第1个回答 2022-11-29
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“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/(m2.k)（相当于钢框单玻窗）；遮阳系数：Sc＝0.80；窗墙面积比≤0.30；体形系数≤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Km；（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《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CfCf＝
\frac{与室外空气接触的建筑外围护结构表面积F_{o}}{建筑的体积V_{o}}
建筑的体积V
o
与室外空气接触的建筑外围护结构表面积F
o
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≤0.35；（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＝
\frac{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}
该向立面上的外墙(含外窗、外门)面积
各向立面的外窗、外门洞口面积
2、遮阳系数Sc＝
\frac{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}
投射在窗外表面上的太阳辐射照度
通过窗(含遮阳)进入室内的热辐射强度
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Cs≤0.30。Cs≤0.30是以外窗的传热系数K≤3.2w/(m2.k)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4.2.2-4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/(m2.k) 可选择的窗型
≤0.30 居室外窗 K≤4.7 塑钢单玻窗，铝合金断桥单玻窗
辅助房间外窗 K≤4.7 塑钢单玻窗
>0.30且≤0.45 居室外窗 K≤3.2 塑钢中空玻窗，铝合金断桥中空玻窗
辅助房间外窗 K≤4.7 塑钢单玻窗
>0.45 居室外窗 K≤2.5 气密性高的塑钢中空玻窗，带Low-E玻璃的塑钢中空玻窗或断桥中空玻窗
辅助房间外窗 K≤4.7 塑钢单玻窗
（2）公共建筑的规定，如表2：
表2 公共建筑的窗墙面积比及窗的传热系数限值
各向窗墙面积比(含透明幕墙) 窗(含透明幕墙)的传热系数限值w/(m2.k)
≤0.20 ≤4.7
>0.20且≤0.30 ≤3.5
>0.30且≤0.40 ≤3.0
>0.40且≤0.50 ≤2.8
>0.50且≤0.70 ≤2.5
屋顶透明部分 ≤3.0
6、常用玻璃与建筑窗的热工性能如表3、表4所列。表3 常用玻璃的热工性能参数
玻璃类型 普通单层玻璃 9mm厚空气层的普通中空玻璃 12mm厚空气层的普通中空玻璃 12mm厚空气层的中空低辐射玻璃
传热系数w/(m2.k) 5.8~6.4 3.2~3.5 2.8~3.2 1.6~1.8
遮阳系数 0.9 0.8 0.8 0.6
表4 常用建筑窗的保温性能
窗类型 传热系数w/(m2.k) 备 注
铝合金窗 6.0~6.7 单层玻璃
塑 料 窗 4.3~5.7 单层玻璃
铝合金窗 3.8~4.5 普通中空玻璃
塑 料 窗 2.5~3.2 普通中空玻璃
铝合金隔热窗 3.0~3.4 普通中空玻璃；隔热型材
塑 料 窗 1.7~2.0 中空低辐射玻璃
铝合金隔热窗 2.1~2.6 中空低辐射玻璃；隔热型材
7、关于建筑窗与玻璃幕墙的热工性能，在建筑节能设计时需注意：（1）同种玻璃配置的塑钢窗的保温性能优于断热桥铝合金窗，但是，断热桥铝合金窗经优化设计后，保温性能有较大的提高。（2）由于玻璃配置、空气间层厚度、结构工艺、生产厂商等的不同，同种类型窗的传热系数会有较大差异。（3）玻璃的传热系数不能作为玻璃幕墙的传热系数，玻璃幕墙的传热系数应综合考虑玻璃幕墙类型（如明框、隐框）以及明框的连接方式等等。如为明框玻璃幕墙，明框的连接方式对玻璃幕墙整体的传热系数会有较大的影响。（4）当采用隐框玻璃幕墙时，可近似参照玻璃的传热系数来确定玻璃幕墙的热工性能。如采用12mm厚空气层的中空低辐射玻璃的隐框幕墙，其传热系数一般在2.0w/(m2.k)。（5）当采用中空低辐射玻璃还不能满足标准要求时，可采用在中空低辐射玻璃的空气层中充惰性气体。充惰性气体的中空低辐射玻璃的传热系数可降低0.2w/(m2.k)左右。
（6）对热工性能要求较高的玻璃幕墙，可采用通风式双层低辐射玻璃幕墙。如北京某工程，经国家建筑工程质量监督检验中心检测，该类玻璃幕墙的传热系数达到1.0w/(m2.k)。（7）寒冷地区的建筑玻璃幕墙应采用隐框幕墙，明框幕墙应采用断热桥铝合金型材或采取其他有效的断热措施；其他地区的建筑玻璃幕墙宜采用隐框幕墙，明框幕墙宜采用断热桥铝合金型材或采取其他有效的断热措施。（8）寒冷地区、夏热冬冷地区的透明幕墙应采用空气层厚度不小于9mm的中空玻璃或其他类型的相同保温性能的节能玻璃。（三）传热系数K1、传热系数K的概念传热系数K是评价围护结构保温性能的一个指标，它是表明在冬季稳定传热条件下，围护结构两侧的空气温度相差为1K（或1℃）时，单位时间内通过单位平方米面积传递的热量。K值小说明围护结构的保温性能好。单位是w/(m2.k)。2、传热系数K的计算K＝1/Ro，Ro——传热阻，单位为(m2.k)/wRo＝Ri+R+ReRi——结构内表面换热阻，(m2.k)/w，取Ri＝1/8.7＝0.11(m2.k)/w；Re——结构外表面换热阻，(m2.k)/w，取Re＝1/23＝0.04(m2.k)/w；R ——结构本身的热阻，(m2.k)/w，R＝ΣRj（即各层材