建筑节能设计基本概念

建筑节能设计一、总体要求 建筑节能，是指在建筑物的设计、施工、安装和使用过程中，按照有关建筑节能的国家、 行业和地方标准， 对建筑物外围护结构采取隔热保温措施， 选用节能型用能系统、 可再生能源利 用系统及其维护保养等活动。 现阶段节能的目标是， 采用节能的建筑比没有采取节能的建筑， 能 耗要节约 50% ，现阶段的规范、标准都是基于这一点来编制的。二、主要名词解释体形系数： 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，从上述的定义可知，它是单位建筑体积占用的外表面积， 它反映了一栋建筑体形的复杂程度和围护结构散 热面积的多少，体型系数越大 ,其围护结构散热面积就越大，建筑物围护结构传热耗热量就 越大。窗墙面积比： 某一朝向的外窗（包括透明幕墙、外门、阳台门）总面积，与同朝向墙面 总面积（包括门、窗面积在内）之比。导热系数：在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为 1度（K, C），在1 秒内，通过 1 平方米面积传递的热量。传热系数：是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度（K,C） , 1秒内通过 1 平方米面积传递的热量。遮阳系数： 是指太阳辐射总透射比与 3mm 厚普通无色透明平板玻璃的太阳辐射的比值。 遮阳系数越小，阻挡阳光热量向室内辐射的性能越好。三、节能设计的基本要求1、气候分区 居住建筑的节能设计气候分区与公共建筑的有些不一样，但主要就是下列的5 个分区：严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区等；1）严寒地区：必须充分满足冬季保温要求，一般可不考虑夏季防热；代表城市：哈尔滨、 沈阳、长春、乌鲁木齐、呼和浩特等；2）寒冷地区：应满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热；代表城市：北京、天津、 太原、西安、大连、济南、郑州、拉萨等；3）夏热冬冷地区：必须满足夏季防热，适当兼顾冬季保温；代表城市：南京、武汉、合 肥、杭州、长沙、上海、成都、重庆、贵阳等；4）夏热冬暖地区（北区） ：必须充分满足夏季防热要求，同时兼顾冬季保温；代表城市： 福州、梅州、英德；夏热冬暖地区（南区） ：必须充分满足夏季防热要求，可不考虑冬季保温；代表城市： 深圳、广州、东莞、香港、厦门、海口、南宁等。5）温和地区：部分地区应考虑冬季保温，一般可不考虑夏季防热；代表城市：昆明、大 理、安顺、遵义等。6）建筑热工设计分区及设计要求分区名称分区指标设计要求主要指标辅助指标严寒地区最冷月平均温度W-10C日平均温度w5C的天数145d必须充分满足冬季保温 要求，一般可不考虑夏季 防热寒冷地区最冷月平均温度0-10 C日平均温度w 5C的天数为90145d应满足冬季保温要求，部 分地区兼顾夏季防热夏热冬冷 地区最冷月平均温度010C，最热月平均温度2530 C日平均温度w 5C的 天数为090d，日平 均温度25 C的天数 为 40110d必须满足夏季防热要求， 适当兼顾冬季保温夏热冬暖 地区最冷月平均温 度10 C,最热月平均温度2529 C日平均温度25 C的天数为100200d必须充分满足夏季防热 要求，一般可不考虑冬季 保温温和地区最冷月平均温度013C，最热月平均温度1825 C日平均温度w 5C的天数为090d部分地区应考虑冬季保 温，一般可不考虑夏季防 热八、2、建筑、环境总体布局1）建筑的总平面布局，宜充分的利用冬季日照并避开冬季主导风向，利用夏季的主导风 向通风；建筑的主要朝向宜采用南北向或接近南北向，主要房间避免夏季东、西向日 晒。