建筑节能专项设计实例（供参考）

居住建筑节能专项设计

一、工程概况

    1、工程名称

    2、工程建设地点

    3、工程子项名称

    4、建筑类别、建筑面积、建筑的结构体系等基本概况

二、地区气候参数

    广元地区气象参数见表1。

表1  广元地区气象参数

年平均温度        16.1℃        最冷月平均温度        5℃

极端最低温度        –8.2℃        最热月平均温度        26.1℃

极端最高温度        38.9℃        最冷月平均相对湿度        60%  

最热月平均相对湿度        76%        全年日照率        %  

冬季日照率        %        冬、夏季主导风向        NNW

主导风向频率        32%           夏季平均风速        1.4米/秒

本表参数摘录《空气调节设计手册》1995年第二版，

三、建筑节能设计依据

    1、《民用建筑热工设计规范》GB 50176-93

2、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 134-2001 

3、《四川省夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》DB51/T 5027-2002

    4、《外墙外保温工程技术规程》JGJ 144-2004

    5、《屋面工程技术规范》GB 50345-2004

四、建筑与建筑热工节能设计

（一）建筑的体形系数

    1、体形系数计算公式：

    Cf/v＝ 

    2、本工程居住建筑的体形系数Cf/v见表2。

表2  居住建筑的体形系数Cf/v

幢号        Fo，m2        Vo，m3        Cf/v        建筑形式        标准规定

1                                (条式或点式建筑)        (≤0.35或≤0.40)

2                                        

3                                        

提示：若体形系数超过标准规定，可采用如下调整方法：

    体形系数超过0.01，将外墙的平均传热系数Km相应减少0.02W/(m2•K)，屋面的传热系数K相应减0.02W/(m2•K)。例如，设计建筑为条式建筑，体形系数Cf/v＝0.40，超过标准规定的0.05。此时，应将外墙的平均传热系数Km调整为Km＝1.50W/(m2•K)–5×0.02W/(m2•K)＝1.40W/(m2•K)；屋面的传热系数调整为K＝1.0W/(m2•K)–5×0.02W/(m2•K)＝0.90W/(m2•K)。

（二）窗墙面积比及窗的性能设计

    1、各向立面的窗墙面积比及对应的外窗传热系数K限值

    本工程居住建筑各向立面的窗墙面积比及对应的外窗传热系数限值K见表3。

表3  各向立面的窗墙面积比及对应的外窗传热系数限值K

幢

号        向

位        外门窗洞口

面积，m2        外墙(含门窗

洞口面积）m2        窗墙面积比        外窗的传热系数限

值K，W/(m2•K)

1        东                                

        南                                

        西                                

        北                                

2        东                                

        南                                

        西                                

        北                                

提示：表2中的窗墙面积比及对应的K值应符合居住建筑节能设计的规定。

    2、窗的选型

    （1）传热系数限值K≤4.7W/(m2•K)的居室外窗选用塑钢或铝合金断热桥单玻窗；

    （2）传热系数限值K≤3.2W/(m2•K)的居室外窗选用5+9A+5塑钢或铝合金断热桥中空玻窗；

    （3）传热系数限值K≤2.5W/(m2•K)的居室外窗选用5+9A+ Low-E5塑钢或铝合金断热桥中空玻窗；

    （4）所有辅助房间的外窗均选用塑钢或铝合金断热桥单玻窗。

    3、东西向外窗应在室内装饰工程中采用适宜的内遮阳措施，使其遮阳系数Sc≤0.30。

    4、外窗的气密性不低于现行国际《建筑外窗气密性能分级及其检测方法》GB 7107规定的4级。

（三）屋面的热工节能设计

    本工程屋面为倒置式上人屋面，采用30厚挤塑板（XPS）作保温层，构造层次及热工性能计算值见表4。

表4  屋面的构造层次及热工性能计算值

层  次        材料名称

(由外至内)        厚度δ

m        计算导热

系数λc

W/(m.k)        计算蓄热

系数Sc

W/(m2.K)        材料层热阻Rj

Rj=δ/λ

(m2.K)/W        材料层热惰

性指标Dj

Dj=R.S

面层        细石混凝土刚性保护层        0.04        1.51        15.36        0.03        0.41

