第三章民用建筑节能设计.

2019/12/191第二章民用建筑节能设计2019/12/192建筑节能定义：指对建筑能耗的降低和建筑使用能量的减少。广义地说，建筑节能包括建筑物内建筑设备系统日常使用的节能、建材生产和建筑物建造过程中的节能、建筑物本体的节能特性等。本章所说的建筑节能特指建筑物本体的节能特性。2019/12/193建筑能耗的基本概念民用建筑：建筑建造和使用过程中的用能，主要包括建筑采暖、空调、热水供应、炊事、电气等方面。按国际惯例，工业建筑使用能耗一般计入工业产品能耗，不计入建筑能耗。建筑能耗的构成采暖空调热水供应电气炊事各部分所占比例(%)65151462019/12/1942.1建筑节能的基本问题建筑节能满足建筑热环境保护人居环境社会经济发展的需要减轻大气污染改善建筑环境2019/12/195建筑节能设计节能设计包括：节能整体设计和节能建筑单体设计。节能整体设计：充分体现“建筑设计结合气候”的设计思想，分析构成气候的决定因素---太阳辐射因素、大气环流因素、地理因素的有利或不利影响，通过建筑的规划布局，创造有利于节能的微气候环境。节能建筑单体设计：分为三部分。一种是从建筑设计本身出发，包括建筑平面的布局，建筑体型体量设计，建筑内外部空间设计，窗、地面积比或者窗、墙面积比的设计等方面；其次是节能技术设计；第三种是类似于生态建筑的特殊的节能建筑的设计。2019/12/196出路！提高建筑围护结构的热工性能利用可再生能源建筑的可持续发展（绿色建筑）2019/12/197提高建筑围护结构的热工性能在建筑冷热负荷的计算时，其中有两项重要的影响因素，即通过围护结构的传热量损失和空气渗透耗热量。这两项都与建筑围护结构材料选择和构造形式有着直接的关系。建筑围护结构的保温、防潮、密封性能等热工性能的提高，可以大大减小建筑物冷热负荷，从而减少建筑设备的能耗、节省能源。2019/12/198利用可再生能源节能建筑在提高围护结构的热工性能的同时，还要在建筑设计中充分考虑最大限度利用自然能和可再生能源，尽量减少常规能源的消耗。例如：无能耗住宅、被动式太阳能住宅等。2019/12/199建筑的可持续发展（绿色建筑）基本内容是要求当代人与后代人发展机会均等，当前的发展不损害后人的生存环境，强调有效和有节制地利用不可再生资源。可持续发展的一个最普遍、最明显的特征是节省能源，包括两层含义，其一是指建筑运营的低能耗，其二指房屋建造过程中的低能耗。2019/12/19102.2节能建筑与建筑节能材料2019/12/1911形态材质材料纤维状无机质天然石棉纤维人造矿物纤维（矿渣棉、岩棉、玻璃棉、硅酸铝棉）有机质天然软质纤维板（木纤维板、草纤维板）微孔状无机质天然硅藻土人造硅酸钙、碳酸镁气泡状有机质天然软木人造泡沫聚苯乙烯塑料、泡沫聚氨酯塑料、泡沫酚醛树脂、泡沫尿素树脂、泡沫橡胶、钙塑绝热板无机质人造膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、加气混凝土、泡沫玻璃、泡沫硅玻璃、火山炭微珠、泡沫粘土等层状金属人造铝箔建筑墙体的绝热材料表:主要绝热材料分类2019/12/1912膨胀珍珠岩及制品由酸性火山玻璃熔岩（即珍珠岩、松脂岩）经破碎、筛分至一定粒度再经预热、瞬时高温焙烧膨胀冷却而制成的一种白色颗粒状的绝热材料。膨胀珍珠岩具有轻质、绝热、吸声、不燃烧、使用温度广、化学稳定性强、无毒、无味等特性。主要用途：（1）做墙体、屋面、吊顶等围护结构的散填隔热保温材料；（2）配置轻骨料混凝土，预制各种轻质混凝土构件；（3）以膨胀珍珠岩为骨料，用各种有机或无机胶结剂制成绝热吸声的膨胀珍珠岩制品。2019/12/19132019/12/1914聚苯乙烯泡沫塑料是以合成树脂为原料，加入发泡剂，通过热分解放出大量气体，形成内部具有无数小气孔材料的塑料制品。主要特点：1）质量轻，堆密度可小到20kg/m3以下，比水轻50倍以上。2）绝热性能好，热导率仅0.044W/(m﹒K)，适合于保温-40～70℃的介质。