建筑节能设计计算实例分析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,建筑节能设计计算,(mobile:),2005.11,1,建筑节能设计计算,建筑节能设计计算步骤,（50标准）,建筑节能设计现状,05年9月，由国务院组织，国家发改委、国土资源部、建设部、农业部联合召开的“全国推进墙体材料革新和推广节能建筑”电视电话会议。,全国：建设部副部长仇宝兴指出：,施工图设计文件执行节能标准的,严寒和寒冷地区 90 实际施工的 50,夏热冬冷地区 20 实际施工的 14,我省（今年10月节能专项检查，不完全统计），30地市新建建筑100按节能标准设计，15的没有节能设计，55执行节能标准的30%80%。按图纸施工的更少。,2,建筑节能设计计算,建筑节能设计计算常用公式,1、体形系数：,；,2、热阻（单一材料层）：,R,；,3、热阻（多层围护结构层）：,R R,1,+R,2,+,+ R,n,；,4、传热系数：,K,1 R,0,1/,(R,i,+R +R e,),；,其中：,R,i,0.11（0.115）；R,e,0.04（0.043）；,3,建筑节能设计计算,建筑节能设计计算常用公式,例：,各层材料名称,厚 度,(m),导热系数,w(mK),热 阻,R(m,2,K/w),、水泥砂浆,0.02,0.93,0.022,、砖墙,0.24,0.81,0.296,、硅酸铝保温砂浆,0.025,0.062,0.403,、麻刀灰,0.002,0.81,0.002,4,建筑节能设计计算,建筑节能设计计算常用公式,表中的导热系数查表得出，热工规范63，资料集第集,P205,热阻，热工规范25，的值详热工规范63，,资料集第集205。传热阻,i,e,，热工规范27。,式中,围护结构的传热阻（m,2,K/w）；,i,内表面换热阻（m,2,K/w） ，0.115，一般取0.11；,e,外表面换换阻（m,2,K/w） ，0.043，一般取0.04；,围护结构热阻（m,2,K/w） ；,12n，热工规范25。,则,0,0.115+0.022+0.296+0.403+0.002+0.043,0.881(m,2,K/w),5,建筑节能设计计算,建筑节能设计计算常用公式,本工程中因为有麻刀灰热阻0.002，故取小数点后位，一般情况下取小数点后两位即可。,外墙传热系数1/R,，资料集第二集，,则0.8811.135 ，取1.14W/（m,2,K）。,6,建筑节能设计计算,建筑节能设计计算常用公式,5、热惰性指标（单一材料围护结构）：,DRS,6、热惰性指标（多层围护结构）：,D D,1,+ D,2,+,+ D,n,7,建筑节能设计计算,建筑材料热物理性能计算参数,1、通常有以下5个：,干密度（,0,），单位：k g/m,3,导热系数（,），单位：W/(m,2,K),蓄热系数（ S,），单位：W/(m,2,K) 周期24h,比热容（C,），单位：kJ/(kg,K),蒸汽渗透阻（,），单位：g / (m, h Pa,),2、导热系数,及蓄热系数S 的修正系数a:,详民用建筑热工设计规范GB 50176-93，P71,在某些情况下，,及S 是要修正的。,8,建筑节能设计计算,建筑节能设计计算步骤（50标准）,1,、非住宅居住建筑,1.1 确定节能方案、统计建筑体积、外表面积、计算不同构造外墙的传热面积和传热系数；,1.2 工程概况,建设地点、层数、朝向、阳台类型、建筑体积、外表面积、体形系数、 等；,1.3 计算外墙平均传热系数,1.4,计算各部分围护结构的传热系数；,1.5,围护结构热桥部位内表面温度验算。,9,建筑节能设计计算步骤,2、住宅建筑,2.1 判定是否满足三个条件,2.1.1 S0.3；,2.1.2 K,i,限值；,2.1.3 窗墙面积比规定的数值。