隔离层        聚脂无纺布一层        /        /        /        /        /

保温层        挤塑聚苯板（XPS）        0.03        0.03×1.2

=0.04        0.36×1.2

＝0.43        0.75        0.38

防水层        SBS改性沥青防水卷材        0.004        0.17        9.37        0.02        0.22

找平层        1:3水泥砂浆        0.02        0.93        11.37        0.02        0.25

找坡层        陶粒混凝土，起坡厚度40        0.04        0.50×1.2

=0.60        6.70×1.2

=8.04        0.07        0.54

结构层        钢筋混凝土屋面板        0.12        1.74        17.2        0.07        1.20

内抹灰        1:3水泥砂浆抹灰        0.015        0.87        10.75        0.02        0.22

        合      计                                0.98        3.22

    屋面的传热阻Ro＝Re+ Rj +Ri＝0.04+0.98+0.11＝1.13(m2•K)/W

    屋面的传热系数K＝1/Ro＝0.88W/(m2•K)<1.0W/(m2•K)

    屋面的热惰性指标D＝3.22>3.0，

    即，屋面的热工节能设计符合标准的规定。

    提示：

    1、保温材料的计算导热系数和蓄热系数应乘以使用位置和湿度影响的大于1的修正系数，称为计算导热系数和计算蓄热系数；

    2、保温层的计算厚度尺寸应取最小部位的厚度尺寸。

（四）外墙的热工节能设计

    1、外墙主体部位的传热系数Kp及热惰性指标Dp

    外墙主体部位为FK型180厚页岩空心砖砌体+聚苯板薄抹灰外墙外保温系统，构造层次及Kp、Dp计算值见表5。

表5  外墙主体部位的Rj与Dp计算值

材 料 名 称

(由内至外)        厚度δ

m        计算导热

系数λc

W/(m.k)        计算蓄热

系数Sc

W/(m2.K)        材料层热阻Rj

Rj=δ/λ

(m2.K)/W        材料层热惰

性指标Dj

Dj=R.S

1:3水泥砂浆内抹灰        0.02        0.93        11.37        0.02        0.23

FK页岩空心砖        0.18        0.58        7.92        0.31        2.46

（240页岩粘土砖）        (0.24)        (0.87)        (10.75)        (0.28)        (2.97)

