广州歌剧院建筑节能计算报告书

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1、广州歌剧院建筑节能计算报告书广州珠江外资建筑设计院2007.61广州歌剧院建筑节能计算报告书1设计依据设计依据2 2. 建筑节能设计建筑节能设计.2 3. 外围护结构热工性能计算外围护结构热工性能计算.5 4. 各部分建筑能耗分析与计算各部分建筑能耗分析与计算.12 5. 结论结论.172广州歌剧院建筑节能计算报告书1设计依据设计依据1.1公共建筑节能设计标准 （GB50189-2005）1.2民用建筑热工设计规范 （GB50176-93）1.3公共建筑节能设计标准广东省实施细则（DBJ15-51-2007）1.4全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇 （2007）-建筑本项目位于广东省广州市，

2、按民用建筑热工设计规范 （GB50176-93）对热工分区的划分，属夏热冬暖地区。在进行建筑节能设计及计算时应执行公共建筑节能设计标准 （GB50189-2005） 、 公共建筑节能设计标准广东省实施细则（DBJ15-51-2007）中有关夏热冬暖地区的规定。2. 建筑节能设计建筑节能设计2.1 建筑节能措施概要基于广州市气候特点及相关节能规范的要求，本工程节能设计主要是通过采用轻质保温隔热墙体和屋顶、种植屋面及 Low-E 中空玻璃等措施，有效减少夏季空调的耗电量。2.2 建筑具体节能措施规划上除了常规绿化之外，屋顶部分区域还布置了种植屋面，并在歌剧院周围设置水体，有效降低小区室外温度和热岛

3、效应。在建筑设计中，屋面和墙体的保温层分区设置了 100mm 厚保温岩棉(0.039 W/mK)和 50 厚聚氨酯硬泡沫塑料(0.024W/mK)。门窗工程中，较早的设计方案外窗采用三层钢化 Low-E 中空玻璃窗，玻璃间层中充惰性气体氩气以减少玻璃幕墙的传热系数。由于广州地区公共建筑能耗以空调能耗为主，玻璃幕墙的传热系数的减少对节能的贡献不大，在应用清华大学的建筑能耗设计分析软件 DeST-c for 2K 进行建筑节能分析计算后，得出建筑年空调总能耗随外窗传热系数 K 值变化趋势如下表（外围护结构保温层厚度为 50/100mm，外窗自遮阳系数SC=6.0） 。不同外窗传热系数 K 值得出的

4、大剧院年空调能耗表3外窗传热系数 K 值变化K=2.0K=2.5K=3.0K=3.5年空调总能耗(kWh/m2)301.8298.91296.37295.00 大剧院年空调总能耗随外窗传热系数K值变化图270275280285290295300305310K=2.0K=2.5K=3.0K=3.5年空调总能耗(kWh/m2)根据以上图表可以看出，建筑全年空调总能耗随着外窗传热系数 K 值（K=2.0K=3.5）的增大而减小，因此取消了外窗中空玻璃间层的氩气层。最终的设计方案外窗构造如下：外窗（玻璃幕墙）采用铝合金 Low-E 中空玻璃窗（高透型） ，传热系数 K=2.5W/m2.K，自遮阳系数

5、SC=0.40；天窗采用铝合金 Low-E 中空玻璃窗（低透型），传热系数 K=2.5W/m2.K，自遮阳系数 SC=0.25。外窗的气密性能不低于建筑外窗气密性能分级及其检测方法GB7107-2002 中规定的 4 级，透明幕墙的气密性能不低于建筑幕墙物理性能分级GB/T15225 中规定的 3 级；外窗及玻璃幕墙可开启面积符合公共建筑节能设计标准 （GB50189-2005） 。2.3 建筑节能设计计算按标准的规定，本设计对外墙及屋顶的传热系数进行验算，不同材料的外墙和屋顶按照面积加权平均后得出平均热工参数（考虑了热桥的影响） 。本工程应用清华大学的建筑能耗设计分析软件 DeST-c fo

