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1、建筑节能Building Energy Efficiency 天津大学建筑学院王立雄第一章 建筑节能基本知识1.1 建筑节能的重要意义1.1.1 中国能源面临重大挑战本世纪的头20年是中国经济社会发展的重要战略机遇期。在此期间中国的经济将经历三个重要变化：进入重化工业时期、城镇化进程加快、成为世界制造基地之一。经济增长和城镇化进程的加快对能源形成很大的压力。根据国务院发展研究中心的研究结果表明：到2020年中国的一次能源需求将达到之2533亿tce(吨标准煤)，交通与建筑的能源需求增长，这两个部门的用能比例将从目前不到35上升到2020年的5775。1.1.2 巨大的建设量亟需建筑的可持续发展
2、我国2004年统计建筑总面积近400亿建筑增长量：全国每年新增建筑量约1820亿城镇住宅增长量：全国每年新增城镇住宅建筑量10亿, 超过各发达国家年建成建筑面积的总和。世界银行报告认为：20002015年是中国民用建筑发展鼎盛期的中后期，预测到2015年民用建筑保有量的一半是2000年以后新建的。1.1.3 建筑节能的重要意义：1经济可持续发展的需要2大气环保的需要3宜人的居住建筑热环境的需要4建筑物外围护结构形式的变化5采暖调控系统的技术进步6构件产品、建筑机构的变化1.1.4 建筑节能经历的三个阶段：1.“能源节约（energy saving）”；2.“在建筑中保持能源（energy co
3、nservation）”，即减少建筑中能量的散失；3.目前得到广泛认可、更具积极性的定义是“提高建筑中的能源利用效率(energy efficiency)”，即以主动性、积极性的策略节省能源消耗、提高能源利用效率。1.2 国外建筑节能概况与气候条件接近的西欧或北美国家相比，中国住宅的单位采暖建筑面积一般要多消耗23倍以上的能源，而且舒适性较差。中国建筑外墙热损失是加拿大和其它北半球国家同类建筑的35倍，窗的热损失在2倍以上。我国居住建筑对新风量要求很低，但发达国家对此有很高要求。 国外建筑外围护结构传热系数W/(m2k)国家外墙外窗屋顶中国天津（新节能标准）0.60 1 0.4522.500.
4、501 0.452哈尔滨（新节能标准）0.501 0.4522.00.401 0.302瑞典（南部地区）0.172.00.12丹麦0.20（重量100kg/m2）0.30（重量100kg/m2）2.90.15德国 柏林0.501.500.22英国0.45（双玻璃）0.45法国（RT2005规范）0.452.60.28加拿大相当于哈尔滨采暖度日数0.272.220.17相当于北京采暖度日数0.362.860.23日本北海道0.422.330.23东京都0.876.510.66注：1为913层建筑物，2为48层建筑物。1.3 我国建筑能耗概况和节能任务1.3.1 我国建筑能耗状况1.3.2 我国建
5、筑节的基本目标和任务(1)北方建筑采暖能耗高、比例大，应为建筑节能的重点；(2)住宅及一般公共建筑与发达国家相比能耗尚处在较低水平，但有明显的增长趋势；(3)大型公共建筑能耗浪费严重，节能潜力大，新建建筑中此类建筑的比例呈增长趋势；(4)农村建筑能耗低，非商品能源仍占较大部分，目前有逐渐被商品能源替代的趋势；(5)长江流域大面积居住建筑新增采暖需求。1.4 建筑节能领域中常用的名词术语导热系数（）Coefficient of thermal conductivity稳态条件下，1m厚的物体，两侧表面温差为1K时，单位时间内通过单位面积传递的热量，单位：W/（m.K）。蓄热系数（S）Coeffi
6、cient of thermal storage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。通过表面的热流振幅与表面温度振幅的比值即为蓄热系数，单位：W(.k)。围护结构传热系数 (K) Overall heat transfer coefficient of building envelope围护结构两侧空气温差为1K，在单位时间内通过单位面积围护结构的传量，单位：W(.k)。围护结构传热阻（Ro）Thermal resistance of building envelope传热系数的倒数，表征围护结果对热量的阻隔作用。单位： .kW。热桥thermal bri
7、dge围护结构中包含金属、钢筋混凝土或混凝土粱、柱、肋等部位，在室内外温差作用下，形成热流密集、内表面温差较低的部位。这些部位形成传热的桥梁，故称热桥。外墙平均传热系数(Km ) Mean heat transfer coefficient of external wall考虑了墙上存在的热桥影响后得到的外墙传热系数，单位：W/（K）。围护结构传热系数的修正系数 (i) Modification coefficient of building envelope考虑太阳辐射和天空辐射对围护结构传热的影响而引进的修正系数。热惰性指标 （D）Index of thermal inertia表征围护结
8、构反抗温度波动和热流波动能力的无量纲指标，其值等于材料层热阻与蓄热系数的乘积。窗墙面积比 Area ratio of window to wall窗户洞口面积与房间立面单元面积（即建筑层高与开间定位线围成的面积）的比值。外窗的综合遮阳系数 (Sw) Overall shading coefficient of window考虑窗本身和窗口的建筑外遮阳装置综合遮阳效果的一个系数，其值为窗本身的遮阳系数(SC)与窗口的建筑外遮阳系数(SD)的乘积。建筑物体形系数（S）Shape coefficient of building建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。外表面积中不包括地面
