南方建筑节能PPT课件.ppt

湖南大学建筑学院：刘宏成湖南大学建筑学院：刘宏成 南方建筑节能新技术南方建筑节能新技术• 建筑节能的国内外现状• 建筑节能基本理论与构造作法•《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》• 《公共建筑节能设计标准》内容：湖南大学建筑学院：刘宏成湖南大学建筑学院：刘宏成 建筑是艺术的建筑是艺术的建筑更是技术的建筑更是技术的湖南大学建筑学院：刘宏成湖南大学建筑学院：刘宏成 几个热点名词1、绿色建筑2、生态建筑3、可持续建筑4、健康建筑5 、节能建筑节能建筑：达到国家现行节能标准要求的建筑我国现行节能标准：节能节能50%50%1、《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》 JGJ26—95 JGJ26—952 2、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2010JGJ134-20103 3、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》 JGJ75-2003 JGJ75-20034 4、《公共建筑节能设计标准》、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005GB50189-2005• 冬暖夏凉冬暖夏凉不使用采暖空调设备不使用采暖空调设备• 节能节能50%以上使用采暖空调设备使用采暖空调设备节能建筑基本理念节能建筑基本理念节能示范小区介绍• 建筑节能的国内外现状• 建筑节能基本理论与构造作法•《湖南省居住建筑节能设计标准》• 《公共建筑节能设计标准》内容：第一篇第一篇 建筑节能的目的意义、国内外现状建筑节能的目的意义、国内外现状一、热工设计分区 二、夏热冬冷地区概况、范围、气候 湖南省气候、室内热环境现状三、建筑节能的目的、意义四、国内外现状一、热工设计分区一、热工设计分区 • 《民用建筑热工设计规范》GB 50176-93: 全国分五个区 Ⅰ ～ Ⅴ区：严寒地区、 寒冷地区、 夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区。

• 分区见图1热工设计分区热工设计分区分区指标分区指标: : • 根据《民用建筑热工设计规范》GB50176-93 ① 最冷月平均温度≤ -10℃② 日平均温度≤5℃的天数≥ 145d• 设计要求：满足保温，可不考虑防热• 严寒地区--Ⅰ区： 分区指标分区指标: : • 根据《民用建筑热工设计规范》GB50176-93 ① 最冷月平均温度0～-10℃② 日平均温度≤5℃的天数90～145d• 设计要求：冬季保温，兼顾防热• 寒冷地区--Ⅱ区： 分区指标分区指标: : • 根据《民用建筑热工设计规范》GB50176-93 • 夏热冬冷地区--Ⅲ区： ① 最冷月平均温度0～10℃② 最热月平均温度25～30℃③ 日平均温度≤5℃的天数0～90d④ 日平均温度≥25℃的天数40～110d• 设计要求：防热为主，兼顾保温分区指标分区指标: : • 根据《民用建筑热工设计规范》GB50176-93 • 夏热冬暖地区--Ⅳ区： ① 最冷月平均温度≥ 10℃② 最热月平均温度25～29℃③ 日平均温度≥25℃的天数100～200d• 设计要求：必须防热，可不考虑保温分区指标分区指标: : • 根据《民用建筑热工设计规范》GB50176-93 • 温和地区--Ⅴ区： ① 最冷月平均温度0～13℃② 最热月平均温度18～25℃③ 日平均温度≤5℃的天数0～90d• 设计要求：部分地区考虑保温，不考虑防热二、夏热冬冷地区概况二、夏热冬冷地区概况 • 根据《民用建筑热工设计规范》，属Ⅲ区。