6、r 2K 进行建筑节能分析计算。根据建筑设计方案，分别建立大剧院、多功能剧院、平台部分（咖啡厅、售票处、阅览室）的三维模型图（见图 2.12.3，具体模型见附件一） 。图 2.1 大剧院三维模型4图 2.2 多功能剧院三维模型 图 2.3 平台部分三维模型3. 外围护结构热工性能计算外围护结构热工性能计算3.1 屋面热工性能计算根据屋顶的材料和构造，本工程分为四类屋面：一、硬防水屋面；二、软防水屋面；三、种植屋面（平台部分） ；四、上人屋面（平台部分） 。分别计算这四种构造屋顶的热工参数如下：（1） 硬防水屋面5图 3.1 硬防水屋面构造大样根据屋顶硬防水施工图大样，统计得出每 1.5的面积中

7、有一个截面尺寸 660的铝合金 T 码拉结件贯穿保温岩棉，按照民用建筑热工设计规范 （GB50176-93）附录二中的附 2.7 式对此计算单元进行热工参数计算。硬防水屋顶每个计算单元（1.5 m2）中：S岩棉1.49964m2，S铝0.00036m2平均导热系数=0.039（1.5-0.00036）+2030.00036/1.5=0.0877W/(m.K)表 1 硬防水屋面热工性能计算表厚度平均导热 系数 蓄热 系数 S修正 系数热阻 R热惰性 指标材料名称 （由上到下）编 号(mm)W/(m.K)W/(.K)(K)/WD=RS 铝镁防水板11 保温层（保温岩棉 =70 以下）21000.0

8、8770.5801.001.1400.661镀锌钢板32 各层之和1031.1400.661传热系数 K=1/(0.11+R+0.05)0.769修正后 K0.769（2） 软防水屋面图 3.2 软防水屋面构造大样根据屋顶软防水施工图大样，统计得出每 4 m2的面积中有一个外径 89，壁厚8的钢管拉结件贯穿聚胺酯硬泡沫塑料，按照民用建筑热工设计规范 （GB50176-693）附录二中的附 2.7 式对计算单元进行热工参数计算。软防水屋顶每个计算单元（4 m2）中：S聚胺酯3.9938m2，S钢0.00203m2，S空气0.0042m2平均导热系数=0.0243.9938+58.20.00203

9、+0.2780.0042/4=0.054W/(m.K)表 2 软防水屋面热工性能计算表厚度平均导热 系数 蓄热 系数 S修正 系数热阻 R热惰性 指标材料名称 （由上到下）编 号(mm)W/(m.K)W/(.K)(K)/WD=RS EPDM 防水层12 保温层（聚胺酯硬泡沫塑料=30）2500.0540.3601.000.9260.333镀锌钢板32 各层之和540.9260.333传热系数 K=1/(0.11+R+0.05)0.921修正后 K0.921（3）种植屋面（平台部分）图 3.3 种植屋面构造大样（平台部分）7表 3 种植屋面热工性能计算表厚度导热系数蓄热 系数 S修正 系数热阻

10、R热惰性 指标材料名称 （由外到内）编 号(mm)W/(m.K)W/(.K)(K)/WD=RS 种植土13000.7609.3701.000.3953.699陶粒排水层21200.5307.251.000.2261.640细石混凝土3401.51015.3601.000.0260.407水泥砂浆4400.93011.3701.000.0430.489防水层52 钢筋混凝土81501.74017.2001.000.0861.483各层之和6520.7766.235传热系数 K=1/(0.11+R+0.05)1.068修正后 K1.068（4）上人屋面（平台部分）图 3.4 上人屋面构造大样（平台

11、部分）表 4 上人屋面热工性能计算表厚度导热系数蓄热 系数 S修正 系数热阻 R热惰性 指标材料名称 （由外到内）编 号(mm)W/(m.K)W/(.K)(K)/WD=RS 水泥砂浆21100.93011.3701.000.1181.345防水层32 水泥砂浆4200.93011.3701.000.0220.245钢筋混凝土81501.74017.2001.000.0861.483各层之和2820.2263.073传热系数 K=1/(0.11+R+0.05)2.59修正后 K2.593.2 外墙热工性能计算（1）软防水墙身8图 3.5 墙体构造大样根据外墙软防水施工图大样，统计得出每 4 m2

