2 夏热冬暖地区居住建筑围护结构节能技术优化研究

夏热冬暖地区居住建筑围护结构节能技术优化研究2015年3月“十二五”国家科技支撑计划《夏热冬暖地区居住建筑低能耗及热环境改善技术研究与示范》汇报主要内容围护结构节能分析隔热墙材优化应用研究建筑遮阳、采光与通风技术应用研究5234屋面隔热优化应用研究外墙热反射隔热涂料应用技术研究6研究内容及技术路线1课题成果7汇报主要内容围护结构节能分析隔热墙材优化应用研究建筑遮阳、采光与通风技术应用研究5234屋面隔热优化应用研究外墙热反射隔热涂料应用技术研究6研究内容及技术路线1课题成果7隔热墙材优化应用研究屋面隔热优化应用研究建筑遮阳、采光与通风技术应用研究外墙热反射隔热涂料应用技术研究研究外墙自保温体系、自保温墙材性能优化、整理成数据库研究屋面常用保温隔热应用技术、种植屋面应用技术、整理成数据库研究各种外遮阳形式及性能、通风采光遮阳的关系、开发相应的遮阳一体化产品、整理成数据库研究当量热阻、污染修正等应用问题、编制《建筑热反射涂料技术规程》夏热冬暖地区居住建筑围护结构节能技术优化研究1研究内容及技术路线围护结构节能分析围护结构节能因素分析及技术要求汇报主要内容围护结构节能分析隔热墙材优化应用研究建筑遮阳、采光与通风技术应用研究5234屋面隔热优化应用研究外墙热反射隔热涂料应用技术研究6研究内容及技术路线1课题成果7DOE-2能耗模拟软件DOE-2是一个功能很强的建筑能耗模拟软件，在美国已经得到成功应用，其可靠性和适用性已经被广泛认可，它是目前国际上应用最普遍的建筑热模拟软件,用户数达2500～3000家,遍及40多个国家和地区，并且还应用于若干个国家的建筑节能标准编制工作。DOE-2在我国的应用。2001年的《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》2003年的《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》2005年d《公共建筑节能设计标准》等2围护结构节能分析基准建筑参照建筑参照建筑是一个刚好满足节能要求的建筑。参照建筑的建筑形状、大小和朝向均应与所设计建筑物完全相同；参照建筑各朝向和屋面的开窗面积应与所设计建筑物相同；参照建筑外墙和屋顶的各项性能指标应为规定性指标的限值。南面北面2围护结构节能分析基准建筑与参照建筑能耗表3-2典型地区节能效果分析地区全年能耗（kWh/m2）基准建筑能耗（kWh/m2）参照建筑能耗（kWh/m2）节能率总能耗77.7439.5649.12%采暖14.915.77—广州空调62.8333.78—总能耗92.8342.9753.71%采暖47.8719.72—福州空调44.9723.25—总能耗98.9549.4850.00%采暖23.569.60—柳州空调75.3939.88—总能耗80.2639.5950.68%采暖23.229.21—南宁空调57.0530.38—总能耗81.8142.1848.43%采暖3.901.24—湛江空调77.9140.95—平均总能耗————50.34%2围护结构节能分析广州参照建筑能耗单位：（kWh/m2）39.3743.2845.9844.3939.5642.9745.1445.14北东北东东南南西南西西北总能耗采暖空调广州基准建筑能耗单位：（kWh/m2）80.0186.8790.5487.7577.7485.2188.9585.31北东北东东南南西南西西北总能耗采暖空调图3-3广州地区建筑朝向对能耗的影响朝向对能耗的影响福州参照建筑能耗单位：（kWh/m2）44.3147.2848.6146.0842.9746.3149.2047.59北东北东东南南西南西西北总能耗采暖空调福州基准建筑能耗单位：（kWh/m2）96.66101.87104.0599.0592.8399.02105.16102.63北东北东东南南西南西西北总能耗采暖空调图3-4福州地区建筑朝向对能耗的影响南区北区建筑南北朝向能耗相对较低，东西朝向能耗较大，东西朝向比南北朝向全年能耗各地平均高出15％左右；2围护结构节能分析围护结构对能耗的影响表3-4传统围护结构在参照建筑的能耗分析表3-3节能围护结构在基准建筑的能耗分析地区节能围护结构基准建筑围护结构节能率广州55.1777.7429.04%福州64.6392.8330.39%柳州69.7798.9529.49%南宁57.3780.2628.53%湛江57.6781.8129.51%平均——29.39%地区传统围护结构参照建筑围护结构节能率广州55.8639.56-41.21%福州63.2242.97-47.12%柳州71.4849.48-44.46%南宁56.8039.59-43.49%湛江62.3742.18-47.85%平均——-44.82%比例屋面10%门窗16%外墙74%图3-8围护结构构成影响主要是屋面、门窗以及外墙三个因素夏热冬暖地区建筑只依靠采用节能围护结构能够达到平均节能29.39%～44.82%2围护结构节能分析屋面对能耗的影响地区节能屋面K＝1.0W/(m2·K)基准建筑屋面K＝1.8W/(m2·K)节能率广州75.7677.742.54%福州90.0392.833.02%柳州95.8098.953.19%南宁77.8880.262.97%湛江79.1581.813.25%平均——2.99%地区传统屋面K＝1.8W/(m2·K)参照建筑屋面K＝1.0W/(m2·K)节能率广州41.0639.56-3.80%福州45.0542.97-4.84%柳州51.9049.48-4.88%南宁41.3739.59-4.51%湛江44.2742.18-4.94%平均——-4.59%表3-5节能屋面在基准建筑的能耗分析（全年能耗单位：kWh/m2）表3-6传统屋面在参照建筑的能耗分析（全年能耗单位：kWh/m2）通过改进屋面热工性能对节能率的影响为2.99%～4.59%2围护结构节能分析门窗对能耗的影响地区节能门窗K＝2.5W/(m2·K)SC＝0.6基准建筑门窗K＝6.4W/(m2·K)SC＝0.9节能率广州69.9677.7410.01%福州81.6892.8312.01%柳州91.9198.957.12%南宁70.5380.2612.13%湛江68.6081.8116.15%平均——11.48%地区传统门窗K＝6.4W/(m2·K)SC＝0.9参照建筑门窗K＝2.5W/(m2·K)SC＝0.6节能率广州47.5939.56-20.31%福州51.4342.97-19.69%柳州59.9549.48-21.15%南宁47.3539.59-19.61%湛江53.4742.18-26.76%平均——-21.50%表3-7节能门窗在基准建筑的能耗分析（全年能耗单位：kWh/m2）表3-8传统门窗在参照建筑的能耗分析（全年能耗单位：kWh/m2）门窗对节能率的影响为11.48%～21.50%。