单体住宅建筑围护结构采暖能耗分析
围护结构的基本耗热量
• i ——保温层的厚度，m； i
• ——保温材料的导热系数，W/ m·℃
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第二节 围护结构的基本耗热量
• （3）铺设在地垄墙上的保温地面各地带的换
热阻值，可按下式计算
• R0 1.18R0
m2·℃/ W
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第二节 围护结构的基本耗热量
五、维护结构传热面积的丈量
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第二节 围护结构的基本耗热量
K 1
1
1
R0 1 i 1 Rn R j Rw3页
第二节 围护结构的基本耗热量
• 2.由两种以上材料组成
的、两向非匀质围护结
构的传热系数K值。首
先求出围护结构的平均
传热阻
R
p
j
A n Ai
Rn Rw
i1
R0i
四、围护结构的传热系数K值 1.均质多层材料的传热系数K值，一般建筑物的外墙和屋顶都属 于均质多层材料的平壁结构。 2.由两种以上材料组成的、两向非均质围护结构的传热系数K值， 比如从节能的角度出发，采用各种形式的空心砌块，或保温材料。 3.空气间层传热系数K值。 4.地面的传热系数。(划分地带法）
W/ m2·℃
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第二节 围护结构的基本耗热量
划分地带法
非保温地面的传热系数和热阻
地带
第一地带 第二地带 第三地带 第四地带
（㎡·℃／W）
2.15 4.30 8.60 14.2
（W／㎡·℃）
0.47 0.23 0.12 0.07
地面传热地带的划分
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第二节 围护结构的基本耗热量
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第二节 围护结构的基本耗热量
住宅建筑围护结构节能的几点体会
对住宅建筑围护结构节能的几点体会王宁（哈尔滨农垦新时空建筑设计有限公司）伴随着世界范围内能源危机的不断加剧，建筑节能已成为近年来世界建筑发展的一个基本趋向。
发展建筑节能，无论是从节约日益紧缺的能源方面，还是从环保方面，都是十分必要的。
从20世纪80年代中期起，我国也越来越重视建筑的节能工作。
建筑节能主要包括节约建造能耗和节约使用能耗。
而对于使用能耗来说，围护结构的传热指数，采暖系统的热效率，门窗的保温性能是三个决定因素。
1．内保温与外保温内保温还是外保温?在设计中我们常常被问到类似这样的问题。
一般来说内保温施工简单。
费用低．常被建设单位青睐．外保温则具有对户内使用面积影响小，不存在室内装修施工破坏因素的影响等优点．如果深层次地分析，内保温由于将建筑围护结构的基体材料隔在外边，建筑蓄热能力小，温度变化快．波动也快，相应的建筑围护结构基体材料的内外表面温差加大．温度应力增加，出现裂纹的可能性增加，因此在屋顶保温中是要求保温层外置。
外保温则相反，由于蓄热能力的增加，建筑内温度变化慢．波动小，舒适性较好。
如果说建筑为使用时间不长、间断使用的公共建筑．采用内保温对节能较为有利．而对使用时间较长、室内人员较为稳定的建筑如住宅楼、宾馆、办公楼等，外保温较好．2．屋面的节能措施屋面保温层宜选用容重较小，导热系统较低的保温材料，以防止屋面质量、厚度过大。
同时，应采用吸水率较小的保温材料，以防止屋面湿作业时，保温层大量吸水，降低保温效果。
就现有技术中聚苯板保温层是最理想的屋面保温材料。
在施工中，一般采用聚苯板作屋面保温层，并置于防水层以下，施工较方便，防水层也不容易在后续工序中被破坏。
但后来渐渐地发现，由于防水层在屋面的最外层，其直接受到太阳的辐射，白昼及夏、冬季温度变化幅度较大，防水层容易老化。
如果将聚苯板保温层置于防水层以上，直接受到太阳幅射的是聚苯板，而聚苯板的导热系数较低，防水层的温度变化较小，从而延缓了防水层的老化进程，可延长其使用年限。
建筑节能改造供热能耗分析
建筑节能改造供热能耗分析我国城镇既有居住建筑量大面广,据不完全统计，仅北方采暖地区城镇既有居住建筑就有大约35亿m2需要和值得节能改造。
建筑节能是国家节能减排工作的重要组成部分。
既有建筑节能改造，特别是严寒和寒冷地区既有居住建筑的节能改造，是当前和今后一段时期建筑节能工作的重要内容，对于节约能源、改善室内热环境、减少温室气体排放、促进住建领域发展方式转变与经济社会可持续发展，有十分重要的意义。
节能改造的主要内容有：外墙、屋面、外门窗等围护结构的保温改造；采暖系统分户供热计量及分室温度调控的改造；热源（锅炉房或热力站）和供热管网的平衡节能改造；涉及建筑物修缮、功能改善和采用可再生能源等的综合节能改造。
1概述1.1基本情况新疆克拉玛依市独山子区老区既有居住建筑大多为80~90年代建设，原有建筑建造年代较长，冬季供热能耗不但高，而且房屋较为寒冷。
2000年以后的建筑，没有进行外墙保温的区域，从2006年以后才逐步进行改造。
从2008~2013年逐年对老区建筑进行既有居住建筑节能改造，通过对既有建筑的节能改造，首先保证房屋保暖性，解决房屋散热量大的问题，对整个供热系统的节能运行起到重要作用。
独山子区目前节能改造的主要内容包含：外墙围护结构的保温改造；采暖系统分户供热计量及分室温度调控的改造；热源（锅炉房或热力站）和供热管网平衡的节能改造三部分。
1.2供暖情况独山子集中供热区域至2013年底供暖期共有25个换热站，总供热面积429万m2，其中：节能建筑183万m2，非节能建筑246万m2，热计量改造面积33.04万m2，新建热计量建筑26.26万m2。
从2008年起开始对老区供暖系统进行分户改造、安装热计量表、供热平衡装置及增加外墙保温等节能改造工作，同时对新建房屋安装热计量表，进行供热节能改造及能耗情况分析。
1.3改造情况2011年对2区23、25栋（12#换热站）2栋房屋进行供暖分户及节能改造。
2012年对2区、4区16-21栋共计22栋房屋进行供暖分户改造，同时对榆园（1-12栋）以及众鑫花园（1-74栋）共计栋房屋进行供热计量改造。
围护结构对建筑能耗影响分析
围护结构对建筑能耗影响分析摘要：为了能够有效抵御不利环境对建筑物造成的影响，根据建筑物和建筑房间所处的实际情况在其四周分别设置了墙体、门、窗、顶棚、隔断等围护物，称之为建筑物的围护结构。
在建筑物所处的不同环境中，对围护结构的性能要求也有所不同。
建筑物的围护结构的性能一般有保温、隔热、隔声、防水防潮、耐火、耐久等。
而建筑物的节能效果可以通过调节建筑物的围护结构的性能达到目的，从而使建筑节能对建筑能耗产生密切影响。
关键词：围护结构建筑能耗技术措施引言：建筑节能是有效控制建筑能耗的重要手段，而不同的围护结构所特有的性能不同，发挥的作用也不同，对建筑节能也产生着各种各样的作用。
在不同环境的建筑物建造过程中，可以通过改变围护结构的性能来达到减少建筑物传热耗热，减小建筑物热量损耗的节能目的，从而使建筑物能耗得到有效控制。
也就是说有效的推动建筑节能分部中围护结构的发展与运用，能够在很大程度上实现建筑能耗在我国能源消耗的比重中降低。
一、围护结构性能的多样性（一）围护结构具有保温性尤其在寒冷地区，围护结构的保温性能对建筑物的使用质量和建筑能耗有着密切关系。
围护结构的保温性能能够使室内热量最大程度上得到保留，以此减少建筑物热量损失。
