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1、第一讲第一讲 采暖居住建筑节能设计采暖居住建筑节能设计 王文彬王文彬哈尔滨市墙改建筑节能办公室哈尔滨市墙改建筑节能办公室.一、采暖居住建筑节能的基本原理一、采暖居住建筑节能的基本原理二、采暖居住建筑节能设计的有关标准二、采暖居住建筑节能设计的有关标准三、围护结构传热的基本知识三、围护结构传热的基本知识四、采暖居住建筑节能设计标准四、采暖居住建筑节能设计标准JGJ26JGJ269595五、黑龙江省节能设计标准实施细则五、黑龙江省节能设计标准实施细则 DB23/T120-2019 DB23/T120-2019六、节能设计软件六、节能设计软件 .一、采暖居住建筑节能的基本原理一、采暖居住建筑节能的基
2、本原理1、居住建筑的特点、居住建筑的特点居住建筑包括住宅、集体宿舍、招待所和居住建筑包括住宅、集体宿舍、招待所和托幼建筑等，其中住宅约占托幼建筑等，其中住宅约占92。居住建筑的共同特点是供人们昼夜连续使居住建筑的共同特点是供人们昼夜连续使用。这类建筑对室内热环境和空气质量有较用。这类建筑对室内热环境和空气质量有较高要求。高要求。根据建筑热工设计分区，采暖地区居住建根据建筑热工设计分区，采暖地区居住建筑均有采暖和通风换气装置。筑均有采暖和通风换气装置。住宅建筑类型比较简单。住宅建筑类型比较简单。 .2、居住建筑能耗的构成、居住建筑能耗的构成建筑能耗可分为建筑材料生产能耗、建建筑能耗可分为建筑材料
3、生产能耗、建筑施工能耗和建筑使用能耗。通常所说筑施工能耗和建筑使用能耗。通常所说建筑能耗指使用能耗。建筑能耗指使用能耗。使用能耗包括采暖、空调、热水、炊具、使用能耗包括采暖、空调、热水、炊具、照明、家电等。采暖地区居住建筑能耗照明、家电等。采暖地区居住建筑能耗主要指采暖能耗。主要指采暖能耗。采暖居住建筑的耗热量主要通过围护结采暖居住建筑的耗热量主要通过围护结构传热和冷风渗透耗热。构传热和冷风渗透耗热。.围护结构传热和冷风渗透耗热的比例围护结构传热和冷风渗透耗热的比例 非节能住宅非节能住宅屋顶屋顶外墙外墙窗窗阳台门下阳台门下地面地面梯间梯间户门户门渗透渗透得热得热合计合计K K0.770.771
4、.271.272.922.921.351.350.520.521.191.191.351.35W/W/2.552.5512.0612.066.096.090.390.391.331.331.201.200.770.7713.8213.82-3.8-3.834.4134.41.屋顶屋顶外墙外墙窗窗阳台门下阳台门下地面地面外门外门渗透渗透得热得热合计合计K K0.330.330.450.452.502.501.351.350.30.32.32.3W/W/1.191.196.386.385.45.40.40.41.431.430.10.19.369.36-3.8-3.820.4620.46节能住宅节
5、能住宅.3、采暖居住建筑的用能过程、采暖居住建筑的用能过程煤煤锅炉炉管网管网 建筑物建筑物哈哈尔尔滨市市耗煤量指耗煤量指标 qc（kg/ m2）运行效率指运行效率指标 2 2输送效率指标输送效率指标1 1耗耗热量指量指标 qH (W/ m2)1980198137.20.550.8533.7节能能50标准准18.60.680.921.9.4、采暖居住建筑节能的基本途径、采暖居住建筑节能的基本途径减少失热减少失热 合理确定体形，减少围护结构传热和冷风渗合理确定体形，减少围护结构传热和冷风渗透，减少热量损失。透，减少热量损失。争取得热争取得热 有效的组团规则，合理确定朝向、间距，争有效的组团规则，合
