《房屋建筑学》机械工业出版社 第4章建筑节能

图4-1 建筑得热与失热因素示意
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4.2 建筑节能的基本原理
4.2.2建筑传热的方式
传热的方式可分为辐射、对流和导热三种方式。 建筑物围护结构的传热需经过吸热、传热和放热三个过程. 吸热是外围护结构的内表面从室内空气中吸收热量的过程； 传热是指在围护结构内部由高温向低温的一侧传递热量的过程； 放热则是指由围护结构的外表面向低温的空间散发热量的过程。
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4.2 建筑节能的基本原理
4.2.3建筑保温
为防止热桥部分内表面出现结露现象，应采取局部保温措施： 一是避免在围护结构中嵌入构件的内外贯通 二是在局部进行构造处理（如图4-4所示）。
图4-4“热桥”局部保温处理
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4.2 建筑节能的基本原理
4.2.3建筑保温
采暖建筑节能规划设计的目的： 优化建筑的微气候环境，充分利用太阳能、冬季主导风向、地形和 地貌等自然因素，并通过建筑规划布局，充分利用有利因素，改造不利 因素，形成良好的居住条件，创造良好的微气候环境，达到建筑节能的 要求。
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4.4建筑节能规划设计
4.4.1建筑布局
1．建筑的合理布局，有利于改善日照条件 在住宅楼组合布置时，应注意从一些不同的布局处理中争取良好日照。
⑷自然空调式建筑：建筑物中由设在地下的底部铺有卵石储热层的蓄热 库和一条掩入土中的双套管组成自然空调系统。
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4.4建筑节能规划设计
采暖建筑节能规划设计是建筑节能设计的一个重要方面。它包括： 建筑选址、分区、建筑布局、道路走向、建筑方位朝向、建筑体型、建 筑间距、冬季季风主导方向、太阳辐射、建筑外部空间环境构成等方面。
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4.2 建筑节能的基本原理
4.2.3建筑保温
⑷传热异常部位的保温构造：
钢筋混凝土柱、梁、垫块、圈梁和过梁等热导率较高的构件嵌入外围护 结构，会造成保温性能差，局部热量损失大，容易出现凝结水。这些部位称 为围护结构的“热桥”或“冷桥” （如图4-3所示）。
图4-3 热桥现象
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4.1 概述
4.1.2 我国建筑能耗及状况
建筑能耗系指建筑在使用过程中的能耗，主要包括采暖、通风、空调、 照明、炊事燃料、家用电器和热水供应等能耗，其中以采暖和空调能耗为 主。
我国建筑能耗的总量逐年上升，在能源总消费量中所占的比例已从上 世纪70年代末的10%，上升到近年的27．45%。而国际上发达国家的建筑能 耗一般占全国总能耗的33%左右。随着城市化进程的加快和人民生活质量 的改善，我国建筑耗能比重最终还将上升至35％左右。能源供应将更加紧 张，导致影响经济的持续发展。
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4.2 建筑节能的基本原理
4.2.5太阳能利用
建筑中太阳能的利用，可分为主动式、被动式和混合式三种。 以主动采暖系统供暖的建筑称为主动式太阳能建筑，主动采暖系统主要由 集热器、管道、储热物质以及散热器等组成，主动式系统要有专用的设备， 一次性投资较大。 被动式太阳采暖系统的特点是将建筑物的全部或一部分作为集热器， 同时又作为储热器和散热器，因而，既不要连接管道，也不需要水泵或风 机，被动式采吸系统一般由双层玻璃窗、集热储热墙、活动隔热保温装置 等组成。 被动式太阳能采暖系统不必另设专用设备，应积极提倡采用。
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4.3建筑节能技术
4.3.3屋顶和地面的节能技术
1．平顶屋面 2．尖顶屋面 3．地面
4.3.4太阳能利用
1．集热 集热是指将密度较低的太阳能，收集起来加以利用。
2．蓄热 白天，利用主体结构将多余热量蓄存起来，晚上，逐渐将热量 释放到室内，用以调节室内温度。设置屋顶水池、外壁用水墙，或者设 蓄热管网、卵石蓄热床等也可取得一定效果
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4.4建筑节能规划设计
4.4.1建筑布局
