环境的影响 即围护结构系统节能 这是一个问题的两个方面 两个方面结合得好 就能达到既节能 又节省一次性投资的最佳目的 17 建筑能耗的范围包括建筑在使用过程中的采暖 通风 空调 供热 照明 炊事等方面的能耗 其中采暖和空调又是能耗最大的两个方面 因此 建筑节能的重点 首先就是要严格控制采暖和空调方面的能

8、耗 具体措施主要是确定合理的采暖 空调设计的计算参数 选用低能耗 高效率的采暖空调设备 设计合理的低能耗 易控制的采暖空调系统 18 在夏热冬冷地区 夏季炎热 冬季寒冷 围护结构热工设计的主要内容就是改善建筑热惰性指标 减弱室外环境对围护结构的影响 夏季需要室外热量尽量少传入室内 在夜晚室外温度下降后 外围护结构热量又能很快散发出去 保持室内有适宜的温度 冬季要求围护结构有良好的保温特性 19 为了更好地贯彻国家有关方针政策 节约能源 保护环境 改善建筑热环境 提高采暖和空调的能源利用率 国家制定了居住建筑和公共建筑的节能设计标准 要求在建筑设计时必须严格执行有关强制性的规定 使之达到节能目的

9、 如果在施工图设计阶段不能满足规定性指标要求 则应按 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准 第5章和 公共建筑节能设计标准 第4 3节的性能性指标 进行权衡判断 性能化设计 20 具体做法是先构想出一栋虚拟的建筑 称为参照建筑 然后分别计算参照建筑和实际设计的建筑的全年采暖和空调能耗 并依照这两个能耗的比较结果作出判断 当实际设计的建筑的能耗大于参照建筑的能耗时 调整部分设计参数 如提高窗户的保温隔热性能 缩小窗户面积等 重新计算所设计建筑的能耗 直至设计建筑的能耗不大于参照建筑的能耗为止 21 用动态方法计算建筑的采暖和空调能耗是一个非常复杂的过程 很多细节都会影响能耗的计算结果 设计的建筑最好

10、不出现这种情况 否则建筑师和暖通工程师就要进行很多繁杂的工作 作为建筑设计的龙头专业 建筑师要在创作满意的建筑方案的同时就要充分重视节能设计 使建筑外围护部件的热工性能能达到规定性指标要求 22 夏热冬冷地区过去是非采暖地区 建筑设计不考虑采暖的要求 更谈不上夏季空调降温 建筑围护结构的热工性能差 室内热环境质量恶劣 采暖 空调能源利用效率低 随着我国经济的高速增长 本气候区的城镇居民纷纷采取措施 自行解决住宅冬 夏季的室内热环境问题 夏季空调 冬季采暖成了一种很普遍的现象 但由于围护结构未采取节能措施 热工性能普遍很差 主要采暖 空调设备能效比很低 电能浪费很大 采暖 空调能源消耗急剧上升

11、进一步阻碍社会经济的发展 也不利于环境保护 23 建筑外围护结构的保温隔热措施 主要包括屋顶 外墙 架空或外挑楼板以及室内地面的保温隔热构造的确定 材料的选用以及采用保温门窗等措施 这是建筑节能的重中之重 24 三 建筑体形系数 一 建筑体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积和外表面所包围的体积之比值 计算公式 F0 建筑物与室外大气接触的外表面积 m2 V0 外表面所包围的建筑体积 m3 25 规定性指标 26 建筑外墙面面积应按各层外墙外包线围成的面积总和计算 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 外挑楼板 架空层顶板 面积的总面积计算 不包括地面面积 不

12、扣除外门窗面积 建筑体积应按建筑物外表面和底层地面围成的体积计算 27 二 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 28 计算结果比较 29 若改为六层18m高时的结果比较 30 计算结果是 平面外形越紧凑 体形系数越小 层数越少 体形系数越大 增设架空层 体形系数随之扩大 31 三 体形系数的大小对建筑能耗的影响非常显著 体形系数越小 单位建筑面积对应的外表面积越小 外围护结构的传热损失就越小 因此 从降低建筑能耗的角度出发 应该将体形系数控制在一个较低的水平 但体形系数的大小与建筑造型 平面布局 采光通风等条件紧密相关 32 体形系数限值规定过小 将