6、理确定朝向、间距，争取太阳辐射得热。取太阳辐射得热。提高热源和管网的效率提高热源和管网的效率 改善供热系统的运行管理，加强系统的调控改善供热系统的运行管理，加强系统的调控能力。能力。实现行为节能实现行为节能 实行热计量和室温控制。实行热计量和室温控制。 .二、采暖居住建筑节能设计的有关标准二、采暖居住建筑节能设计的有关标准1、民用建筑节能设计标准采暖居住、民用建筑节能设计标准采暖居住建筑部分建筑部分JGJ26-952、民用建筑热工设计规范、民用建筑热工设计规范GB50176-933、住宅建筑规范、住宅建筑规范GB50368-20194、黑龙江省民用建筑节能设计标准实、黑龙江省民用建筑节能设计标
7、准实施细则施细则DB23/T120-2019.三、围护结构传热的基本知识三、围护结构传热的基本知识1、热量传递的基本形式、热量传递的基本形式有三种基本形式，任何传热过程中都是三种方式的不同组合。有三种基本形式，任何传热过程中都是三种方式的不同组合。 导热导热 是指物体中有温差时，由于直接接触的物质质点作热运动而是指物体中有温差时，由于直接接触的物质质点作热运动而引起的热能传递过程。引起的热能传递过程。 纯粹的导热现象发生在理想的密实固体中纯粹的导热现象发生在理想的密实固体中 对流对流 是指温度不同的各部分流体之间发生相对运动，互相掺和而是指温度不同的各部分流体之间发生相对运动，互相掺和而传递热
8、能的过程。传递热能的过程。 对流传热的发生在流体之中，分为自然对流和受迫对流。对流传热的发生在流体之中，分为自然对流和受迫对流。 辐射辐射 是指以电磁波形式传递热能。是发射体热能转换成电磁波辐是指以电磁波形式传递热能。是发射体热能转换成电磁波辐射，而受体接受电磁波辐射能后转换成热能的传递过程。射，而受体接受电磁波辐射能后转换成热能的传递过程。 凡高于凡高于0K的物体均能发射辐射体，辐射过程不需要中间媒介。的物体均能发射辐射体，辐射过程不需要中间媒介。.导热系数是表征物质导热能力的一个物理参数，是导热系数是表征物质导热能力的一个物理参数，是指在稳态条件下，指在稳态条件下，1m厚的物体，两侧表面温
9、差为厚的物体，两侧表面温差为1，1h内通过内通过1面积的热量。单位为面积的热量。单位为w/mk,符号符号为为。 通常通常越大导热能力越大，越大导热能力越大，越小绝热能力越好。越小绝热能力越好。影响导热系数的主要因素影响导热系数的主要因素 材料的组成和形态材料的组成和形态 材料的表观密度材料的表观密度 孔隙大小和特性孔隙大小和特性 湿度湿度 热流方向热流方向 温度温度2 2、物质的导热系数、物质的导热系数. 工程中各种物质的导热系数常采用实验工程中各种物质的导热系数常采用实验室条件下的测室值。室条件下的测室值。 “热工设计规范给出了常用材料的导热热工设计规范给出了常用材料的导热系数系数附录四附表
10、附录四附表4.1可供设计采用。可供设计采用。 在不同的使用工况下在不同的使用工况下“热工设计规范热工设计规范给出了导热系数的修正系数给出了导热系数的修正系数值附录四值附录四附表附表4.2）。）。导热系数的取值与修正导热系数的取值与修正. 在冬季室内温度高于室外温度，热量由室内向在冬季室内温度高于室外温度，热量由室内向室外通过围护结构传出，通常有三个过程。工程中室外通过围护结构传出，通常有三个过程。工程中为简化计算，一般按稳态传热。为简化计算，一般按稳态传热。内表面吸热换热）内表面吸热换热） 是内表面从室内吸热的复杂过程，换热量是对流是内表面从室内吸热的复杂过程，换热量是对流换热和辐射换热之和。
