建筑節(jié)能規(guī)劃設(shè)計(jì)
從地區(qū)氣候條件出發(fā),充分利用建筑所在環(huán)境的自然資源和條件,在盡可能不用常規(guī)能源的條件下,遵循氣候設(shè)計(jì)方法和建筑技術(shù)措施,創(chuàng)造室內(nèi)環(huán)境。
炎熱地區(qū)需要考慮通風(fēng)、遮陽、隔熱、降溫……;
寒冷地區(qū)需要采暖、防寒、保溫……;
沿海地區(qū)要防臺風(fēng)、潮濕、積水……;
西北地區(qū)要防風(fēng)沙;
高原地區(qū)則要盡量避免強(qiáng)烈的日照和改善干燥的氣候等,
這些是宏觀選址要考慮的,但還要注重具體地點(diǎn)的小氣候和微氣候情況,具體情況具體分析、具體處理。
我國幅員遼闊,南北跨越熱溫、寒幾個(gè)氣候帶,氣候類型多種多樣,但大部分地區(qū)屬于東亞季風(fēng)氣候,冬夏盛行風(fēng)向交替變更,冬季多干冷的偏北風(fēng),夏季多暖濕的偏南風(fēng)。大部分地區(qū)冬冷夏熱。
建筑熱工分區(qū)
根據(jù)建筑氣候特點(diǎn),以累年最冷月和最熱月平均溫度作為主要指標(biāo),累年日平均溫度≤5℃和≥25 ℃的天數(shù)作為輔助指標(biāo),將我國劃分為5個(gè)建筑熱工分區(qū)。
建筑選址
1.避免凹地建筑
2.避風(fēng)建宅
根據(jù)當(dāng)?shù)仫L(fēng)環(huán)境、建筑物位置和形態(tài),選擇合適位置設(shè)置通氣道;
通過設(shè)計(jì)計(jì)算確定門窗洞口和通風(fēng)口的斷面尺寸、形式。
3.爭取日照
《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的日照標(biāo)準(zhǔn):每套住宅至少應(yīng)有一個(gè)居室空間能獲得日照,且底層居室的窗臺面在大寒日應(yīng)保證有效連續(xù)日照時(shí)間≮2 h。
建筑布局
1)改善日照條件
2)改善風(fēng)環(huán)境
避開不利風(fēng)向;
阻隔冷風(fēng)和降低風(fēng)速;
避免風(fēng)旋、風(fēng)漏斗等局地疾風(fēng)。
3)建立氣候防護(hù)單元
單元組團(tuán),形成較封閉、完整的庭院空間,利用建筑外界面的反射輻射,形成對冬季惡劣氣候條件的有效防護(hù)改善建筑日照條件和風(fēng)環(huán)境。
建筑體形
體形系數(shù):建筑物與室外大氣接觸的外表面積和與其所包圍的體積之比值。
寒冷地區(qū)建筑物的體形系數(shù)宜控制在0.3以下。如果體形系數(shù)不滿足相關(guān)規(guī)定,則必須進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的權(quán)衡判斷。
居住建筑的體形系數(shù)限值
建筑層數(shù)
≤3層
4~8層
9~13層
≥14層
嚴(yán)寒地區(qū)
≤0.50
≤0.30
≤0.28
≤0.23
寒冷地區(qū)
≤0.52
≤0.33
≤0.30
≤0.25
注:嚴(yán)寒地區(qū),在0.3的基礎(chǔ)上每增加0.01,能耗約增加2.4%~2.8%
夏熱冬冷地區(qū)夏季白天要防止太陽輻射,夜間利用自然通風(fēng)、散熱,建筑形態(tài)較豐富。
控制體形系數(shù)的主要方法:
① 減少建筑面寬,加大建筑幢深;
② 增加建筑物層數(shù);
③ 建筑體形變化不宜過多。
宗旨:首先要滿足日照間距,而后復(fù)核其它因素對間距的要求。
夏熱冬冷地區(qū)日照間距為1.1~1.3×建筑高度。
建筑朝向:建筑物主立面的方位角,一般由建筑與周圍道路之間的關(guān)系確定。
選擇原則:冬季獲得足夠日照,主要房間避開主導(dǎo)風(fēng)向;夏季防止太陽輻射與暴風(fēng)雨。
區(qū)域“良好朝向”和“最佳朝向范圍”。
建筑環(huán)境綠化
調(diào)節(jié)碳氧平衡,減輕大氣污染;減低噪聲;遮陽隔熱。
建筑節(jié)能熱工計(jì)算
建筑單體的節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1.體形系數(shù)。
2.外門窗(包括透明幕墻)氣密性要求及K值、遮陽系數(shù)的規(guī)定(限值)和計(jì)算
3.墻體(包括居住建筑的分戶墻和公共建筑中必要的分隔墻)K值的規(guī)定(限值)和計(jì)算,外墻平均K值的計(jì)算。
