建筑節能PPT 課件

建筑節能

BuildingEnergyEfficiency

天津大學王立雄黨睿課程體系第1章建筑節能基本知識第2章建筑節能設計原理第3章建筑規劃設計與節能第4章建筑單體設計與節能第5章圍護結構節能設計第6章遮陽設計第7章采暖節能設計第8章制冷節能原理第9章采光與照明第10章太陽能利用第1章建筑節能基本知識1.1建筑節能的重要意義1.2國外建筑節能概況1.3我國建筑能耗概況和節能任務1.4建筑節能領域中常用的名詞術語1.5與建筑節能相關的規范與標準1.6綠色建筑的評價1.1建筑節能的重要意義1.1.1為什么要建筑節能（1）保證經濟可持續發展經濟增長：建筑增加（20億㎡/年）、舒適度提高、能耗加大（20%）城鎮化：2001～2014年城鎮化率從37.7%增長到52.6%，城鎮居民戶數從1.55億戶增長到2.49億戶，城鎮建筑能耗比農村高。（2）環境保護建筑物在建設和使用中的排放占溫室氣體總排放量的45%，其中用于冬季采暖的燃煤排放是WHO最高標準的2~5倍。（3）舒適度風、光、熱、濕、聲1.1.2建筑節能經歷的三個階段：能源節約；在建筑中保持能源，即減少建筑中能量的散失；目前得到廣泛認可、更具積極性的定義是“提高建筑中的能源利用效率”，即以主動性、積極性的策略節省能源消耗、提高能源利用效率。1.2國外建筑節能概況與氣候條件接近的西歐或北美國家相比，中國住宅的單位采暖建筑面積一般要多消耗2～3倍以上的能源，而且舒適性較差。中國建筑外墻熱損失是加拿大和其它北半球國家同類建筑的3～5倍，窗的熱損失在2倍以上。我國居住建筑對新風量要求很低，但發達國家對此有很高要求。國外建筑外圍護結構傳熱系數[W/(m2·k)]國家外墻外窗屋頂中國北京0.35[1]0.40[2]0.45[3]1.50～1.80[1]1.80～2.00[2]1.80～2.00[3]0.30[1]0.35[2]0.40[3]天津0.35[1]0.40[2]0.45[3]1.50～2.00[1]1.80～2.30[2]1.80～2.30[3]0.20[1]0.25[2]0.25[3]瑞典（南部地區）0.172.00.12丹麥0.20（重量</m2）0.30（重量</m2）2.90.15德國

柏林0.501.500.22英國0.45（雙玻璃）0.45法國（RT2005規范）0.452.60.28加拿大相當于哈爾濱采暖度日數0.272.220.17相當于北京采暖度日數0.362.860.23日本北海道0.422.330.23東京都0.876.510.66注：[1]為≤3層建筑物，[2]為4～8層建筑物，[3]為≥9層建筑物。注：[1]為≤3層建筑物，[2]為4～8層建筑物，[3]為≥9層建筑物。1.3我國建筑能耗概況和節能任務1.3.1我國建筑能耗狀況總能耗：目前我國建筑總能源消耗約6.90億t標準煤，占社會總能耗的19.1%，其中城鄉建筑總耗電量為10363.9億KWh，占當年總用電量的23%。居住建筑：2012年我國城鄉建筑總面積為509.3億㎡，其中城鎮約為271.3億㎡，在城鎮中居住建筑面積約為188億㎡，能達到建筑節能標準的僅占5%，其余95%都是非節能高能耗建筑。公共建筑：我國公共建筑面積大約為83.3億㎡，其中單體面積在2萬㎡以上采用中央空調系統的大型公建4億㎡。公共建筑能耗集中分布于120~200kWh/（㎡?a），大約是普通居住建筑的5～15倍。1.3.2建筑能耗按其性質分類：北方地區供暖能耗約占我國建筑總能耗的24.6%。除供暖外的住宅用電（照明、炊事、生活熱水、家電、空調），約占我國建筑總能耗的15.1%。除供暖外的一般性非住宅民用建筑（辦公室、中小型商店、學校等）能耗，主要是照明、空調和辦公室電器等，約占我國建筑總能耗的18.3%。大型公共建筑（高檔寫字樓、星級酒店、購物中心）能耗約占我國建筑總能耗的3.5%。長江流域住宅采暖能耗約占我國建筑總能耗的1.4%。農村生活用能約占我國建筑總能耗的37.1%。1.3.3建筑能耗特點北方建筑采暖能耗高、比例大，應為建筑節能的重點；住宅及一般公共建筑與發達國家相比能耗尚處在較低水平，但有明顯的增長趨勢；大型公共建筑能耗浪費嚴重，節能潛力大，新建建筑中此類建筑的比例呈增長趨勢；農村建筑能耗低，非商品能源仍占較大部分，目前有逐漸被商品能源替代的趨勢；長江流域大面積居住建筑新增采暖需求。1.3.4建筑節的基本目標和任務建筑節能要承擔全社會“十二五”總節能目標的17%：新建建筑節能：城鎮新建建筑能源利用效率與“十一五”期末相比提高30%以上，規劃期末新建綠色建筑10億㎡，城鎮新建建筑20%以上達到綠色建筑標準要求。既有建筑節能改造：該部分節能潛力最大，實施北方既有居住建筑供熱計量及節能改造4億㎡，其中地級及以上城市達到節能50%強制性標準的既有建筑基本完成供熱計量改造，夏熱冬冷地區既有居住建筑節能改造要試點5000萬㎡。可再生能源應用：力爭新增可再生能源建筑應用面積25億㎡，形成常規能源替代能力3000萬噸標準煤。1.4建筑節能領域中常用的名詞1.導熱系數（λ）Coefficientofthermalconductivity

穩態條件下，1m厚的物體，兩側表面溫差為1K時，單位時間內通過單位面積傳遞的熱量，單位：W/（m·K）。⒉蓄熱系數（S）Coefficientofthermalstorage

當某一足夠厚度的單一材料層一側受到諧波熱作用時，表面溫度將按同一周期波動。通過表面的熱流振幅與表面溫度振幅的比值即為蓄熱系數，單位：W／(㎡·k)。⒊圍護結構傳熱系數(K)Overallheattransfercoefficientofbuildingenvelope

圍護結構兩側空氣溫差為1K，在單位時間內通過單位面積圍護結構的傳量，單位：W／(㎡·k)。⒋圍護結構傳熱阻（R）Thermalresistanceofbuildingenvelope