1:3水泥砂浆找平层        0.02        0.93        11.37        0.02        0.23

聚苯板薄抹灰外墙外保温系统        0.03        0.042×1.2

＝0.05        0.36×1.2

＝0.43        0.60        0.26

专用聚合物粘贴砂浆        0.02        0.93        11.37        0.02        0.23

饰面砖，厚度不大于6        

合     计                                0.97

（0.94）        3.41

（3.91）

    外墙主体部位的传热阻Ro.p＝Re+ Rj +Ri＝0.04+0.97+0.11＝1.12 (m2•K)/W，或（0.04+0.94+0.11）=（1.09）

    外墙主体部位的传热系数Kp＝1/Ro.p＝1/1.12＝0.W/(m2•K)，

                               或   1/（1.09）=（0.92） 

外墙主体部位的热惰性指标Dp＝3.41，（3.91）

注：挂号内数字为240页岩粘土砖的热工指标。

    2、外墙结构性冷（热）桥部位的传热系数Kb和热惰性指标Db

    外墙结构性冷（热）桥部位采用与主体部位相同的聚苯板薄抹灰外墙外保温系统，Kb和Db的计算值见表6。

表6  外墙主体部位的Rj和Dj

材 料 名 称

(由内至外)        厚度δ

m        计算导热

系数λc

W/(m.k)        计算蓄热

系数Sc

W/(m2.K)        材料层热阻Rj

Rj=δ/λ

(m2.K)/W        材料层热惰

性指标Dj

Dj=R.S

1:3水泥砂浆内抹灰        0.02        0.93        11.37        0.02        0.23

钢筋混凝土梁、柱        0.20        1.74        17.2        0.12        2.06

        （0.24）        (1.74)        （17.2）        （0.14）        （2.37）

1:3水泥砂浆找平层        0.02        0.93        11.37        0.02        0.23

聚苯板外墙外保温系统        0.03        0.042×1.2

＝0.05        0.36×1.2

＝0.43        0.60        0.26

专用聚合物粘结砂浆        0.02        0.93        11.37        0.02        0.23

饰面砖，厚度不大于6        

合    计                                0.78

（0.80）        3.01

（3.32）

外墙结构性冷（热）桥部位的传热阻Ro.b＝Re+Rb+Ri＝0.04+0.78 +0.11＝0.93(m2•K)/W （0.95）

    外墙结构性冷（热）桥部位的传热系数Kb＝1/Ro.b＝1/0.93＝1.08W/(m2•K)  （1.05）

外墙结构性冷（热）桥部位的热惰性指标Db＝3.01  （3.32）

注：钢筋混凝土冷（热）桥部位厚度200（240）都能满足，   

提示：

    （1）保温材料的计算导热系数λc和计算蓄热系数Sc是以材料在实验室绝干状态下检测的导热系数λ和蓄热系数S乘以考虑使用位置和湿度影响的大于1的修正系数后的计算值；

    （2）钢筋混凝土梁、柱的计算厚度尺寸取与墙体厚度相对应的尺寸。

    3、外墙的平均传热系数Km和热惰性指标Dm

    本工程居住建筑为框架结构体系，取外墙主体部位的面积Fp占外墙面积的65%，结构性冷（热）桥部位的面积Fb占外墙面积的35%。即外墙的Km和Dm分别为：

Km＝0.65×0.+0.35×1.08＝0.96W/(m2•K)<1.5W/(m2•K)，

当砖墙与混凝土墙厚为240时Km= 0.65x(0.92)+0.35x(1.05)=(0.96)

Dm＝0.65×3.41+0.35×3.01＝3.27>3.0，

当砖墙与混凝土墙厚为240时Dm＝0.65x(3.91)+0.35x(3.32)=(3.70）  

即外墙的热工节能设计符合标准的规定。

    提示：

    （1）若建筑为砖混结构体系，取外墙主体部位面积占外墙面积的75%，结构性冷（热）桥部位面积占外墙面积的25%，计算外墙的Km和Dm；

    （2）若建筑为框剪或剪力墙结构体系，取外墙主体部位面积占外墙面积的50%~55%，结构性冷（热）桥部位面积占外墙面积的45%~50%，计算外墙的Km和Dm。

（五）分户墙的热工节能设计

    本工程的分户墙为FK型180厚页岩空心砖砌体，双面抹水泥砂浆，传热系数K的计算值见表7。

表7  分户墙的热阻Rj计算值

材 料 名 称        材料厚δ

m        计算导热系数λc

W/(m.k)        材料层热阻Rj

(m2.K)/W

1:3水泥砂浆抹面        0.02        0.93        0.02

FK页岩空心砖墙        0.18        0.58        0.31

（240页岩粘土砖）        (0.24)        (0.87)        (0.28)

1:3水泥砂浆抹面        0.02        0.93        0.02

合     计                         0.35

(0.32)

分户墙的传热阻Ro＝Ri+R+Ri＝0.11+0.35+0.11＝0.57(m2•K)/W     

                                          (0.54)  

分户墙的传热系数K＝1/Ro＝1/0.57＝1.75 W/(m2•K)<2.0，W/(m2•K)

