建筑节能设计计算(手算)

1浙江省建筑节能专项考试参考资料（建筑）1、《民用建筑热工设计规范》（GB50176-93）2、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2001）3、《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）4、浙江省标准《居住建筑节能设计标准》（DB33/1015-2003）5、浙江省标准《公共建筑建筑节能设计标准》（DB33/1036-2007）6、全国民用建筑工程设计技术措施－节能专篇（建筑）。7、《外墙外保温工程技术规程》JGJ144-2004《围护结构保温构造详图㈠》（2005浙J45）8、《浙江省建设工程建筑节能（含节水、节材、节地）推广技术公告》《浙江省建设工程淘汰和限制使用技术与产品目录》（可在网上下载）4建筑外围护结构的保温隔热措施：主要包括屋顶、外墙、架空或外挑楼板以及室内地面的保温隔热构造的确定、材料的选用以及采用保温门窗等措施。5建筑节能涉及的热工参数及计算内容我们可以通过规范中对建筑设计在节能方面所需控制并达到的各项规定性指标及要求来归纳出节能设计应熟悉并掌握的有关热工参数及计算内容！6居住建筑节能设计汇总表（仅供参考）设计内容规定性指标计算数值技术措施体形系数条式建筑≤0.35点式建筑≤0.40屋顶传热系数K≤1.0D≥3.0K≤0.8D≥2.5外墙传热系数K≤1.5D≥3.0K≤1.0D≥2.5外窗及阳台门透明部分窗墙面积比北向≤0.45东向无外遮阳≤0.30有外遮阳≤0.50西向南向≤0.50气密性等级1-6层≥Ⅲ级≥7层≥Ⅱ级7设计内容规定性指标传热系数计算数值技术措施架空楼板K≤1.5分户墙K≤2.0楼板K≤2.0户门K≤3.0能耗指标采暖年耗电量Eh（KWh/m2）25.99空调年耗电量Ec（KWh/m2）30.80采暖空调设备最低能效比值注：●K为传热系数[W/（m2·K）]。D为热隋性指标。8公共建筑节能设计汇总表（仅供参考）设计内容规定性指标传热系数计算数值技术措施屋顶K≤0.7外墙（含非透明幕墙）K≤1.0架空或外挑楼板K≤1.0单一朝向外窗︵含透明幕墙︶窗墙面积比K传热系数Sc遮阳系数（东、南、西向/北向）≤0.2≤4.7-0.2-≤0.3≤3.5≤0.55/-0.3-≤0.4≤3.0≤0.50/0.600.4-≤0.5≤2.8≤0.45/0.550.5-≤0.7≤2.5≤0.40/0.50气密性等级外窗≥4级透明幕墙≥3级可开启面积≥30%9设计内容规定性指标传热系数计算数值技术措施屋顶透明部分≤3.0≤0.4≤屋顶总面积的20%地面和地下室外墙热阻R（M2·K）/W地面≥1.2地下室外墙（与土壤接触者）≥1.2能耗指标采暖年耗电量Eh(kwh/m2)25.99空调年耗电量Ec(kwh/m2)30.80采暖、空调设备最低能效比值注：●K为传热系数[W/（m2·K）]。SC为遮阳系数。●窗墙面积比小于0.4时，玻璃的可见光透射比应0.4。10一、建筑体形系数（一）建筑体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积和外表面所包围的体积之比值。计算公式：F0——建筑物与室外大气接触的外表面积（m2）V0——外表面所包围的建筑体积（m3）00FS=V11规定性指标：建筑类别条式建筑点式建筑居住建筑≤0.35≤0.4公共建筑严寒、寒冷地区≤0.4。其他地区无要求。浙标《公共建筑节能设计标准》DB33/1036-20074.1.3建筑物的体形宜避免过多的凹凸与错落，体形系数不宜大于0.40。12●建筑外墙面面积应按各层外墙外包线围成的面积总和计算。●建筑物外表面积应按墙面面积、屋顶面积和下表面直接接触室外空气的楼板（外挑楼板、架空层顶板）面积的总面积计算。不包括地面面积，不扣除外门窗面积。●建筑体积应按建筑物外表面和底层地面围成的体积计算。13（二）试计算三栋十层30m高，每层建筑面积同为600m2，不同平面形状建筑的体形系数。