傳熱系數的倒數，表征圍護結果對熱量的阻隔作用。單位：㎡·k／W。⒌熱橋thermalbridge

圍護結構中包含金屬、鋼筋混凝土或混凝土粱、柱、肋等部位，在室內外溫差作用下，形成熱流密集、內表面溫差較低的部位。這些部位形成傳熱的橋梁，故稱熱橋。⒍外墻平均傳熱系數(Km)Meanheattransfercoefficientofexternalwall考慮了墻上存在的熱橋影響后得到的外墻傳熱系數，單位：W/（㎡·K）。⒎圍護結構傳熱系數的修正系數(εi)Modificationcoefficientofbuildingenvelope考慮太陽輻射和天空輻射對圍護結構傳熱的影響而引進的修正系數。⒏熱惰性指標（D）Indexofthermalinertia表征圍護結構反抗溫度波動和熱流波動能力的無量綱指標，其值等于材料層熱阻與蓄熱系數的乘積。⒐窗墻面積比Arearatioofwindowtowall窗戶洞口面積與房間立面單元面積（即建筑層高與開間定位線圍成的面積）的比值。⒑外窗的綜合遮陽系數(SC)Overallshadingcoefficientofwindow考慮窗本身和窗口的建筑外遮陽裝置綜合遮陽效果的一個系數，其值為窗本身的遮陽系數(SCC)與窗口的建筑外遮陽系數(SD)的乘積。⒒建筑物體形系數（S）Shapecoefficientofbuilding建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。外表面積中不包括地面和不采暖樓梯間隔墻和戶門的面積。⒓換氣次數Rateofaircirculation單位時間內室內空氣的更換次數。⒔采暖期天數（Z）Daysofheatingperiod累年日平均溫度低于或等于5℃的天數。這一采暖期僅供建筑熱工和節能設計計算采用。⒕采暖期室外平均溫度（te）Outdoormeanairtemperatureduringheatingperiod在采暖期起止日期內，室外逐日平均溫度的平均值。⒖采暖度日數（HDD18）Heatingdegreedaybasedon18℃一年中，當某天室外日平均溫度低于18℃時，將低于18℃的度數乘以1天，并將此乘積累加。（119d)⒗空調度日數（CDD26）Coolingdegreedaybasedon26℃一年中，當某天室外日平均溫度高于26℃時，將高于26℃的度數乘以1天，并將此乘積累加。⒘采暖能耗(Q)Energyconsumedforheating用于建筑物采暖所消耗的能量，其中包括采暖系統運行過程中消耗的熱量和電能，以建及筑物耗熱量。⒙建筑物耗熱量指標（qH）Indexofheatlossofbuilding在采暖期室外平均溫度條件下，為保持室內計算溫度，單位建筑面積在單位時間內消耗的，需由室內采暖設備供給的熱量，單位：W／㎡。⒚采暖設計熱負荷指標（qHL）Indexofdesignloadforheatingofbuilding在采暖室外計算溫度條件下，為保持室內計算溫度，單位建筑面積在單位時間內消耗的，需由采暖設備供給的熱量。(18為平均值，19為最不利條件峰值，故其大于建筑物耗熱量指標單位：W／㎡。）20.照明功率密度（LPD)Lightingpowerdensity單位面積上的照明安裝功率，單位W／㎡。1.5相關規范與標準1.5.1規范與標準的分類國標、地標、行標、企標1.5.2與建筑節能相關的規范與標準《民用建筑熱工設計規范》（GB50176－201X）預計2015年施行；《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》（JGJ26－2010）2010年8月1日施行；《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》（JGJ134－2010）2010年8月1日施行；《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》（JGJ75－2012）2012年10月1日施行；《既有居住建筑節能改造技術規程》（JGJ129－2012）2013年1月1日施行；《居住建筑節能檢測標準》（JGJ132－2009）2010年7月1日施行；《公共建筑節能設計標準》（GB50189－2005）2005年7月1日施行；《公共建筑節能檢測標準》（JGJ/T177－2009）2010年7月1日施行；《綠色建筑評價標準》（GB/T50378-2014）2015年1月1日施行。1.5.3三步節能以1980年標準住宅模型（4單元6層，S=0.3）為基礎:1996：節能30%2000：節能30%，總50%2005：節能30%，總65%2013：節能30%，總75%1.6綠色建筑的評價（1）綠色建筑的含義“四節一環保”節能:規劃、單體、構造、技術、材料、設備、運行管理系統。節地:規劃設計中，集約節約利用土地、利用地形、開發地下空間；建筑設計中，對面寬進深、型體、層高層數、使用系數、空間合理性的控制。節水：從供水、排水、再生水利用、景觀綠化用水等方面節約水資源。節材：結合建筑設計和施工技術，考慮材料的節約和可再生材料使用。環保：保護室外環境，優化室內環境。（2）我國綠色建筑評價方法《綠色建筑評價標準》GB/T50378－2014以“四節一環保”為核心；設計評價和運行評價；七類指標（施工管理和運行管理不參與設計評價）；控制項（滿足或不滿足）、評分項（100分）、加分項（10分）。按總得分確定等級：一星級（50分）、二星級（60分）、三星級（80分）。（3）《綠色建筑評價標準》與建筑節能的關系建筑節能的涵義范圍小于綠色建筑建筑節能是《綠色建筑評價標準》的核心建筑節能與建筑學專業相關性最強建筑節能并不只限于“四節一環保”中的“節能與能源利用”部分。建筑節能始終貫穿于《綠色建筑評價標準》。第2章建筑節能設計原理2.1建筑熱工設計分區與建筑能耗2.2不同熱工分區下的建筑節能設計原理2.3采暖居住建筑節能基本原理和節能途徑2.4空調建筑節能原理2.5居住建筑建筑物耗熱量指標2.6居住建筑建筑物耗熱量指標計算2.7居住建筑節能評價計算2.8公共建筑節能設計方法2.9公共建筑設計能耗評價計算2.1建筑熱工設計分區與建筑能耗2.1.1熱工分區2.1.2建筑能耗范圍