（二）围护结构具有隔热性除了在寒冷地区，围护结构保温能够有效减少建筑物热量损失以外，在高温季节围护结构的隔热性能可以使建筑物抵抗室外的高温作用，从而使建筑物围护结构以内的空间能够维持生活需要的温度。
（三）围护结构具有防水防潮性建筑物不同部位的构件具有不同作用，建筑物外围的屋面分部刚需的性能就是防水，而外墙分部刚需性能则是防潮。
采用不同的围护材料和围护构造能够有效的提高屋面防水、外墙防潮性能。
（四）围护结构具有耐火性围护结构的耐火性是建筑防火性能的一项保证，围护构件的可燃性能与耐火性能可以增强建筑物抵抗火灾的能力。
尤其是围护结构的耐火极限，有效控制了建筑物从火灾受火作用开始，到失去支载能力被破坏的时间段。
北京新农村住宅建筑围护结构节能改造能耗分析
经济管理北京新农村住宅建筑围护结构节能改造能耗分析高强-侯建字：(1．石家庄市市政建设总公司，河北石家庄050000；2．北京同方冷热科技有限公司，北京市100000)E}商要】北京市通州区张家湾镇皇木厂村，作为建设新农村的节能改造的示范村，围护结构上存在的一些问题：传热系数大、冷风渗透严重、热缺陷和冷、热桥等。
文章主要介绍了如何通过围护结构改造来减少单位面积热负荷，提高舒适性，并用已改造与来改造建筑在室内温度E对比，牧到明显的效果。
既盖建词】节能改造；围护结构；保温材料；室内温度●“‘。
十一五“期间是我国社会主义新农村建设的关键时期，党中央对社会主义新农村建设工作的高度重视，不仅使人口众多的农民能过上宽裕的生活，还大大促进了农村建设的发展，这也使如何建设节约型新农村面临着新的课题。
因此需要探索和积累农村建筑节能工作开展的经验，并且以示范项目带动农村既有建筑的节能改造，带动新建节能建筑的规划和建设。
北京市通州区张家湾镇皇木厂午寸作为通州区示范项目，受到区、镇政府的高度重视和大力支持。
项目已通过专家论证，一些改造效果很明显。
以下是对皇木场村节能改造的一个简要介绍和阶段性成果的总结。
主要侧重在围护结构方面，相信在相关部门的重视下，通过合理的切实可行的节能改造措施，村民会拥有舒适、清洁、环保、节能的生活环境。
一、基本状况皇木厂村位于北京市东南部，京杭大运河北端，东西宽36．5公里，南北长48公里，面积907平方公里。
全村采暖形式为集中采暖，总供暖面积为”9，543m20目前的供暖情况是将全村的供暖面积分成若干个不同的区，各区之间的供暖管网的主干管是相连的，用常闭的闸阀将其隔开，在村子的周围设五处锅炉房，每个锅炉房各承担两到三个区的采暖负荷。
二围护结构的基本状况和存在的问题1)采暖建筑主要是二层单体或连体别墅，外围护结构主要以24墙为主，具体为240m m厚实，0粘土砖加抹灰，在玉河区有小部分的建筑为370m m厚外墙。
浅析建筑围护结构节能与暖通空调系统节能
－300－建筑工程浅析建筑围护结构节能与暖通空调系统节能刘广晨（黑龙江远大房地产开发有限公司，黑龙江哈尔滨150000）建筑围护结构节能及暖通空调系统节能是建筑节能的关键,而且二者之间相辅相成、互为前提。
暖通空调系统节能主要靠降低建筑冷、热负荷及合理配置系统,而降低冷、热负荷应从建筑围护结构入手合理布置建筑物的位置,优化建筑外墙、门、窗、屋顶等的结构,选用节能建筑材料。
对建筑围护结构、暖通空调系统的节能措施进行探讨。
1建筑围护结构的节能措施1.1外墙的节能措施外墙应采用新型墙体材料与复合墙体结构,并在经济条件允许的前提下,采用墙体保温材料对其进行保温处理。
建设部从2006年起全面推广墙体保温材料,包括聚氨酯材料、膨胀聚苯板、挤塑聚苯板等。
另外,可在垂直外墙面设置阳台、挑檐等遮阳设施或采用浅色墙面、反射幕墙、植物覆盖等措施,对外墙进行太阳辐射隔离处理。
1.2外窗的节能措施[2]据统计,通过外窗的热损失占建筑能耗的35%~45%,可见外窗是建筑围护结构中比较薄弱的部位。
外窗的窗框材料、玻璃品种及有无遮阳措施都会显著影响其热工性能,普通的单玻铝合金外窗的传热系数为6.4W/(m 2·K),是墙体的6倍,因此应使用新型保温节能外窗。
外窗玻璃应尽量选择中空玻璃、吸热玻璃、反射玻璃等。
目前热工性能较好的外窗采用双玻中空双腔充惰性气体(厚度为mm)玻璃,窗框为铝合金断热桥型材,这种外窗的传热系数可达到1.5W /(m 2·K)。
此外,窗墙面积比也是影响建筑围护结构节能的主要因素。
确定窗墙面积比要综合考虑多方面的因素,其中主要因素是不同地区冬夏季日照情况(日照时间、太阳总辐射强度、阳光入射角)、季风室外温度、室内采光设计标准及外窗开窗面积等一般外窗的保温性能比外墙差很多,窗墙面积比越大,暖通空调系统能耗越大。
因此,应在保证自然采光的前提下合理控制窗墙面积比,一般北侧不大于25%,南侧不大于35%,东、西侧不大于30%。
建筑物围护结构的能效分析研究
建筑物围护结构的能效分析研究在当今社会，随着能源消耗的不断增加以及对环境保护的日益重视，建筑物的能源效率成为了一个至关重要的问题。
建筑物围护结构作为建筑物与外界环境进行热交换的界面，其性能直接影响着建筑物的能源消耗和室内舒适度。
因此，对建筑物围护结构的能效进行深入分析和研究具有重要的现实意义。
建筑物围护结构主要包括外墙、屋顶、门窗、地面等部分。
这些部分共同构成了一个封闭的空间，抵御着外界的气候条件，如温度、湿度、太阳辐射等，并保持室内环境的稳定。
然而，不同的围护结构材料和设计会导致不同的热传递特性，从而影响建筑物的能源消耗。
外墙是建筑物围护结构的重要组成部分。
常见的外墙材料包括砖石、混凝土、保温板材等。
砖石和混凝土具有较高的热容量，能够在白天吸收热量，晚上缓慢释放，从而起到一定的温度调节作用。
但它们的导热系数相对较高，如果没有良好的保温措施，会导致大量的热量散失。
保温板材如聚苯乙烯泡沫板、岩棉板等则能够有效地减少热量传递，提高外墙的保温性能。
在设计外墙时，还需要考虑其颜色、表面粗糙度等因素。
较深的颜色会吸收更多的太阳辐射，增加建筑物的制冷负荷；而粗糙的表面可以减少风的阻力，降低风压对建筑物的影响。
屋顶也是建筑物围护结构中不可忽视的部分。
平屋顶和坡屋顶在能效方面具有不同的特点。
平屋顶通常更容易受到太阳直射，因此需要更好的隔热和防水处理。
坡屋顶则有利于雨水的排放，但在隔热方面也需要采取相应的措施。
屋顶的保温材料选择与外墙类似，同时还可以考虑设置通风层，通过空气流动带走热量，降低屋顶表面温度。
门窗在建筑物围护结构中虽然所占面积相对较小，但对能源效率的影响却很大。
窗户的玻璃类型、窗框材料以及密封性都会影响热量的传递和室内采光。
双层或多层中空玻璃能够有效地减少热量的传导和对流，LowE 玻璃则能够反射部分太阳辐射，降低室内的制冷负荷。
窗框材料如铝合金、塑钢等的导热性能也有所不同，选择导热系数低的材料可以减少热量通过窗框的传递。
上海地区住宅围护结构陛能对全年空调采暖能耗的分析
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上海地区住宅围护结构性能对全年空调采暖能耗的分析
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２ １ 年第 ２ 总第 ３ 卷 ００ 期（ ８
围护结构对建筑能耗影响分析
围护结构对建筑能耗影响分析摘要：能源是促进社会发展的重要基础，对能源消耗的管理水平是衡量社会文明程度的重要标志。
目前，我国建筑普遍存在能量损耗大的现象，主要原因就是因为围护结构的保温隔热性不足造成的。
如何对建筑围护结构进行改造，优化其热工性能，使建筑内部具有更好的舒适度，正是当前建筑行业面临的重要难题。
基于此，本文对建筑围护节能的重要性进行了论述，并详细分析了围护结构与建筑能耗的关系，最后提出了减少围护结构能耗的主要措施，旨在为我国建筑节能技术的发展提供一定的借鉴意义。