2）建筑周围宜种植树木、植被以取到遮阳、吸收热辐射，尽量避免大面积的硬质铺地； 可在建筑附近设置水面，利用水面平衡环境温度、湿度以及收集雨水；也可设置垂直 绿化、屋面绿化、渗水地面等改善环境温湿度，提高建筑物的室内热舒适度。3）建筑的总体布局要营造良好的风环境，应对建筑的体型、高度、宽度建筑群体组合进 行合理的设计，以利组织室内穿堂风。3、建筑单体设计要点1）体形设计：建筑单体的体形设计应适应不同地区的气候条件。严寒、寒冷地区宜采用 紧凑的体形，缩小体形系数，从而减少热损失；湿热地区建筑的体形宜采用主面长、 进深小，以利通风。2）夕卜围护结构设计：严寒、寒冷地区对建筑的保温要求较高，外墙、屋顶、门窗的传热 系数要小，窗墙面积比不能太大，一般不考虑外遮阳；南方炎热地区对建筑的隔热要 求较高，对外墙、屋顶、门窗的传热系数要求不高，窗墙面积比较大，对外窗的遮阳 要求高，以减少太阳热辐射，外墙面、屋面饰面材质宜选用光滑、浅色材料。3）建筑节能设计标准选择：建筑节能设计分为居住建筑和公共建筑，我们要根据建筑的性质和所在的地区选择相应的规范，深圳建设局深建规20078号文件“关于印发深圳市建筑施工图设计文件抽查办法的通知”（2007年11月18 日）1. 新建、改建、扩建的民用建筑（包括居住建筑和公共建筑）居住建筑：住宅、集体宿舍、公寓、招待所、普通旅馆（分体空调）、疗养院和养老院客房、托幼建筑等；公共建筑：办公建筑、商业建筑、旅游建筑、科教建筑、文卫建筑、通信建筑、交通建筑等、大于10平方米的岗亭；2. 采用集中空调的工业建筑；3. 国家、广东省、深圳市的节能标准中所规定的应当进行节能设计的其它建筑。4. 居住区大于15万平方米用地，要做气流模拟设计。4）建筑节能设计合格判定：建筑节能判定有两种方式，建筑各项指标均满足规范规定的 要求，直接判定该建筑节能合格，称为规定性指标判断；当建筑物的部分指标不满足 规范规定的要求时，需进行节能权衡判断，计算设计建筑的综合能耗，如果设计建筑 的能耗小于参照建筑的能耗即可判定该建筑节能合格，称为性能化指标判断。四、墙体1. 墙体材料：在进行施工图设计时，我们要根据当地的资源条件和习惯做法选择合适的 墙体材料，就节能方面而言，墙体应尽量选择导热系数小、重量轻、强度高的材料。 主要墙体材料性能指标见下表：不同地区单一材料围护墙体选用表分类材料类型材料名称性能指标强度等级容重（kg/m3）导热系数W/(m . K)块材实心砖粘土实心砖MU10MU3018000.81蒸压粉煤灰砖16000.52煤矸石砖13000.56多孔砌体烧结多孔砖MU10MU3017000.76混凝土多孔砖MU10MU3014000.58混凝土小型空 心砌块普通混凝土小 型空心砌块MU5MU219000.81轻集料混凝土 小型空心砌块MU1.5MU1016000.53粉煤灰小型空 心砌块MU2.5MU1511000.44加气混凝土砌 块加气混凝土砌 块A1.0A107000.22板材蒸压加气混凝 土板蒸压加气混凝 土板A2.5A7.55000.19混凝土板材普通混凝土板C25C5025001.74陶粒混凝土板C25C5017000.952. 外墙保温构造：外墙面一般由主体墙面（砖、砌块等砌体）和结构热桥（钢筋混凝土 梁、柱等）组成，尤其要重视热桥部位的节能构造设计，应遵循下列原则：1）外墙保温分为外墙外保温和内保温， 优先选用外保温， 尤其在北方寒冷地区和严寒 地区；2）采用外保温时，应尽量减少混凝土出挑构件；3）当有出挑构件时（阳台、雨棚、空调机板、凸窗板、装饰线等）应采取隔断热桥或 保温措施；4）外保温墙体，窗口外侧四周墙面要进行保温处理；5）采用内保温时， 要注意结构性热桥的影响， 并要进行内部冷凝受潮验算和采取可靠 是防潮措施；6）夏热冬暖地区， 当选用加气混凝土切块做为外墙材料时， 一般可不做保温措施， 但 外墙需满挂钢丝网， 如果隔热验算不满足， 可在热桥部位做保温砂浆， 或加厚抹灰 层；3 外墙外保温构造简图见附表 1；五、屋面屋面保温设置对于整栋建筑来说所占得比重不大， 但对于顶层来说却是必不可少的， 只 要下面是室内使用空间，包括屋面、露台、阳台等都要设置保温措施。