2围护结构节能分析门窗对能耗的影响0%2%4%6%8%10%12%14%0.640.60.550.50.450.40.350.30.25传热系数K节能率广州福州柳州南宁湛江0%2%4%6%8%10%12%14%0.90.850.80.750.70.650.6遮阳系数SC节能率广州福州柳州南宁湛江图3-9基准建筑门窗SC对节能率的影响图3-10基准建筑门窗K对节能率的影响35%39%43%47%51%55%0.640.60.550.50.450.40.350.30.25传热系数K节能率广州福州柳州南宁湛江35%39%43%47%51%55%0.90.850.80.750.70.650.6遮阳系数SC节能率广州福州柳州南宁湛江图3-11参照建筑门窗SC对节能率的影响图3-12参照建筑门窗K对节能率的影响除福州以外的地区门窗传热系数对建筑节能率影响较小，遮阳系数是传热系数对节能率的影响的2.2～5.4倍。门窗SC对节能率的影响门窗K对节能率的影响2围护结构节能分析外墙对能耗的影响地区节能墙体K＝1.5W/(m2·K)基准建筑墙体K＝2.47W/(m2·K)节能率广州68.5377.7411.85%福州79.6092.8314.26%柳州86.7598.9512.33%南宁69.9380.2612.88%湛江72.7481.8111.09%平均——12.48%地区传统墙体K＝2.47W/(m2·K)参照建筑墙体K＝1.50W/(m2·K)节能率广州46.7439.56-18.16%福州52.8642.97-23.01%柳州62.9649.48-27.24%南宁47.6939.59-20.48%湛江49.6642.18-17.72%平均——-21.32%表3-9节能墙体在基准建筑的能耗分析（全年能耗单位：kWh/m2）表3-10传统墙体在参照建筑的能耗分析（全年能耗单位：kWh/m2）外墙对节能率的影响为12.48%～21.32%。2围护结构节能分析建筑节能65％的条件下外墙热工要求45%50%55%60%65%70%75%1.501.140.930.780.680.600.530.480.44外墙传热系数K[W/m2·K]节能率广州福州柳州南宁湛江节能65%45%50%55%60%65%70%75%1.501.140.930.780.680.600.530.480.44外墙传热系数K[W/m2·K]节能率广州福州柳州南宁湛江节能65%图3-13SC=0.6时外墙对节能率的影响图3-14SC=0.5时外墙对节能率的影响45%50%55%60%65%70%75%1.501.140.930.780.680.600.530.480.44外墙传热系数K[W/m2·K]节能率广州福州柳州南宁湛江节能65%45%50%55%60%65%70%75%1.501.140.930.780.680.600.530.480.44外墙传热系数K[W/m2·K]节能率广州福州柳州南宁湛江节能65%图3-15SC=0.4时外墙对节能率的影响图3-16SC=0.3时外墙对节能率的影响外墙K的增加，节能率出现非线性增长，当K到一定程度后，节能率曲线接近水平。SC适当减小后，节能65％容易实现。45%50%55%60%65%70%75%1.501.140.930.780.680.600.530.480.44外墙传热系数K[W/m2·K]节能率广州福州柳州南宁湛江节能65%图3-17SC=0.2时外墙对节能率的影响2围护结构节能分析建筑节能65％的条件下外墙热工要求表3-11节能65％的前提下对外墙传热系数K的要求(单位：W/m2·K)推荐值可选值候选值注：地区SC=0.6SC=0.5SC=0.4SC=0.3SC=0.2广州——0.440.630.911.14福州0.640.740.820.880.93柳州——0.470.550.750.90南宁——0.520.690.820.95湛江————0.540.821.112围护结构节能分析《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》修编解决了以下重点问题：1、细化规定性指标；2、研究居住建筑自然通风的具体要求和措施；3、研究遮阳构造，提供设计参数；4、研究与突出居住建筑朝向对节能指标要求；5、研究墙体传热系数、热惰性与自然通风降温的关系，给出适合的指标要求；6、研究进一步严格软件计算进行综合评定的方法。2围护结构节能分析福州市市辖区和厦门市：围护结构节能水平提高接近5%，总体节能水平接近60%2围护结构节能分析汇报主要内容围护结构节能分析隔热墙材优化应用研究建筑遮阳、采光与通风技术应用研究5234屋面隔热优化应用研究外墙热反射隔热涂料应用技术研究6研究内容及技术路线1课题成果73隔热墙材优化应用研究常见的自保温墙体材料淤泥烧结多孔砖煤矸石烧结多孔砖加气混凝土砌块加气混凝土砌块3隔热墙材优化应用研究砌块热工性能优化研究390190190R153903540401021910219102174018404023R154017540956023103121390190190R15390354040102191