,2.2 若满足三个条件,2.2.1 按1.11.5的方法计算，增加2.2.2,2.2.2 不同朝向的窗墙面积比；,10,建筑节能设计计算,建筑节能设计计算步骤,2、住宅建筑,2.3 若不满足三个条件,2.3.1 计算建筑面积；,2.3.2 按1.11.5的方法计算；增加2.3.32.3.7；,2.3.3 计算围护结构各部分的传热系数和传热面积；,2.3.4 计算围护结构的传热耗热量；,2.3.5 计算建筑物空气渗透耗热量；,2.3.6 计算建筑物耗热量指标；,2.3.7 围护结构热桥部位内表面温度验算。,11,建筑节能设计计算,12,建筑节能设计计算,13,建筑节能设计计算,之内部冷凝, 两种情况, 内部冷凝（冷凝界面出现在墙体内部）, 内表面结露（冷凝界面或露点温度t,d,出现在墙体内表面）, 以上两种情况都会导致外墙内表面潮湿、长霉,这是规范不允许的。,14,建筑节能设计计算, 内部冷凝, 民用建筑热工设计规范GB50176-93第4.3.1条：,【强条】 “围护结构热桥部位的内表面温度不应低于室内空气露点温度”, 公共建筑节能设计计算标准GB50189-2005第4.2.3条：,“外墙与屋顶的热桥部位的内表面温度不应低于室内空气 露点温度”, 可见，并不是因为搞建筑节能，才要求,i, t,d,即使不搞建筑节能,也应该,i, t,d,。因为这是民用建筑的最低要求。,15,建筑节能设计计算, 内部冷凝, 常用室内空气露点温度（t,d,）（,）,t,i,(,o,C),t,d,(,o,C),18,10.12,20,12.01,22,13.88,25,16.71,16,建筑节能设计计算,保温和隔热的区别, 保温,通常是指在冬季室内外温度条件下，围护结构阻止由室内向室外传热，从而使室内保持适当温度的能力。, 隔热,通常是指在夏季自然通风条件下，围护结构在室外综合温度（室外空气和太阳辐射合成）和室外空气温度波作用下，其内表面保持适当温度的能力,17,建筑节能设计计算,之,保温和隔热的区别, 保温和隔热的主要区别（3不同）, 不同1：传热过程不同,保温：冬季,单向：室内向室外传热,稳定：按稳态传热考虑,隔热：夏季,双向：室内向室外传热,室外向室内传热,波动：周期性波动传热（24h）,18,建筑节能设计计算,之,保温和隔热的区别, 保温和隔热的主要区别（3不同）, 不同2：评价指标不同,保温：K,i,， R,隔热：夏季计算条件下,imax,（围护结构内表面最高温度）,imax, t,emax,（大体上相当于240厚实心粘土砖的内表面温度）,19,建筑节能设计计算,之,保温和隔热的区别, 保温和隔热的主要区别（3不同）, 不同3：构造措施不同,保温：K小， R大的材料为优,如：彩色钢板EPS板，聚氨酯泡沫加芯板，等，多孔轻质材料 如： EPS100,R=2.13, D=1.5;,加气砼100,R=0.46, D=1.63,隔热：K小，D大（即R大，S大）的材料为优,如：上述多孔轻质材料，其保温性能好，热稳定性差,保温：受构造层次排列影响较小,隔热：受构造层次排列影响较大,相同材料、厚度，构造层次排列不同，对保温影响小,对隔热影响大,20,节能标准中的有关规定,适用范围的规定,（JGJ26-95）总则1.0.2：,本标准适用于严寒和寒冷地区设置集中采暖的新建和扩建居住建筑建筑热工设计与采暖节能设计。暂无条件设置集中采暖的居住建筑，其围护结构宜按本标准执行。,（标准中P1）,21,节能标准中的有关,适用范围的规定,说明：,暂无条件设置集中采暖的居住建筑，其围护结构按本标准执行，一则有利于节能和改善室内热环境，二则为将来条件许可时设置集中采暖创造有利条件。也就是说，不管设置集中采暖与否，居住建筑的围护结构都按本标准执行。详新标准P36。,22,节能标准中的有关规定,建筑物耗热量指标计算方法的规定,3.0.1 建筑耗热量指标应按下式计算,建筑耗热量指标应按下式计算,q,H,q,HT,+,q,NF,- q,IH,式中 q,H,建筑物耗热量指标（W/m,2,）；,q,HT,单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量（W/m,2,）；,q,NF,单位建筑面积的空气渗透耗热量W/m,2,）；,q,IH,单位建筑面积的建筑物内部得热（包括炊事、照明、家电和人体散热），,住宅建筑,，取3.80 W/m,2,。