13、制约建筑师们的创造性 造成建筑造型呆板 平面布局困难 甚至损害建筑功能 因此权衡利弊 兼顾不同类型的建筑造型 尽可能地减少房间的外围护面积 避免因体形复杂和凹凸过多造成外墙面积太大而提高体形系数 甚至超过规定性指标 得重新调整建筑平面布局 33 控制体形系数大小的方法 减少建筑的面宽 加大建筑的进深 面宽与进深之比不宜过大 长宽比应适宜 增加建筑的层数 多分摊屋面或架空楼板面积 建筑体型不宜变化过多 立面不宜太复杂 造型宜简练 注意事项 楼层平面不一致 应分别计算 封闭阳台应计算 如楼梯间不采暖 应减除楼梯间的屋顶面积 34 四 建筑热工设计计算公式 一 热阻计算 1 单一材料层的热阻计算 材

14、料层厚度 m 材料导热系数 w m k 按GB50176 93规范63页附表4 1 35 2 多层围护结构热阻计算 热阻 R 表征围护结构本身或其中某层材料阻抗传热的物理量 是材料厚度与导热系数的比值 单位为 m2 K W 导热系数 指材料传导热量的一种能力 即在稳定传热条件下 1M厚的材料板 两侧表面温差为1 时 每1小时内通过1M2面积内传递的热量 瓦特 单位为w m k 保温材料一般是指导热系数 0 2的材料 值越大 材料保温能力越差 静止的空气是导热系数最小的一种材料 0 017w m k 故保温材料都是一种多孔的轻质材料 聚苯乙烯泡沫塑料板的空气含量97 以上 即材料的容重越小 导热

15、系数越小 保温材料只有在干燥的状态下才能发挥其保温作用 选用的保温材料必须尽量地不吸水 36 3 围护结构传热阻 R0 计算 R0 Ri R ReRi 内表面换热阻 按GB50176 93规范27页附表2 2 Re 外表面换热阻 按GB50176 93规范28页附表2 3 传热阻 R0 围护结构阻抗传热能力的物理量 为结构热阻 R 与内 外侧表面换热阻 Ri Re 之和 传热阻是传热系数K值的倒数 热阻越大 热损失越小 内表面换热阻 Ri 外表面换热阻 Re 围护结构两侧表面空气边界层阻抗传热能力的物理量 一般情况下Ri 0 11 m2 k w Re 0 04 m2 k w 冬季 或0 05

16、m2 k w 夏季 37 二 传热系数 K 计算 传热系数 K 在稳态条件下 围护结构两侧空气温度差为1 1h内通过1M2面积传递的热量 瓦特 是由于温度的差异而使热流从建筑构件的热的一边向冷的一边迁移的一个度量值 单位为w m2 k K值越小 热损失越小 38 三 热惰性指标 D 计算 1 单一材料层热惰性指标计算 R 材料层热阻 m2 k wS 材料蓄热系数w m2 k 按GB50176 93规范63页附表4 1 39 2 多层围护结构的热惰性指标计算 D D1 D2 Dn R1S1 R2S2 RnSn 热惰性指标 D 是表征围护结构对温度波衰减快慢程度的一个无量纲指标 是影响热稳定性的主要因素 D值越大 温度波在其中的衰减越快 其稳定性越好 因而房间内的热稳定性也越好 蓄热系数 S 当某一足够厚度的单一材料层一侧受到谐波热作用时 表面温度将按同一周期波动 通过表面的热流波幅与表面温度波幅的比值称为蓄热系数 它可表征材料热稳定性的优劣 其值越大 材料的热稳定性越好 空气间层的蓄热系数取S 0 40 四 外墙受周边热桥影响 平均传热系数 Km 计算 41 1 外墙平均传热系数 Km