1 屋面节能设计措施1）屋面保温可用块材（如 XPS 板、泡沫玻璃板） 、整体现浇（加气混凝土、现喷聚氨 酯），屋面隔热可采用架空、蓄水、种植等屋面构造；2）保温屋面的天沟、檐沟应铺设保温层；3）架空屋面宜在南方炎热地区的建筑物上使用，不应在寒冷地区使用；4）倒置式屋面（防水层在下，保温层在上）和正置式的屋面（防水层在上，保温层在 下）对保温材料的要求不一样， 倒置式的对保温材料要求是吸水率小、 抗压强度高、 并且材料厚度要增加 25%；在湿度大的房间使用正置式的屋面时， 要考虑设置隔气 层。2 屋面保温隔热构造简图见附表 2；六、门窗、幕墙门窗幕墙是建筑外围护结构保温节能的薄弱部位，因为门窗的传热系数比外墙和屋面大得多； 不同地区对门窗的要求也不一样， 寒冷地区主要考虑门窗的传热系数， 而在南方炎热 地区则主要考虑外窗的遮阳。1 门窗类型： 外窗由窗框和玻璃组成， 窗框主要有 （按传热系数由小到大） 普通铝合金框、 塑钢框、断热铝合金框等；玻璃主要有透明玻璃、吸热玻璃（着色玻璃） 、热反射镀膜 玻璃、 LOW-E 玻璃、以及由上述玻璃组合的中空玻璃；上述玻璃中， LOW-E 玻璃性能 最为优良，保温和遮阳均较好，其余玻璃的保温性能相差不大，但透明玻璃的遮阳性能 不好；常用玻璃热工性能指标见下表：典型玻璃的光学、热工性能参数玻璃品种及规格(mm)可见光透射 比Tv遮阳系数SC中部传热系数KW/( m典型外窗遮阳窗遮阳系数=窗玻璃遮阳系数*窗玻璃面积/窗洞口面积一般情况下：窗玻璃面积 /窗洞口面积，铝合金窗可取0.8，塑钢窗取0.7； 不同类型门窗的性能比较见下表： .K)透明 玻璃3透明玻璃0.831.005.86透明玻璃0.770.935.712透明玻璃0.650.845.5吸热 玻璃5绿色吸热玻璃0.770.765.76蓝色吸热玻璃0.540.725.75茶色吸热玻璃0.500.725.75灰色吸热玻璃0.420.695.7热反 射镀 膜玻 璃6高透光热反射玻璃0.560.645.76中等透光热反射玻璃0.400.495.46低透光热反射玻璃0.150.304.66特低透光热反射玻璃0.110.294.6单片Low-E6高透光Low-E玻璃0.610.583.66中等透光型Low-E玻璃0.550.513.5中空 玻璃6透明+12空气+6透明0.710.862.86绿色吸热+12空气+6透明0.660.542.86灰色吸热+12空气+6透明0.380.512.86中等透光热反射+12空气+6透明0.280.342.46低透光热反射+12空气+6 透明0.160.182.36高透光 Low-E+12空气+6透明0.720.621.96中透光 Low-E+12空气+6 透明0.620.501.86较低透光Low-E+12空气+6透明0.480.381.86低透光 Low-E+12空气+6 透明0.350.301.86高透光Low-E+12氩气+6 透明0.720.621.56中透光Low-E+12氩气+6透明0.620.501.4典型玻璃配合不同窗框的整窗传热系数玻璃品种及规格(mm)玻璃中 部传热 系数KgW/( m2 .K)传热系数KW/( m .K)非隔热金 属型材Kf=10.8W/(m .K)框面积15%隔热金属 型材Kf=5.8W/(m .k ) 框面积20%塑料型 材Kf=2.7W / (m .K) 