                          (1.85)W/(m2•K)，符合标准的规定。

注：挂号内数字为240页岩粘土砖的热工指标。

    提示：若分户墙有部分是剪力墙，应按外墙平均传热系数的计算方法计算分户墙的Km。

（六）楼地面的热工节能设计

    1、层间楼地面采用保温砂浆做垫层，未考虑面层的传热系数K的计算值见表8。

表8  层间楼地面的热阻Rj计算值

材 料 名 称

（由上至下）        材料厚δ

m        计算导热系数λc

W/(m.k)        材料层热阻Rj

(m2.K)/W

水泥砂浆面层        0.01        0.93        0.01

保温砂浆垫层        0.03        0.12×1.2＝0.14        0.21

钢筋混凝土楼板        0.12        1.74        0.07

水泥砂浆面层        0.02        0.93        0.02

合    计                        0.31

   层间楼地面的传热阻Ro＝Ri+R+Ri＝0.11+0.31+0.11＝0.53(m2•K)/W

   层间楼板的传热系数K＝1/Ro＝1/0.53＝1.W/(m2•K)<2.0 W/(m2•K)，符合标准要求

    提示：保温材料的计算导热系数λc和计算蓄热系数Sc是以材料在实验室绝干状态下检测的导热系数λ和蓄热系数S乘以考虑使用位置和湿度影响的大于1的修正系数后的计算值。

    （七）其他部位的节能设计

    1、分户门：采用双面金属板内衬保温材料的防盗、隔音、保温多功能们，厂家提供的传热系数K<3.0W/(m2•K)；

    2、底部自然通风的架空楼地面：采用聚苯板薄抹灰或复合硅酸盐板薄抹灰外保温系统；参见川02J106图集1/75，K<1.5W/(m2•K)；

    3、飘窗：采用聚苯板薄抹灰或复合硅酸盐外保温系统；参见川02J106图集8/59，K<2.0W/(m2•K)。

四、小结

    1、本工程建筑与建筑热工节能设计符合规定性指标的设计要求，因此不用进行节能综合指标验算。

    2、本工程为一般居住建筑，不采用集中采暖空调，因此不作采暖空调节能设计。

建筑节能专项设计实例（供参考）

公共建筑节能专项设计

一、工程概况

    1、工程名称

    2、子项名称

    3、建筑地点

    4、建筑类型、建筑面积、结构体系等

二、地区气候参数

    广元地区气象参数见表1

表1  广元地区气象参数

年平均温度        16.1℃        最冷月平均温度        5℃

极端最低温度        –8.2℃        最热月平均温度        26.1℃

极端最高温度        38.9℃        最冷月平均相对湿度        60%  

最热月平均相对温度        76%        全年日照率        % 

冬季日照率        %        冬，夏季主导风向        NNW

主导风向频率        32%           夏季平均风速        1.4米/秒

本表参数摘录《空气调节设计手册》1995年第二版，

三、建筑节能设计依据

    1、《民用建筑热工设计规范》GB 50176-93

    2、《公共建筑节能设计标准》GB501—2005

    3、《屋面工程技术规范》GB 50345-2004

    4、《外墙外保温工程技术规程》JGJ 144-2004

四、建筑与建筑热工节能设计

（一）、外窗（含透明幕墙）的热工节能设计

    1、各向立面的窗墙面积比及对应的传热系数K、遮阳系数Sc和可见光透射比限值。

    本工程各向立面的窗（含透明幕墙）墙面积比及对应的传热系数K、遮阳系数Sc与可见光透射比限值见表2

表2  各向立面的窗墙面积比及对应的传热系数K、

遮阳系数Sc与可见光透射比限值

向位        外窗面积(含透明幕墙)