关键词：围护结构，能源消耗，保温隔热，热工性能近年来，全球的能源危机日益突出，我国也对能耗问题给予了足够的重视。
目前，我国城镇化建设的速度正逐渐加快，各类建筑项目的规模、数量也日益增加。
因此，必须在建设的发展过程中充分考虑建筑节能。
但现阶段我国绝大多数建筑能耗超标，除少部分新建、改造的建筑外，大部分建筑的节能水平达不到现行的国家标准。
而在建筑中，主要能量消耗来自于建筑的围护结构，所以建筑的围护结构进行分析，找出围护结构中能耗损耗大的因素，十分有利于找到而找到既经济又有较好节能效果的措施。
1、建筑围护节能的重要性我国占地辽阔、人口基数大，成像现有的各类房屋、建筑总量非常庞大。
但根据统计，我国的所有建筑中，只有不到10％的建筑可算是节能建筑，其余绝大多数建筑的围护结构、采暖系统都达不到有效节能的标准，均属于高耗建筑。
尽管近年来我国每年都新增了不少建筑，但新增建筑中只有少部分建筑符合节能标准，而且主要集中在大城市。
也即是说现阶段建筑节能技术的发展远远滞后于建筑行业整体规模、产值的发展。
在未来相当长的一段时间内，建筑能量的过多损耗会加剧我国的能源紧张问题。
因此，只有从现在起加大对建筑能耗的有效节制，才能缓解建筑会给能源资源带来的沉重压力。
2、围护结构与建筑能耗的关系建筑的围护结构是直接与室外空气接触的位置，一般包括屋面、墙体、门窗等。
其保温和隔热性与建筑的整体能耗密切关系，是影响建筑能耗的关键因素。
单体住宅建筑围护结构供暖能耗分析
单体住宅建筑围护结构供暖能耗分析发表时间：2019-07-12T10:44:10.670Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年6期作者：闫冬袁鹏[导读] 可以看出住宅建筑的供暖指标与其体形系数成正相关，我们需要通过改进围护结构达到供暖能耗的最优化。
江苏省金陵建工集团有限公司江苏省南京市 210019 摘要：如今能源问题已经成为世界关注的焦点，而建筑能耗在社会能耗中所占比例较大，使建筑节能成为建筑行业急需解决的问题。
随着城市化进程的推进，我国住宅产业发展迅速，住宅节能问题日益突出。
虽然我国颁布多部节能标准，但仍旧存在许多住宅建筑节能不达标的情况，原因是缺少对应的建筑节能措施，而单体住宅的围护结构能够很好的解决住宅的能耗问题。
关键词：住宅；供暖；指标引言建筑能耗是国民生活中主要的能源消费形式，我们可以通过降低建筑能耗达到生活节能的目的。
围护结构能耗是单体住宅使用时产生的主要能耗，包括由围护结构传热和空气渗透引起的能耗。
由于住宅建筑的使用时间较长，它的运行能耗远大于制造能耗，所以，研究如何减少围护结构能耗具有十分重要的意义，进而根据围护结构的不同采取针对性的措施做好节能工作。
1.模拟计算的实验条件以北京单体住宅的建筑围护结构传热系数限值为例，确定围护结构的用料和组成，表1给出围护结构的热工参数。
实验设定房间室温不低于18℃，对起居室和卧室进行供暖操作，阳台和楼梯间不供暖，观察并记录数据。
图1为模拟计算的是具有代表性的住宅建筑，数字1~6分别代表不同的户型编号。
我国多数的住宅楼是板式和塔式结构，我们可以通过分析板式和塔式结构的变化规律，得到住宅建筑的基本特征。
2.单体住宅朝向对供暖能耗的影响建筑物耗热量是建筑在全供暖期内的耗热量，为保持室内计算温度和单位时间内消耗的热量，它可以用来计算全年供暖的能耗量。
热负荷指标是在供暖室外温度条件下，单位建筑面积由供热设施供给的热量，目的是为确定达到室内温度所设置的供暖设备的依据，其中的供暖指标是耗热量和热负荷的能耗情况。
单体住宅建筑围护结构供暖能耗分析
31 16 % ,热负荷指标最大增幅为 01 96 % 。板楼 b 外形比板楼 a 略微复杂 ,朝向对供暖指标的影响规 律基本相同 ,而板楼 c 的外形较为复杂 ,其最大耗 热量指标出现在南向 225°,最大热负荷指标出现 在 210°,最小值分别出现在南向 270°和 255°。
一般来说 ,在建筑各朝向的窗墙比符合规范要 求时[1] (北 、西北 25 % ,西 、东北 、东 、西南 30 % ,南 、 东南 35 %) ,东西向建筑 (即南向 180°) 的耗热量指 标应比南北向建筑 (即南向 270°) 高 5 % 。由于目
图1为模拟计算中选择的具有代表性的住宅
①☆ 陈盛 ,男 ,1975 年 12 月生 ,工学硕士 ,工程师 100084 北京市海淀区清华大学建筑技术科学系 (010) 68011155 2668 E2mail :chensheng @t singhua. org. cn
收稿日期 :2002 05 22 修回日期 :2004 12 14
用算术叠加法来描述某户的围护结构传热耗 热量为
∑ Q1 =
K i FiΔti
(2)
i
式中 Q1 为某户的围护结构传热耗热量 , W ; Ki
为某户围护结构的平均传热系数 , W/ ( m2 ·K) ; Fi
为围护结构的面积 , m2 ;Δti 为围护结构两侧的平
均温差 , ℃。
在 对 比 计 算 结 果 时 , 可 以 参 考 Q1 =
建筑物耗热量指标是指在供暖期室外平均温 度条件下 ,为保持室内计算温度 ,单位建筑面积在
单位时间内消耗的 、需由室内供暖设备供给的热 量 ,是在全供暖期内的耗热量平均值 ,可用以计算 全年供暖能耗量 。供暖设计热负荷指标是指供暖 室外计算温度条件下 ,为保持室内计算温度 ,单位 建筑面积在单位时间内需由锅炉房或其他供热设 施供给的热量 ,为确定最不利工况时达到室内温度 所必须设置的供暖设备的依据 。耗热量指标和热 负荷指标共同反映建筑的能耗情况 ,它们可以简称 为供暖指标[1 ] 。
围护结构对建筑能耗影响分析
围护结构对建筑能耗影响分析摘要:基于认识到能源问题的重要性，进行了国内围护结构研究现状分析，并结合哈尔滨市地理区域及气候特征，详细阐述了围护结构对建筑能耗影响和采取的相应的技术措施，为后续围护结构选型的决策提供科学依据。
关键词:建筑节能，围护结构，建筑能耗，技术措施能源危机问题日益加剧，涵盖全球各个国家。
中国正加快城镇化建设脚步，必须将建筑节能高度重视起来。
在我国，耗能量巨大的建筑占了所有已建成的400亿m2建筑的90%以上，因此我国实际上面临着严重的能源问题［1］。
而哈尔滨市除近年来新建与改造的部分既有建筑外，大部分建筑节能水平低于现行标准要求。
目前已知的建筑主要能耗量是由建筑围护结构承担，因此，有必要分析住宅围护结构给建筑能耗带来的影响。
1围护结构的发展现状近年来，国内学者研究成果有:张伟强研究了建筑在有遮阳、无遮阳情况下，不同厚度保温层的围护结构、不同节能玻璃对建筑能耗影响情况［2］。
于昊发现北方寒冷地区需要采暖的住宅围护结构在冬季采暖期间不方便在线监测耗热量，于是研发了一款无线监测系统［3］。
张丽娟等人利用DEST软件，模拟了改良后的围护结构的热工性能给寒冷地区建筑能耗带来的影响，最终提出了理想的热工参数［4］。
2哈尔滨市地理区域及气候特征哈尔滨位于中国的最北部，处于纬度最高(东经125°42'～130°10'、北纬44°04'～46°40'之间)的地理位置，气温在全国范围属于最低，是严寒气候地区。
在寒冷的冬季，1月份的平均室外气温低至－19℃左右;夏季7月平均气温高达23℃左右［5］。
这里的建筑必须做好冬季保温、防寒、防冻工作，一般可不考虑夏季高温气候给建筑带来的不良影响。
3围护结构的能耗分布据统计数据显示，在我国寒冷地区，建筑能耗总量高出全国平均能耗水平的27%左右，占该地区所有能耗总量的30%～40%，建筑能耗以冬季采暖能耗为主，其中73%～77%通过围护系统损失［6］，分布在墙体、屋面、门窗等各个部位，其中，墙体传热热损失约占60%～70%;门窗约20%～30%;屋面约10%［7］，如图1所示。