與建筑相關的能源消耗包括：建筑材料生產能耗、建筑材料運輸能耗、房屋建造和維修過程中的能耗、建筑使用過程中的建筑運行能耗。其中，運行能耗占80%，因此本課程僅針對建筑運行能耗。2.2不同熱工分區下的建筑節能設計原理2.2.1嚴寒與寒冷地區采暖能耗占全國建筑總能耗的比重很大，節能潛力最大，是我國目前建筑節能的重點，采暖節能的技術途徑：(1)改進建筑物圍護結構保溫性能，進一步降低采暖需熱量。使采暖需熱量由目前的90kWh／(㎡·年)降低到平均60kWh／(㎡·年)。(2)實現可控制的通風換氣，避免為了通風換氣而開窗，造成過大的熱損失。使實際的通風換氣量控制在0.5次／h以內。(3)改善采暖的末端調節性能，避免過熱。(4)推行地板采暖等低溫采暖方式，從而降低供熱熱源溫度，提高熱源效率。2.2.2夏熱冬冷地區采暖節能的技術途徑：(1)綜合考慮采光、日照等因素確定體形系數，不過于追求較小的體形系數。(2)該地區風小、陰天多，從提高日照、促進自然通風角度綜合確定窗墻比。(3)圍護結構熱工性能首先要保證夏季隔熱要求，兼顧冬季防寒。2.2.3夏熱冬暖地區采暖節能的技術途徑：(1)保證屋頂和外墻具有很好的隔熱能力。(2)外門窗的遮陽。(3)合理組織建筑的自然通風。2.3采暖居住建筑節能基本原理和節能途徑2.3.1采暖居住建筑的主要特點(1)人員晝夜連續使用，室內熱環境和空氣質量要求高。(2)有采暖設備及通風換氣裝置。(3)冬季室內溫度要求達到16～18℃，高級別建筑要求達到20～22℃。(4)建筑基本參數：層高一般為2.7～3.0m，開間一般為3.3～4.5m。(5)體形系數0.30左右。(6)城鎮居住建筑內多層建筑為主，大城市中高層住宅較多。2.3.2采暖居住建筑的能耗構成(1)通過圍護結構的傳熱耗熱量占70%。其中外墻占30%，窗戶占25%，其次為屋頂、門等。(2)通過門窗縫隙的空氣滲透耗熱量約占30%。(3)窗的傳熱耗熱量加上空氣滲透耗熱量約占建筑物全部耗熱量的50%。2.3.3采暖居住建筑節能基本原理建筑節能的基本原理是：最大限度的爭取得熱，最低限度的向外散熱。（1）建筑群的規劃設計，單體建筑的平、立面設計和門窗的設置應保證在冬季有效地利用日照并避開主導風向。（2）盡量減小建筑物的體形系數，平、立面不宜出現過多的凹凸面。（3）建筑北側宜布置次要房間，北向窗戶的面積應盡量小。（4）加強圍護結構保溫能力，以減少傳熱耗熱量，提高門窗的氣密性，減少空氣滲透耗熱量。（5）改善采暖供熱系統的設計和運行管理，提高鍋爐運行效率。（6）加強供熱管線保溫。（7）采用合理的末端形式，加強熱網供熱的調控能力。2.4空調建筑節能原理2.4.1空調建筑得熱的三種途徑：太陽輻射通過窗戶進入室內構成太陽輻射得熱；圍護結構傳熱得熱；門窗縫隙空氣滲透得熱。所得熱量部分被吸收和暫時存儲，其余構成熱負荷。2.4.2空調建筑節能設計要點根據空調建筑物夏季得熱途徑，總結出以下節能設計要點：空調建筑應盡量避免東西朝向或東西向窗戶，以減少太陽直接輻射得熱。空調房應集中布置，上下對齊，溫濕度要求相近的空調房間宜相鄰布置。空調房間應避免布置在轉角處，有伸縮縫處及頂層。當必須布置在頂層時，屋頂應有良好的隔熱措施。表面宜采用淺色，房間凈高宜降低。外窗面積應盡量減小，窗墻比不宜超過0.30（單層窗）和0.40（雙層窗）。氣密性等級不應低于《建筑外窗空氣滲透性能分級及其檢測方法》中規定。圍護結構的傳熱系數應符合《采暖通風與空氣調節設計規范》要求。間歇使用的空調建筑，其外圍護結構內側和內圍護結構宜采用輕質材料；連續使用的空調建筑，其外圍護結構內側和內圍護結構宜采用厚重材料。2.5建筑物耗熱量指標2.5.1建筑物耗熱量與建筑物耗熱量指標建筑耗熱量：系指采暖建筑在一個采暖期內，為保持室內計算溫度由室內采暖設備供給建筑物的熱量。建筑物耗熱量指標：實際上是一個“功率”，單位時間單位面積的耗熱量，單位是W/㎡。在設計階段，要控制建筑物耗熱量指標，主要是控制折合到單位面積上、單位時間內通過圍護結構的傳熱量。建筑物耗熱量指標與采暖天數無關，與采暖期室外平均溫度有關。2.5.2影響建筑物耗熱量指標的幾個因素⑴體形系數⑵窗墻面積比≤3層的建筑(4～8)層的建筑(9～13)層的建筑≥14層的建筑0.520.330.300.26天津市居住建筑體形系數限值朝

向窗墻面積比限值最大值北0.300.40東、西0.350.45天津市居住建筑的的窗墻面積比限值及最大值⑶圍護結構傳熱系數在建筑物整體尺寸和窗墻面積比不變的情況下，耗熱量指標隨圍護結構傳熱系數的下降而降低。采用保溫效能高的墻體、屋頂、門窗等對節能有利。圍護結構部位K[W/(m2·K)]≤3層4～8層≥9層屋面0.200.25外墻0.350.400.45架空或外挑樓板0.350.40外窗北向1.51.8東、西向（含凸窗）1.51.8南向

(含凸窗)2.02.3圍護結構部位熱阻R[(m2·K)/W]周邊地面≤3層4～8層≥9層0.830.56天津市居住建筑外圍護結構熱工性能參數限值(4)換氣次數提高門窗的氣密性，換氣次數由0.8次/h降至0.5次/h，耗熱量指標可降低10%左右。(5)朝向多層住宅東西朝向時比南北朝向時，其耗熱量指標約增加5.5%。(6)高層住宅層數在20層以上時，耗熱量指標趨于穩定；高層住宅中，帶北向封閉式交通廊的板式住宅，其耗熱量指標比多層板式住宅低6%；在建筑面積近似的條件下，高層塔式住宅的耗熱量指標比高層板式住宅的高10%～14%；體形復雜凹凸面過多的塔式住宅，對節能不利。2.6建筑物耗熱量指標計算2.6.1建筑物耗熱量指標計算公式

qH＝qH·T＋qINF－qI·H

qH：建筑物耗熱量指標（W/㎡）

qH·T：單位建筑面積通過圍護結構的傳熱耗熱量（W/㎡）

qINF：單位建筑面積的空氣滲透耗熱量（W/㎡）

qI·H：單位建筑面積的建筑物內部得熱,包括炊事照明家電和人體散熱，住宅建筑取3.80（W/㎡）2.6.2折合到單位建筑面積上通過建筑圍護結構的傳熱量

式中：qHq—折合到單位建筑面積上單位時間內通過墻的傳熱量W/m2；qHw

—折合到單位建筑面積上單位時間內通過屋頂的傳熱量W/m2；qHd

—折合到單位建筑面積上單位時間內通過地面的傳熱量W/m2；qHmc

—折合到單位建筑面積上單位時間內通過門、窗的傳熱量W/m2；qHy

—折合到單位建筑面積上單位時間內非采暖封閉陽臺的傳熱量W/m2。式中tn—室內計算溫度，取18℃；當外墻內側是樓梯間時，則取12℃；

te

—采暖期室外平均溫度，℃，根據附錄一中的附表1-1確定；

εqi—外墻傳熱系數的修正系數，根據附錄二中的附表2-1確定（方向）；

Kmqi—外墻平均傳熱系數，W/（m2·K）,根據附錄三計算確定（構造）；

Fqi—外墻的面積，m2（分方向計算，減去窗面積）；

A0

—建筑面積，m2。2.6.2.1折合到單位建筑面積上單位時間內通過墻的傳熱量2.6.2.2折合到單位建筑面積上單位時間內通過屋頂的傳熱量同理：2.6.2.3折合到單位建筑面積上單位時間內通過地面的傳熱量式中

Kmci—窗（門）的傳熱系數，W/（m2·K）；

Fmci—窗（門）的面積，m2。

Ityi—窗（門）外表面采暖期平均太陽輻射熱，W/m2，根據附錄一確定（方向）；

Cmc—窗（門）的太陽輻射修正系數，Cmc=0.87×0.70×SCSC——窗的綜合遮陽系數；0.87——3mm普通玻璃的太陽輻射透過率；0.70——折減系數。2.6.2.4折合到單位建筑面積上單位時間內通過門窗的傳熱量Kqmci————分隔封閉陽臺和室內的墻、窗（門）的面積加權平均傳熱系數，W/（m2·K）；Fqmci————分隔封閉陽臺和室內的墻、窗（門）的面積，（m2）。ζi———陽臺的溫差修正系數，根據附錄二中的附表2-2確定（凹凸、方向）。Ityi————封閉陽臺外表面采暖期平均太陽輻射熱，W/m2，根據附錄一中的附表1-1確定（方向）；Fmci————分隔封閉陽臺和室內的窗（門）的面積，（m2）。C‘mci————分隔封閉陽臺和室內的窗（門）的太陽輻射修正系數，C‘mci;=(0.87×SCW)×(0.87×0.70×SCN)SCW——外側窗的綜合遮陽系數；SCN——內側窗的綜合遮陽系數。2.6.2.5折合到單位建筑面積上單位時間內通過陽臺的傳熱量2.6.3折合到單位建筑面積的空氣滲透耗熱量：

qINF＝（tn－te）（Cρ·ρ·N·V）∕A0式中 Cρ——空氣比熱容，取0.28W·h／(kg·K)；

ρ——空氣密度(kg／m3)，取te條件下的值；

N——換氣次數，住宅建筑取0.5（次／h）；

V——換氣體積(m3)，樓梯間及外廊不采暖時取0.6V0，樓梯間及外廊采暖時取0.65V0。2.7居住建筑節能評價計算已知建筑布局，尺寸，朝向和構造，求建筑物耗熱量指標【例1】試求天津地區一住宅建筑耗熱量指標，并驗證其是否滿足天津市居住建筑75%節能設計要求。已知該住宅為鋼筋混凝土框架結構，2個單元6層。層高2.8m，南北向，外窗均為單框雙玻鋁合金窗；外窗及分隔封閉陽臺的內、外側窗綜合遮陽系數SCW=SCN=