9、和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积。换气次数 Rate of air circulation单位时间内室内空气的更换次数。采暖期天数（Z）Days of heating period累年日平均温度低于或等于5的天数。这一采暖期仅供建筑热工和节能设计计算采用。采暖期室外平均温度（te）Outdoor mean air temperature during heating period在采暖期起止日期内，室外逐日平均温度的平均值。采暖度日数（HDD18）Heating degree day based on 18一年中，当某天室外日平均温度低于18时，将低于18的度数乘以1天，并将此乘积累加。空调度日
10、数 （CDD26）Cooling degree day based on 26一年中，当某天室外日平均温度高于26时，将高于26的度数乘以1天，并将此乘积累加。采暖能耗(Q)Energy consumed for heating用于建筑物采暖所消耗的能量，其中包括采暖系统运行过程中消耗的热量和电能，以建及筑物耗热量。建筑物耗热量指标（qH）Index of heat loss of building在采暖期室外平均温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在单位时间内消耗的，需由室内采暖设备供给的热量，单位：W 。采暖设计热负荷指标（qHL）Index of design load for
11、heating of building在采暖室外计算温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在单位时间内消耗的，需由采暖设备供给的热量。由于采暖室外计算温度低于采暖期室外平均温度，因此在数值上，采曝设计热负荷指标大于建筑物耗热量指标 单位：W。建筑物耗冷量指标 Index of cool loss of building按照夏季室内热环境设计标准和设定的计算条件，计算出的单位建筑面积在单位时间内消耗的需要由空调设备提供的冷量。21.参照建筑 Reference building采用围护结构热工性能权衡判断法时，作为计算全年采暖和空调能耗用的假想建筑，参照建筑的形状、大小、朝向以及内部的空间
12、划分和使用功能与所设计建筑完全一致，但围护结构热工参数应符合本标准的规定。1.5 与建筑节能相关的规范与标准民用建筑热工设计规范（GB5017693）1993年10月1日起施行；民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）（JGJ2696）1996年7月1日建设部经修订颁布。目前已废止；严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ262010）2010年8月1日施行；夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准（JGJ1342010）2010年8月1日施行；夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准（JGJ752003）2003年10月1日施行；既有采暖居住建筑节能改造技术规程（JGJ1292000）2001年1月1日施
13、行；采暖居住建筑节能检验标准（JGJ1322001）2001年6月1日施行。目前已废止；居住建筑节能检测标准（JGJ1322009）2010年7月1日施行；旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准（GB 50189-93）1994年7月1日施行；公共建筑节能设计标准（GB501892005）2005年7月1日施行；公共建筑节能改造技术规范（JGJ1762009）2009年12月1日施行；公共建筑节能检测标准（JGJ/T1772009）2010年7月1日施行；天津地区地方标准天津市居住建筑节能设计标准（DB2912007 J10409-2007）天津市公共建筑节能设计标准（DB291532005
14、J10633-2005）天津市民用建筑围护结构节能检测技术规程（DB29882007）国际相关标准 IECC（International Energy Conservation Code）国际节能规范 EnEv2006 德国2006版建筑节能规范 RT2005 法国2005年建筑节能规范 ASHRAR 90.1(American Society of Heating , Refrigerating and Air-Conditioning Engineers)美国采暖制冷空调工程师协会节能标准与热工规范的区别及联系节能标准与热工规范在内容、目的和适用范围方面有区别。节能标准从能控制采暖能耗出发，对围护结构的保温和门窗的气密性提出进一步提高的要求同时节能标准更关注建筑物整体的耗热情况，以及建筑物在整个采暖期内平均的耗热情况。热工规范是从室外气候最不利的情况考虑，保证建筑物及相关围护结构满足的最低要求。第二章 建筑节能设计原理2.1 建筑热工设计分区与建筑能耗2.1.1建筑热工设计分区建筑热工设计分区及设计要求 表2-1分区名称严寒地区寒冷地区夏热冬冷地区夏热冬暖地区温和地区分区指标主要指标 最冷月平均温度10