建筑围护结构建造过程能源消耗火用分析评价
建筑围护结构建造过程能源消耗火用分析评价作者：龚光彩龚思越韩天鹤龚子彻李水生杨勇来源：《湖南大学学报·自然科学版》2014年第04期文章编号：16742974(2014)04010106收稿日期：20130520基金项目：湖南省科技重大专项资助项目（2010FJ1013）；国家国际科技合作资助项目（2010DFB63830）；湖南省住房和城乡建设厅科技计划资助项目（KY201111）作者简介：龚光彩（1965-），男，湖南澧县人，湖南大学教授，博士通讯联系人，E-mail: gcgong@摘要：建筑围护结构所需的建材从生产制造阶段、运输阶段到现场施工建造阶段都将消耗大量的能源，针对这3个阶段，提出了围护结构建造过程能耗及火用耗的计算方法，并提出火用能比的概念用来评价建筑能源利用的可持续性.以湖南地区某研发中心为研究对象，对其围护结构建造过程能耗进行定量分析，结果表明：围护结构建造过程能耗主要来自于建材生产阶段，其中混凝土及其砌块单位建筑面积生产能耗最大，约占整个生产阶段能耗的44%，其次为钢材，占比约41%；钢材单位建筑面积生产火用耗最大，达到整个生产阶段火用耗的48%左右，混凝土及其砌块占比38%左右.从火用能比角度分析，钢材最大，为0.92，水泥最小，为0.59.整个围护结构建造过程火用能比为0.79.结果可为研究“烂尾楼”能耗现状提供参考.提出的火用分析评价方法可以应用于其他类似建筑，并为围护结构可持续建造提供参考.关键词：建筑围护结构；能耗；火用；火用能比中图分类号：TU111；TK123文献标识码：AExergy Assessment of the Energy Consumptionof Building Envelope ConstructionGONG Guang cai1 , GONG Si yue1 , HAN Tian he1 ,GONG Zi che 1 , LI Shui sheng2 , YANG Yong 2（College of Civil Engineering, Hunan Univ, Changsha, Hunan 410082, China;2.China Construction Fifth Engineering Division Corp,Ltd, Changsha, Hunan 410004, China)Abstract: The manufacturing stage, transport stage and on site construction stage of building materials consume large amount of energy. Based on the three stages, the calculation method for energy and exergy consumption was presented, and the concept of exergy energy ratio was proposed to evaluate the sustainability of building energy use. A case of a research and development center located in Hunan was analyzed. The results have shown that the energy consumption of building envelope construction mainly comes from the manufacturing stage of building materials. Unit building area energy consumed by concrete and steel accounted respectively for about 44% and 41% of the total energy consumption of building materials production. Unit building area exergy consumed by concrete and steel accounted respectively for about 38% and 48% of the total exergy consumption of building materials production. From the perspective of exergy energy ratio, the maximum value is steel, 0.92; and the minimum is cement, 0.59. The exergy energy ratio of building envelope construction is 0.79. The results can provide reference for the research of energy consumption resulting from “uncompleted building”. The exergy assessment method presentedcan be applied to other similar buildings, and can provide reference for sustainable building construction.Key words:building envelope; energy consumption; exergy; exergy energy ratio目前，能源已成为制约中国经济发展的重要因素.2010年，中国建筑总能耗(不含生物质能)为 6.77亿t, 占全国总能耗的20.9%\[1\]，建筑节能的研究显得尤为迫切.影响建筑能耗的主要因素有气候、围护结构、建筑的运行与维护，以及室内热源等.从围护结构的角度，许多学者大多致力于研究体形系数，窗墙比，保温措施，遮阳等对围护结构空调负荷的影响，没有将围护结构各部分作为整体考虑，更没有考虑建筑围护结构建造过程能耗.况且，在中国建筑业飞速发展的过程中，出现了大量的“烂尾楼”，这些建筑浪费了大量的能源、资源，造成了非常严重的社会影响.研究建筑围护结构建造过程能耗水平，对从宏观上把握这些建筑的能源浪费情况，具有非常积极的意义.本文提出的围护结构建造过程包括3部分：围护结构所需建材的生产制造阶段、建材及构件从出厂到施工现场的运输阶段以及现场施工阶段.目前，中国建材生产过程中消耗的能源约占全社会总能耗的16.7%\[2\]，且在发展中国家，建材生产能耗占围护结构建造过程能耗的90%以上\[3\].文献\[3-7\]对围护结构建造过程能耗、温室气体排放水平都作了相关研究.然而，这些研究均采用的是能分析方法，没有考虑能量“质”的差别.湖南大学学报(自然科学版)2014年第4期龚光彩等：建筑围护结构建造过程能源消耗火用分析评价基于热力学第二定律的火用分析法能将各种不同“质”和“量”的能量区别开来，能真实地反映能量的“量”和“质”的转化和损失情况，有效地揭示出用能薄弱环节.在优化建筑能量系统方面，是一种非常科学可行的方法，并被许多研究者\[8-11\]广泛应用.