0.70；樓梯間不采暖；天津地區采暖期為Ｚ=119d，采暖期室外平均溫度te＝-1.2℃，建筑面積A0=2498.25㎡；建筑體積V0=6854.39m3；外表面積F0=2048.08㎡；體形系數S＝0.30。建筑立面及平面見圖2-4、圖2-5。各部分圍護結構構造做法與傳熱面積見表2-2。圖2-4圖2-5表2-2各部分圍護結構構造做法與傳熱面積【解】一.天津地區相關計算參數1.室內外計算溫度：ti＝18℃；te＝-0.2℃；ti-te＝18.2℃。2.其他相關參數見表：3.Cmci窗（門）的太陽輻射修正系數：Cmci=0.87×0.70×SC=0.87×0.70×0.70=0.434.C‘mci分隔封閉陽臺和室內的窗（門）的太陽輻射修正系數：C’mci=(0.87×SCW)×(0.87×0.70×SCN)=（0.87×0.70）×（0.87×0.70××0.70）=0.26項目位置屋頂南向北向東向西向窗（門）外表面采暖期平均太陽輻射熱Ityi

（W/m2）99106345657非透明圍護結構傳熱系數修正值ε0.980.850.950.920.92陽臺溫差修正系數ζ——0.350.470.430.43二.折合到單位建筑面積通過各圍護結構傳熱量(w/m2)

三.折合到單位建筑面積空氣滲透耗熱量指標（W/㎡）qINF＝（ti－te）（Cρ·ρ·N·V）∕A0=13490.55/2498.25＝5.40四.建筑物耗熱量指標（W/㎡）

qH=qHT+qINF-qIH=3.62+5.40-3.80=5.22天津市居住建筑75%節能限制指標結論：滿足天津市75%節能限制標準11.2W/㎡(4～8層建筑)的要求。≤3層的建筑(4～8)層的建筑(9～13)層的建筑≥14層的建筑12.011.210.08.9

建筑物耗熱量指標（W/m2）附表8-72.8公共建筑節能設計方法2.8.1公共建筑節能設計分類教育建筑：包括托兒所、幼兒園、寄宿學校、中小學校、高等院校、專科院校、職業技術學校、特殊教育學校等；辦公建筑：包括辦公樓、商務寫字樓、科研樓、檔案館、行政辦公樓、法院、檢察院、司法建筑、實驗建筑、公寓式辦公樓、酒店式辦公樓、檔案樓等；酒店建筑：包括酒店、快捷酒店、賓館、旅館、招待所、度假村等；商業建筑：包括超級市場、購物中心、商業街、綜合商廈、百貨商店、批發商店、農貿市場、菜市場、聯營商場、專賣店、便利店、飲食廣場、餐館、快餐店、食堂、銀行、金融建筑、典當行、儲蓄所等；醫療衛生建筑：包括綜合醫院、專科醫院、急救中心、救護站、康復醫院、社區衛生服務中心、療養院、衛生所、防疫站、藥品檢疫所、醫務室等；其它建筑：除以上五種建筑類型之外的公共建筑。2.8.2公共建筑節能設計要點與居住建筑相比，公共建筑節能設計要點大體相同。但公共建筑的建筑形式與功能較居住建筑更為復雜，采暖、供冷、照明等方式也與居住建筑存在較大差別，因此主要差異如下：（1）體形系數居住建筑和公共建筑均將體形系數限值作為強制性標準。公共建筑對于體形系數的限制比居住建筑更為寬松。天津市公共建筑體形系數限值單棟建筑面積A0(㎡)A0＞2000010000＜A0≤20000800＜A0≤10000300＜A0≤800體形系數≤0.20≤0.30≤0.40≤0.50≤3層的建筑(4～8)層的建筑(9～13)層的建筑≥14層的建筑0.520.330.300.26居住建筑體形系數限值附表8-1天津市居住建筑體形系數限值（2）窗墻面積比窗的熱工性能薄弱居住建筑和公共建筑均將窗墻面積比作為強制性標準。公共建筑對于窗墻面積比的限制比居住建筑更為寬松。公共建筑并未如居住建筑那樣對各個朝向的窗墻面積比均進行限定。天津市公共建筑對于窗墻面積比的限制為屋頂透光部分面積不宜大于屋頂總面積的20%，且單一立面窗墻面積比(包括透光幕墻)不宜大于

0.70。朝

向窗墻面積比限值最大值北0.300.40東、西0.350.45居住建筑的的窗墻面積比限值及最大值（3）圍護結構熱工性能居住建筑和公共建筑均將圍護結構熱工性能作為強制性標準。公共建筑對于圍護結構熱工性能的限制比居住建筑更為寬松。圍護結構部位傳熱系數K[W/(m2·K)]屋面≤0.35外墻≤0.45底面接觸室外空氣的架空樓板≤0.45非透光外門≤2.0外門窗（包括透光幕墻）傳熱系數K[W/(m2·K)]綜合太陽得熱系數SHGCZ南≤2.5——東、西≤2.3≤0.35北≤2.0——屋頂透光部分≤2.3≤0.35圍護結構部位K[W/(m2·K)]≤3層4～8層≥9層屋面0.200.25外墻0.350.400.45架空或外挑樓板0.350.40外窗北向1.51.8東、西向（含凸窗）1.51.8南向