,23,节能标准中的有关规定,3.0.2,单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量应按下式计算：,式中 ti全部房间平均室内计算温度，一般住宅建筑，取16,0,C；,te采暖期室外平均温度（,0,C），应按本标准附录A附表A采用；新标准P17，省标P19；,i,围护结构传热系数的修正系数，应按本标准附录B采用；新标准P22，省标P20、P21，热工规范P7P8，资料集,第2集P193表2；,24,节能标准中的有关规定,单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量的计算：,式中 K,I,围护结构的传热系数W/（m,2,K），对于外墙应取其平均传,热系数，计算方法见本标准附录C；新标准P24。,F,I,围护结构的面积（m,2,），应按本标准附录D的规定计算；新标准P25，省标P22；省标的C.O.5条后面少了一句话：当楼梯间不采暖时，应减去楼梯间的外墙面积；,A,0,建筑面积（m,2,），应按本标准附录D 规定计算，新标准P25， 省标P22。,25,节能标准中的有关规定,3.0.3 单位建筑面积的空气渗透耗热量应按下式计算：,F,（t,i,-te）CNV,式中,C,空气比热容，取0.28wh/(kgK);,空气密度（kg/m,3,），取条件下的值；新标准P5，单位kg/m,2,误，应为kg/m3，省标P19，河南省除安阳和濮阳=1.30外，其他采暖城市=1.29；,N换气次数，住宅建筑取0.5 1/h，其它居住建筑有相应规定。如：托幼建筑1.5 1/h。,V换气体积（m,3,），应按本标准附录D的规定计算。新标准P6，,单位m,2,误，应为m,3,。新标准P25，省标P22。,26,节能标准中的有关规定,关于非住宅居住建筑,3.0.6,集体宿舍、招待所、旅馆、托幼建筑等采暖居住建筑围护结构的保温应达到当地采暖住宅建筑相同的水平。, 注意,50,标准中，住宅与非住宅是,分开,的；,65,标准中，住宅与非住宅是,不分开,的；,65,标准1.0.2条，,居住建筑包括住宅、集体宿舍、公寓、招待所、医院病房楼、托幼建筑等。,在以后的各章节中均用的是,“居住建筑”。,27,节能标准中的有关规定,关于非住宅居住建筑,50标准中，规定的建筑耗热量指标和采暖耗煤量指标，是对采暖住宅的，不包括住宅外的其他居住建筑（集体宿舍、招待所、旅馆、托幼建筑等）。六中规定了非住宅居住建筑围护结构的保温应达到当地采暖住宅建筑相同的水平。换句话说，对非住宅居住建筑只有围护结构的传热系数要求（新标准P8，表 4.2.1），而没有耗热量指标和耗煤量指标的要求。,28,节能标准中的有关规定,关于非住宅居住建筑,这是因为非住宅居住建筑，人居密度较大，其换气次数和换气耗热量一般都高于住宅，但目前对此还缺乏调研和测试数据，难以作出定量分析，故新标准只对采暖住宅建筑的耗热量指标作出规定，而对集体宿等非住宅居住建筑的耗热量指标不作规定。但它们的围护结构保温应达到当地采暖住宅建筑相同的水平。详新标准P39。,29,节能标准中的有关规定,建筑热工设计的规定,4.1,一般规定,4.1.1 建筑物朝向宜采用南北向或接近南北向，主要房间宜避开冬季主导风向。,说明：,建筑朝向是由多种因素决定的，并不仅仅是取决于采暖能耗。因此，在规定的用词上用 “宜”。,30,节能标准中的有关规定,建筑热工设计的规定,4.1.2 建筑物体形系数宜控制在0.3及0.3以下；若体形系数大于0.3，则屋顶和外墙应加强保温，其传热系数应符合表4.2.1的规定。,（新标准P7，省标P8）,说明：,河南省的采暖期室外平均温度为0.21.7，所以此规定不适用于我省，在省标中就将此条修改为（省标）：,采暖居住建筑的楼梯间和外廊应设置外窗，楼梯间可不设采暖设施，但楼梯间隔墙和户门应采取保温措施，并应计算其传热耗热量。