11、换热和辐射换热之和。结构本身传热结构本身传热 热量有高温向低温面传递的过程，是按较简单的热量有高温向低温面传递的过程，是按较简单的稳态传热方式计算。稳态传热方式计算。外表面放热换热）外表面放热换热） 是外表面向室外散发热的复杂过程。是外表面向室外散发热的复杂过程。3 3、围护结构的传热过程、围护结构的传热过程.4 4、材料层的热阻计算、材料层的热阻计算单一材料层单一材料层R= /c 多层材料层多层材料层 R=R= 1/c1 + 2/c2 + n/cn 非均质材料层非均质材料层用用“热工设计规范方法附录二热工设计规范方法附录二 公式公式附附2.3计算平均热阻。计算平均热阻。或用计算机专用软件计算
12、。或用计算机专用软件计算。.空气间层中存在对流、辐射和传递的复空气间层中存在对流、辐射和传递的复杂状况，不能用上述导热系数进行计算。杂状况，不能用上述导热系数进行计算。当空气间层超过一定厚度时，其热阻已当空气间层超过一定厚度时，其热阻已不再变化不再变化空气间层的热阻与空气间层的方向，表空气间层的热阻与空气间层的方向，表面是否有铝箔，是否通风等有关。面是否有铝箔，是否通风等有关。“热工设计规范热工设计规范”（附录二，附表（附录二，附表2.4给出的值可直接采用。给出的值可直接采用。5 5、空气间层热阻、空气间层热阻.围护结构内表面吸热和外表面散热，围护结构内表面吸热和外表面散热，是复杂的过程在换热
13、过程中对热流是复杂的过程在换热过程中对热流传递产生一定的阻抗。传递产生一定的阻抗。内表面换热阻用内表面换热阻用Ri表示，外表面换表示，外表面换热阻用热阻用Re表示表示.“热工设计规范热工设计规范”（附录二，附表（附录二，附表2.2给出的值可直接采用。给出的值可直接采用。6 6、表面换热阻、表面换热阻.传热阻用传热阻用Ro表示，单位为表示，单位为k/w;传热系数用传热系数用K表示，单位为表示，单位为w/ k。Ro=Ri+R+ReK=1/Ro围护结构的围护结构的R、K等可通过实验室或等可通过实验室或现场进行测试。现场进行测试。7 7、围护结构的传热阻和传热系数、围护结构的传热阻和传热系数. 已知某
14、复合墙体，从内至外的构造层次为：已知某复合墙体，从内至外的构造层次为：混合砂浆抹灰混合砂浆抹灰20，烧结普通砖砌筑，烧结普通砖砌筑240，外贴模塑聚苯乙烯板外贴模塑聚苯乙烯板80，水泥砂浆薄抹灰，水泥砂浆薄抹灰5，试计算该复合墙体的传热系数。，试计算该复合墙体的传热系数。 解：解： 传热阻：传热阻：R0=0.11+0.02/0.87+0.24/0.81+0.08/（0.042 1.2）+0.005/0.93+0.04=2.06 传热系数：传热系数：K=1/2.06=0.48 w/ k计算举例计算举例.8 8多层围护结构内任一层内表面温度多层围护结构内任一层内表面温度计算计算 m=ti-(ti-
15、te)/Ro(Ri+R) m=ti-(ti-te)/Ro(Ri+R) 计算举例计算举例 同前例同前例, ,已知已知ti=18 ,te=-26 ti=18 ,te=-26 解解 i=18- i=18-(18+26)/2.06(18+26)/2.06(0.11)=15.7 (0.11)=15.7 2=18- 2=18-(18+26)/2.06(18+26)/2.06(0.11+0.02/0.87)=(0.11+0.02/0.87)=15.2 15.2 3=18- 3=18-(18+26)/2.06(18+26)/2.06(0.11+0.02/0.87+0.(0.11+0.02/0.87+0.24/
