居住建筑与公共建筑的节能设计
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1、居住建筑与公共建筑的 建筑与建筑热工节能设计一、建筑节能的途径和建筑节能 50% 的内 涵二、建筑与建筑热工节能设计方法三、建筑与建筑热工节能设计中的几个主要 指标的概念和标准四、建筑热工节能设计中被忽视的几项围护 结构热工节能设计五、外墙与屋面的保温隔热措施及热工节能 设计计算实例六、居住建筑提高围护结构保温隔热性能增 加的成本分析七、结语居住建筑与公共建筑的建筑与建筑热工节能设计一 建筑节能的途径及建筑节能 50%的内涵（一）建筑节能的二条途径1、夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准 规定： 居住建筑通过采用增强建筑围护结构保温隔热性能和 提高采暖、空调设备能效比两项节能措施，在保证相 同的室
2、内热环境（标准中的第 3 章）条件下，与未 采取节能措施前相比，采暖、空调能耗应节约 50%。其中，围护结构分担的节能率约为 30%，设备分 担的节能率约为 20%。2、公共建筑节能设计标准规定：按本标准规 定的建筑节能设计， 在保证相同的室内热环境 （标准 中的第 3 章）条件下，与未采取节能措施前相比，全 年采暖、通风、空气调节和照明的总能耗应减少 50%。 公共建筑的照明节能设计应符合现行国标建筑照明 设计标准 GB 50034 的有关规定。其中，围护结构分担的节能率约为 13%25%，空 调采暖系统分担的节能率约为 16%20%，照明设备分 担的节能率约为 7%18%。总体节能率应达
3、50%。 标准规定表明：目前建筑节能的范围，主要 是在确保室内热环境舒适的前提下，通过增加围护结 构的保温隔热性能和提高采暖、通风、空气调节及照 明设备与系统的能效比两条途径，使建筑在使用过程 中的能耗节省 50%以上，并与保护生态环境和改善建 筑的环境热舒适度紧密结合。（二）建筑节能 50%的内涵提出建筑节能 50%的目标，是有其比较基准的。 即以一个时期的“基准建筑”的围护结构和采暖、通 风空调、照明设备及系统的参数，都按当时的设计使 用情况选取。在保持与目前标准中约定的室内热环境 参数（标准中第 3 章）条件下，计算“基准建筑” 全年的采暖、空调及照明能耗，并将它定为100%。然后再将该
4、“基准建筑”按所要求的建筑节能 50%标 准进行节能设计，对其围护结构的热工性能和采暖、 空调及照明设备与系统的参数进行调整，并计算其全 年采暖、空调与照明的能耗，此能耗应不超过原“基 准建筑”能耗的 50%，这就是建筑节能 50%的内涵。 “基准建筑”的选取对象和条件是：1、居住建筑是以 20 世纪 80 年代的住宅设计通用 图作为比较能耗的基准；2、公共建筑是以 20 世纪 80 年代改革开放初期设 计建造的公共建筑作为比较能耗的基准。以上规定的比较能耗的基准建筑称为 “基准建筑”Base line）。3、夏热冬冷地区“基准建筑” 的围护结构热工性 能（即 80 年居住建筑围护结构的传统作
5、法）为：外墙：K = 2.30w/（m2.k）（相当于240厚粘土砖墙）；屋面：K = 2.0w/（m2.k）（相当于水泥炉渣找坡的架 空通风屋面）；外窗： K= 6 . 3w/（ m 2 . k） （相当于钢框单玻窗） ； 遮阳系数： Sc= 0.80； 窗墙面积比w 0.30;体形系数w 0.35;4、设备方面也是以 20 世纪 80 年代初期通常采用 的采暖、通风、空气调节与照明设备及系统为基准选 择计算参数。（三）建筑与建筑热工节能设计是建筑节能设计 中的重要组成部分，因为它是：1、建筑节能途径中的一个主要的、首要的途径。2、标准中的一个重要章节（即第 4 章）。二 建筑与建筑热工节能