3）防潮性好，不易吸水。4）施工方便，易于切割，也易于与各种材料结合。5）弹性好，形状保持比较稳定，适用于充当缓冲包装材料。6）加阻燃剂后，具有较好的阻燃性。用途：做墙体、地面和屋面的保温隔热层。2019/12/19152019/12/19163．岩棉、矿渣棉、玻璃棉统称矿物棉。具有多孔性、堆密度小、热导率低、吸声及隔声性能好、不燃、耐腐蚀、防蛀以及化学稳定性好等特点。用途：与作为建筑外围护结构的混凝土墙或砖墙配合可制成保温、隔热、吸声与隔声性能良好的复合墙体结构。2019/12/1917玻璃棉制品岩棉制品矿渣棉制品2019/12/1918节能建筑的门窗材料建筑门窗一般由门窗框材料、镶嵌材料和密封材料构成。门窗材料的选择对建筑节能的影响很大。建筑门窗承担着隔绝与沟通室内外两种环境两个相互矛盾的任务，不仅要求它具有良好的绝热性能，同时还应具有采光、通风、装饰、隔声、防火等多项功能。2019/12/1919门窗框材料表:几种材料的导热系数值λ品种松、杉木塑料钢铝合金λW/(m﹒k)0.14－0.290.10－0.2558.2174.4目前我国常用的门窗框材料有木材、钢材、铝合金、塑料、复合材料等。2019/12/1920镶嵌材料玻璃及其制品是最常用的镶嵌材料。分为：平板玻璃（包括浮法玻璃）、中空玻璃、镀膜玻璃和彩色玻璃。2019/12/19212.3建筑保温与热工设计建筑是由围护结构，包括墙体、屋面、门窗、地面等围合起来的空间，这一空间热环境的优劣，取决于室外自然气候的优劣和围护结构的保温隔热性能的高低。因此，改善建筑围护结构的保温性能和热工性能是建筑节能的首要问题。2019/12/1922按照建筑热工设计分区及设计要求，在冬季时间长、气温低的严寒地区和寒冷地区，为使室内热环境满足人们正常工作和生活的需要，通常都装有采暖设备。为了节省采暖的能耗及维持室内所需的热环境条件，房屋建筑必须具有足够的保温能力。2.3.1建筑保温1、传热基本知识建筑保温建筑防热建筑保温途径围护结构保温设计异常部位的保温措施2019/12/19232.3.1建筑保温1建筑保温的途径（1）建筑体型的设计，应减少外围护结构的总面积FqQ当温差一定时，总传热量与面积成正比。因此，减少建筑物的总面积也就能减少能耗，既能节省开支又能节约能源。Q：总传热量（w·h）q：单位时间单位面积的传热量（w/㎡）τ：传热时数（h）F：围护结构的总面积（㎡）建筑物体形系数：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。（外表面积不包括地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积）2019/12/19241建筑保温的途径建筑物体型系数：即单位体积分摊到的面积根据《民用建筑节能设计标准》中规定，建筑物体型系数宜控制在0.3及以下。若大于0.3，则外围护结构应加强保温。如建筑物的高度相同，则其平面形式为圆形时体型系数最小，依次为正方形、长方形，以及其他组合形式。随着体型系数的增加，单位面积的传热量也相应加大。2019/12/19251建筑保温的途径一般来说，体积小，体形复杂的建筑，S大。如平房和低矮建筑。体积大，体形简单的建筑。S值小。如多层、高层。因此，建筑师处理体型与平面设计时，首先应考虑功能要求，必须正确处理体型，尽量减少表面积以减少热量的散失。※根据调查统计：4个单元6层楼的体型系数为0.28；4个单元3层楼的体型系数为0.34，且采暖能耗比前者多20%。因此居住建筑在一定范围内限制体型，但不作硬性要求。2019/12/19261建筑保温的途径（2）围护结构应具备足够的保温性能FttRFqQeio)(1在室内外温差一定和确定的边界条件下，热阻越大，传热量越小。因此，《民用建筑热工设计规范》中提出，把总热阻Ro作为围护结构保温性能的指标。按热惰性指标D将围护结构分为4类，分别取不同的室外计算温度，从而以不同的总热阻值来调节保温性能。