(含凸窗)2.02.3圍護結構部位熱阻R[(m2·K)/W]周邊地面≤3層4～8層≥9層0.830.56天津市居住建筑外圍護結構熱工性能參數限值天津市公共建筑外圍護結構熱工性能參數限值（4）門窗氣密性門窗氣密性的重要性居住建筑與公共建筑對于門窗氣密性要求基本相同公共建筑透光玻璃幕墻1～6層的建筑外窗氣密性等級不應低于6級7層以上的建筑外窗氣密性等級不應低于7級非采暖空間的外窗采用推拉窗以及內隔墻上的分戶門氣密性等級不應低于4級樓梯間和外廊的外門氣密性等級不應低于3級1～9層的建筑外窗氣密性等級不應低于6級10層以上的建筑外窗氣密性等級不應低于7級透光幕墻氣密性等級不應低于3級外門氣密性等級不應低于4級公共建筑外窗和門密閉性能居住建筑外窗和門密閉性能（5）能耗指標公共建筑按建筑類型進行限制，居住建筑按層數進行限制。公共建筑能耗指標限制值比居住建筑高出較多。天津市公共建筑年單位建筑面積供暖、空調和照明設計總能耗指標（kWh/m2·a）教育建筑辦公建筑酒店建筑商業建筑醫療衛生建筑其它類建筑≤39≤38≤51≤68≤75≤62天津市居住建筑年單位建筑面積供暖、空調和照明設計總能耗指標（kWh/m2·a）≤3層的建筑(4～8)層的建筑(9～13)層的建筑≥14層的建筑12.011.210.08.9（6）其他設計要點集中設置機房（分散設置浪費面積、增加裝機容量和初始投資），并在建筑平面布置中合理確定設備機房的位置（縮短能源供應輸送距離，能源站和設備機房應靠近負荷中心）。公共建筑的主要出入口外門開啟頻繁，因此西、北向主要出入口應設置門斗或雙道門，其它外門宜設門斗或采取其它減少冷風滲透的措施。對于高大空間建筑，利用中庭等空間組織自然通風。2.9公共建筑設計能耗評價計算對建筑物全年8760h的逐時冷、熱負荷，以及照明負荷進行計算，得到建筑的年度單位建筑面積供暖、空調和照明能耗指標。應采用具備以下條件的專用計算軟件：（1）建筑設計能耗計算的氣象參數采用典型氣象年的氣象數據；（2）建筑圍護結構組成材料的熱工參數；（3）應按照標準工況計算參數進行計算；（4）對建筑節能缺陷提供數據和圖表支持；（6）直接生成建筑供暖、空調、照明設計能耗的計算報告和審查文件。當通過模擬方法得到供暖、空調和照明設計能耗數據后，公共建筑單位建筑面積全年供暖空調及照明能耗(B0)可按下式計算：B0=E01+E02+E03

式中：B0——單位建筑面積全年供暖空調及照明能耗(kWh／m2)；

E01——單位建筑面積全年冷熱源能耗(kWh／m2)；

E02——單位建筑面積全年循環水泵能耗(kWh／m2)；

E03——單位建筑面積全年照明能耗(kWh／m2)。其中，公共建筑單位建筑面積全年冷熱源能耗(E01)可按下列公式計算：E01=E01h+E01c式中：E01h

——單位建筑面積全年熱源折合的耗電量（kWh/m2）；E01c——單位建筑面積全年冷源折合的耗電量(kWh／m2)。【例】計算天津地區某辦公樓的設計能耗，并驗證其是否滿足天津市公共建筑節能設計要求。該建筑為鋼筋混凝土框架結構，共23層，層高4.2m，建筑總高度110.7m,總建筑面積24071.69㎡,正南北向，建筑圍護結構熱工性能指標見下表，建筑立面及平面圖見下頁。建筑圍護結構熱工性能指標主要圍護結構傳熱系數K[W/(m2·K)]外墻0.42屋面0.33窗墻面積比外窗（包括透明幕墻）傳熱系數外窗（包括透明幕墻）綜合遮陽系數南0.442.20.60東0.632.20.30西0.632.20.30北0.482.0-立面圖標準層平面圖首層平面圖【解】1.軟件模擬（1）圖紙分析首先對建筑形態進行簡化，以提高模擬運算效率。因此需要分析既有圖紙，主要包括建筑設計圖、暖通圖、電氣設備圖。建筑設計圖主要用于理解建筑形態與建筑內部空間劃分特點與功能布置，特別需要注意的是建筑外圍護結構構造方式、各朝向窗墻面積比例、室內特殊空間的分布等；在暖通圖中需要了解空調區域與非空調區域、空調區域的采暖或制冷形式、不同功能空間內的空調控制標準，進而統計各區內的末端數量、送風量、制冷制熱量等空調參數；電氣設備圖用于輔助統計室內單位面積的設備耗能功率。完成圖紙分析后，要對建筑進行能耗模擬的分區整合，分區整合過程是對建筑內部功能相近以及空調控制方式相同的空間進行劃分，以簡化模型。（2）模型建立在圖紙分析的基礎上，要在模擬軟件中建立基本模型。首先對建筑各層進行建模，創建模擬所需要的各個樓層后，對各樓層進行關鍵部位描點；其次對其內部空間進行基本類型劃分，包括空調空間、非空調空間以及中庭空間等；進而需要定義不同的功能空間類型，包括功能區名稱、所占樓層的面積比例、最大設計人員密度以及通風量；最后在模型中還需要設置建筑圍護結構的熱工性能、窗墻面積比例、建筑運行時間表、人員時間表以及設備時間表。將上述信息確定之后便完成了基本模型建立。（3）設備參數設置

基本模型建立后，可以先對模型進行一次能耗模擬初步計算以檢驗是否有建模錯誤，但計算結果不能作為最終所需要數據。若無問題便可進行具體設備參數設置，主要包括冷熱源及機組能效和設備末端：冷熱源及機組能效：在建立基本模型過程中確定了空調的基本形式后，還需對機組的性能細節做進一步的深入設置，包括電制冷機組、鍋爐、冷卻塔、機組效能等。設備末端：設備末端中將定義不同的設備組件及容量大小，包括制冷制熱量、風機送風量、與末端類型相對應的時間表。（4）模擬計算完成上述設置后便可對整個模型進行計算，計算由電腦自動完成，所需時間根據模型復雜程度會有較大差異。計算結果如下表所示。模擬結果參數建筑熱源能耗E01h=13.1KWh/m2建筑照明能耗E03=6.5KWh/m2建筑冷源能耗E01c=7.3KWh/m2水泵能耗E02=9.5KWh/m22.建筑設計能耗計算將模擬得到的建筑熱源能耗和建筑冷源能耗按下式計算：E01=E01h+E01c=13.1+7.3=20.4kWh/m2公共建筑單位建筑面積全年供暖空調及照明能耗按下式計算：B0=E01+E02+E03=20.4+9.5+6.5=36.4kWh/m23.節能判定天津市對于辦公建筑的年單位建筑面積供暖、空調和照明設計總能耗指標為38kWh/m2，該辦公樓計算得到的能耗為36.4kWh/m2，因此該設計滿足天津市公共建筑節能設計要求。第3章建筑規劃設計與節能3.1建筑選址3.2建筑組團布局3.3建筑朝向3.4建筑間距3.5建筑與風環境3.1建筑選址3.1.1氣候條件（1）室外溫度：傳熱表面類型及大小、保溫隔熱性能、內外溫差（不可改變）（2）太陽：冬季得熱、夏季防熱、采光（3）風：表面對流、冷風滲透3.1.2地形條件（1）霜洞效應（寒冷地區避免、炎熱地區利用）（2）水陸風、山谷風（3）鋪裝（反射、濕熱）

3.1.3向陽、避風（1）居住建筑的基地應選擇在向陽、避風的地段上。（2）選擇滿足日照要求、不受周圍其他建筑嚴重遮擋的基地。（3）利用住宅建筑樓群合理布局爭取日照。霜洞效應（1）利用建筑布局，形成氣候防護單元，利于節能。（2）爭取日照，避免冬季季風干擾，組織內部氣流，利用建筑外界面。行列:朝向好，利于通風和日照，但不利于節地和避免季風。錯列：避免風影，不利節地。周邊：利于避免季風，不利朝向和通風。斜列：依地形。自由：發揮空間大。3.2建筑組團布局排列時，高度相似，寬是高的2-3倍，風速提高30%。加大風壓，形成下沖氣流，產生渦旋條形與點式建筑結合，爭取最佳日照（3）特殊形式3.3建筑朝向基本原則：（1）冬季有適量并具有一定質量的陽光射入室內;（2）炎熱季節盡量減少太陽直射室內和居室外墻面;（3）夏季有良好的通風，冬季避免冷風吹襲;（4）充分利用地形并注意節約用地;（5）照顧居住建筑組合的需要。3.3.1朝向與太陽輻射影響北京太陽輻射熱日總量（南偏東、西30°以內）上海太陽輻射熱日總量（南偏東、西15°以內）3.3.2朝向與建筑體形體形不同則太陽輻射面積不同：（1）不同體形的建筑對朝向變化的敏感程度不同，在前面三種體型中：長方形最敏感；Y型體形次之；正方形對朝向的敏感程度最小。（2）板式體形建筑以南北主朝向時獲得太陽輻射最多。（3）Y型體形由于自身遮擋，總平均輻射面積小于上述兩種體形。D0＝H0ctghcosγ