m2        外墙（含外

窗面积）

m2        窗墙

面积比        传热系数

K限值

W/(m2•K)        遮阳系数Sc限值        可见光透射比限值

东                                                ≥0.40

南                                                ≥0.40

西                                                ≥0.40

北                                                ≥0.40

提示：表2中的窗墙面积比及对应K、Sc限值应符合《公共建筑节能设计标准》的相关规定。

    2、外窗（含透明幕墙）的窗型选择

    （1）传热系数限值K≤4.7W/(m2•K)的外窗用塑钢单玻窗或铝合金断热桥单玻窗；

（2）传热系数限值K≤3.5W/(m2•K)的外窗用塑钢中空玻窗或铝合金断热桥中空玻窗；

    （3）传热系数限值K≤3.0W/(m2•K)的外窗用充惰性气体的塑钢或铝合金断热桥中空玻窗；

    （4）传热系数限值K≤2.8W/(m2•K)的外窗用一面为Low-E玻璃的塑钢或铝合金断热桥中空玻窗；

    （5）传热系数限值K≤2.5W/(m2•K)的外窗用一面为Low-E玻璃的、空气间层为12mm的塑钢或铝合金断热桥中空玻窗。

    3、外窗（或透明幕墙）的传热系数K应有质检部门提供的检验证书。

    4、外窗（或透明幕墙）的气密性不低于国家标准规定的4级，应有质检部门提供的检验证书。

    5、外窗或透明幕墙应采取适宜的遮阳措施使其综合遮阳系数Sc符合表2限值的要求。

    遮阳措施为：（列出具体的遮阳措施）

（二）屋面的热工节能设计

    本工程采用倒置式上人平屋面、保温层材料为挤塑板（XPS），屋面的构造层次及传热系数K计算值见表3。

表3  屋面的构造层次及热阻Rj计算值

层  次        材 料 名 称

（由上至下）        厚度δ

m        计算导热系数λc

W/(m.k)        材料层热阻Rj

(m2.K)/W

保护层        细石混凝土刚性保护层        0.04        1.51        0.03

隔离层        聚脂无纺布一层        /        /        /

保温层        挤塑聚苯板（XPS）        0.045        0.03×1.2

＝0.04        1.13

防水层        SBS改性沥青防水卷材一道，胶粘剂二道        /        /        /

找平层        20厚1:3水泥砂浆        0.02        0.93        0.02

找坡层        1:6陶粒混凝土，起坡厚40        0.04        0.50×1.2＝0.60        0.07

结构层        钢筋混凝土板        0.12        1.76        0.07

内抹灰        1:3水泥砂浆抹灰        0.015        0.87        0.02

        合     计                        1.34

    屋面的传热阻Ro＝Ri+R+Re＝0.11+1.34+0.04＝1.49(m2•K)/W

    屋面的传热系数K＝1/Ro＝1/1.49＝0.67W/(m2•K)<0.7 W/(m2•K)，屋面的热工节能设计符合标准的规定。

提示：

1、保温材料的计算导热系数λc和计算蓄热系数Sc是以材料在实验室绝干状态下检测的导热系数λ和蓄热系数S乘以考虑使用位置和湿度影响的大于1的修正系数后的计算值；

    2、保温层的计算厚度尺寸应取最小部位的厚度尺寸。

（三）外墙的热工节能设计

    本工程为框架结构体系，外墙主体部位为FK200型页岩空心砖墙，并与外墙结构性冷（热）桥部位同样采用聚苯板薄抹灰外墙外保温系统形成一整体。

    1、外墙主体部位的传热系数Kp计算值见表4。

表4  外墙主体部位的热阻Rj

材 料 名 称

（由内向外）        材料厚δ

m        计算导热系数λc

W/(m.k)        材料层热阻Rj

(m2.K)/W

1:3水泥砂浆抹灰        0.02        0.93        0.02

FK页岩空心砖        0.18        0.58        0.31

（240页岩粘土砖）        (0.24)        (0.87)        (0.28)

1:3水泥砂浆找平层        0.02        0.93        0.02

聚苯板薄抹灰外墙外保温系统        0.04        0.04×1.2＝0.05        0.80

专用聚合物粘结砂浆        0.02        0.93        0.02

饰面砖        /        /        /

合   计                        1.17

（1.14）

    外墙主体部位的传热阻Ro.p＝Re+Rp+Ri＝0.04+1.17+0.11＝1.32 (1.29)(m2•K)/W

外墙主体部位的传热系数Kp＝1/Ro.p＝1/1.32＝0.76W/(m2•K)