4.屋面(包括屋頂透明部分)K值的規(guī)定(限值)和計(jì)算。
5.樓地面(包括與室外空氣接觸的挑空樓板)K值的規(guī)定(限值)和計(jì)算地面及地下室外墻的熱阻及限值。
6.了解本地區(qū)居住建筑節(jié)能綜合指標(biāo)的限值。
建筑節(jié)能設(shè)計(jì)涉及面很廣,主要的有兩個(gè)方面:
一是建筑物在發(fā)揮其正常功能過程中的能耗問題。既在滿足人們對舒適熱環(huán)境的前提下合理、有效地使用能源。即采暖通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能。
二是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫、隔熱問題。也就是高效保溫隔熱材料的合理使用和正確布置,以減少外界環(huán)境對室內(nèi)熱環(huán)境的影響。即圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)節(jié)能。這是一個(gè)問題的兩個(gè)方面。兩個(gè)方面結(jié)合得好,就能達(dá)到既節(jié)能,又節(jié)省一次性投資的最佳目的。
建筑節(jié)能設(shè)計(jì)涉及面很廣,主要的有兩個(gè)方面:
一是建筑物在發(fā)揮其正常功能過程中的能耗問題。既在滿足人們對舒適熱環(huán)境的前提下合理、有效地使用能源。即采暖通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能。
二是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫、隔熱問題。也就是高效保溫隔熱材料的合理使用和正確布置,以減少外界環(huán)境對室內(nèi)熱環(huán)境的影響。即圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)節(jié)能。這是一個(gè)問題的兩個(gè)方面。兩個(gè)方面結(jié)合得好,就能達(dá)到既節(jié)能,又節(jié)省一次性投資的最佳目的。
建筑節(jié)能涉及的熱工參數(shù)及計(jì)算內(nèi)容
我們可以通過規(guī)范中對建筑設(shè)計(jì)在節(jié)能方面所需控制并達(dá)到的各項(xiàng)規(guī)定性指標(biāo)及要求來歸納出節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)熟悉并掌握的有關(guān)熱工參數(shù)及計(jì)算內(nèi)容:
設(shè)計(jì)內(nèi)容
規(guī)定性指標(biāo)
傳熱系數(shù)
計(jì)算
數(shù)值
技術(shù)措施
架空樓板
K≤1.5
分戶墻
K≤2.0
樓板
K≤2.0
戶門
K≤3.0
能
耗
指
標(biāo)
采暖年耗電量Eh(KWh/m2)<>
空調(diào)年耗電量Ec(KWh/m2)<>
采暖空調(diào)設(shè)備最低能效比值
注:● K為傳熱系數(shù)[W/(m2·K)]。D為熱隋性指標(biāo)。
設(shè)計(jì)內(nèi)容
規(guī)定性指標(biāo)傳熱系數(shù)
計(jì)算數(shù)值
技術(shù)措施
屋 頂
K≤0.7
外墻(含非透明幕墻)
K≤1.0
架空或外挑樓板
K≤1.0
單一朝向外窗(含透明幕墻)
窗墻面積比
K
傳熱系數(shù)
Sc遮陽系數(shù)
(東、南、西向/北向)
單一朝向外窗(含透明幕墻)
窗墻面積比
≤0.2
>0.2-≤0.3
>0.3-≤0.4
>0.4-≤0.5
>0.5-≤0.7
氣密性等級
≤0.2
≤4.7
-
>0.2-≤0.3
≤3.5
≤0.55/-
>0.3-≤0.4
≤3.0
≤0.50/0.60
>0.4-≤0.5
≤2.8
≤0.45/0.55
>0.5-≤0.7
≤2.5
≤0.40/0.50
氣密性等級
外窗
≥4級
透明幕墻
≥3級
可開啟面積
≥30%
設(shè)計(jì)內(nèi)容
規(guī)定性指標(biāo)傳熱系數(shù)
計(jì)算數(shù)值
技術(shù)措施
屋頂透明部分
≤3.0
≤0.4
屋頂透明部分
≤屋頂總面積的20%
地面和地下室外墻
熱阻R(M2·K)/W
地 面
≥1.2