16、0.81)=8.8 24/0.81)=8.8 4=18- 4=18-(18+26)/2.06(18+26)/2.06(0.11+0.02/0.87+0.(0.11+0.02/0.87+0.24/0.81+0.08/0.05)=-25. 24/0.81+0.08/0.05)=-25. e=18-(18+26)/2.06 e=18-(18+26)/2.06(2.06-(2.06-0.04)=-25 0.04)=-25 .1 1、总则、总则宗旨和目标宗旨和目标 目标是通过在建筑设计和采暖设计中采用有效目标是通过在建筑设计和采暖设计中采用有效的技术措施，将采暖能耗从当地的技术措施，将采暖能耗从当地19
17、80198019811981年住年住宅通用设计的基础上节能宅通用设计的基础上节能5050。适用范围适用范围 按按“热工设计规范规定的严寒和寒冷地区，热工设计规范规定的严寒和寒冷地区，新、改、扩建工程。新、改、扩建工程。 集中采暖。集中采暖。 暂无条件集中采暖。暂无条件集中采暖。与其他标准、规范的衔接。与其他标准、规范的衔接。四、采暖居住建筑节能设计标准四、采暖居住建筑节能设计标准JGJ26JGJ269595.采暖耗煤量指标是评价建筑物和采暖系统组成的采暖耗煤量指标是评价建筑物和采暖系统组成的综合体在采暖期内能耗水平的综合指标。综合体在采暖期内能耗水平的综合指标。“建筑物耗热量指标和建筑物耗热量
18、指标和“采暖设计热负荷指标采暖设计热负荷指标的区别在于的区别在于 前者为建筑物在平均的室内外气象条件下，前者为建筑物在平均的室内外气象条件下，采暖期的耗热量平均值，用于计算全年的采暖能采暖期的耗热量平均值，用于计算全年的采暖能耗量。耗量。 后者为建筑物在规定的采暖设计计算的室后者为建筑物在规定的采暖设计计算的室内外气象条件下的能耗，用于确定最不利工况时，内外气象条件下的能耗，用于确定最不利工况时，所必须设置的采暖设备。所必须设置的采暖设备。2 2、术语符号、术语符号.标准在传热耗热量计算中采用了有标准在传热耗热量计算中采用了有效传热系数法效传热系数法 Keff=K在满足建筑热工设计的规定性指标
19、在满足建筑热工设计的规定性指标和采暖设计的各项措施时可不进行和采暖设计的各项措施时可不进行计算。计算。3 3、建筑物耗热量指标和采暖耗煤量指标、建筑物耗热量指标和采暖耗煤量指标.保温设计的基本原则保温设计的基本原则 充分利用太阳能充分利用太阳能 防止冷风渗透的不利影响防止冷风渗透的不利影响 选择合理的建筑体型和平面形选择合理的建筑体型和平面形式式 房间具有良好的热特性及合理房间具有良好的热特性及合理的供热系统的供热系统4 4、围护结构保温设计、围护结构保温设计.围护结构各部分传热系数的限值围护结构各部分传热系数的限值外墙保温设计外墙保温设计 保温性能满足低限热阻保温性能满足低限热阻 平均传热系
20、数不超过规定的限平均传热系数不超过规定的限值值 具有一定的热稳定性具有一定的热稳定性 保温构造的类型合理选择保温构造的类型合理选择.屋顶保温设计屋顶保温设计 传热系数不超过规定的限值传热系数不超过规定的限值 保温屋面的类型应经过技术经保温屋面的类型应经过技术经济分析对比决定济分析对比决定 正置防水和倒置防水正置防水和倒置防水 结点处理和细部构造结点处理和细部构造 保温材料保温材料.建筑外窗设计建筑外窗设计 合理选择外窗类型，传热系合理选择外窗类型，传热系数不超过规定的限值数不超过规定的限值 窗墙面积比符合规定窗墙面积比符合规定 气密性满足标准的要求气密性满足标准的要求 哈尔滨市有关外窗的规定哈