将火用分析法应用于围护结构建造过程，定量计算比较单位建筑面积能耗，火用耗，并通过火用能比来评价建筑能源利用的可持续性，建立相关数据库，对了解“烂尾楼”能耗现状具有积极意义，也可为围护结构可持续建造提供参考.1 研究方法建筑围护结构的建造过程会对环境产生非常重要的影响，围护结构所需建材的生产制造，运输以及现场组装或施工建造都将消耗大量的能源和排放大量的温室气体.在中国主要建材使用环境影响中，近70%来源于化石能源消耗，30%左右来源于化石能源消耗伴随的污染物排放环境影响，资源消耗的环境影响相对较小\[12\].考虑到相关数据的可获得性以及研究目的，本文主要研究建材生产制造、运输和现场施工过程一次能源消耗情况，并运用火用方法进行分析评价.1.1 火用与燃料火用在周围环境条件下任一形式的能量中理论上能够转变为有用功的那部分能量称为该能量的火用或有效能\[13\].火用值的计算离不开参考环境的选取，本文选取标准大气压，25 ℃作为参考环境状态.忽略物理火用的影响，则燃料的化学火用可按下式估算\[14\]：εf=γf H f. (1)式中：εf为燃料的化学火用值；H f为燃料的高位发热量；γf为燃料的含火用系数.当环境状态偏离标准状态时，一般情况下，压力变化很小，对燃料火用的影响可忽略\[13\].从公式(1)可以看出，含火用系数可以表示为燃料所含火用值与其能量值之比，即γf=εf H f. (2)燃料的含火用系数说明了燃料所含的能量中有效能所占的比例，对于固体燃料可取1，对气体燃料取0.95，对液体燃料取0.975\[13\].1.2 火用能比既然燃料的含火用系数表征了燃料所含的能量中有效能(火用)所占的比例，那么是否可以用一个相似的系数来表征围护结构建造过程各阶段以及建材生产制造阶段所消耗能源的能量值与其所含火用值的关系，以此来反映建筑对优质能源的利用程度，评价建筑能源利用是否可持续.针对这一问题，提出了火用能比的概念.所谓火用能比是指围护结构建造过程各阶段或者某种建材生产制造阶段火用耗(E x)与其能耗(Q)之比，用EQR表示，即EQR=E xQ.(3)火用能比越小，说明建造过程各阶段有效能(火用)的消耗越小，在建材生产制造所消耗能源结构中，高品质能源的消耗越小.电的火用值等于其热量值.但电力来自于不同的发电类型，电力综合能源火用值，应该根据各发电能源类型综合考虑.中国电力主要有火电，水电，核电和风电等.2009年，中国发电量为35 874 亿kWh，其中水电4 961 亿kWh，火电29 901 亿kWh，其余为核电、风电和其他发电\[15\].由此可知，2009年水电占比13.8%，火电(主要为原煤发电)占比83.4%，核电、风电和其他发电占比2.8%.其中核电的能源火用值取电力热量值，水电火用值取水电热量值，其他可再生能源电力火用值取电力热量值，中国电力发热量为3 600kJ/kWh，能源供应火用效率原煤为0.321，水电、核电以及可再生能源发电为100%\[12\].则2009年火力发电，水力发电，核电、风电等能源火用值分别为11 215，3 600，3 600 kJ/kWh.电力综合能源火用值即为各发电能源火用值加权值9 951 kJ/kWh.1.3 火用耗计算1.3.1 建材生产阶段火用耗建材作为围护结构建造的基本原料包括水泥、钢材、玻璃、混凝土及其砌块等.在满足建筑业及人类生产生活物质保障的同时，建材及其构件的生产制造都会消耗大量的能源.例如，1 kg钢的能源消耗清单如表1所示.单位某种建材生产阶段火用耗可用下式计算：Ex m,p=∑i(εf,i×m i).(4)式中：Ex m,p为单位某种建材生产火用耗；εf,i为某种建材生产所消耗的能源结构中第i种燃料的燃料火用；m i为单位某种建材生产阶段第i中燃料的消耗量.表1 1 kg钢的能源消耗清单\[16\]Tab.1 Energy consumption list for producing 1 kg steel炼焦煤/kg动力煤/kg电/KWh燃料油/kg天然气/m30.446 40.312 90.555 10.000 10.003 21.3.2 运输过程火用耗本文中建材运输火用耗仅考虑建材及构件从出厂到施工现场的运输过程火用耗.在中国，建材主要通过公路和铁路2种运输方式，铁路一般用于长距离运送，而建筑材料的运输一般是就近原则，采取公路运输的方式较多\[17\].文献\[18\]表明公路货运车辆使用的燃料97.5%为柴油,根据田建华\[19\]对中国机动车单位能源消耗量的研究，道路货物运输中柴油车的单位能源消耗量为6.3 L/(100 t•km).假设所有建筑材料均使用以柴油为燃料的公路运输，且假设相关运输距离为50 km，则某种建材运输火用耗等于燃油的用量与其燃料火用的乘积，按下式计算：m f,j=Rρm j(1+L)×d. (5)Ex m,t=m f,jεf,f.(6)式中：m f,j为运输过程燃油的用量，kg；R为运输能耗强度，L/(100 t•km)；ρ为燃油的密度，kg/L；m j为某种建材的用量，100 t；L为运输过程中建材j的损耗率，%；d为运输距离，km；Ex m,t为某种建材运输火用耗，kJ；εf,f为燃油内含火用值，kJ/kg.1.3.3 施工过程火用耗施工过程是建筑生命周期能源消耗的重要环节.本文从常用施工机械设备的燃料动力用量及燃料动力内含火用的角度，分析施工阶段火用耗.文献\[20\]给出了常用施工机械的台班单价，人工及燃料动力用量，其中每台班机械的柴油、汽油、电、煤等的消耗见表2.本文以其中每台班机械耗能及该能源内含火用为依据，结合施工方提供的工程量清单计算施工火用耗.某种施工机械每台班火用耗按下式计算：Ex m,c=m tεf,c.(7)式中：Ex m,c为某种施工机械每台班火用耗，kJ；m t为某种施工机械每台班的燃料动力用量，kg或kWh；εf,c为所消耗燃料动力的内含火用，kJ/kg或kJ/kWh.表2 常用施工机械每台班能耗\[20\]Tab.2 Energy consumption of each machine teamfor major construction machinery机械名称型号燃料动力用量柴油/kg电量/kWh履带式推土机功率：75 kW53.99-履带式起重机提升质量：15 t32.25-载货汽车装载质量：6 t33.24-灰浆搅拌机拌筒容量：200 L -8.61木工圆锯机直径：500 mm -24混凝土震捣器平板式-4混凝土震捣器插入式-4直流电焊机功率：14 kW-50.681.4 能耗计算1.4.1 建材生产阶段能耗建筑建造过程消耗大量的建材，计算建材生产能耗主要是确定建材的种类及用量，以及生产单位建材过程中能源的种类和用量.单位建材的能耗可以用单位含能来表示，所谓含能\[21\],是指生产建筑材料全过程中所消耗能量的总和.表3给出了主要单位建材产品的内含能，某种建材生产阶段能耗可按下式计算：E m,p=m j(1+L)E e,j．(8)式中：E m,p为某种建材生产能耗，kJ；m j为某种建材的用量，m3或kg等；L为运输过程建材的损耗率，%；E e,j为建材的单位含能，kJ/单位.表3 主要建材生产阶段单位能耗数据表\[22-24\]Tab.3 The unit energy consumption data of mainbuilding materials production序号主要建材单位单位能耗/(kJ•单位-1)1实心粘土砖千块6 857 604 2空心粘土砖千块5 685 364 3混凝土m32 499 801.8 4钢材kg28 0865石灰kg6 212.96水泥kg7 848.17平板玻璃kg24 4808加气混凝土砌块m32 889 571.61.4.2 运输过程能耗建材运输能耗考虑建材及构件从出厂到施工现场的运输过程消耗的能源，相关假设同建材运输火用耗.