地面和地下室外墻熱阻R(M2·K)/W
地下室外墻
(與土壤接觸者)
≥1.2
能
耗
指
標(biāo)
采暖年耗電量Eh(kwh/m2)
<>
能耗指標(biāo)
空調(diào)年耗電量Ec(kwh/m2)
<>
采暖、空調(diào)設(shè)備最低能效比值
注:
● K為傳熱系數(shù)[W/(m2·K)]。SC為遮陽系數(shù)。
● 窗墻面積比小于0.4時(shí),玻璃的可見光透射比應(yīng)>0.4。
建筑體形系數(shù)
(一)建筑體形系數(shù)是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積和外表面所包圍的體積之比值。計(jì)算公式:
F0——建筑物與室外大氣接觸的外表面積(m2)
V0——外表面所包圍的建筑體積(m3)
建筑類別
條式建筑
點(diǎn)式建筑
居住建筑
≤0.35
≤0.4
公共建筑
嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)≤0.4。其他地區(qū)無要求。
建筑外墻面面積應(yīng)按各層外墻外包線圍成的面積總和計(jì)算。
建筑物外表面積應(yīng)按墻面面積、屋頂面積和下表面直接接觸室外空氣的樓板(外挑樓板、架空層頂板)面積的總面積計(jì)算。不包括地面面積,不扣除外門窗面積。
建筑體積應(yīng)按建筑物外表面和底層地面圍成的體積計(jì)算。
(二)試計(jì)算三棟十層30m高,每層建筑面積同為600m2,不同平面形狀建筑的體形系數(shù)。
棟號
架空
外圍護(hù)面積F0(m2)
體積V0(m3)
體形系數(shù)S=F0/V0
A
無
98m×30m+600m2=3540
25m×24m×30m=18000
3540/18000=0.197
有
98m×30m+600m2×2=4140
18000
4140/18000=0.23
B
無
110m×30m+600m2=3900
40m×15m×30m=18000
3900/18000=0.217
有
110m×30m+600m2×2=4500
18000
4500/18000=0.25
C
無
140m×30m+600m2=4800
(30m×10m+10m×15m×2)×30m=18000
4800/18000=0.267
有
140m×30m+600m2×2=5400
18000
5400/18000=0.30
若改為六層18m高時(shí)的結(jié)果比較:
棟號
架空層
外圍護(hù)面積F0(m2)
體積V0(m3)
體形系數(shù)S= F0/V0
A
無
98m×18m+600m2=2364
25m×24m×18m=10800
2364/10800=0.22
有
98m×18m+600m2×2=2964
10800
2964/10800=0.27
B
無
110m×18m+600m2=2580
40m×15m×18m=10800
2580/10800=0.24
有
110m×18m+600m2×2=3180
10800
3180/10800=0.29
C
無
140m×18m+600m2=3120
(30m×10m+10m×15m×2)×18m=10800
3120/10800=0.29
有
140m×18m+600m2×2=3720
10800
3720/10800=0.34
結(jié)論
平面外形越緊湊,體形系數(shù)越小;
層數(shù)越少,體形系數(shù)越大;
增設(shè)架空層,體形系數(shù)隨之?dāng)U大。
(三)體形系數(shù)的大小對建筑能耗的影響非常顯著。體形系數(shù)越小,單位建筑面積對應(yīng)的外表面積越小,外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱損失就越小。因此,從降低建筑能耗的角度出發(fā),應(yīng)該將體形系數(shù)控制在一個(gè)較低的水平。但體形系數(shù)的大小與建筑造型、平面布局、采光通風(fēng)等條件緊密相關(guān)。
體形系數(shù)限值規(guī)定過小,將制約建筑師們的創(chuàng)造性,造成建筑造型呆板,平面布局困難,甚至損害建筑功能。因此權(quán)衡利弊,兼顧不同類型的建筑造型,盡可能地減少房間的外圍護(hù)面積,避免因體形復(fù)雜和凹凸過多造成外墻面積太大而提高體形系數(shù)。甚至超過規(guī)定性指標(biāo),得重新調(diào)整建筑平面布局。