6、设计方法（一）规定性指标设计方法（即标准中的第 四章）亦称单项指标控制法1、建筑方面的控制指标（1）建筑的体形系数；（2）建筑各向的窗墙面积比及遮阳系数。2、建筑围护结构方面（1）外墙的平均传热系数 K m；（2）屋面的传热系数 K ；（3）外窗（含外门透明部分） 及透明幕墙的传热 系数 K ；（4）分户墙及隔墙的传热系数 K ；（5）楼地板及地下室外墙的传热系数 K ；（6）户门（含阳台门下芯板及其他外门） 的传热 系数 K 。（二）性能性指标设计方法（即居住建筑节能 设计标准中的第 5 章和公共建筑节能设计标准 中的第 4.3 节）亦称综合指标控制法或性能化的设计方法， 是在规定性指标中某
7、一项指标不符合规定时，需通过 全年的能耗计算进行判断。以上二种设计方法比较：1、规定性指标设计方法直观、 简明、可操作性强， 易于被建筑师所掌握；2、性能性指标设计方法是在规定性指标设计中某 一项指标不能满足要求，而需要通过软件计算能耗予 以控制，专业性强，计算较复杂，不易被建筑师所掌 握。计算方法也尚未定型，还在进一步完善之中。所以，在建筑与建筑热工节能设计中，最好是优 先采用规定性指标设计方法。四川省建筑科学研究院已研发出规定性指标的计 算软件 建筑节能便捷计算器 ，能快速方便的进行 建筑节能规定性指标的计算及验算，并自动形成计算 书；还可形成设计说明文档。此外，当设计的规定性指标无法满足
8、标准的 要求时，还可委托四川省建筑科学研究院进行能耗验 算。TEL ：83478028 83373582 也可查询建筑节能技术网，网址： ； 目前，已有单位正在以建筑师的施工图设计软件 为基础开发相应的建筑节能计算软件，为建筑师和暖 通工程师提供简捷而操作方便的建筑节能设计计算工 具。三 建筑与建筑热工节能设计中的几个主要指标 的概念及标准（一）建筑的体形系数Cf与室外空气接触的建筑外围护结构表面积F。建筑的体积V。1、规定建筑体形系数Cf不超过某一限值的目的在 于减少通过建筑外围护结构的热、冷耗。为此，要求 建筑的形体设计应尽可能少凹凸。2、居住建筑规定：（1）条式建筑的Cf< 0.3
9、5;（2）点式建筑的Cf< 0.40。当Cf超过规定的0.01,需相应提高外墙与屋面的 热工性能来补偿，即应将外墙要求的平均传热系数 Km 与屋面要求的传热系数K相应减少0.02w/（m2.k）。3、对夏热冬冷地区，公共建筑节能设计标准 未对建筑的体形系数作规定，其原因在条文中未予说 明。（二）建筑各向立面上的窗墙面积比及窗的遮阳 系数1、窗墙面积比=2、遮阳系数Sc=各向立面的外窗、外门洞口面积 该向立面上的外墙（含 外窗、外门）面积通过窗（含遮阳）进入 室内的热辐射强度 投射在窗外表面上的太阳辐射照度窗的遮阳系数 Sc 是窗本身（含窗框及窗玻璃）的 遮阳系数与内、外遮阳的遮阳系数的乘
10、积，亦称窗的 综合遮阳系数（即 Sc）。3、 居住建筑中规定，东西向窗的遮阳系数CsW 0.30。CsW 0.30是以外窗的传热系数 K v 3.2w/（m2k） 和采取有效的内外遮阳措施后，其综合的隔热性能指 标相当于外墙的隔热指标计算确定的，即有遮阳措施 的外窗的隔热性能应相当于外墙。 只要采取适宜的内、 外遮阳措施，外窗的综合遮阳系数 Cs< 0.30很容易达 到。4、公共建筑中的 Sc 规定与各朝向的窗墙面积比 有关，如标准中的表 所列，具体计算方法 如附录 A （另讲）。5、各向窗墙面积比与窗的传热系数限值 不论是居住建筑还是公共建筑，建筑节能设计中应首先严格控制窗墙面积比，否
11、则将会以提高窗的保 温隔热性能来补偿。 窗墙面积比过大会带来噪声干挠、 眩光、热（冷）能耗大、私密性差、安全性弱及造价 增加等弊病。目前，建筑中的窗是越开越大，而可开 启部分则是越来越小，这是一个不好的设计倾向。所 以，在公共建筑节能设计标准中规定：外窗的可 开启面积不应小于窗面积的 30%；透明幕墙应具有可开启部分或设有通风换气装置窗（含阳台门的透明部分）及玻璃幕墙的保温隔 热性能在标准中是同时对应考虑窗墙（或幕墙） 面积比及窗（或幕墙）的传热系数。（1）居住建筑，为便于应用，根据标准的规 定作了如下调整，如表1：表1居住建筑的窗墙面积比及窗的传热系数限值各向窗墙面积比窗的传热系数限值，w/