3．建立气候防护单元 建筑布局宜采用单元组团式布局，形 成较封闭、完整的庭院空间，充分利用和 争取日照，避免季风干扰，组织内部气流， 利用建筑外界面的反射辐射，形成对冬季 恶劣气候条件的有利防护庭院空间，建立 良好的气候防护单元。
⑸防止围护结构的蒸气渗透： 为防止在保温围护结构的内部产生凝结水，目前常采用的构造措施 是在围护结构保温层靠高温的一侧设一道隔蒸气层(如图4-5所示)。
图4-5 隔蒸气措施
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4.2 建筑节能的基本原理
4.2.4建筑隔热
建筑隔热的含义：建筑隔热通常是指围护结构在夏天隔离太阳辐射热 和室外高温的影响，从而使其内表面保持适当温度的能力。 为达到改善室内热环境，降低夏季空调降温能耗的目的，建筑隔热可 采取以下措施： ⑴建筑物屋面和外墙外表面做成白色或浅白色饰面，以降低表面对太阳辐 射热的吸收系数。 ⑵采用架空通风层屋面，以减弱太阳辐射对屋面的影响。 ⑶屋面采用挤压型聚苯板倒置屋面，能长期保持良好的绝热性能，且能保 护防水层免于受损。 ⑷外墙采用重质材料与轻型高效保温材料的复合墙体，提高热绝缘系数， 以便节约空调降低能耗。 ⑸提高窗户的遮阳性能：如采用活动式遮阳篷、可调式浅色百叶窗帘、可 反射阳光的镀膜玻璃等。
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4.3建筑节能技术
4.3.2门窗节能技术
在建筑外围护结构中，门窗的保通隔热能力较差，门窗缝隙是冷风渗 透的主要通道。改善门窗的保温隔热性能是节约能源提高热舒适性的一个 技术重点。 1．采用适当的窗墙面积比 采暖热耗量随窗面积比的增加而增加。因此，在采光允许的条件下，控制 窗墙面积比以及夜间设置保温窗帘、窗板是建筑节能的一个重要措施。 2．改善窗户的保温性能 3.提高门窗的气密性，减少冷风渗透 4.提高户门、阳台门的保温性能
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4.3建筑节能技术
4.3.6发展生态节能建筑
⑴太阳能建筑：建筑中太阳能的利用经过良好设计，达到优化利用太阳 能的建筑称为“太阳能建筑”。 ⑵掩土建筑：掩土建筑有地下建筑和覆土建筑两种类型。可提供冬暖夏 凉的稳定温度条件。
⑶绿化建筑：建筑绿化温室化是目前的一种研究倾向。它是将农业和种 植业的温室技术应用到建筑绿化的一种方法。该法可更有效地实现生态 建筑节能的效益。主要类型有平屋顶温室、毗连温室和下沉式温室等类 型。
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4.3建筑节能技术
4.3.1墙体节能技术
新型墙体材料节能、节土、利废的效果十分明显。 新型墙体材料的主要类型 （1）砖墙：实心砖或空心砖墙，在外墙内表面抹水泥型或石膏型膨胀珍 珠岩砂浆。 （2）加气混凝土墙：加气混凝土热导率较低，宜用于框架填充墙和多层 住宅外墙。 （3）轻骨料混凝土墙：采用以浮石、火山灰渣或其他轻骨料制作的多排 孔混凝土空心砌块，并用保温砂浆砌筑的墙体。 （4）内保温复合墙：复合墙体是指由承重材料与高效保温材料进行复合 组成的墙体。
图4-10 气候防护单元
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4.4建筑节能规划设计
4.4.2建筑体型
在规划设计中考虑建筑体形对节能的影响时，主要应把握下述因素。 1．控制体形系数 控制或降低体形系数的方法，主要有： 1)减少建筑面宽，加大建筑幢深； 2)增加建筑物的层数； 3)建筑体型不宜变化过多，严寒地区节能型住宅的平面形式应追求平 整、筒洁，如直线型、折线型和曲线型。在节能规划中，对住宅形式 的选择不宜大规模采用单元式住宅错位拼接，不宜采用点式住宅或点 式住宅拼接。
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4.1 概述
4.1.3 建筑节能的意义
1.建筑节能是改善空间环境重要途径。建筑节能可改善室内热环境。 2.建筑节能是发展国民经济的需要。建筑节能是提高经济效益的重要 措施。节能建筑在一次投资后，可在短期内回收，并能长期受益。
4.1.4 建筑节能的目标
“十一五”期间，要求新建建筑严格执行节能50%的设计标准，部分大 城市率先实施65%的节能标准；结合城市改建，开展既有居住和公共建筑 节能改造，大城市完成改造面积25%，中等城市达到15%，小城市达到10%； 2020年，我国建筑节能目标是，大部分既有建筑实现节能改造，新建 建筑实现建筑节能65%的目标，东部地区达到更高的节能水平；总体建筑 节能效果接近或达到发达国家当前水平。
