第三章建筑节能设计原理

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2.1 建筑热工设计分区与建筑能耗
2.1.1 建筑热工设计分区
气候 我国幅员辽阔，气候类型多样，但受东亚季风影响，大部分地区冬冷夏热
我国年平均温度分布图
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我国1月平均温度分布图 我国7月平均温度分布图 3
建筑热工设计分区
严寒地区
寒冷地区
严寒地区
严寒地区
寒冷地区
寒冷地区 夏热冬冷区
5）改善采暖供热系统的设计和运行管理，提高锅炉运行效 率，加强供热管线保温，加强热网供热的调控能力。
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2.4 空调建筑节能原理
2.4.1 影响空调负荷的主要因素 1）围护结构的热阻和蓄热性能
应采用热阻较大，蓄热能力较小的轻质围护结构， 以及内保温的构造有利于节能。
2）房间朝向和蓄热能力 无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的设计。
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6）建筑物分布式能源系统
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2.3 采暖居住建筑节能基本原理和节能途径
2.3.1 采暖居住建筑的主要特点 1）大部分为住宅建筑，具有连续使用的特点 2）对室内的热环境和空气质量的要求高 3）由于建筑设计的多样化，新建居住建筑的体型
系数逐渐增大。由原理的0.3-0.35左右。
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具体冬季保暖措施：
1）建筑群的规划设计，单体建筑的平面、立面设计和门窗 的设计应保证在冬季有效地日照并避开主导风向。
2）尽量减小体型系数，平面、立面不宜出现过多的凹凸面
3）建筑北侧布置次要房间，北向窗户的面积要尽量小，同 时适当控制东西朝向的窗墙比和单窗尺寸。
4）加强维护结构保温能力，以减少传热耗热量，提高门窗 的气密性，减少空气渗透耗热量。
住宅用于采暖空调的比例不断上升
设计要点：首先保证夏季隔热，兼顾冬季防寒
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夏季隔热设计： 由于夏季太阳辐射强，持续时间久。因此要特别 强调外窗遮阳、外墙和屋顶隔热设计。 优化屋顶和东、西墙的保温隔热效果。
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冬季防寒设计
窗墙比：部分地区室外风小，阴天多，所以要从提 高住宅日照，促进通风，增加太阳辐射，可以适 当提高窗墙比。
但是对于夏热冬冷气候条件不同的地区，不有当地 不同季节的室外平均风速不同，因此在进行窗墙 比优化设计时要注意灵活调整。
例如：上海、南京、合肥等，冬季风速2.5m/s，北 向窗墙比不能很大，不超多0.25。
重庆、成都，冬季风速1.5m/s，且冬季气温要高一 些，所以北向窗墙比不超过0.3
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热泵的能量利用系数高
直接电 100%
发电33%
房间33%
电厂 损失67%
锅炉
100% 锅炉
效率70% 损失30%
房间70%
热泵
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发电33% 热
100%
COP=4 泵 房间130%

电厂 损失67% 99%
2）广泛采用热泵技术
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3）实现经济运行
设计和运行两方向着手，另外加强运行人员的培训 与管理
建筑物耗热量指标与采暖期室外平均温度有关 ，而 与采暖期天数无关。所以就直接与建筑物耗热量指 标与采暖期室外平均温度挂钩。
最上面一条线：是各 地区1980-1981年住 宅通用设计，4个单 元楼6层楼，体型系 数0.3左右，即基准建 筑。耗能为100%。
中间一条线： 1986年， 节能30%
不采取绝热，混凝土墙体就可能产生很大的弯曲 应力。
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3）地面的绝热
地面温度高于地下土壤时，热流便由室内传入土壤中 去，房间下部的温度变大并不大，但是受室外空气影响 的房屋周围土壤温度变化大，会大大影响地面传热。
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4）门窗的绝热
我国建筑门窗行业应重点开发推广的八项技术： （1）建筑门窗和建筑幕墙周边高性能密封技术
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2.2.2 夏热冬冷地区
2.2.2 夏热冬冷地区 典型城市：重庆、上海，南京、长沙、福州
原来不考虑采暖和空调，随着经济的发展和生活水 平的提高，采暖空调以不可挡之势进入长江流域的寻 常百姓家。
长江中下游城镇用蜂窝煤、电暖器或煤气红外辐 射炉，而一些大城市，热泵型冷暖两用空调逐渐普及。
建筑物耗热量指标：指在采暖期室内外平均温度条 件下，采暖建筑为了保持室内计算温度，单位建 筑面积在单位时间内消耗的由采暖设备供给的热 量，单位是W/m2。