控制體形系數(shù)大小的方法:
減少建筑的面寬,加大建筑的進(jìn)深。面寬與進(jìn)深之比不宜過大,長寬比應(yīng)適宜。
增加建筑的層數(shù),多分?jǐn)偽菝婊蚣芸諛前迕娣e。
建筑體型不宜變化過多,立面不宜太復(fù)雜,造型宜簡練。
窗墻比與遮陽系數(shù)
外窗(含透明幕墻)熱工設(shè)計(jì)
在建筑的外窗(含透明幕墻——下同)、墻體、屋面三大圍護(hù)部件中,外窗的熱工性能最差,是影響室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量和建筑能耗的最主要因素之一。它的能耗約為墻體的3倍,屋面的4倍,約占建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)總能耗的40%~50%。因此,加強(qiáng)外窗的保溫隔熱性能,減少窗的熱量損失,是改善室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量和提高建筑節(jié)能水平的非常重要環(huán)節(jié)。
(一)窗墻面積比和傳熱系數(shù):
普通窗戶的保溫隔熱性能差,夏季白天通過窗戶進(jìn)入室內(nèi)的太陽幅射熱也多。窗墻面積比越大,采暖、空調(diào)的能耗也越大。因此從節(jié)能角度出發(fā),必須限制窗墻面積比。一般情況,應(yīng)以滿足室內(nèi)采光要求作為窗墻面積比的確定原則。
1、窗墻面積比計(jì)算:
(1)計(jì)算公式:
ΣAc——同一朝向的外窗(含透明幕墻)及陽臺門透明部分洞口總面積(m2)。
ΣAw——同一朝向外墻總面積(含該外墻上的窗面積)。
平均窗墻面積比
整棟建筑某一相同朝向的外墻面上的窗及陽臺門的透明部分的總面積與該朝向的外墻面的總面積(包括外墻中窗和門的面積)之比。
例:杭州某辦公建筑按節(jié)能分類為乙類建筑,建筑南面為(4米,8開間)32m,層高3米,四層,每層設(shè)窗(3米寬×1.5米高)各8個(gè),求此建筑南面的平均窗墻比。按給出的條件此建筑南面的平均窗墻比應(yīng)為:
(二)外窗遮陽
夏熱冬冷地區(qū),建筑外窗對室內(nèi)熱環(huán)境和空調(diào)負(fù)荷影響很大,通過外窗進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射熱幾乎不經(jīng)過時(shí)間延遲就會(huì)對房間產(chǎn)生熱效應(yīng)。特別是在夏季,太陽輻射如果未受任何控制地射入房間,將導(dǎo)致室內(nèi)環(huán)境過熱和空調(diào)能耗的增加。因此,采取有效的遮陽措施,降低外窗太陽輻射形成的空調(diào)負(fù)荷,是實(shí)現(xiàn)居住建筑節(jié)能的有效方法。由于一般公共建筑的窗墻面積比較大,因而太陽輻射對建筑能耗的影響很大。為了節(jié)約能源,應(yīng)對窗口和透明幕墻采取外遮陽措施。
1、遮陽系數(shù)的定義為在法向入射條件下,通過玻璃構(gòu)件(包括窗的透明部分和不透明部分)的太陽輻射得熱率,與相同入射條件下的標(biāo)準(zhǔn)玻璃(3mm厚)的太陽輻射得熱率的比值。也可認(rèn)為是太陽輻射能透過指數(shù)。(越小越好)
2、計(jì)算公式:
規(guī)定性指標(biāo)詳GB50189-2005標(biāo)準(zhǔn)表4.2.2-4。
有外遮陽設(shè)施時(shí),遮陽系數(shù)=玻璃的遮陽系數(shù)×外遮陽的遮陽系數(shù)。
無外遮陽設(shè)施時(shí),遮陽系數(shù)=玻璃的遮陽系數(shù)。
外遮陽系數(shù)的計(jì)算方法,詳GB50189-2005標(biāo)準(zhǔn)25頁附錄A。
圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位
傳熱系數(shù)KW/(m2·K)
屋面
≤0.70
外 墻(包括非透明幕墻)
≤1.0
底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板
≤1.0
外窗(包括透明幕墻)
傳熱系數(shù)K
W/(m2·K)
遮陽系數(shù)Sw
(東、南、西向/北向)
單一朝向外窗(包括透明幕墻)
窗墻面積比≤0.2
≤4.7
—
0.2<窗墻面積比≤0.3
≤3.5
≤0.55/—
0.3<窗墻面積比≤0.4