某种建材运输过程能耗可按下式计算：E m,t=m f E e,k．(9)式中：E m,t为某种建材运输过程能耗，kJ；m f为运输过程燃油的用量，kg；E e,k为所消耗燃油内含能，kJ/kg.1.4.3 施工过程能耗施工过程能源消耗主要来自于各种机械设备，如混凝土搅拌机、起重机等的运行能耗.根据文献\[20\]给出的常用施工机械每台班机械的柴油、汽油、电、煤等的消耗，从燃料动力内含能的角度，分析施工阶段能耗，施工机械台班数从施工方提供的工程量清单获取，施工过程能耗可按下式计算：E m,c=∑im t,i E e,i T b． (10)式中：E m,c为施工过程能耗，kJ；m t,i为第i种施工机械每台班的燃料动力量，kg或kWh；E e,i为该施工机械所耗燃料动力的内含能，kJ/kg或kJ/kWh；T b为施工工程量清单中记载的台班数.2 案例应用湖南某研发中心总建筑面积5 644 m2.建筑结构形式为框架结构，部分外围护结构为玻璃幕墙，设计使用年限为50年.根据施工方提供的人工、主要材料、机械汇总表，并结合《全国统一建筑工程基础定额》，该建筑主要建材消耗量如表4所示.表4 主要建材消耗量Tab.4 The main building materials consumptionlist of the R&D center建材单位用量单位面积指标/(单位•m-2)实心粘土砖千块104.80.02空心粘土砖千块400.20.07混凝土m35174.40.92钢材kg449 884.179.71石灰kg40 899.37.25水泥kg63 876.811.32平板玻璃kg43 455.67.70加气混凝土砌块 m3211.00.043 结果与讨论1)建材生产制造阶段单位面积能耗与火用耗及所占比例如图1所示.由图1可知，各类建材生产阶段单位面积能耗均大于火用耗．混凝土及其砌块生产所需单位面积能耗最大，占整个建材生产阶段能耗的44%，钢材生产单位面积能耗次之，占比为41%，第3为土石质类建材(包括空心粘土砖、实心粘土砖以及石灰)占比10%，平板玻璃占比3%，水泥占比2%.建材生产单位面积火用耗钢材最大，占整个建材生产阶段火用耗的48%，混凝土及其砌块次之，占比38%，土石质类建材占比10%，平板玻璃占比3%，水泥占比1%.从整体来看，钢材和混凝土及其砌块能耗和火用耗占比都最大，这与该研发中心这两类建材的大量使用有关.比较能耗和火用耗占比可知，钢材火用耗占比同其能耗占比相比较有所增加，而混凝土及其砌块火用耗占比同其能耗占比相比较有明显下降，这与各建材生产所需能源结构不同有关.相关建材生产制造阶段所消耗能源的火用值与能值之比如表5所示.由表5可知，钢材的火用能比最大，说明生产过程消耗的能源中火用值占比很大，生产所需能源结构中高品质能(电能)用量很多，这一点也可以从表1中钢材能源消耗清单得出.2)建材运输阶段单位面积能耗与火用耗如图2所示.由图2可知，混凝土及其砌块运输能耗与火用耗均最大，平板玻璃运输能耗与火用耗次之，这与该研发中心使用框架结构和玻璃幕墙导致混凝土和玻璃的大量运输有关.土石质类、钢材、平板玻璃、混凝土及其砌块运输阶段单位面积能耗与火用耗占比一致，分别为2%,3%,9%和86%，这与文中所假设的各类建材运输距离相同，采用的运输方式相同有关.图1 主要建材生产阶段单位面积能耗与火用耗Fig.1 Energy and exergy consumption of unit buildingarea in building materials production phase表5 生产各类建材的火用能比Tab.5 Exergy energy ratio of various kinds of buildingmaterials in production stage土石质类水泥混凝土及其砌块钢材平板玻璃火用能比0.730.590.680.920.623)由于该研发中心施工过程各建材使用机械台班数是统计在一起的，无法分开计算，故只能计算该研发中心施工过程单位面积能耗，火用耗的平均水平.施工过程单位面积能耗和火用耗分别为133.9 和112.1 MJ/m2.图2 主要建材运输阶段单位面积能耗与火用耗Fig.2 Energy and exergy consumption of unit buildingarea in building materials transportation phase4)该研发中心围护结构建造过程总能耗，火用耗如表6所示.由表6可知，该建造过程单位面积总能耗为5 943.7 MJ/m2，总火用耗为4 699.1 MJ/m2.建材生产阶段无论是能耗，火用耗其比重均达到90%以上，可见建材生产阶段节能迫在眉睫.建材运输与施工过程火用耗占比大于能耗占比，这两部分的节能潜力不容忽视.整个围护结构建造过程火用能比为0.79，运输过程火用能比高达0.97，节能、节火用刻不容缓.表6 围护结构建造过程单位面积总能耗，火用耗，火用能比Tab.6 The total energy and exergy consumption andexergy energy ratio in building envelop construction能耗/(MJ•m-2)比例/%火用耗/(MJ•m-2)比例/%火用能比建材生产阶段5 491.492.44 276.691.00.78建材运输过程 318.45.4310.46.60.97现场施工过程 133.92.2112.12.40.84总计5 943.71004 699.11000.794 结论本文通过建立围护结构建造过程能耗与火用耗的计算方法，定量计算分析了某研发中心围护结构建造过程能耗与火用耗水平，以及火用能比状况，得出如下结论：1)围护结构建造过程单位面积总能耗和总火用耗分别为5 943.7和4 699.1 MJ/m2，整个围护结构建造过程火用能比为0.79.2)围护结构建造过程能耗主要来自于建材生产阶段，建材生产制造阶段火用能比为0.78，几乎与整个围护结构建造过程火用能比相当.其中钢材，混凝土及其砌块，土石质类建材生产制造火用能比较大，分别为0.92,0.68,0.73.优化建材生产能源结构，降低生产过程中高品质能源的用量，是降低建材生产制造能耗的关键.3)混凝土及其砌块，土石质类建材，钢材以及平板玻璃的运输能耗是该研发中心围护结构建造过程运输能耗的主要来源.运输过程火用能比高达0.97，节能、节火用刻不容缓.对建筑工程来说，可以在施工现场建立混凝土搅拌站，对于离生产厂家较远的建材，应就地就近取材，以降低运输能耗.4)结果可为研究“烂尾楼”能耗现状提供数据参考，同时本文提出的火用分析评价计算方法可以应用于类似建筑，为围护结构可持续建造提供参考.参考文献［1］清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2012\[M\].北京:中国建筑工业出版社，2012：3-4.Tsinghua University Building Energy Efficiency Research Center．2012 annual report on China building energy efficiency\[M\]. 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(In Chinese)［17］顾道金,谷立静,朱颖心,等.建筑建造与运行能耗的对比分析\[J\].暖通空调，2007，37(5):58-60.GU Dao jin,GU Li jing, ZHU Ying xin,et parison between construction and operation energy consumption of buildings\[J\].HV&AC, 2007,37(5): 58-60.