① 最冷月平均温度0～10℃② 最热月平均温度25～30℃③ 日平均温度≤5℃的天数0～90d④ 日平均温度≥25℃的天数40～110d• 设计要求：防热为主，兼顾保温• 分区指标1 1、夏热冬冷地区的范围、夏热冬冷地区的范围 大致为长江中下游地区，包括上海、重庆二直辖市，湖北、湖南、江西、安徽、浙江五省全部，四川、贵州二省东半部，江苏、河南二省南半部，福建省北半部，陕西、甘肃二省南端，广东、广西二省区北端，涉及16个省、市、自治区，见图2 人口约5.5亿，国内生产总值约占全国的48%，是我国人口最密集、经济文化较为发达的地区图图2 2 夏热冬冷地区夏热冬冷地区• 四季分明，春秋季气候宜人• 夏季闷热，高温高湿2 2、夏热冬冷地区气候、夏热冬冷地区气候高温天气：日最高≥35℃， 日最低≥28 ℃ ，日照强烈高湿天气：相对湿度≥70 ～ 80%项 目上海杭州南京合肥南昌武汉长沙重庆成都最热月月平均气温（℃）27.828.628.028.329.629.829.328.125.6极端最高气温（℃）38.939.940.741.040.639.440.640.237.3最热月14时平均气温（℃）323332323333333329全年日最高气温≥35℃的天数8.72215.816.327.72130—1最热月月平均相对湿度（%）838081817579757185九城市热天气象参数九城市热天气象参数表表1 1• 冬季阴冷潮湿日照率低： 东＜50%， 中＜30%， 西10 ～ 20%左右。

相对湿度： 70 ～ 80%九城市冷天气象参数九城市冷天气象参数表表3 3 项 目上海杭州南京合肥南昌武汉长沙重庆成都最冷月月平均气温（℃）3.53.82.02.15.03.04.77.25.5极端最低气温（℃）-10.1-9.6-14.0-20.6-9.3-18.1-11.3-1.8-5.9日平均气温≤5℃的天数56517772185932——日最低气温≤5℃期间的度日数80171411551080239856432——日最低气温≤0℃的天数—33.856.2491943.820—12.9最冷月月平均相对湿度（%）757773757476818380日照（时数/%）12月146.1/45138.7/44157.0/50151.8/49128.9/40137.1/43102.7/3226.9/864.7/211月138.4/48127.0/39147.8/46143.3/45110.3/34124.6/3988.4/2729.7/972.5/222月121.2/39109.4/35132.5/42135.4/4389.7/28111.7/3668.5/2241.6/1464.3/212， 处 于 东 经 108°47′～ 114°15′， 北 纬24°38′～30°08′之间 ，2003年底人口6663万。

因大部份地区在洞庭湖之南，故名“湖南”又以省内最大河流为湘江，而简称“湘”距海稍远，大陆性气候明显3 3、湖南省的气候、湖南省的气候• 四季分明，春秋季气候宜人• 夏季闷热，，日照强烈，高温高湿• 冬季阴冷潮湿，日照率低• 相对湿度年均78～83%具有具有春温多春温多变变，夏秋多旱，，夏秋多旱，严严寒期短，暑寒期短，暑热热期期长长等特征等特征 主要气候要素地区分布如下图：3 3、湖南省的气候、湖南省的气候湖南省地势图• 朝北开口的“马蹄”形盆地 • 受北方冷空气影响重 地形1月平均气温单位： ℃• 月均温度比同纬度邻近地区低• 等温线东西走向，南北差约3℃ • 月均气温4～8℃• 0℃以下天数20～37天 • 极端最低气温-18.1℃ ①气温：1月最冷7月平均气温单位： ℃①气温： 7月最热• 月均温度比同纬度邻近地区高• 等温线南北走向，东西差3.5℃ • 月均气温27～30℃• 30℃以上天数30～45天 • 极端最高气温曾达43℃ 7月总辐射单位：kcal/cm2.m1Kcal/cm22② 太阳辐射• 7月最强• 总幅射值644MJ/m21月总辐射单位：kcal/cm2.m1Kcal/cm22• 1月最弱• 总幅射值196MJ/m2② 太阳辐射年日照百分率• 东多西少• 2、3月最少• 7、8月最多③日照百分率一月日照百分率• 东多西少• 2、3月最少• 7、8月最多③日照百分率七月日照百分率• 东多西少• 2、3月最少• 7、8月最多③日照百分率年平均相对湿度单位：％④相对湿度• 年均78～83%• 春季(4月)约85%• 夏季(7月)多在80%以上 一月平均相对湿度单位：％④相对湿度• 年均78～83%• 春季(4月)约85%• 夏季(7月)多在80%以上 七月平均相对湿度单位：％④相对湿度• 年均78～83%• 春季(4月)约85%• 夏季(7月)多在80%以上 年平均风速单位：m/s⑤风速• 冬春盛行偏北风• 夏季多偏南风• 年均风速1.2～3.5m/s• 湖区湘江2～3.5m/s • 湘西1.5m/s以下 一月平均风速单位：m/s⑤风速• 冬春盛行偏北风• 夏季多偏南风• 年均风速1.2～3.5m/s• 湖区湘江2～3.5m/s • 湘西1.5m/s以下 七月平均风速单位：m/s⑤风速• 冬春盛行偏北风• 夏季多偏南风• 年均风速1.2～3.5m/s• 湖区湘江2～3.5m/s • 湘西1.5m/s以下 • 典型建筑构造：240砖墙，单层窗，通风屋顶。