12、的面积中有一个外径 89，壁厚8的钢管拉结件贯穿聚胺酯硬泡沫塑料，现按照民用建筑热工设计规范（GB50176-93）附录二中的附 2.7 式对计算单元进行热工参数计算。软防水外墙每个计算单元（4 m2）中：S聚胺酯3.9938m2，S钢0.00203m2，S空气0.0042m2平均导热系数=0.0243.9938+58.20.00203+0.2780.0042/4=0.054W/(m.K)表 5 软防水外墙热工性能计算表厚度平均导热 系数 蓄热 系数 S修正 系数热阻 R热惰性 指标材料名称 （由上到下）编 号(mm)W/(m.K)W/(.K)(K)/WD=RS EPDM 防水层12 保温层（

13、聚胺酯硬泡沫塑料=30）2500.0540.3601.000.9260.333镀锌钢板32 各层之和540.9260.333传热系数 K=1/(0.11+R+0.05)0.921修正后 K0.921（2）加气混凝土砌块（平台部分）表 6 加气混凝土外墙热工性能计算表厚度导热系数蓄热 系数 S修正 系数热阻 R热惰性 指标材料名称 （由上到下）编 号(mm)W/(m.K)W/(.K)(K)/WD=RS 石灰砂浆1200.8110.071.000.0250.249加气混凝土砌块（=700）22000.2203.591.000.9093.264石灰砂浆3200.8110.071.000.0250.2

14、49各层之和2400.9593.762传热系数 K=1/(0.11+R+0.05)0.894修正后 K0.8943.3 隔热验算广州地区夏季室外计算最高温度 35.6 构造名称构造 类型朝向热惰性 指标 D内表面 最高温 度（）结论硬防水屋面（100 厚保温棉+12 厚石膏板）屋顶水平0.66135.45满足软防水屋面（50 厚聚氨酯硬泡沫塑料+12 厚石膏板）屋顶水平0.33335.46满足9外墙（50 厚聚氨酯硬泡沫塑料+12 厚石膏板）外墙东向0.33335.38满足外墙（50 厚聚氨酯硬泡沫塑料+12 厚石膏板）外墙西向0.33335.38满足外墙（50 厚聚氨酯硬泡沫塑料+25 厚挂

15、石）外墙西向0.42035.36满足3.4 外窗（玻璃幕墙）及天窗热工性能图 3.6 玻璃幕墙构造大样图 3.7 墙面玻璃标准单元布置图本工程采用的是新型隐框式玻璃幕墙，钢框面积所占的比例较小，有效的降低了外窗传热系数。外窗（玻璃幕墙）传热系数的计算过程如下：玻璃幕墙每标准单元面积为 2.1，其中玻璃面积为 1.9，钢框面积为 0.2。10根据（全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇 （2007）-建筑）表 6.3.3-1，非隔热金属型材框 K=10.8（W/m2.K） ，其中 6 高透光 Low-E+12 空气+6 透明中空玻璃（两层）中部的传热系数为 1.8（W/m2.K） ，本工程采用 12 高透光 Low-E +16 空气+8 透明+1.14PVB+8mm（三层）中空钢化夹胶玻璃，其中部传热系数可以为 1.6（W/m2.K） 。因此整窗（玻璃幕墙）的传热系数可以按面积加权计算，即：整窗传热系数 K=（1.91.6）+（0.210.8）/2.12.5（W/m2.K）表 7 外窗（玻璃幕墙）及天窗热工参数表构造类型使用部位传热系数 （W/m2.K）自遮阳系数 SC 值铝合金 Low-E 中空钢化 夹胶玻璃窗（高透型）外窗（玻 璃幕墙）2.50.40铝合金 Low-E 中空钢化 夹胶玻璃窗（低透型）天窗2.50.254. 各部分建筑能耗分