21、尔滨市有关外窗的规定.外门、阳台门下部保温设计外门、阳台门下部保温设计 保温门做法保温门做法 传热系数达到规定的限值传热系数达到规定的限值地面、地板保温设计地面、地板保温设计 周边地面、非周边地面周边地面、非周边地面 接触室外空气的地板接触室外空气的地板 不采暖地下室上部的地板不采暖地下室上部的地板.地面以下墙身保温设计地面以下墙身保温设计 室外地坪以下垂直墙面室外地坪以下垂直墙面 采暖地下室与土壤接触的外采暖地下室与土壤接触的外墙墙楼梯间设计楼梯间设计 楼梯间采暖楼梯间采暖.特殊部位的保温设计特殊部位的保温设计 热桥：围护结构的一些部位热桥：围护结构的一些部位在温差作用下，形成热流相对密在温
22、差作用下，形成热流相对密集，内表面温度较低的区域集，内表面温度较低的区域 露点温度：在大气压力一定，露点温度：在大气压力一定，含湿量不变的情况下，未饱和的含湿量不变的情况下，未饱和的空气因冷却而达到饱和状态时的空气因冷却而达到饱和状态时的温度温度 相对湿度：空气中实际的水相对湿度：空气中实际的水蒸气分压力与同一温度下饱和水蒸气分压力与同一温度下饱和水蒸气分压力的百分比蒸气分压力的百分比 =P/Ps %. 热桥的种类热桥的种类 露点温度计算露点温度计算 热桥内表面温度计算热桥内表面温度计算 热桥部位保温处理热桥部位保温处理 热桥部位计算举例热桥部位计算举例.5 围护结构的防潮设计防潮设计研究的内
23、容主要是围护结构内表面凝结和内部冷凝受潮。蒸汽渗透系数：1m厚物体，两侧水蒸气分压力差为1Pa，1h内通过1m面积渗透的水蒸气量。用表示单位为g/（m.h.Pa）蒸汽渗透阻 H= / 饱和水蒸气分压力:空气中水蒸气呈饱和状态时，水蒸气所产生的压力.采暖期间围护结构中保温材料因内部冷凝受潮采暖期间围护结构中保温材料因内部冷凝受潮而增加的重量湿度不得超过允许增量而增加的重量湿度不得超过允许增量冷凝计算界面内侧所必须的蒸汽渗透阻冷凝计算界面内侧所必须的蒸汽渗透阻 Pi - Psc Pi - Psc Hoi= Hoi= 10 Psc-Pe 10 Psc-Pe + + 24 Z Hoc 24 Z Hoc
24、冷凝计算界面内侧实有的蒸汽渗透阻冷凝计算界面内侧实有的蒸汽渗透阻 Hoi= Hi Hoi= Hi当当 Hoi Hoi Hoi Hoi 时满足要求时满足要求.计算举例计算举例同前例，薄抹灰外表面刷涂料两到同前例，薄抹灰外表面刷涂料两到Hc=640，知，知，ti=18 、 te=-10 、 i=60% 、 e=66% 解解Pi=2062 60%=1237 PaPe=260 66%=171.6 Pac=18-(18+10)/2.06 (0.11+0.02/0.87+0.24/0.81+0.08/0.05)=-9.6 Psc=269.3 PaZ=176 d =18 kg/m =0.08 m =15Ho