14计算结果比较：栋号架空层外围护面积F0（m2）体积V0（m3）体形系数S=F0/V0A无98m×30m+600m2=354025m×24m×30m=180003540/18000=0.197有98m×30m+600m2×2=4140180004140/18000=0.23B无110m×30m+600m2=390040m×15m×30m=180003900/18000=0.217有110m×30m+600m2×2=4500180004500/18000=0.25C无140m×30m+600m2=4800（30m×10m+10m×15m×2）×30m=180004800/18000=0.267有140m×30m+600m2×2=5400180005400/18000=0.3015若改为六层18m高时的结果比较：栋号架空层外围护面积F0（m2）体积V0（m3）体形系数S=F0/V0A无98m×18m+600m2=236425m×24m×18m=108002364/10800=0.22有98m×18m+600m2×2=2964108002964/10800=0.27B无110m×18m+600m2=258040m×15m×18m=108002580/10800=0.24有110m×18m+600m2×2=3180108003180/10800=0.29C无140m×18m+600m2=3120（30m×10m+10m×15m×2）×18m=108003120/10800=0.29有140m×18m+600m2×2=3720108003720/10800=0.3416结论一平面外形越紧凑，体形系数越小；层数越少，体形系数越大；增设架空层，体形系数随之扩大。17（三）体形系数的大小对建筑能耗的影响非常显著。体形系数越小，单位建筑面积对应的外表面积越小，外围护结构的传热损失就越小。因此，从降低建筑能耗的角度出发，应该将体形系数控制在一个较低的水平。但体形系数的大小与建筑造型、平面布局、采光通风等条件紧密相关。18体形系数限值规定过小，将制约建筑师们的创造性，造成建筑造型呆板，平面布局困难，甚至损害建筑功能。因此权衡利弊，兼顾不同类型的建筑造型，尽可能地减少房间的外围护面积，避免因体形复杂和凹凸过多造成外墙面积太大而提高体形系数。甚至超过规定性指标，得重新调整建筑平面布局。19控制体形系数大小的方法：●减少建筑的面宽，加大建筑的进深。面宽与进深之比不宜过大，长宽比应适宜。●增加建筑的层数，多分摊屋面或架空楼板面积。●建筑体型不宜变化过多，立面不宜太复杂，造型宜简练。20二、窗墙比与遮阳系数21外窗（含透明幕墙）热工设计在建筑的外窗（含透明幕墙——下同）、墙体、屋面三大围护部件中，外窗的热工性能最差，是影响室内热环境质量和建筑能耗的最主要因素之一。它的能耗约为墙体的3倍，屋面的4倍，约占建筑围护结构总能耗的40%~50%。因此，加强外窗的保温隔热性能，减少窗的热量损失，是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的非常重要环节。22（一）窗墙面积比和传热系数：普通窗户的保温隔热性能差，夏季白天通过窗户进入室内的太阳幅射热也多。窗墙面积比越大，采暖、空调的能耗也越大。因此从节能角度出发，必须限制窗墙面积比。一般情况，应以满足室内采光要求作为窗墙面积比的确定原则。1、窗墙面积比计算：(1)计算公式：AcAwXΣAc——同一朝向的外窗（含透明幕墙）及阳台门透明部分洞口总面积（m2）。ΣAw——同一朝向外墙总面积（含该外墙上的外门窗的总面积）（m2）。232平均窗墙面积比整栋建筑某一相同朝向的外墙面上的窗及阳台门的透明部分的总面积与该朝向的外墙面的总面积（包括外墙中窗和门的面积）之比。24例：杭州某办公建筑按节能分类为乙类建筑，建筑南面为（4米，8开间）32m，层高3米，四层，每层设窗（3米宽×1.5米高）各8个，求此建筑南面的平均窗墙比。平均窗墙面积比：建筑某一相同朝向的外墙面上的窗及阳台门的透明部分的总面积与该朝向的外墙面的总面积（包括外墙中窗和门的面积）比。