(In Chinese)［18］张又升.建筑物生命周期二氧化碳减量评估\[D\].台湾:台湾成功大学建筑研究所，2002.ZHANG You sheng.Life cycle assessment on the reducton of carbon dioxide emission of buildings\[D\].Taiwan: Department of Architecture,National Cheng Kung University,2002. (In Chinese)［19］田建华.中国交通部门能源消耗与环境排放预测\[D\].大连: 大连理工大学能源与动力学院，2008.TIAN Jian hua. Forecast on energy consumption and environmental emissions of transportation sector in China\[D\].Dalian: School of Energy and Power Engineering,Dalian University of Technology,2008. (In Chinese)［20］山东省工程建设标准定额站.山东省建设工程施工机械台班单价表\[EB/OL\].(2008-03). /jxyb 08/jx08.aspx.［21］日本可持续建筑协会.建筑物综合环境性能评价体系—绿色设计工具\[M\].北京:中国建筑工业出版社,2005:106-107.龙源期刊网 Japan's Sustainable Building Society. Comprehensive assessment system for building environmental efficiency\[M\]. 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住宅节能及建筑物围护结构节能计算分析
分区名称
表 1 我国住宅热工分区
分区主要指表
主要地区
面积占 全国比
能量耗用 设计要求
（７）利用太阳能对节能的影响。太阳 能作为可再生资源，既环保，又取之不 尽，用之不竭。可用太阳能电池蓄电用， 或制冷、制热、供暖、利用太阳能被动式 通风降温等多种方式。目前在住宅中最 常用的是用太阳能加热水，作为生活洗 澡、洗涤用途，代替电加热或者燃气加 热，也是一种很好的节能手段。
2 围护结构分析
虑夏季防热。
地区（城市）
表 2 房屋最佳朝向表
最佳朝向
适宜朝向
不宜朝向
哈尔滨 北京 上海 广州
南偏东 １５°～２０° 南偏东 ３０°以内，南偏西 ３０°以内 南至南偏东 １５° 南偏东 １５℃，南偏西 ５°
南至南偏东 ２０°， 南至南偏西 １５°
西北、北
南偏东 ４５ °以内， 北偏西 ３０°以内 南偏西 ４５°以内
住宅内部发热量相对较低，体形比 偏小。因此，此类建筑的热能就更多地 依赖于外界气象环境。我国地域辽阔， 不同地区气象条件差异很大，要在低能
20 技住宅科技 /2009.01
建筑节能
耗的条件下获得较好的室内冷热舒适， 所需要采取的措施也大不相同，绝不是 简单地只是采用外墙和窗保温等措施就 能解决的，还要在建筑规划设计、材料 与部品选用、施工图设计、采暖空调系 统选择等每一个环节都做深入细致的工 作，根据当地气候特点确定最适宜方 案。我国从北到南大致可分为 ５ 个热工 区，不同区域对能量耗用的设计要求有 所不同（表 １ ）［１］。
围护结构的基本耗热量
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27
门
门
窗
墙
墙墙
窗
地、顶
墙
窗
墙
地、顶
窗 墙
地、顶
窗 墙
图2-7 维护结构传热面积的尺寸丈量规则
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28
h
13
2、室外计算温度tw
目前国内外选定供暖室外计算温度的方法， 可以归纳为两种： 一是根据围护结构的热惰性原理； 二是根据不保证天数的原则来确定。
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14
我国供暖室外计算温度值的确定原则
供暖室外计算温度应采用历年平均不保证5 天的日平均温度。
采用不保证天数方法的原则
• 人为允许有几天时间可以低于规定的供暖室外 计算温度值，亦即容许这几天室内温度可能稍 低于室内计算温度值。
Q Q s hQ d Q 1 Q 2 Q 1 0
在工程设计中，供暖系统的设计热负荷，一般可 分为几部分进行计算。
QQ 1j Q 1xQ 2Q 3
维护结构耗热量
通风耗热量
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5
二 维护结构的基本耗热量
• 围护结构基本耗热量指经过墙、窗、门、地面 和屋顶等，由于室内外的空气温差而造成的从 室内传向室外的热量。
• 在工程设计中，围护
结构的基本耗热量是
按一维稳定传热过程 进行计算的 (如右 图） 。
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6
注：
实际上，室内散热设备散热不
稳定，室外空气温度随季节和昼
夜变化不断波动，这是一个不稳 定传热过程
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7
围护结构基本耗热量计算公式
qK（ Ftntw ）
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8
整个建筑物或房间的基本耗热量
Q 1 j q K（ F tntw ）
筑物供给的热量。它 供给的热量Q＇。它
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对不同朝向、外形和围护结构传热系数的6种典型住宅建筑物的热特性进行逐时模拟计算,概括了描述建筑物及其内部户型的指标和参数.计算表明,建筑物或户型的供暖指标与其平均传热系数和体形系数的乘积成正比.认为根据建筑物不同朝向和房间所处位置接受的太阳辐射热及外围护结构情况,可以判断房间的供暖指标.
热负荷指标
Ｗ／ｍ‘
３７，７ｌ ３５ ４６
外墙保温 厚度哪
Ｏ
３０
外墙传热系 数ｗ／７（ｆｆｌ２．Ｋ）
ｌ ０２
０．９２
耗热量指标 热负荷指标
Ｗ／ｍ
Ｗ／ｍ。
１８．６７
３８ ６４
１７ ９８
３８ ２４
ｆ
３０
０．６８
１６ ９４
３４．４９
５０
０ ７０
１６ ２６
３５ ４５
Ｉ
ｊｏ
Ｏ ５５
１５ ３２
３２．０６
７０
Ｏ ５６
１８０度
２ｌ １７ １９ ４５ ４７ ４９ ３９．１７
６层板楼和１６层塔楼不问朝向时的耗热量指标曼三囊囊鎏Ｅ三ｊｉｉｉｉ匿
２ｌ ５０
别增加
２ｌ ００
０∞ Ｏ∞
‰驴埘靴罐觏∥ ９ 的
１９．００
１８．５０
２７０／量
２５５／童
２４０度 ２２５度 ２１０度 南向角度
１９５度
１８０度
图２．不同朝向时的建筑物耗热量指标（Ｗ／ｍ２） 朝向对耗热量指标、热负荷指标的影响可总结为： １． 建筑物朝向的变化主要为接受的太阳辐射多少的变化：
掣
呈
≥ 竖 避 璃 《 蜢
图３．建筑物耗热量指标随体形系数变化曲线
建筑物热负荷指标随体形系数的变化复三重受蔓煎亟墅兰童妻三鳓！ｉｉ塑鸯
４ｌ ００ ４０ ５０ ４０ ００ ３９ ５０
￡３９．００ 言３８ ５０