• 隔热保温性能差，夏季闷热，冬季阴冷• 评价：全国最差，夏热冬冷• 夏季：电风扇、空调 • 冬季：电暖器、暖风机、炉子、火盆、空调4 4、热环境现状、热环境现状给建筑穿衣戴帽三、建筑节能的目的、意义三、建筑节能的目的、意义1、能源短缺，浪费惊人• 建筑能耗：28.3%• 住宅能耗组成：采暖空调65%， 热水15%，电照14%， 炊事6%• 煤炭—200年 石油—30～40年• 能源效率：集中锅炉房60～70%， 火电30%，小煤炉：15%节约能源，保护环境节约能源，保护环境—可持续发展可持续发展３、节能对象：采暖、空调３、节能对象：采暖、空调2 2、环境污染，破坏严重、环境污染，破坏严重我国能源构成： 常规能源为主，如煤炭、 石油、植物秸杆等 全球变暖：温室效应CO2 酸雨：SO2 沙尘暴：植被减少 1、始于1973年世界能源危机2、政府：提供优惠政策、低息无息贷款、配套资金，编 制标准规范引导3、目前：标准规范完善、技术成熟、产品体系配套、市 场运行。

4、趋势：生态建筑、绿色建筑、可持续发展建筑5、概念：建设与使用过程中对生态环境和人体健康不产 生有害的影响即：资源的低消耗、可再生、无污染四、国内外现状四、国内外现状• 国外（发达国家）国外（发达国家）2、1986年颁布“节约能源管理暂行条例”，标志政府开始关注节能指出“开源·节流”并重 开源开源——开发利用新能源和可再生能源开发利用新能源和可再生能源 节流节流——节约能源节约能源 • 国内国内1、建筑节能的研究与发达国家基本同步开始，但 发展缓慢• 第一阶段：1986～1995• 目标：节能30%• 执行标准：《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JGJ26-86）• 地区：严寒、寒冷地区• 参照标准：当地80～81年标准图3、我国建筑节能的阶段：三阶段或“三步走”• 目标：节能50%• 执行标准：《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JGJ26-95）《 夏 热 冬 冷 地 区 居 住 建 筑 节 能 设 计 标 准 》（JGJ134-2001）《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》 （JGJ 75-2003）《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005• 地区：严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖地区第二阶段：1996～2005• 目标：节能65%。