按给出的条件此建筑南面的平均窗墙比应为375.03841441232(48)5.13(南向立面总面积）层扇洞口面积25（二）外窗遮阳：夏热冬冷地区，建筑外窗对室内热环境和空调负荷影响很大，通过外窗进入室内的太阳辐射热几乎不经过时间延迟就会对房间产生热效应。特别是在夏季，太阳辐射如果未受任何控制地射入房间，将导致室内环境过热和空调能耗的增加。因此，采取有效的遮阳措施，降低外窗太阳辐射形成的空调负荷，是实现居住建筑节能的有效方法。由于一般公共建筑的窗墙面积比较大，因而太阳辐射对建筑能耗的影响很大。为了节约能源，应对窗口和透明幕墙采取外遮阳措施。261、遮阳系数的定义为在法向入射条件下，通过玻璃构件（包括窗的透明部分和不透明部分）的太阳辐射得热率，与相同入射条件下的标准玻璃（3mm厚）的太阳辐射得热率的比值。也可认为是太阳辐射能透过指数。2、计算公式：3cS玻璃窗（含窗框）的太阳辐射得热率厚标准玻璃的太阳辐射得热率273、规定性指标详GB50189-2005标准表4.2.2-4。●有外遮阳设施时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮阳系数。●无外遮阳设施时，遮阳系数=玻璃的遮阳系数。●外遮阳系数的计算方法，详GB50189-2005标准25页附录A。●玻璃的遮阳系数可参照《公共建筑节能设计标准》DB33/1036-2007P88表E.0.6。28上题中，每扇窗顶均设0.6m水平遮阳，求其水平外遮阳系数。按浙标《公共建筑节能设计标准》DB33/1036-2007p38附录A建筑外遮阳系数计算方法－－A.0.1水平遮阳板的外遮阳系数应按下列公式计算确定：水平遮阳板：（A.0.1-1）遮阳板外挑系数：PF＝A／B（A.0.1.3）式中SDH——水平遮阳板夏季外遮阳系数；ah、bh、—计算系数，按表A.0.1取定；PF——遮阳板外挑系数，当计算出的PF＞1时，取PF＝1；A——遮阳板外挑长度（图A.0.1）；B——遮阳板根部到窗对边距离（图A.0.1）。12PFbPFaSDhnH29垂直遮阳水平遮阳水平遮阳室内室内室内ABBABA图A.0.1遮阳版外挑系数（PF）计算示意图30表A.0.1水平和垂直外遮阳计算系数遮阳装置计算系数东东南南西南西西北北东北水平遮阳板ah0.350.480.470.360.360.360.300.48bh-0.75-0.83-0.79-0.68-0.76-0.68-0.58-0.83垂直遮阳板av0.320.420.420.420.330.410.440.43bv-0.65-0.800.80-0.82-0.66-0.82-0.84-0.83注：其他朝向的计算系数按上表中最接近的朝向选取。31查表A.0.1南向ah=0.47bh=－0.79按浙标《公共建筑节能设计标准》DB33/1036-2007外遮阳系数查P38公式A.0.1—1水平遮阳板：按公式及题目所给数据计算：14.05.1/6.02PFbPFaSDBAPFhnH759.01316.00752.014.079.0)4.0(47.02HSD则根据计算,其水平外遮阳系数为－－0.75912PFbPFaSDhnH（A.0.1-1）32例题中其他条件不变，现按节能要求选择6+12+6普通中空玻璃断热铝合金窗，请计算此方向窗是否能满足省标《公共建筑节能设计标准》DB33/1036—2007中规定性遮阳系数要求。根据《公共建筑节能设计标准》DB33／1036-2007查表P9页4.2.1-2乙类建筑窗墙比为0.375则K≤3.0；南侧遮阳≤O.50；33表4.2.1-2乙类建筑围护结构传热系数和遮阳系数限值围护结构部位传热系数KW／(m2·K)屋面≤0.70外墙（包括非透明幕墙）≤1.0底面接触室外空气的架空或外挑楼板≤1.0外窗（包括透明幕墙）传热系数KW/（m2·K）遮阳系数Sw(东、南、西向/北向)单一朝向外窗(包括透明幕墙)窗墙面积比≤0.2≤4.7—0.2＜窗墙面积比