式中 D0——日照間距；

H0——前棟建筑物計算高度；

h——太陽高度角；

γ——后棟建筑物墻面法線與太陽方位所夾的角，可由γ＝A-α求得。3.4建筑間距3.4.1日照標準包括：（1)日照時間：底層居室冬至日正午前后有2小時以上日照。（2)日照質量：日照時間內日照面積的積累。3.4.2日照間距的計算：3.5建筑與風環境3.5.1冬季防風的設計方法（1）避開不利風向，北向盡量封閉。（2）利用組團避風：利用風影區：風速快，方向亂，各位置風壓不穩定，某些區域可減小風的直接沖擊，但不利通風和污染物擴散。進行建筑組合。（3）減小冷風滲透風壓與風速：Pw=0.613v2正壓區與負壓區渦流區：風速加快，人行高度上風速是非渦流區的1.3倍。過街門洞風速加大3倍。低層與高層3.5.2夏季通風的設計方法（1）南方夏季多南風，南北向布局有利通風。（2）防止渦流區的出現，其主要由建筑物尺寸和風向投射角決定。（3）尺寸：與進深成反比，與高度和寬度成正比。渦流區與建筑物尺寸（4）利用周邊綠化進行導風主體建筑人工湖布置，湖邊種植高大喬木。夏季時冬季時英國諾丁漢大學朱比麗校區夏季冬季不同季節的通風效果（5）利用水陸風（1）氣候條件溫暖潮濕，溫度變化小，年均氣溫30°常年有穩定的季風，雨季也會有強風出現（2）被動式通風-雙層皮系統外層彎曲肋板和內層垂直肋板-空氣流動不同位置開口（3)被動式通風-雙層皮肋板上水平條板底部間距較大中部間距較小頂部間距較大（4)不同室外風速時的工作狀態常規風速強風微風或無風吉巴歐文化中心3.3高層建筑群區域風環境（1）高層建筑群風害現象：峽谷效應：由街道兩側的高層建筑圍合成的“峽谷”。風洞效應：氣流從建筑預留的孔洞穿過時產生3倍風速。靜風區：風在流經建筑群時并未到達某些區域。尾流區：高層建筑群背風面形成下沖流，產生渦旋區。分離渦群：繞經高層建筑時產生不同頻率的分離渦群，這些渦群相互誘導和干擾而形成更為復雜的渦群。（2）關鍵影響因素來流風向角：與建筑群內部氣流強度成正比，與背風區的漩渦數量和影響范圍也成正比。建筑間距：與建筑群內部氣流強度成正比。但當建筑間距和建筑高度的比值為1/4時，建筑群內部風場最弱。建筑高度：與建筑群內部氣流強度成正比。當建筑群平均高度由60m上升到150m時，通風效果明顯加強，但氣流會在建筑轉角或者側面有明顯加速，形成局部風速過大甚至渦流現象。來流風向角、建筑間距、建筑高度三者均與建筑群內部氣流強度成正比，與背風區漩渦數量和影響范圍也成正比。來流風向角第4章建筑單體設計與節能4.1建筑平面尺寸與節能的關系4.2建筑體型與節能的關系4.3合理選擇外墻保溫方案4.4以防熱為主的外墻方案4.5窗的設計與節能的關系4.6建筑自然通風與節能4.7典型的低能耗建筑舉例分析

4.1建筑平面尺寸與節能的關系4.1.1建筑平面形狀對于居住建筑，板式住宅、塔式住宅、獨棟住宅不同建筑平面形狀的單位能耗水平有所差異。對于相同平面面積、相同建筑高度的不同平面形狀能耗如下：平面形狀長方形Z字形正方形L形單位建筑能耗qcb1.043qcb1.046qcb1.050qcb

不同平面形狀的板式住宅單位能耗水平不同平面形狀的塔式住宅單位建筑能耗值平面形狀長方形Z字形方形凸字形H形井字形Y字形U字形十字形單位建筑能耗qct1.044qct1.045qct1.056qct1.111qct1.162qct1.176qct1.178qct1.198qct不同平面形狀的低層獨棟住宅單位建筑能耗平面形狀長方形正方形圓形三角形單位建筑能耗qcd1.018qcd1.025qcd1.047qcd4.1.2建筑長度和高度增加長度利于節能；高度與單位能耗成反比；對于多層和小高層住宅，高度對能耗的影響大于平面長度；對于高層住宅，平面長度對能耗的影響更大；20層以上塔式住宅，隨著高度增加能耗變化不大。塔式住宅的單位建筑能耗隨平面長度變化趨勢板式住宅的單位建筑能耗隨平面長度變化趨勢4.1.3建筑寬度和高度增加寬度利于節能；高度與單位能耗成反比；對于多層和小高層住宅，高度對能耗的影響大于平面長度；20層以上塔式住宅，隨著高度增加能耗變化不大。塔式住宅單位建筑能耗隨寬度變化趨勢板式住宅的單位建筑能耗隨寬度變化趨勢4.1.4建筑平面布局與節能熱工分區溫度阻尼區（南向日光間、封閉陽臺，北向走廊、設備間）4.1.5平面與節能關系總結矩形平面利于節能長度與節能成正比寬度與節能成正比科學的平面熱工分區

4.2.1表面面積系數考慮南向得熱：建筑物其他外表面面積之和A1（單位㎡）與南墻面積A2（單位㎡）之比。越小越節能。

體積相同的表面面積系數4.2建筑體型與節能關系（1）朝向：最好的長方形體型是長軸朝向東西的，正方形次之，長軸南北向的最差，因此板式優于點式。（2）層數：增加建筑的層數對節能建筑有利，但8層以上時增加層數的節能效果不明顯。（3）長度：增加建筑的長度對節能建筑有利，但長度增加到50m后，節能效果不明顯。（4）進深：小進深對建筑的節能有利。建筑物表面面積系數隨建筑層數、長度、進深的變化規律4.2.2體型系數與節能（1）S越大，說明單位空間的散熱面越大。S增加0.1，qH增2.5%。（2）住宅S≤0.3，且越趨于正方體S越小。（3）解決S與建筑造型之間的矛盾，控制建筑物的體型系數措施：加大建筑的體量，即加大建筑的基底面積，增加建筑物的長度和進深尺寸。外形變化盡可能地減至最低限度。合理提高層數。對于體型不易控制的點式建筑，可采用裙樓連接多個點式的組合體形式。

《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》（JGJ75-2012）中，對于夏熱冬暖地區南區的建筑體形系數也未作要求。4.2.3日照輻射得熱量D最差，E和C冬夏較均衡，A和B冬夏變化較大，B好于A。住宅類型低層板式