≤3.0
≤0.50/0.60
0.4<窗墻面積比≤0.5
≤2.8
≤0.45/0.55
0.5<窗墻面積比≤0.7
≤2.5
≤0.40/0.50
0.7<窗墻面積比≤0.8
≤2.0
≤0.35/0.40
屋頂透明部分
≤3.0
≤0.40
注:有外遮陽時(shí),遮陽系數(shù)=玻璃的遮陽系數(shù)×外遮陽的遮陽系數(shù);無外遮陽時(shí),遮陽系數(shù)=玻璃的遮陽系數(shù)。
夏季不同遮陽措施的遮陽系數(shù)
遮陽形式
遮陽系數(shù)
垂直百葉/稀松織物簾
76%
室內(nèi)水平軟百葉
55 ~ 85%
室內(nèi)布簾
55 ~ 65%
著色玻璃
40 ~ 65%
陽光控制薄膜
20 ~ 60%
樹木完全遮陽、輕微遮陽
20 ~ 60%
室外卷簾百葉
30%
室外遮陽蓬
25 ~ 30%
南向棚架上覆蓋落葉攀緣植物或遮陽織物
20%
室外平行并貼近窗戶的金屬百葉
15 ~ 20%
甲類建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)限值
圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位
傳熱系數(shù)KW/(m2·K)
屋面
≤0.50
外墻(包括非透明幕墻)
≤0.70
底面接觸室外空氣的架空或外挑樓板
≤0.70
外窗(包括透明幕墻)
傳熱系數(shù)KW/(m2·K)
遮陽系數(shù)Sw
(東、南、西向/北向)
單一朝向外(包括透明幕墻)
窗墻面積比≤0.2
≤3.3
—
0.2<窗墻面比≤0.3
≤2.5
≤0.40/—
0.3<窗墻面比≤0.4
≤2.1
≤0.35/0.40
0.4<窗墻面比≤0.5
≤2.0
≤0.32/0.40
0.5<窗墻面比≤0.7
≤1.8
≤0.28/0.35
0.7<窗墻面積比≤0.8(僅適用于南北朝向)
≤1.4
≤0.25/0.28
屋頂透明部分
≤2.0
≤0.28
注:有外遮陽時(shí),遮陽系數(shù)=玻璃的遮陽系數(shù)×外遮陽的遮陽系數(shù);無外遮陽時(shí),遮陽系數(shù)=玻璃的遮陽系數(shù)。
結(jié)論
固定水平外遮陽所達(dá)到的遮陽效果遠(yuǎn)不如室外卷簾百葉的遮陽效果設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮-造型、經(jīng)濟(jì)、美觀、實(shí)用要求。為滿足節(jié)能要求應(yīng)優(yōu)先采用活動(dòng)式外遮陽。
維護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)與計(jì)算
幾個(gè)概念
1.熱阻(R)——表征圍護(hù)結(jié)構(gòu)本身或其中某層材料阻抗傳熱的物理量。是材料厚度與導(dǎo)熱系數(shù)的比值。單位為(m2·K)/W。
2.傳熱阻(R0)——圍護(hù)結(jié)構(gòu)阻抗傳熱能力的物理量。為結(jié)構(gòu)熱阻(R)與內(nèi)、外側(cè)表面換熱阻(Ri、Re)之和。傳熱阻是傳熱系數(shù)K值的倒數(shù)。熱阻越大,熱損失越小。
3.導(dǎo)熱系數(shù)(λ)——指材料傳導(dǎo)熱量的一種能力。即在穩(wěn)定傳熱條件下,1M厚的材料板,兩側(cè)表面溫差為1℃時(shí),每1小時(shí)內(nèi)通過1M2面積內(nèi)傳遞的熱量(瓦特)。單位為w/ (m·k)。
4.傳熱系數(shù)(K)——在穩(wěn)態(tài)條件下,圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)空氣溫度差為1℃,1h內(nèi)通過1M2面積傳遞的熱量(瓦特)。是由于溫度的差異而使熱流從建筑構(gòu)件的熱的一邊向冷的一邊遷移的一個(gè)度量值。單位為w/(m2·k)。K值越小,熱損失越小。
5.外墻平均傳熱系數(shù)(Km)——外墻包括主體部位和周邊熱橋(構(gòu)造柱、圈梁以及樓板伸入外墻部分等)部位在內(nèi)的傳熱系數(shù)平均值。按外墻各部位(不包括門窗)的傳熱系數(shù)對其面積的加權(quán)平均計(jì)算求得。
