建筑节能设计计算实例分析

建筑节能设计计算鲁性旭(mobile:[phone].112■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。3■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：Ｓ＝Ｆ０／Ｖ０；2、热阻（单一材料层）：R＝δ／λ；3、热阻（多层围护结构层）：R＝R1+R2+……+Rn；4、传热系数：K＝1／R0＝1/(Ri+R+Re)；其中：Ri＝0.11（0.115）；Re＝0.04（0.043）；4■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δ(m)导热系数λ[w／(m·K)]热阻R(m2·K/w)１、水泥砂浆0.020.930.022２、砖墙0.240.810.296３、硅酸铝保温砂浆0.0250.0620.403４、麻刀灰0.0020.810.0025■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Ｐ63，资料集第２集P205热阻Ｒ＝δ／λ，热工规范Ｐ25，λ的值详热工规范Ｐ63，资料集第２集Ｐ205。传热阻Ｒ０＝Ｒi＋Ｒ＋Ｒe，热工规范Ｐ27。式中Ｒ０——围护结构的传热阻（m2·K/w）；Ｒi——内表面换热阻（m2·K/w），0.115，一般取0.11；Ｒe——外表面换换阻（m2·K/w），0.043，一般取0.04；Ｒ——围护结构热阻（m2·K/w）；Ｒ＝Ｒ1＋Ｒ2＋……＋Ｒn，热工规范Ｐ25。则Ｒ0＝0.115+0.022+0.296+0.403+0.002+0.043＝0.881(m2·K/w)6■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３位，一般情况下取小数点后两位即可。外墙传热系数Ｋ＝1/R０，资料集第二集Ｐ１８９，则Ｋ＝１／0.881＝1.135，取1.14W/（m2·K）。7■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）：D＝R·S6、热惰性指标（多层围护结构）：D＝D1+D2+……+Dn8■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（ρ0），单位：kg/m3导热系数（λ），单位：W/(m2·K)蓄热系数（S），单位：W/(m2·K)[周期24h]比热容（C），单位：kJ/(kg·K)蒸汽渗透阻（μ），单位：g/(m·h·Pa)2、导热系数λ及蓄热系数S的修正系数a:详《民用建筑热工设计规范》GB50176-93，P71在某些情况下，λ及S是要修正的。9■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。10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2.1.1S≤0.3；2.1.2Ki≤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1.1～1.5的方法计算，增加2.2.22.2.2不同朝向的窗墙面积比；11■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1.1～1.5的方法计算；增加2.3.3～2.3.7；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。12■建筑节能设计计算不出现内部冷凝时的三线分布示意图eθmθ室外室内Pm线（实际水蒸和水蒸气分压力）Ps线（θm对应的饱气分压力）ett线（温度分布线）★内部冷凝itiθ13■建筑节能设计计算冷凝界面出现内部冷凝时的三线分布示意图室外mθθ室内和水蒸气分压力）Pm线（实际水蒸Ps线（θm对应的饱气分压力）冷凝点tee★内部冷凝t线（温度分布线）tiiθ14■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td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。15■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θi≥td,即使不搞建筑节能,也应该θi≥td。因为这是民用建筑的最低要求。16■建筑节能设计计算★内部冷凝●常用室内空气露点温度（td）（℃）ti(oC)td(oC)1810.122012.012213.882516.7117■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）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2：评价指标不同保温：Ki，R隔热：夏季计算条件下θi·max（围护结构内表面最高温度）θi·max≤te·max（大体上相当于240厚实心粘土砖的内表面温度）20■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21■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）22■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。23■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qH＝qH·T+qＩNF-qI·H式中qH——建筑物耗热量指标（W/m2）；qH·T——单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量（W/m2）；qＩNF——单位建筑面积的空气渗透耗热量W/m2）；qI·H——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3.80W/m2。24■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160C；te——采暖期室外平均温度（0C），应按本标准附录A附表A采用；新标准P17，省标P19；εi——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P7～P8，资料集第2集P193表2；ititi25■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KI——围护结构的传热系数[W/（m2·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。FI——围护结构的面积（m2），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；A0——建筑面积（m2），应按本标准附录D规定计算，新标准P25，省标P22。ititi26■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：ＱＩＮF＝（ti-te）·Cρ·ρ·N·V式中Cρ——空气比热容，取0.28w·h/(kg·K);ρ——空气密度（kg/m3），取条件下的值；新标准P5，单位kg/m2误，应为kg/m3，省标P19，河南省除安阳和濮阳ρ=1.30外，其他采暖城市ρ=1.29；N——换气次数，住宅建筑取0.51/h，其它居住建筑有相应规定。如：托幼建筑1.51/h。V——换气体积（m3），应按本标准附录D的规定计算。新标准P6，单位m2误，应为m3。新标准P25，省标P22。ititi27■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”。ititi28■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。ititi29■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。ititi30■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”。ititi31■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0.2～1.7０Ｃ，所以此规定不适用于我省，在省标中就将此条修改为（省标Ｐ７）：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。ititi32■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