建筑节能理论

www.themegallery.comCompanyLogo第二讲建筑节能理论案例分析www.themegallery.comCompanyLogo1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑严寒、寒冷地区主要包括东北、华北和西北地区，累年日平均温度低于或等于5℃的天数，一般都在90天以上，最长的满洲里达到211天，面积占国土面积70%。www.themegallery.comCompanyLogo1.1城镇供暖居住建筑范围和基本特点•包括城镇住宅（92%）+集体宿舍、招待所、宾馆、托幼建筑等（8%）•供暖特指集中供暖，由分散锅炉房、小区锅炉房和城市热网等热源，通过管道向建筑物供热的供暖方式。•对暂时没有条件设置供暖的居住建筑，围护结构也应参照节能建筑的理论进行。1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑www.themegallery.comCompanyLogo1.1城镇供暖居住建筑范围和基本特点•昼夜连续使用；•对室内热环境和空气品质有较高要求，都设计安装有供暖设备及通风换气装置；•冬季，住宅室温控制在16℃~18℃，旅馆、招待所客房在20℃~22℃；•体型系数多在0.3~0.351、严寒、寒冷地区供暖居住建筑www.themegallery.comCompanyLogo1.2城镇供暖居住建筑的供暖能耗组成•供暖能耗：是指在一个供暖期内，为维持室内热湿环境所需要的，并由供暖设备系统提供的能量。•供暖能耗=室内供暖设备供给的热量（建筑本身的能耗）+设备和管网的耗热量+余热、废热及自然体的得热（注：供（采）暖期指室外日均气温低于5℃、需由室内采暖设备提供热量以保证室内热环境要求的时期。）1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑www.themegallery.comCompanyLogo（1）建筑本身的耗热量组成1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑外围护结构传热耗热量（70%~80%）•外墙：23%~34%•窗户：23%~25%•楼梯间隔墙：6%~11%•屋顶：7%~8%•阳台门下部：2%~3%•户门：2%~3%•地面：2%缝隙空气渗透耗热量（20%~30%）建筑物耗热量组成窗户加空气渗透，约占总耗热量的50%，因此窗户是建筑节能的重点。www.themegallery.comCompanyLogo（2）供暖设备和管网耗热量组成•锅炉及附属设备的运行效率：0.55~0.77•室外管网的输送效率为0.85~0.90•剩余的有效热能供给建筑物，成为供暖热量。（3）其他热量组成：室内人体、家电设施；太阳辐射得热1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑www.themegallery.comCompanyLogo【讨论】影响供暖居住建筑耗热量的因素有哪些？1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑www.themegallery.comCompanyLogo1.3供暖居住建筑节能设计的基本原理和途径•供暖居住建筑在冬季为了获得适于居住生活的室内温度，必须有持续稳定的得热途径。当建筑物的总得热量与总失热量达到平衡时，室内温度才是稳定的。•节能的基本原理是：最大限度地争取得热，最低限度地向外散热1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑www.themegallery.comCompanyLogo1.3供暖居住建筑节能设计的基本原理和途径•途径：——通过有效的组团规划、单体设计，在朝向、间距、体形上保证建筑物接受太阳辐射面积最大；——减少建筑物的体形系数及外表面积，加强围护结构保温，以减少传热耗热量；——提高门窗的气密性和保温性，减少其传热耗热量；——改善供暖供热系统的设计和运行管理，提高锅炉的运行效率，加强供热管线的保温，和供热调控能力。1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑www.themegallery.comCompanyLogo1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑通过对阴影显示帮助了解建筑之间的遮挡情况。1.3.1争取日照www.themegallery.comCompanyLogo1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑1.3.1争取日照“太阳窗”的概念www.themegallery.comCompanyLogo1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑1.3.1争取日照冬至日，从早上9点到下午3点，太阳光照射的轨迹构成了一个圆锥面，这个锥面称为太阳能采集边界。在这个边界范围内的任何物体，在冬天都会阻挡照向房屋的阳光。www.themegallery.comCompanyLogo1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑1.3.1争取日照如果只有屋顶需要阳光照射，就把太阳能采集边界的起点提高到屋顶的高度。www.themegallery.comCompanyLogo1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑1.3.1争取日照如果房屋南向种植落叶树木，冬天落叶，夏天遮荫，那就要好好斟酌太阳能采集器的位置。www.themegallery.comCompanyLogo1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑1.3.2保温体形•从保温方面考虑体形，通常采取扩大受热面、整合体块和减少体形系数等方法，以最大获取太阳能，同时减少热损失。•从太阳能利用角度考虑，如果吸收的太阳辐射热量大于向外散失的热量，则这部分“盈余”热量能够补偿其他外界面的热损失。www.themegallery.comCompanyLogo1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑1.3.2保温体形www.themegallery.comCompanyLogo1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑1.3.2保温体形年采暖能耗3491kWh/a年采暖能耗597kWh/a年采暖能耗409kWh/a利用太阳能住宅取暖的建筑体形不是以外表面面积越小越好来评价，而是以南墙面足够大，其他外表面尽可能小为标准来评价。