框面积25%透明 玻璃3透明玻璃5.86.65.85.06透明玻璃5.76.55.74.912透明玻璃5.56.35.64.8吸热 玻璃5绿色吸热玻璃5.76.55.74.96蓝色吸热玻璃5.76.55.74.95茶色吸热玻璃5.76.55.74.95灰色吸热玻璃5.76.55.74.9热反 射玻 璃6高透光热反射玻璃5.76.55.74.96中等透光热反射玻璃5.46.25.54.76低透光热反射玻璃4.65.54.84.16特低透光热反射玻璃4.65.54.84.1单片Low-E6高透光Low-E玻璃3.64.74.03.46中等透光型Low-E玻璃3.54.64.03.3中空 玻璃6透明+12空气+6透明2.84.03.42.86绿色吸热+12空气+6透明2.84.03.42.86灰色吸热+12空气+6透明2.84.03.42.86中等透光热反射+12空气+6透明2.43.73.12.56低透光热反射+12空气+6透明2.33.63.12.46高透光Low-E+12空气+6透明1.93.22.72.16中透光Low-E+12空气+6透明1.83.22.62.06较低透光Low-E+12空气+6透明1.83.22.62.06低透光Low-E+12空气+6透明1.83.22.62.06高透光Low-E+12氩气+6透明1.52.92.41.86中透光Low-E+12氩气+6透明1.42.82.31.7七、建筑遮阳建筑遮阳主要是降低夏季太阳热辐射，夏热冬暖地区、夏热冬冷地区的建筑以及寒 冷地区中制冷负荷较大的建筑，外窗(包括透明幕墙)宜设置遮阳；太阳辐射照度随朝 向的不同有较大的差别，一般以水平面最高(屋面)，东、西向次之，南向较低，北向最低；建筑遮阳设计依次考虑屋顶天窗、西向、东向、西南向、东南向、南向窗。建筑 的外遮阳在方案外形设计时就要考虑。建筑外遮阳按构建安装的位置分为四种基本形式：水平式、垂直式、综合式、挡板 式，主要技术要点及使用范围见下表：8外遮阳技术要点及适用范围类型简图技术要点适用范围水平式太阳高度角较大时，能 有效遮挡从窗口上前方投 射下来的直射阳光。水平式遮阳有实心板和 百叶板等多种形式。设计 时应考虑遮阳板挑出长 度、位置。百叶板应考虑 其角度、间距等，既保证 遮挡夏季直射阳光，同时 减少对寒冷季节直射阳光 的遮挡宜布置在北回归线以 北地区南向及接近南向 的窗口和北回归线以南 地区的南向及北向窗口垂直式太阳高度角较小时，能 有效遮挡从窗侧面斜射过 来的直射阳光。当垂直式遮阳布置于 东、西向窗口时，板面应 向南适当倾斜宜布置在北向、东北 向、西北向的窗口综合式能有效遮挡从窗前侧向 斜射下来的直射阳光，遮 阳效果比较均匀宜布置在从东南向到 西南向范围内的窗口挡板式能有效遮挡从窗口正前 方射来的直射阳光。挡板式遮阳使用时应减 少对视线、通风的干扰。 常见的形式有花格式、百 叶式、收放遮阳帘式、吸 热玻璃式等宜布置在东、西向及其 附近方向的窗口八、节能文件编制方案设计阶段，节能设计主要体现在建筑方案设计说明中，一般有个节能设计说明专 篇，只是一些文字性说明；初步设计阶段在方案节能设计说明的基础上进一步深化，交代外围护结构所选用的节 能材料、建筑物节能构造做法以及经建模计算得出各项性能指标表；施工图设计阶段，节能文件包括建筑模型（提供电子文件）、节能计算书（A4 ）、报审表、建筑节能设计说明专篇（蓝图）、节能构造做法表、门窗表和门窗大样等。九、节能审查、备案、验收深圳对节能审查最为严格，在很多审图公司，建筑专业的节能审查单独为一个专业，不 是由建筑专业的审查师审查；审查合格后即送到建设局节能办备案，以备上级部门检查。工程验收， 节能作为一个单独分部工程验收， 主要检查节能送检材料的性能指标是否符 合设计要求，门窗的开启面积是否符合规范要求等。