多層板式

小高層板式小高層塔式高層塔式（1～3層）（4～8層）（9～13層）（9～13層）（≥14層）住宅平面長度a(m)86.986.986.966.366.3住宅平面寬度b(m)16.716.716.725.825.8住宅建筑高度H(m)923.62727.742單位建筑能耗Q(W/㎡)5.7905.5455.5505.8275.857最佳節能住宅的設計參數4.2.4建筑節能與體形4.3合理選擇外墻保溫方案計算耗熱量指標，要考慮朝向與外墻傳熱系數修正值的影響。天津ε=0.85（南）,0.92（東西）,0.95（北）例：天津地區某采暖住宅建筑面積為3000㎡，建筑朝向南北向，層高3m，按照以下方案布置外墻的保溫層：A方案：各朝向外墻保溫構造作法均相同，墻體平均傳熱系數均為0.45W/(㎡?K)。B方案：降低南向和東西向外墻的保溫性能，同時提高北向外墻所保溫性能，使南向、東西向外墻平均傳熱系數均為0.50W/(㎡?K)。北向外墻平均傳熱系數均為0.30W/(㎡?K)。C方案：只降低南向外墻的保溫性能，使其使其K=0.50W/(㎡?K)，提高東西及北向外墻保溫性能，使其達到K=0.35W/(㎡?K)。qH＝qH·T＋qINF－qI·H（1）將需要增加的保溫層集中于北墻（B方案），或均勻設置在北、東西三處墻面（C方案），其傳熱耗熱量指標均低于均勻布置保溫層的A方案。（2）從以上比較看，B方案與C方案節能效果相差不大，C方案略優于B方案，同時考慮東西墻一般端頭住房的室內熱工環境，同時多數住宅房型中，北面常安排輔助房間，所以宜采用C方案。總層數進深長度深長比耗熱量指標（W/㎡）（M）（M）ABC4121462.553.571/5.21/3.824.654.224.263.914.233.815101260501/61/4.175.464.844.974.474.984.38610125041.671/51/3.475.625.035.154.685.114.5371042.861/4.35.655.215.10881046.8837.51/5.861/3.756.855.946.395.626.255.35三種保溫方案的耗熱量指標比較4.4以防熱為主的外墻方案南方氣候特點：夏季時間長，太陽輻射強，氣溫高且濕度大。4.4.1南方外墻保溫特點南方夏季室內外溫差小，北方冬季室內外溫差大。南方晝夜雙向傳熱，北方晝夜單向傳熱。適當的傳熱系數和熱惰性指標。屋頂外墻0.4＜K≤0.9,D≥2.52.0＜K≤2.5，D≥3.0或1.5＜K≤2.0,D≥2.8或O.7＜K≤1.5,D≥2.5K≤0.4K≤0.7《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》(JGJ75-2012)4.4.2保溫形式的選擇（1）內、外保溫的特點外保溫：保溫性能好、避免熱橋、墻體內部不易結露、不占室內建筑面積。內保溫：成本低、耐久性好、施工簡便、不受室外條件限制。（2）南方選用內保溫的優勢保溫性能：室內外溫差小、雙向傳熱。熱橋：室內外溫差較小，由熱橋造成的能耗損失微乎其微。墻體內部結露：空調制冷，墻體內表面溫度高于室內空氣溫度。不占用室內建筑面積：內保溫一般采用保溫砂漿等輕薄材料。（3）南方選用自保溫：加氣混凝土、頁巖多孔磚、陶粒混凝土空心砌塊、自隔熱砌塊等。4.5窗的設計與節能關系4.5.1地域、窗的構造與節能基本原則：根據地域氣候特點選擇不同構造形式的窗，使之成為得熱構件。南向窗在雙層構造時，京津地區窗口得熱為75KWh/㎡，因此對于南向窗在采用適當構造形式后，可增大窗口面積。北向和東西向在滿足采光要求基礎上，盡量減小面積。北京冬季南向單、雙層外窗得熱與失熱量長春冬季南向單、雙層外窗得熱與失熱量4.5.2窗墻比與節能下表是天津地區同等建筑面積、相同建筑體積的不同平面形式低層住宅，在不同窗墻比條件下的建筑能耗情況。照明能耗

(kWh)采暖能耗（kWh)空調能耗(kWh)單位建筑能耗（W/m2)體型系數窗墻比00.300.300.300.3-長方形678962942493126190993632512.4514.770.511正方形6812632924684264011018679412.3715.040.501圓形680663762334127881994550911.8515.130.456單位建筑能耗：隨著體形系數增加而增大。照明能耗：窗墻比0.3時的能耗水平明顯低于為0時，天然采光減小照明能耗。采暖能耗：窗墻比0.3時的能耗水平稍稍高于為0時，但不明顯，原因在于南向窗冬季得熱。空調能耗，窗墻比0.3的能耗水平幾乎是為0時的6倍，這是由于夏季大量的太陽輻射熱量從窗口進入造成室內過熱，因此應該減小東、西向窗口面積，并做好東、南、西向的遮陽設計。4.5.3窗口附加物與節能（1）窗口內夜間保溫因此應選擇適當熱阻。南向單層窗加夜間保溫對節能率的影響東向單層窗加夜間保溫對節能率的影響北向單層窗加夜間保溫對節能率的影響（2）窗外遮擋朝向出挑物尺寸結論：南向控制出挑尺寸其他方向影響不明顯南向陽臺挑出長度與節能率的關系東向陽臺挑出長度與節能率的關系4.6建筑自然通風與節能（1）風壓：出入風口無高差時壓差（2）熱壓：出入風口有高差時高差溫差壓差4.6.1提高高差方法一：中庭方法二：通風井方法三：通風塔4.6.2提高壓差：利用伯努利效應伯努利效應應用一：文丘里管倒機翼+雙層幕墻伯努利效應應用二：半個文丘里管—機翼原理雙坡屋頂+文丘里帽雙坡屋頂文丘里帽伯努利效應應用三：坡屋頂4.7典型低能耗建筑案例4.7.1馬爾占公寓德國第一幢低能耗建筑物。7層，56套居室，每套有2到3個房間。建筑直接來源于工程學原理。它的曲線外形、建造、立面外觀、朝向及房間布局很大程度上取決于能源的考慮。為了說明建筑本身應是高效的，這樣就不必太費心去尋求其它主動設備的幫助。

（1）平面形狀地域氣候朝向體系系數輻射得熱（2）平面布局熱分區熱阻尼（3）圍護結構南向北向東西向

4.7.2SOLVIS太陽能工廠屋頂太陽能板懸索結構門斗4.7.3ULM辦公大樓（1）體系系數（2）遮陽（3）能源與通風1.室外新風過濾裝置2.地源熱泵加熱新風3.余熱回收加熱新風4.市政熱源加熱新風5.中庭送風口6.房間與中庭通風換熱7.室外遮陽設施8.余熱收集設備9.地埋U型管換熱裝置10.地源熱泵為地輻射采暖提供熱能11.地源熱泵為室內空調提供冷量5.1外墻外保溫技術5.2

