空调建筑节能基本原理

空调建筑节能基本原理

皖源集团—安徽节源节能科技有限公司

2011年12月

一、影响空调负荷的主要因素

热动态模拟研究结果表明，影响空调负荷的主要因素如下：

围护结构的热阻和蓄热性能

对于非顶层房间，当窗墙面积比为30%时，增加建筑物各朝向外墙热阻，对空调设计日冷负荷和运行负荷的降低并不显著。例如外墙热阻从0.34增到1.81（2/

），设计日冷负荷降低10~30%。对于

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顶层房间，当窗墙比为30%时，增加屋顶热阻值，可使设计日冷负荷降低42%，运行负荷降低32%，效果极为明显。对于任何位置任何朝向的空调房间，外墙和屋顶的蓄热能力对空调负荷的影响极小，仅2%左右。但当外墙和屋顶蓄热能力较小时，增加热阻带来的效果很明显；而外墙和屋顶蓄热能力较大时，增加热阻带来的降低空调负荷的效果较差。也就是说从降低空调负荷效果上看，热阻作用大于蓄热能力的作用。即采用热阻大、蓄热能力小的轻质围护结构以及内保温的构造做法，对于空调建筑的节能是极其有效的。

2.房间朝向状况、蓄热能力

房间朝向对空调负荷影响很大。不论围护结构热阻和蓄热能力如何，顶层及东西向房间的空调负荷都大于南北向房间。因此将空调房间避开顶层设置以及减少东西向空调房是空调建筑节能的重要措施。

对于允许室温有一定波动范围的舒适性空调房间，增加围护结构的蓄热能力，对降低空调耗能具有显著作用。例如：当室温允许波动范围为±2℃时，厚重的围护结构房间的运行能耗仅为轻质房间的1/3左右。

3.窗墙面积比、窗户遮阳与空气渗透情况

空调设计日冷负荷和运行负荷是随着窗墙面积比的增大而增加的。大面积窗户，特别是东西向大面积窗户，对空调建筑节能极为不利。提高窗户的遮阳性能，能较大幅度地降低空调负荷（尤其是运行负荷）。同时，加强门窗的气密性，对空调建筑节能有一定的意义。

二、空调建筑节能基本原理

我国夏热冬冷的长江流域中下游地区和夏热冬暖的广东、广西、福建地区，空调器在建筑中的使用越来越普遍，这些地区空调耗电已成为建筑能耗的重点。因此，必须通过技术途径实现空调建筑的节能。本技术文件中所述空调建筑，系指一般夏季空调降温建筑，即室温允许波动范围为±2℃的舒适性空调建筑。

空调建筑得热一般有以下三种途径：

1.太阳辐射通过窗户进入室内构成太阳辐射得热；

2.围护结构传热得热；

3.门窗缝隙空气渗透得热。

这些得热随时间而变化，且部分得热被内部围护结构所吸收和暂时贮存，其余部分构成空调负荷。空调负荷有设计日冷负荷和运行负荷之分。设计日冷负荷专指在空调室内外设计条件下，空调逐小时冷负荷的峰值，其目的在于确定空调设备的容量。运行负荷系指在夏季空调期间为维持室内恒定的设计温度，需由空调设备从室内出去的热量。空调运行能耗是指在夏季空调期间，在空调设备采用某种运行方式的条件下（连续空调或间歇空调），为将室温维持在允许的波动范

围内，需由空调设备从室内除去的热量。

根据空调建筑物夏季得热途径，总结出以下节能设计要点：

1.空调建筑应尽量避免东西朝向或东西向窗户，以减少太阳直

接辐射得热；

2.空调房应集中布置，上下对齐，温湿度要求相近的空调房间

宜相邻布置；

3.空调房间应避免布置在转角处，有伸缩缝处及顶层。当必须

布置在顶层时，屋顶应由良好的隔热措施；

4.在满足功能要求的前提下，空调建筑外表面积宜尽可能的小，

表面宜采用浅色，房间净高宜降低；

5.外窗面积应尽量减小，窗墙面积比不宜超过0.30（单层窗）

和0.40（双层窗）。向阳或东西向窗户，宜采用热反射玻璃、

反射阳光镀膜和有效的遮阳构件；

6.外窗气密性等级不应低于《建筑外窗气窗性能分级及检测方

法》（GB 7107-2002）中规定的3级水平；

7.围护结构的传热系数应符合《采暖通风与空气调节涉及范围》

（GBJ 19-87）规定的要求（见附表1）。

8.间歇使用的空调建筑，其外围护结构内侧和内围护结构宜采

用轻质材料；连续使用的空调建筑，其外围护结构内侧和内

围护结构宜采用厚重材料。

附表1 舒适性空调建筑围护结构的最大传热系数