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4.3建筑节能技术
4.3.5建筑节能新技术
1．采用红外热反射技术 2．采用高效节能玻璃 高效节能玻璃主要有以下种类：吸热玻璃和热反射玻璃； 中空玻璃；低辐射玻璃。 3．利用硅气凝胶 4．太阳能利用技术 建造大型太阳能集中供热站，设置大型地下储热库以及 各种适用的储热装置。 5．热回收装置的开发 将排出的湿热空气中的部分热量回收，二次利用，是建 筑节能的一个新方向。现在，常用的热交换器有板式热回收 装置、热泵等。
图4-2 围护结构的传热过程
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4.2 建筑节能的基本原理
4.2.3建筑保温
建筑保温通常指围护结构在冬季阻止室内向室外传热，从而保持室内适 当温度的能力。工程实践中常采用以下构造做法来达到建筑围护结构的保温 效果。 ⑴围护结构材料热导率越小，外内表面的表面传热越小，围护结构厚度 越大，则围护结构传热系数也越小，单位时间内通过围护结构的热量值就越 小，建筑保温效果越好。 ⑵体积小，体形复杂的建筑以及平房和低层建筑体形系数较大，对节能 不利；体积大、体形简单的建筑，以及多层和高层建筑，体形系数较小，对 节能较为有利． ⑶提高建筑的保温性能必须控制围护结构的传热系数或热绝缘系数：应 选择传热系数较小、热绝缘系数较大的围护结构材料。
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4.2 建筑节能的基本原理
4.2.1 建筑得热与失热的途径
冬季采暖房屋的正常温度是依靠采暖设备的供暖和围护结构的保温之 间相互配合，以及建筑的得热量与失热量的平衡得以实现。可用下式表示: 采暖设备散热+建筑内部得热=建筑物总得热 非采暖区的房屋建筑有两类： 一类是采暖房屋有采暖设备，总得热同上； 第二类，没有采暖设备，总得热为建筑物内部得热加太阳辐射得热两 项，一般仍能保持比室外日平均温度高3～6℃
在发达国家，建筑节能的涵义经历了三个阶段： 第一阶段，称为在建筑中节约能源，我国称为建筑节能； 第二阶段，称为建筑中保持能源，意为在建筑中减少能源的散失； 第三阶段，近年来普遍称为在建筑中提高能源利用效率。在我国，现 在通称的建筑节能，其涵义应为第三阶段的内涵，即在建筑中合理地使用 和有效地利用能源，不断提高能源利用效率。
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4.3建筑节能技术
4.3.1墙体节能技术
（5）外保温复合墙 在承重外墙外表面上，粘贴或吊挂聚苯板或岩棉板，然后，贴上网 布或挂钢筋网增强，再做抹灰面层形成外墙保温复合墙。 外墙外保温复合墙体是发展方向。 其优点是：保温材料对主体结构具有保护作用；有利于消除或减弱热桥的 影响；由于储热能力较强的主体结构位于室内一侧，有利于房间的热稳定 性，减少室温的波动；避免二次装修对内保温层造成的损坏；既有建筑改 造施工时，可减少对住户的干扰。 （6）夹芯复合墙 夹芯复合墙是将保温层夹在墙体中间，主体墙采用混凝土或砖砌在 保温材料两侧。
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4.4建筑节能规划设计
4.4.1建筑布局
2．改善风环境 建筑节能规划设计，应 利用建筑物阻挡冷风、避开 不利风向，减少冷空气对建 筑物的渗透。 在规划布局时，应避免 风漏斗和高速风走廊的道路 布局和建筑排列。
图4-7 建筑避风方案
图4-8 风洞
图4-9 风漏斗改变风向与风速
1）在多排多列楼栋布置时，采用错位布 局，利用山墙空隙争取日照。 2）点、条组合布置时，将点式住宅布置 在好朝向位置，条状住宅布置在其后，有 利于利用空隙争取日照。 图4-6东西向住宅四种拼接形式比较 3）在严寒地区，城市住宅布置时可通过 利用东西向住宅围合成封闭或半封闭的周边式住宅方案。南北向与东西 向住宅围合一般有四种情况（如图所示）。 4）全封闭围合时，开口的位置和方位以向阳和居中为好。
第4章
主要内容
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5
建筑节能
概述 建筑节能的基本原理 建筑节能技术 建筑节能规划设计 建筑节能的措施与构造
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4.1 概述
4.1.1 建筑节能的涵义
建筑节能是指在建筑材料生产、房屋建筑施工及使用过程中，合理地 使用、有效地利用能源，以便在满足同等需要或达到相同目的的条件下， 尽可能降低能耗，以达到提高建筑舒适性和节省能源的目标。