１
：
｛
ｆ
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ｌ
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ｆ庐ｆ一否尹０‘ ｏｏ＾～－
ｊ
坤７
盖３８ ００
。Ｉ‘；一挚’二ｉ 蝗３７ ６０
０ ６４７
ｌ ０２
内墙
２４砖隔墙
０．３３８
１．１０
混凝土隔墙
０ ２３７
ｌ ２４
楼梯间内墙
３７砖内墙
０ ６２９
０ ８３
混凝土保温内墙
０ ６４７
０ ８２
屋顶
加气混凝土保温屋面 ０．６０７
０．５４ 加气混凝土保温屋面 ０ ６０７
０．５４
楼地 楼板
门 窗
混凝土保温楼地
３．２３９
０ ２９
混凝±保温楼地
３ ２３９
１９８
２ 建筑物朝南时耗热量和热负荷最小，南向角度变化后，两指标会不同程度地增夫： ３ 扳楼的耗热量和热负荷受朝向影响较大，塔楼则不明显： ４ 部分房间由于所处位置的原闻，会有相反的变化，但不影响整建筑的变化趋势。 ２．不同体形系数计算结果
建筑物耗热量指标随体彤幕数的变化！蔓。扳堡磋叠至唾爱｝鼍∈，ｊ垂砖耗女ｆ亘堕垂
单体住宅建筑围护结构采暖能耗分析
陈盛狄洪发
清华大学建筑技术科学系１ ０００８４
提要本文使用集成于ＣＡＤ之上的模拟软件ＤｅＳＴ（Ｄｅｓｉｇｎｅｒ，Ｓ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｔｏｏｌｋｉｔ），通 过状态空间法计算房间的冷、热负荷和热特性，对北京地区典型的板式和塔式住宅建筑进行了 逐时模拟计算。计算中考虑建筑外表面的阴影遮挡、建筑内部发热量、房间与外界以及房间之 间的通风换气。最后得出不同朝向、体形系数、外墙传热系数时建筑的采暖耗热量与热负荷指 标。通过分析这些结果，得出不同建筑参数对冬季两个采暖指标的影响，从而给出住宅建筑整 体设计的相关指导性结果。对实际中可能出现的朝向、体形系数的建筑，本文则给出了耗热量 和热负荷指标的变化比例。为了达到节能要求，对于偏东西朝向或体形系数超出标准的建筑物， 需要降低围护结构传热系数，加强保温性能，以满足节能住宅相关标准。
式： ３． 体形系数对建筑耗热量和热负荷的影响程度不同：板式建筑变化趋势更明显。
１９９
３．才ｉ同外墙传热系数计算结果
不同外墙保温厚度时的建筑耗热量与热负荷指标
袁３
１
６层扳搂
１６层塔楼
ｆ外墙保温ｆ甲
ｌ ＆ｍｍ
１
０
Ｉ
１５
讣墙传热系数 Ｗ／（Ｉｌｌ。＝．Ｋ）
ｌ ０４
Ｏ ８２
耗热量指 标Ｗ／ｍ：
１９ ６３ ｔ７ ６４
１６层塔楼
外墙传热系数减小 耗热量减小
．９．Ｓ８％
．３ ７０％
－３１ ６６％
－１２ ９Ｉ％
．４４ ９６％
．１８ ７８％
．５７ ３９％
．２３ ８４％
热负茼减小 ．】０５％ ．８ ２６％ ．１３１６％ －１６ ２５％
根据外墙、外窗、屋顶的传热系数及各自面积
鲨擎
的综合传热系数Ｋ。
６层板楼
ｌ综合传热系数Ｋ减小 耗热量减小
１５ １７
３３ ５６
ｆ
８０
０ ４３
１４．１６
２９ ７８
１００
０ ４４
１４ ２２
３２ ３６
Ｊ
６层板楼
『外墙ｆ｝热系数减小 耗热量减小
一２Ｉ ２９０ｂ
．ｉｏｌ４％
１
．３５ １０％
一４７ ３７％
｜
．５９ ０３％
－１３ ７ｌ％ ．２ｌ ９５％ ．２７ ８９％
热负荷减小
－５ ９７％ ．８ ５４％ ．１４ ９９％ ．２ Ｊ ０３％
3.学位论文 黄萍 低密度住宅环境评价室内空气品质与建筑能耗 2005
近年来,我国住宅市场已由数量型向质量型转变,新型低密度居住社区的出现,是我国住宅产业发展过程中一个不能回避的现实,低密度住宅作为其中一个建设规模不大的品类,有其存在的社会基础,也是不可或缺的一种居住形式.与之相关的问题,诸如住区规划、建筑结构以及和健康住宅的关系等等也有待深化研究,并建立相应的标准有别于一般的住宅从而使 其能规范健康发展.本课题从低密度住宅环境评估角度,参考国内外的建筑环境评价方法,着重区分低密度与高密度住宅在室内空气品质和建筑能耗环境评价上的不同,结合上海地区低密度住宅调研和测试结果,分析得出低密度住宅室内空气品质评价中新风和室内环境清洁维护上的措施和建议,低密度住宅建筑能耗评价中的建筑节能技术应用后的冷热负荷指标.室 内空气品质的新风评价中,低密度住宅通过空调送入和自然渗透的新风量均严重不足,以50m<'3>/人.h的新风量标准来评价,并从室内的热舒适环境、室内空气品质环境、能耗及经济效益等方面进行比较和分析,提出了经济有效的低密度住宅居室新风引入方式.室内空气品质的室内清洁维护评估中,低密度住宅室内现代化设备齐全,自动化程度高,通过不同材质的地 面和不同的清洁手段测试,分析出清洁方式和清洁时间对室内空气品质的影响,提出合理的低密度住宅清洁方式和清洁时间来改善和保持良好的室内空气品质.住宅建筑能耗评价中,通过DEST动态模拟计算的方法,对典型低密度住宅模型的建筑能耗及热性能做出预测,并与国家现行的相同热工分区的居住建筑节能标准对照,以建筑物耗热量和耗冷量指标评定其建筑 能耗.
曩３７ ００
３６ ５０
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３６ ００
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．
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Ｉ
３５ ５０
３５．００
０． ｊ４０
０ ２５０
０．２６０
０ ２７０
０ ２８０ ０ ２９０ ０．３００
体形系数
０ ３１０
０．３２０
０．３３０
０ ３４０
图４．建筑物热负荷指标随体形系数变化曲线 体形系数对耗热量指标、热负荷指标的影响可总结为： １． 随着体形系数增加，建筑的耗热量与热负荷指标分别提高： ２． 体形系数接近时，板式和塔式建筑耗热量基本相当，而塔式建筑的热负荷明显大于板
０ ２９
钢筋混凝土保温楼板 双层实体木制外门 双层铝合金窗
／／ １．８９５
０．３２ ２３ ３２
钢筋混凝±保温楼板 双层实体木制，ＦＩ＇１ 双层铝合金窗
／／ ｌ ８９５
Ｏ ３２ ２３ ３２
模拟计算结果及分析
不同朝向计算结果
南商角度
６层板楼耗热量 １６层塔楼耗热量 ６层板楼热负荷 １６层塔楼热负荷 按 ２５．９％和１．４％。
１９７
中建筑外窗空气渗透性能分级规定的ⅡＩ级水平定义，即空气渗透量为２．５ ｍ３ｌ（ｍ巾）。内部房间 之间的换气次数为０．５次。
建筑围护结构定义
表
．１类别
构件名称
板楼
导热热阻 传热系数
（ｍｊＫ）／Ｗ
Ｗ／ｍ。
构件名称
塔楼 导热热阻
（ｍ‘Ｋ）／Ｗ
传热系数
Ｗ／ｍ。
外墙
３７砖外墙
０ ６２９
ｌ ０４
混凝土保温外墙
围护结构能耗是住宅建筑使用能耗中的主要组成部分,也是建筑能耗中的重要一环.该论文针对不同建筑朝向、体形系数、传热系数和窗墙面积比等参数的变化,总结建筑采暖耗热量和热负荷指标与其方案及参数的关系.论文的另一部分工作分析了采暖计量收费之后出现的新问题.一是由于住户自行调节采暖室内温度及时段或建筑内住户未全部入住而造成的 邻户传热问题.一般情况下,向相邻房间传热的住户采暖指标增加幅度与内围护结构面积比例成正比;要降低邻户传热量应降低内、外围护结构的平均传热系数.另一是针对建筑不同位置房间的采暖指标修正问题.总体来说,外围护结构面积比例越小,其平均传热系数越低,房间采暖指标就越低;外窗的增加使采暖指标增幅最大.
关键词 耗热量指标热负荷指标住宅建筑，
７、
一． 前言 目前，建筑能耗（包括建材生产能耗、建筑施工能耗、建筑使用能耗）占国家总能耗的第