6.熱橋——指在圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi),由于包含了導(dǎo)熱能力較強(qiáng)的金屬、混凝土等部位,而在此處的熱量流失高于相鄰的部位,這些部位形成傳熱的橋梁,故稱熱橋。借助紅外線技術(shù),可容易看到,這些部位有發(fā)亮的紅色信號,表示這些部位形成熱流密集通道,有特別多的熱量流向室外。
7.保溫材料一般是指導(dǎo)熱系數(shù)λ≤0.2的材料。λ值越大,材料保溫能力越差。
靜止的空氣是導(dǎo)熱系數(shù)最小的一種材料,λ=0.017w/(m·k)。故保溫材料都是一種多孔的輕質(zhì)材料(聚苯乙烯泡沫塑料板的空氣含量97%以上)。即材料的容重越小,導(dǎo)熱系數(shù)越小。
保溫材料只有在干燥的狀態(tài)下才能發(fā)揮其保溫作用。選用的保溫材料必須盡量地不吸水。
(一)熱阻計(jì)算:
1、單一材料層的熱阻計(jì)算:
δj——材料層厚度(m)
λcj——材料計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)[w/ (m·k) ]。
計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)為材料導(dǎo)熱系數(shù)與其修正系數(shù)之積
按GB50176-93規(guī)范63頁附表4.1可得到各材料的λ 值。
2、多層圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱阻計(jì)算:
Rn---圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層的單一熱阻。
3、圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱阻(R0)計(jì)算:R0=Ri+ΣR+Re
Ri——內(nèi)表面換熱阻。按GB50176-93規(guī)范27頁附表2.2。
Re——外表面換熱阻。按GB50176-93規(guī)范28頁附表2.3。
內(nèi)表面換熱阻(Ri)、外表面換熱阻(Re)——圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)表面空氣邊界層阻抗傳熱能力的物理量。一般情況下Ri =0.11(m2·k)/w。 Re=0.04(m2·k)/w(冬季)或0.05(m2·k)/w(夏季)。
(二)傳熱系數(shù)(K)計(jì)算:
R0---圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱阻
1、外墻平均傳熱系數(shù)(Km)計(jì)算(非常重要):
K p——外墻主體部位的傳熱系數(shù)。
KB1、KB2、KB3——外墻周邊熱橋部位的傳熱系數(shù)。
F p——外墻主體部位的面積(m2)。
FB1、FB2、FB3——外墻周邊熱橋部位的面積(m2)。
2、主體部位(墻體)傳熱系數(shù)計(jì)算:
3、周邊熱橋(鋼筋砼梁、板、柱)傳熱系數(shù)計(jì)算:
4、主體部分面積:
Fp=房間開間×層高-梁、板、柱和外門窗積。
5、周邊熱橋部分面積:
FB1、FB2、FB3=鋼筋砼梁、板、柱各自的面積。
外墻熱工計(jì)算規(guī)定性指標(biāo):
類別
K [W/(m2·K)]
傳熱系數(shù)
D熱惰性指標(biāo)
居住建筑
≤1.5
≤1.0
≥3.0
≥2.5
公共建筑
≤ 1.0(國標(biāo))
≤0.7(甲類)
≤1.0(乙類)
≤1.5(丙類)
—
(三)熱惰性指標(biāo)(D)計(jì)算:
1、單一材料層熱惰性指標(biāo)計(jì)算:
R——材料層熱阻(m2·k)/w
S——材料蓄熱系數(shù)w/(m2·k)。
按GB50176-93規(guī)范63頁附表4.1。
熱惰性指標(biāo)(D):應(yīng)用在居住建筑節(jié)能規(guī)定性指標(biāo)中;
蓄熱系數(shù)(S)——當(dāng)某一足夠厚度的單一材料層一側(cè)受到諧波熱作用時(shí),表面溫度將按同一周期波動(dòng)。通過表面的熱流波幅與表面溫度波幅的比值稱為蓄熱系數(shù)。它可表征材料熱穩(wěn)定性的優(yōu)劣。其值越大,材料的熱穩(wěn)定性越好。(空氣間層的蓄熱系數(shù)取S=0)--屬于材料的一項(xiàng)熱工性能,可在材料表中查得。
《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施——節(jié)能專篇/建筑》 P69頁表(10.1.1-1)