围护结构的热惰性指标D大时，Ro可小些。围护结构的热惰性指标D小时，Ro总热阻增大予以补偿。Q：总传热量（w·h）q：单位时间单位面积的传热量τ：传热时数（h）F：围护结构的总面积（㎡）2019/12/19271建筑保温的途径（3）争取良好的朝向和适当的建筑间距日照间距：指前后两排南向房屋之间，为保证后排房屋在冬至日底层获得不低于二小时的满窗日照而保持的最小间隔距离。)(6.1青岛，多层HDL《青岛市城市建筑规划管理办法》2003规定遮挡建筑高度不超过24米时，其与被遮挡建筑的建筑间距按照日照间距系数确定。日照间距系数为：（一）遮挡建筑的长边与被遮挡建筑相对时，其日照间距系数不小于1.6。其中，被遮挡建筑为学校及托幼园所的教室、寝室、活动室（场地）和疗养院、医院病房、老年休养场所等时，其日照间距系数不小于1.8。2019/12/19281建筑保温的途径（4）增强围护结构的密闭性，防止冷风渗透的不利影响。具体措施：在设计中主要入口避开迎风地段，建筑物外部窗户面积不宜过大，加强门窗密闭性等。例如，北京地区，南向窗，有单层钢窗的热损失是37砖墙的2.2倍。但要注意，注重门窗密闭性之余也要注意透气性。特别是人员密集的场所。门斗2019/12/19291建筑保温的途径（4）增强围护结构的密闭性，防止冷风渗透的不利影响。具体措施：合理布置竖向交通井。高层建筑的竖向交通井如果正对主入口设计，将大大增加不必要的冷风渗透。因此应将门厅和电梯井之间有一段缓冲距离。华尔斯酒店大堂楼梯、电梯以及内天井等上下联系的空间，高度大，能显著增加由热压引起的冷风渗透。2019/12/19301建筑保温的途径（5）避免潮湿，防止内壁产生冷凝。导热系数随含湿量增大而增大，热阻降低，削弱了保温性能。水分产生原因：材料原始湿度，施工中用水，使用过程中进水；地下水。总结：建筑保温的途径（1）建筑体型的设计，应减少外围护结构的总面积（2）围护结构应具备足够的保温性能（3）争取良好的朝向和适当的建筑间距（4）增强围护结构的密闭性，防止冷风渗透的不利影响。（5）避免潮湿，防止内壁产生冷凝。2019/12/19312围护结构的保温设计2.1保温设计的依据（1）基本指标：最小总热阻Ro.min（2）传热特性不同的异常部位形成热桥，热桥的温度低于主体，为免结露，需要进行计算。热桥：如外墙体中的钢或钢筋混凝土骨架，窗洞口的过梁，板材中的肋等。最小总热阻：为使建筑外围护结构内表面不产生结露，外围护结构的总热阻必须大于一定的值，这个值称为“最小总热阻”。最小总热阻由室内外的计算温度差以及室内计算温度与内表面的允许温差所决定。ti-冬季室内计算温度（℃）一般居住建筑取18℃，高级居住建筑、医疗等取20℃。te-冬季室外计算温度（℃）n-温差修正系数Ri-内表面换热阻（m2﹒K/W）Δt-室内气温与外墙内表面之间的允许温差（℃）（如居住建筑外墙允许温差6℃，屋顶4℃。）ieioRtnttR][)(min,2019/12/19322.1保温设计的依据（3）实际情况下不是一维稳定传热，需要考虑热惰性指标D。根据不同的D，取不同的冬季计算温度。《根据民用建筑热工设计规范》的规定，分为四类：Ⅰ型D＞6.0Ⅱ型D=4.1~6.0Ⅲ型D=1.6~4Ⅳ型D≤1.5（4）计算Ro.min时，以室内外温度ti，te为依据。但对于实体砖墙，D=1.6~4.0时，仍按Ⅱ型。2019/12/19332围护结构的保温设计2.2围护结构的经济传热阻按最小传热阻，节省建造费但增加采暖费；无限增加热阻，节省采暖费但浪费建造费，存在最佳经济热阻。世界发达国家外墙保温标准逐渐提高。英国（气候与上海相近）1973年前外墙传热系数1.6w/(m2k)，1974年后1.0w/(m2k)，1982年后0.6w/(m2k)，1988年后0.45w/(m2k)。与北京相近气候的发达国家约为0.35w/(m2k)。我国北京为0.9w/(m2k)。2019/12/19342围护结构的保温设计2.3建筑物耗热量指标的计算是指在采暖期室外平均温度条件下，为保