外墻內保溫技術5.3屋面5.4窗戶節能5.5

雙層玻璃幕墻5.6

地面第5章圍護結構節能設計5.1外墻外保溫5.1.1外墻外保溫做法的優點保溫效果好可以避免產生熱橋減少墻體內部冷凝

不占室內建筑面積利于舊房改造5.1.2外保溫體系組成5.1.3外墻外保溫的防火（1）外保溫材料多為可燃燒性材料，因此需要對其進行防火要求。（2）根據材料的燃燒性能，將外墻保溫材料分為四個等級：A級為不燃材料：如玻璃棉、巖棉、泡沫玻璃、玻化微珠等。B1級為難燃材料：如特殊處理后的擠塑聚苯板、特殊處理后的聚氨酯硬泡、酚醛、膠粉聚苯粒等。B2級為可燃材料：如聚苯板、擠塑聚苯板、聚氨酯硬泡、聚乙烯等，這種材料燃點低，并在燃燒過程中會釋放大量有害氣體。B3級為易燃材料：這種多見為聚苯泡沫為主材料的保溫材料，由于這種材料極易燃燒，目前已是被淘汰的外墻保溫材料。（3）建筑外墻保溫材料的使用要求：人員密集場所建筑,其外墻外保溫材料的燃燒性能應為A級。除人員密集場所建筑外,居住建筑的建筑高度大于10Om時為A級；高度大于27m但不大于1OOm時為B1級；高度不大于27m時為B2級。除人員密集場所建筑外,公共建筑的高度大于50m時為A級；高度大于24m但不大于50m時為B1級；高度不大于24m時為B2級。天津市地方標準在國標基礎上要求：所有建筑首層均為A級。商住混合建筑，商業部分為A級。有裙房底商的住宅，裙房部分的外墻、屋面，以及住宅首層為A級。（4）防火隔離帶當采用燃燒性能為B1或B2級的保溫材料時,應在保溫系統中每層設置水平防火隔離帶。防火隔離帶按水平方向分布，采用A級保溫材料制成，以阻止火災沿外墻面或在外墻外保溫系統內蔓延的防火構造。防火隔離帶的基本構造應與外保溫系統相同，寬度不小于300mm，厚度與外保溫系統相同，且防火隔離帶保溫板要與基層墻體全面積粘貼。5.2外墻內保溫造價低、施工簡便、耐久性好。不受室外條件限制。主要用于南方。用于間歇性使用建筑。保溫結構由空氣層（防潮、隔熱）和保溫板組成。保溫板、保溫砂漿。防火要求：對于人員密集場所以及各類建筑內的疏散樓梯間、避難走道、避難間、避難層等場所或部位,應采用燃燒性能為A級的保溫材料，對于其他場所應采用低煙、低毒且燃燒性能不低于B1級的保溫材料。5.3屋面

屋面保溫節能設計要點：

（1）屋面保溫作法絕大多數為外保溫構造。（2）目前較先進的屋頂保溫作法是采用輕質高強、吸水率極低的擠塑型聚苯板。（3）倒鋪屋面（防水層在保溫層下面）：倒置式防止太陽光直接，延緩防水層老化。最外層的卵石或燒制方磚保護層的蓄熱系數較大，在夏季可調節屋頂內表面溫度，使溫度最高峰值向后延遲，錯開室外空氣溫度的峰值。卵石或燒制方磚有一定的吸水性，雨后可通過蒸發來降低屋頂溫度。正置式5.4窗戶節能5.4.1控制各朝向墻面的開窗面積北方地區居住建筑的窗墻面積比限值（天津市）:朝

向窗墻面積比限值最大值北0.300.40東、西0.350.45南方地區在進行圍護結構節能設計時，不宜過分依靠減少窗墻比，應重點提高窗的熱工性能。5.4.2減少窗的傳熱耗熱（1）節能玻璃熱輻射：透過可見光，控制紅外線熱傳導：低導熱系數

（2）窗框保溫導熱系數小的PVC鋁材斷橋鋁塑共擠（3)提高窗的氣密性，減少冷風滲透《建筑外窗空氣滲透性能分級及其檢測方法》框與窗洞口框與扇玻璃與扇1～6層的建筑外窗氣密性等級不應低于6級7層以上的建筑外窗氣密性等級不應低于7級非采暖空間的外窗采用推拉窗以及內隔墻上的分戶門氣密性等級不應低于4級樓梯間和外廊的外門氣密性等級不應低于3級（4）設計好開扇的形式

開扇形式的設計要點：在保證必要的換氣次數前提下，盡量縮小開扇面積；選用周邊長度與面積比小的窗扇形式，接近正方形利于節能；鑲嵌的玻璃面積盡可能的大。5.5雙層玻璃幕墻雙層皮幕墻也稱為“呼吸式幕墻”。在兩層皮之間留有一定寬度的空氣間層，此空氣間層以不同方式分隔而形成一系列溫度緩沖空間。由于空氣間層的存在，因而雙層皮幕墻能提供一個保護空間以安置遮陽設施。影響因素：通風效率、玻璃種類、空氣層尺寸、遮陽措施。5.5.1雙層玻璃幕墻種類（1）外掛式（2）箱井式（3）廊道式5.5.2保溫性能玻璃自身特性幕墻框架材料空氣層尺寸考慮太陽輻射得熱和朝向后的玻璃幕墻構造形式與當量傳熱系數。5.6地面5.6.1地面保溫要求

地面按是否直接觸土壤分為兩類：一類是不直接接觸土壤的地面，又稱地板，這其中又可分成接觸室外空氣的地板、不采暖地下室上部的地板、底部架空的地板，不直接觸土壤的需要做地面保溫；另一類是直接接觸土壤的地面，該類從外墻內側算起2m范圍內的地面應采取保溫措施。

5.6.2地面絕熱南方高溫高濕地區由于土壤與空氣溫度差異，造成夏季結露。解決方案：保溫層隔汽層防潮層第6章遮陽設計6.1遮陽的形式和效果6.2遮陽設計6.3遮陽系數計算6.4典型的建筑一體化遮陽設計6.1遮陽的形式和效果6.1.1遮陽的類型

6.1.2固定式外遮陽裝置

手動式自動式遮陽卷簾落葉喬木6.1.3活動式外遮陽裝置

水平外百葉垂直外百葉6.2遮陽設計（1）遮陽的板面組合與構造（2）遮陽板的安裝位置遮陽板與墻面斷開外側設置遮陽調整遮陽板在立面上的位置，使進入室內的風向下流動，吹到人活動高度。6.3遮陽系數計算6.3.1普通外遮陽無外遮陽時：SC=SCC=SCB×(1－FK/FC)

有外遮陽時：SC=SCC×SD=SCB×(1－FK/FC)×SD式中：SC——窗的綜合遮陽系數；SCC——窗本身的遮陽系數；SCB——玻璃的遮陽系數；FK——窗框的面積；FC——窗的面積，FK/FC為窗框面積比，PVC塑鋼窗或木窗窗框比可取0.30，鋁合金窗窗框比可取0.20；SD——外遮陽的遮陽系數,按以下方法計算：SD

＝ax2＋bx＋1a、b——擬合系數，見表6-1x——

外遮陽特征值

，x=A/B，當計算出的x1時，取x=1。

A,B——外遮陽構造定性尺寸，如下圖所示。X為遮陽板外挑長度A與遮陽板根部到窗邊距離B之比氣候區外遮陽基本類型擬合系數東南西北寒冷地區水平式a0.340.650.350.26b-0.78-1-0.81-0.54垂直式a0.250.40.250.5b-0.55-0.760.54-0.93擋板式a00.3500.13b-0.96-1-0.96-0.93固定橫百葉擋板式a0.450.540.480.34b-1.2-1.2-1.2-0.88固定豎百葉擋板式a00.190.220.57b-0.7-0.91-0.72-1.18活動橫百葉擋板式冬a0.210.040.190.2b-0.65-0.39-0.61-0.62夏