屋面的保溫隔熱
屋面在整個(gè)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積中所占的比例雖遠(yuǎn)低于外墻,但對頂層房間而言,卻是比例最大的外圍護(hù)結(jié)構(gòu),相當(dāng)于五個(gè)面被室外氣候所包圍。屋面保溫隔熱性能太差,對頂層房間的室內(nèi)熱環(huán)境和建筑采暖空調(diào)能耗的影響是比較嚴(yán)重的。因此各節(jié)能規(guī)范對屋面的熱工性能均做了嚴(yán)格的規(guī)定。
規(guī)范對屋頂熱工要求的規(guī)定性指標(biāo):
類別
K [w/(m2·k)]
D
居住建筑
≤1.0
≤0.8
≥3.0
≥ 2.5
公共建筑
≤0.7(國標(biāo))
≤0.5(甲類)
≤0.7(乙類)
≤1.0(丙類)
—
各層材料熱工參數(shù)表(供計(jì)算時(shí)參考采用)
序號
每層材料名稱
厚度δ(mm)
干密度P0(kg/m3)
導(dǎo)熱系數(shù)λ[w/(m·k)]
蓄熱系數(shù)S[w/(m2·k)]
修正系數(shù)α
熱阻R
[(m2·k/)w]
熱惰性指標(biāo)D
合計(jì)
傳熱阻R0=R I + ΣR+R e=
傳熱系數(shù)K=1/ R0=
熱惰性指標(biāo)D=ΣD=
如有GB50176-93《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》附表4.2所列情況者,導(dǎo)熱系數(shù)(λ)和蓄熱系數(shù)(S)計(jì)算值應(yīng)分別進(jìn)行修正:λc=λ×α,Sc=S×α。(α為修正系數(shù)。)
為了提高屋面的保溫隔熱性能,設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則:
1、應(yīng)選用導(dǎo)熱系數(shù)(λ)小,蓄熱系數(shù)(S)大的保溫隔熱材料。不宜選用密度(P0)過大的材料,防止屋面荷載過大。
2、根據(jù)建筑物的使用要求,屋面結(jié)構(gòu)形式,環(huán)境氣候條件,防水處理方法和施工條件等因素,屋面保溫措施應(yīng)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。
3、宜采用倒置式屋面保溫隔熱系統(tǒng):防水層設(shè)置在結(jié)構(gòu)層以上、絕熱材料之下,兼作隔氣層。由于絕熱材料的保護(hù)作用,使防水材料避免受到室外空氣溫度的劇烈波動(dòng)變化和紫外線輻射影響及施工原因,造成防水層的損壞。
4、保溫隔熱材料不宜選用吸水率較高的絕熱材料,以防屋面濕作業(yè)時(shí),保溫隔熱層大量吸水,降低熱工性能。否則應(yīng)設(shè)排水孔。一般采用:聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS板)、擠塑聚苯乙烯泡沫塑料板(XPS板)、聚氨酯泡沫塑料等。
屋頂透明部分(玻璃頂)設(shè)計(jì)
公共建筑屋頂透明部分(玻璃頂)的面積不應(yīng)大于屋頂總面積的20%。
不同性質(zhì)建筑由于規(guī)范對其節(jié)能的規(guī)定性指標(biāo)要求不一樣,即使采用相同的屋面構(gòu)造做法,其保溫層厚度可有所不同。不需采用一刀切的手法。
由于大部分屋面其構(gòu)造做法相對統(tǒng)一,因此利用公式及各層材料的熱工參數(shù),可方便地計(jì)算出保溫層厚度。
樓板熱工計(jì)算
類別
傳熱系數(shù)K [w/(m2·/K)]
樓板
底部接觸室外空氣的架空或外挑樓板
居住建筑
≤2.0
≤1.5
公共建筑
—
≤1.0
≤0.7 (甲類)
≤ 1.0(乙類)
≤ 1.5(丙類)
通常情況下,居住建筑的樓板如不作保溫處理,則其傳熱系數(shù)是不能滿足規(guī)定性指標(biāo)的要求的。
各類建筑中底部接觸室外空氣的架空或外挑樓板作為外維護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分,應(yīng)進(jìn)行保溫構(gòu)造設(shè)計(jì)。
建筑節(jié)能的熱工計(jì)算還包括:
地面和地下室保溫隔熱計(jì)算
1.底層地面的熱阻計(jì)算;
2.地下室外墻熱阻計(jì)算;
原理基本相同。