是评价建筑物能耗水平的一个重要指标。 也是评价采暖居住建筑节能设计的一个综合指标。
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供热系统提供的热量=建筑物耗热量指标×面积×时间
其次是外墙的保温设计也是关键
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2.3.3 采暖居住建筑节能基本原理
建筑节能的基本原理是：最大限度争取得热，最 低限度的向外散热。 以严寒和寒冷地区住宅建筑为例（降低采暖能耗）： 1）保证围护结构热工性能满足冬季保温要求，兼 顾夏季隔热。 2）降低建筑体型系数 3）采取合理的窗墙比 4）提高外墙及屋顶和外窗的保温性能 5）尽可能利用太阳的热
必须满足夏季防 热要求，兼顾冬 季保温
必须充分满 足夏季防热 要求，一般 可以不考虑 冬季保温
部分地区应 注意冬季保 温，一般可 不考虑夏季 防热
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2.2 不同热工分区下的建筑节能设计原理
2.2.1 严寒与寒冷地区
严寒与寒冷地区建筑的采暖能耗占全国建筑总能耗比重很大，严 寒和寒冷地区采暖节能潜力均为我国各类建筑能耗中最大的。
3）窗墙比，窗户遮阳和空气渗透情况 提高窗户的遮阳性能，加强气密性。
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2.4.2 空调建筑节能基本原理
空调建筑得热三种途径： 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 设计日负荷：专指在空调室内外设计条件下，空调
逐小时冷负荷的峰值。 运行负荷：夏季空调运行期间为了维持室内恒定的
夏热冬冷地区
夏热冬暖地 区
最冷月平均温度 0~10℃
最热月平均温度 25~30℃
最冷月平均 温度>10℃
最热月平均 温25~29℃
温和地区
最冷月平均 温度0~13℃ 最热月平均 温度18~25℃
日平均温度《5 ℃（0~90d）
日平均温度》 25 ℃ （40~110d）
日平均温度》 日平均温度 25 ℃的天数 《5 ℃的天 100~200d 数0~90d
可以实现的采暖节能的技术途径：
（1）改进围护结构的保温性能；
（2）推广各类通风换气窗，实现可控的通风换气，减少热量损失
（3）改善采暖的末端调节性能，避免过热
（4）推行地板采暖的低温采暖方式，从而降低供热热源温度
（5）采用集中供暖方式，发展热电联产
设计要点：必须充分满足冬季保温要求，一般可不考虑夏季放热
（4）复合型门窗专用材料开发和推广应用技术
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（5）门窗窗型及幕墙保温隔热技术。 （6）门窗和幕墙成套技术。 （7）可再生能源开发及利用技术。
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2.5 建筑物耗热量指标
2.5.1 建筑物耗热量与建筑物耗热量指标
建筑耗热量：指采暖建筑在一个采暖期内，为了保 持室内计算温度由室内采暖设备供给建筑物的热 量，单位是KW·h/a。
须布置在顶层时应有良好的隔热措施 4）在满足功能要求的前提下，空调建筑外表面积宜尽可能
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，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建。 6）外窗气密性等级不应低于《建筑外窗空气渗透性能分级
及其检测方法》中规定的3及水平 7）围护结构的传热系数应符合节能标准中规定的要求 8）间歇使用的空调建筑，其外围护结构内侧和内围护结构
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2.2.4 温和地区
典型城市：昆明、贵阳 气候特点：四季如春
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2.3、2.4导论采暖空调节能设计
采暖空调能耗的几个方面
1）围护结构的保温（2.3、2.4节要讲） 2）冷热源设备的选用 3）实现经济运行 4）实行供冷暖的分户热计量 5）发展建筑物蓄冷空调和蓄热空调 6）建筑物分布式能源系统
设计的机组不要太大
风机盘管清理过滤等、 过渡季节尽量不运行
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4）实行供冷暖的分户热计量
1、提高节省意识 2、同一户型供热量 不一定一样
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5）发展建筑物蓄冷空调和蓄热空调
避开高峰电 价，利用低 谷廉价电制 冷或制热
冰蓄冷中央空调 可以减缓用电高 峰紧张，比常规 空调系统每年节 约运行费用10%30%
设计温度，需要由空调设备从室内除去的热量。
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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。必
温和地区 夏热冬暖区
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分区名称
分 主要指标 区 指 标
辅助指标
严寒地区
最冷月平 均温度
《﹣10
℃
日平均温 度《5 ℃ 的天数》 145d