                                 1/1.29=（0.775）

    2、外墙结构性冷（热）桥部位的传热系数Kb计算值见表5。

表5  外墙主体部位的热阻Rj

材 料 名 称

（由内向外）        材料厚δ

m        计算导热系数λc

W/(m.k)        材料层热阻Rj

(m2.K)/W

1:3水泥砂浆抹灰        0.02        0.93        0.02

钢筋混凝土梁、柱        0.20        1.74        0.12

（钢筋混凝土梁、柱）        (0.24)        (1.74)        （0.16）

1:3水泥砂浆找平层        0.02        0.93        0.02

聚苯板外墙外保温系统        0.04        0.05        0.80

专用聚合物粘结砂浆        0.02        0.93        0.02

饰面砖        /        /        /

合    计                        0.98

1.02

    外墙结构性冷（热）桥部位的传热阻Ro.b＝0.98+0.15＝1.13(m2•K)/W （1.17）

    外墙结构性冷（热）桥部位的传热系数Kb＝1/Ro.b＝1/1.13＝0.W/(m2•K)   1/ (1.17)=（0.85）

    提示：

    （1）保温材料的计算导热系数λc和计算蓄热系数Sc是以材料在实验室绝干状态下检测的导热系数λ和蓄热系数S乘以考虑使用位置和湿度影响的大于1的修正系数后的计算值；

    （2）钢筋混凝土梁、柱的计算厚度尺寸取与墙体厚度相对应的尺寸。

    3、外墙的平均传热系数Km

    本工程为框架结构体系，取外墙的主体部位面积占外墙面积的65%，结构性冷（热）桥部位面积占外墙面积的35%，计算得Km为：

Km＝0.65×0.76+0.35×0.＝0.81W/(m2•K)<1.0W/(m2•K)，

当砖墙与混凝土墙厚为240时Km＝0.65x(0.76)+0.35x(0.85)＝（0.79）<1.0）W/(m2•K)

    即，外墙的热工节能设计符合标准的规定。

    提示：

    （1）若建筑为砖混结构体系，取外墙主体部位面积占外墙面积的95%，结构性冷（热）桥部位面积占外墙面积的25%，计算外墙的Km和Dm；

    （2）若建筑为框剪或剪力墙结构体系，取外墙主体部位面积占外墙面积的50%~55%，结构性冷（热）桥部位面积占外墙面积的45%~50%，计算外墙的Km和Dm。

（四）地面的热工节能设计

    1、直接接触土壤的地面

    由于基础的持力层深度>1.5米，取地面下土壤的导热系数λ＝1.16 W/(m•K)，地面的热阻R>1.2(m2•K)/W，符合标准的规定。

    从防潮考虑，采用200厚焦渣作地面垫层。

    2、底面接触室外空气的架空或外挑楼板

    底面接触室外空气的架空或外挑楼板采用40厚聚苯板薄抹灰外墙外保温技术，由上至下构造层次为：20厚水泥砂浆面层、钢筋混凝土结构层、水泥砂浆找平层、外保温系统和饰面层。传热阻Ro＝0.11+0.02/0.93+0.12/1.74+0.02/0.93+0.04/0.05+0.04＝0.11+0.02+0.07 +0.02+0.8+0.04＝1.06W/(m2•K)。

    传热系数K＝1/Ro＝1/1.06＝0.94W/(m2•K)<1.0W/(m2•K)，符合标准的规定。

（五）其他部位的节能措施

    1、外门采取双玻或其他适宜的保温隔热措施。

    2、飘窗的实体部分采用30厚聚苯板薄抹灰外墙外保温系统。

    3、地下室外墙采用30厚挤塑板外贴于钢筋混凝土墙的防水层上。

四、小结

    1、采暖通风与照明部分的节能设计由其他相关专业负责设计。

    2、本工程的建筑与建筑热工节能设计符合规定性指标设计要求，无须进行“围护结构热工性能的权衡判断”。下载本文