,31,节能标准中的有关规定,建筑热工设计的规定,4.2 围护结构设计,4.2.1 不同地区采暖居住建筑各部分围护结构的传热系数不应超过表4.2.1规定的限值,（此条为强制性条文）。新标准。省标在这句话的后面增加了下边内容：,若体形系数大于0.3或者围护结构的部分传热系数达不到表4.2.1要求时，应按本细则3.0.33.0.5条规定，对整个建筑的耗热量指标进行验算，确保达到表3.0.1规定的要求。,32,节能标准中的有关规定,建筑热工设计的规定,4.2.2 当实际采用的窗户传热系数比表4.2.1规定的限值低0.5及0.5以上时，在满足本标准规定的耗热量指标条件下，可按本标准3.0.13.0.3条规定的方法，重新计算确定外墙和屋顶所需的传热系数。,说明：,窗户保温性能好了，外墙和屋顶的传热系数可以大一些，但建筑物的耗热量指标不变。,33,节能标准中的有关规定,建筑热工设计的规定,4.2.3 外墙受周边混凝土梁、柱等热桥影响条件下，其平均传热系数不应超过表4.2.1规定的限值。,说明：,在表4.2.1（新标准）中，表下面注：表中外墙的传热系数限值系指考虑周边热桥影响后的外墙平均传热系数。,34,节能标准中的有关规定,建筑热工设计的规定,4.2.4 窗户（包括阳台门上部透明部分）面积不宜过大，不同朝向的窗墙面积比不应超过表4.2.4规定的数值。,不同朝向的窗墙面积比 表4.2.4,朝向,窗墙面积比,北,0.25,东、西,0.30,南,0.35,35,节能标准中的有关规定,建筑热工设计的规定,注：如窗墙面积比超过上表规定的数值，则应调整外墙和屋顶等围护结构的传热系数，使建筑物耗热量指标达到规定要求。,说明：,目前的住宅设计中，窗墙面积比一般都大于上表中的数值，在这种情况下，就要调整外墙和屋顶的传热系数，目的是控制建筑物耗热量指标。,36,节能标准中的有关规定,建筑热工设计的规定,4.2.5 设计中应采用气密性良好的窗户（包括阳台门），其气密性等级，在层建筑中，不应低于现行国家标准建筑外窗空气渗透性能分级及其检验方法（GB7107）规定的级水平；在730层建筑中，不应低于上述标准规定的级水平。,说明：,此条是对窗的气密性的规定，这只是个定性的规定，实际上，空气渗透耗热量指标的计算与外窗的空气渗透性能等级没有关系。在公式,q,INF,=(t,i,-t,e,)(CNV)/A,0,中，没有外窗的气密性等级参数。,37,节能标准中的有关规定,建筑热工设计的规定,级:,q,L,2.5m,3,/(mh),级:,q,L,1.5m,3,/(mh),建筑外窗空气渗透性能分级及其检验方法 （GB7107）现在是,3级:,q,L,2.5m,3,/(mh),4级:,q,L,1.5m,3,/(mh),38,节能标准中的有关规定,建筑热工设计的规定,4.2.6 在建筑物采用气密窗或窗户加设密封条的情况下，房间应设置可以调节的换气装置或其他可行的换气设施。,说明：,此条主要是从卫生方面考虑的，同时考虑到今后的发展。有些发达国家住宅中有换气设施。,39,节能标准中的有关规定,建筑热工设计的规定,4.2.7 围护结构的热桥部位应采取保温措施，以保证其内表面温度不低于室内空气露点温度并减少附加传热热损失。,说明：,此条在新标准中不是强制性条文，但在热工规范和采暖居住建筑节能检验标准中是强制性条文。,40,节能标准中的有关规定,建筑热工设计的规定,4.2.8 采暖期室外平均温度低于-5.0,的地区，建筑物外墙在室内地坪以下的垂直地面，以及周边直接接触土壤的地面应采取保温措施。在室内地坪以下的垂直地面，其传热系数不应超过表4.2.1规定的周边地面传热系数限值。在外墙周边从外墙内侧算起2.0m范围内，地面的传热系数不应超过0.30/(m,2,K)。,说明：,此条是关于严寒地区周边地面保温措施的规定。我省是寒冷地区，所以，省标中取消了这一条。但我们需要了解这一点，当我们设计严寒地区工程时，就要考虑这一规定。,41,建筑节能设计计算,1.3-2、室外和室内温度波,42,谢 谢,43,