www.themegallery.comCompanyLogo1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑1.3.3有利避风的建筑形态如图：不同体形建筑周围风环境分析（1）风在条形建筑背面边缘形成涡流（2）在L形建筑中，c、d两种布局形式对防风有利。（3）在半封闭的U形建筑中，e的布局形式对防风有利（4）在全封闭建筑中有开口时，开口不宜朝向冬季主导风向，且开口不宜过大（5）当建筑物外墙转角由直角改成圆角时，有利于消除风涡流。www.themegallery.comCompanyLogo1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑1.3.4温度分区•人们对各种房间的使用要求及在室内活动情况不同，因而对各房间室内热环境的需求也各异。在设计中针对热环境的需求，提出“温度分区法”概念。即将主要空间设置在南面或东南面，充分利用太阳能，保持室内较高的温度，把热环境要求较低的辅助房间如厨房、过厅等布置在较易散失能源的北面，并适当减少北墙的开窗面积。•实践证明这一种有效的、又不会增加投资的节能设计方法。www.themegallery.comCompanyLogo1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑1.3.4温度分区•对建筑物平面进行温度分区的方式主要有以下几种：•——围合法•——半封闭法•——“三明治法”www.themegallery.comCompanyLogo1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑1.3.5增加门窗气密性•窗框、窗扇等部位采取密封处理；•减少开启窗扇，采用固定窗，以缩短开窗的缝长；平开窗好于推拉窗；•将窗户的换气功能分离，采用专门的通风器，通过有组织、可控制的通风方式来保证室内新风量的要求。www.themegallery.comCompanyLogo1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑1.3.5增加门窗气密性www.themegallery.comCompanyLogo1.4供暖居住建筑耗热量指标的计算•耗热量指标：按照冬季或采暖期室内热环境设计标准和设定的室外计算条件，计算出的单位建筑面积在单位时间内消耗的需由室内采暖设备提供的热量qH，单位W/m2.qH–建筑物耗热量指标（W/m2）qH.T–单位建筑面积的通过建筑外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量（W/m2），住宅取3.8W/m21、严寒、寒冷地区供暖居住建筑www.themegallery.comCompanyLogo1.4供暖居住建筑耗热量指标的计算1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑算；包线围成面积的总和计建筑面积，按各层外墙—围护结构面积；—围护结构传热系数；—定选取；节能设计标准》有关规正系数，按《民用建筑围护结构传热系数的修—可查下表；采暖期室外平均温度，—筑取温度，采暖地区住宅建全部房间平均室内计算—0001TH,F.C16/))((qAKttAFKttiiieimiiiiei地名北京呼和浩特沈阳长春哈尔滨西安兰州乌鲁木齐te-1.6-6.2-5.7-8.3-10.00.9-2.8-8.5部分城市采暖期室外平均温度（℃）www.themegallery.comCompanyLogo1.4供暖居住建筑耗热量指标的计算1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑2I.H330INF/8.3qV/5.0/)/(28.0/))((qmWmNtmkgKkgJCAVNCtteei验数据选取，为的计算：按实测所得经计标准》规定选取。。按《民用建筑节能设换气体积，—小时；次换气次数，住宅建筑取—条件下的数值；，取空气密度，—；空气比热容，取—www.themegallery.comCompanyLogo1.4供暖居住建筑耗热量指标的计算•耗煤量指标：供暖期室外平均温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在一个供暖期内消耗的标准煤量，kg/m2.qC–建筑物耗量指标（kg/m2）qH-建筑物耗热量指标（W/m2）Z–供暖天数（d）,按标准选取HC–标准煤热值8.14x103J/kgη1–室外管网运行效率，0.85（节能前），0.9（节能后）η2–锅炉运行效率，0.9（节能前），0.68（节能后）1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑21Hc/q24qcHZwww.themegallery.comCompanyLogo1.4供暖居住建筑耗热量指标的计算•耗热量、耗煤量指标允许值【qH】、【qC】•供暖居住建筑的节能控制：qH≤【qH】qC≤【qC】1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑www.themegallery.comCompanyLogo1.5节能设计标准1、严寒、寒冷地区供暖居住建筑www.themegallery.comCompanyLogo2、夏热冬冷地区城镇居住建筑夏热冬冷地区包括重庆、上海两个直辖市；湖北、湖南、安徽、浙江、江西五省；四川、贵州两省的东北部；江苏、河南两省的南半部；福建省北半部；陕西、甘肃两省南端；广西、广东两省北端等地区。www.themegallery.comCompanyLogo2、夏热冬冷地区城镇居住建筑2.1夏热冬冷地区建筑热过程的特点•该地区不同于北方供暖建筑只考虑单向稳态传热，并将围护结构的保温作为唯一的控制指标。•该地区的建筑热过程应同时考虑冬、夏两季不同方向的热传递，以及在自然通风条件下建筑热湿过程的双向传递。•因此，不能简单地采用降低传热系数，增加保温材料来达到节约能耗的目的。www.themegallery.comCompanyLogo2、夏热冬冷地区城镇居住建筑2.2冬季建筑节能应注意的问题同严寒、寒冷地区2.3夏季建筑节能应注意的问题——朝向、布局——屋面、外墙是隔热重点——自然通风——遮阳——防潮www.themegallery.comCompanyLogo2、夏热冬冷地区城镇居住建筑2.3.1部分城市夏季气侯状况及建筑形式www.themegallery.comCompanyLogo2、夏热冬冷地区城镇居住建筑2.3.2隔热的措施与途径促使建筑物散热4、通风降温5、蒸发散热6、夜间长波辐射散热控制建筑物得热1、防止太阳辐射得热2、控制导热传热3、控制对流传热www.themegallery.comCompanyLogo2、夏热冬冷地区城镇居住建筑（1）控制辐射得热正确选择建筑物的朝向、布局，避免主要房间东、西晒。变换开口部