25、e=0.005/0.000021+640=878 m.h.Pa/g代入公式得代入公式得Hoi=5973 m.h.Pa/g计算计算Hoi=0.02/0.000021+0.24/0.000105+0.08/0.0000194=7361878 m.h.Pa/g结果结果Hoi Hoi满足要求满足要求.防止内表面冷凝的措施防止内表面冷凝的措施 对正常湿度房间对正常湿度房间:注意外围注意外围护结构内表面附近气流通畅护结构内表面附近气流通畅,家家具不靠近墙面具不靠近墙面,内表面用蓄热大内表面用蓄热大的材料的材料 对高湿度房间对高湿度房间:采取防止滴采取防止滴水措施水措施,墙面设防水层墙面设防水层,用吸湿涂用
26、吸湿涂料料,屋面设通风口屋面设通风口,设引湿吊顶或设引湿吊顶或空气层空气层.防止和控制内部冷凝受潮的措施防止和控制内部冷凝受潮的措施 合理布置材料层的相对位置合理布置材料层的相对位置:尽量作到尽量作到“进难出易进难出易” 设置隔气层设置隔气层:选择蒸汽渗透选择蒸汽渗透阻较大的片材阻较大的片材,隔气层布置到蒸隔气层布置到蒸汽流入的一侧汽流入的一侧 设置通风间层或泄气沟道设置通风间层或泄气沟道:保证冬季潮气散发保证冬季潮气散发,夏季通风干夏季通风干燥燥 冷侧设置密闭空气层冷侧设置密闭空气层:形成形成引湿效应引湿效应.热源设计热源设计热源形式热源形式锅炉房规模锅炉房规模锅炉类型、装机容量、台数、额定
27、效率锅炉类型、装机容量、台数、额定效率锅炉辅机锅炉辅机热力站热力站室外管网设计室外管网设计系统的规模，供热半径和采暖热煤系统的规模，供热半径和采暖热煤水力平衡调试水力平衡调试管网敷设保温强条）管网敷设保温强条） 6 6、采暖设计、采暖设计.室内系统室内系统运行制度运行制度系统形式系统形式分室控温和热计量分室控温和热计量系统监控系统监控监控与计量强条）监控与计量强条）.1、黑龙江省实施细则在原则上与行业节能标准一致，、黑龙江省实施细则在原则上与行业节能标准一致，结合黑龙江省实际情况，具有以下不同点：结合黑龙江省实际情况，具有以下不同点：将黑龙江省划分为将黑龙江省划分为、类气候区，规定了不同气类气
28、候区，规定了不同气候区的节能指标限值。候区的节能指标限值。窗的传热系数采用综合传热系数窗的传热系数采用综合传热系数Kc KcK+K 式中式中K值用附表的形式直接给出值用附表的形式直接给出给出了外墙给出了外墙5个朝向的传热系数个朝向的传热系数i 的数值。的数值。简化了公式的表达形式。简化了公式的表达形式。给出了不同气候区的采暖设计热负荷指标的限值。给出了不同气候区的采暖设计热负荷指标的限值。五、黑龙江省节能设计标准实施细则五、黑龙江省节能设计标准实施细则DB23/T120-2019DB23/T120-2019.给出了不同气候区室外供热管道保给出了不同气候区室外供热管道保温的最小厚度。温的最小厚度
29、。给出了计算建筑物耗热量指标的表给出了计算建筑物耗热量指标的表格样式。格样式。附表给出了计算外墙平均传热系数附表给出了计算外墙平均传热系数的例题。的例题。附表给出了外墙构造示例及传热系附表给出了外墙构造示例及传热系数参考值。数参考值。.气候区划：气候区划：采暖期天数采暖期天数Z=180d采暖期室外平均温度采暖期室外平均温度 te=-10.4建筑物耗热量指标建筑物耗热量指标qH=22.2 W/ 采暖耗煤量指标采暖耗煤量指标qc=19.2 kg/ 采暖设计热负荷指标采暖设计热负荷指标q=50 W/ 2 2、有关大庆市的计算参数、有关大庆市的计算参数.清华斯维尔建筑节能设计软件清华斯维尔建筑节能设计软件BECS2019(深圳深圳)天正建筑节能分析软件天正建筑节能分析软件TBEC2019(北京北京)建研科技公司黑龙江版建筑节能分建研科技公司黑龙江版建筑节能分析软件析软件PKPM2019(上海上海)六、节能设计计算软件六、节能设计计算软件.谢谢 谢谢 ！.