• 执行标准：• 地区：全国范围第三阶段：2005～• 严寒及寒冷地区（北方）：政策基本配套，技术基本成熟，开始大量推广应用，市场萌芽尚不健全• 夏热冬冷地区：上海搞得较好，南京、重庆、 杭州、武汉等也已全面展开• 夏热冬暖地区：2003年10月1日施行标准，起步• 温和地区：开始考虑 4 4、现状、现状··《中华人民共和国节约能源法》《中华人民共和国节约能源法》1997年年11月月1日通过日通过·《中华人民共和国建筑法》，《中华人民共和国建筑法》，1997年年11月月1日通过日通过·《中华人民共和国可再生能源法》，《中华人民共和国可再生能源法》，2005年年2月月28日日通过，２００６年１月１日起施行通过，２００６年１月１日起施行·《建筑节能管理条例》（征求意见稿）《建筑节能管理条例》（征求意见稿）5 5、目前可供依据的法规及标准、目前可供依据的法规及标准法规政策法规政策: · · 设计标准设计标准 · 施工、验收标准施工、验收标准 · 产品标准产品标准 · 推荐性标准图集推荐性标准图集 5 5、目前可供依据的法规及标准、目前可供依据的法规及标准标准规范标准规范 : 第二篇第二篇 建筑热工与节能基本理论建筑热工与节能基本理论 • 室内热环境室内热环境• 传热学传热学• 日照日照• 通风通风• 传湿及湿度控制传湿及湿度控制第二篇第二篇 建筑热工与节能基本理论建筑热工与节能基本理论 △q—人体热负荷（w/m2）qm—人 体 新 陈 代 谢 产 热 率（w/m2）qc—人体对流换热率（w/m2）qr—人体辐射换热率（w/m2）qw—人体蒸发换热率（w/m2）人体产热qm第一章第一章 室内热环境室内热环境讨论：讨论：1 1、、 △q=0 △q=0，体温不变。

体温不变 △q △q＞＞0 0，， 上升；上升； △q △q＜＜0 0，， 下降2 2、、△q=0△q=0时，人体不一定舒适时，人体不一定舒适 如烤火、满头大汗、火车风如烤火、满头大汗、火车风3 3、舒适状态：如上图比例、舒适状态：如上图比例对流qc25～30%辐射qr45～50%蒸发、呼吸qw25～30%一、人体热平衡一、人体热平衡△q=q△q=qm m±q±qc c±q±qr r－－q qw w1.1.q qm m 大小与人体活动状态大小与人体活动状态2.2. 有关；有关；2. q2. qc c 与皮肤和环境温差、与皮肤和环境温差、 风速成正比；风速成正比；3. q3. qr r 与皮肤和环境内表与皮肤和环境内表 面温差成正比；面温差成正比；4. q4. qw w 风速正比，空气温风速正比，空气温 度反比对流qc蒸发、呼吸qw辐射qr人体产热qm1 1．空气温度．空气温度t ti i 2 2．相对湿度．相对湿度 i i3 3．风速．风速v vi i 4 4．辐射温度．辐射温度t tr r5 5．人体衣着．人体衣着 6 6．．q qm m二、人体热平衡的影响因素二、人体热平衡的影响因素讨论：影响热感的因素讨论：影响热感的因素空气温度空气温度t ti i，相对湿度，相对湿度 i i，，辐射温度辐射温度t tr r ，风速，风速v v 。

室内热环境质量：室内热环境质量：• 有效温度（ET）• 热应力指数（HSI）• 预测热感指数（PMV）1、丹麦学者范格尔（P.O.Fanger）2、f(ti，i，v，tr，qm，Rclo)=03、是目前较全面，应用最广的评价体系4、称PMV—PPD评价体系三、热环境的综合评价方法三、热环境的综合评价方法四、热舒适仪简介四、热舒适仪简介第二章第二章 传热基本知识传热基本知识 第一节第一节 传热方式传热方式 温差导致热转移，有三种方式：导热、对流、热辐射 dt1t2• 导热：温度不同的质点振动、碰撞引起的热传递 热流量： 第一节第一节 传热方式传热方式 • 对流：流体间相对运动、互相掺和传热 热流量：• 热辐射：以电磁波的形式传热 1、特点：不需中间介质，凡温度高于绝对零度（-273℃）的物体都产生热辐射 辐射本领：θt2 2、辐射能的吸收、反射和透射、辐射能的吸收、反射和透射一些材料的一些材料的C C、、εε及及ρρS S值值 表表2-1 2-1 注意：• 建筑围护结构对太阳辐射的ρs≠ε,因太阳辐射短波，建筑长波。

• 反射系数：白色表面可见光大长波小，磨光面均小• 玻璃的透过系数：可见光大，长波小—“温室效应” 第二节第二节 平壁的稳定传热平壁的稳定传热 一、平壁传热过程一、平壁传热过程设已知：平壁厚d，导热系数λ， 室内外空气温度ti、te，且ti ＞ te1、内表面吸热：2、材料层导热：3、外表面散热：4、整理 则： t ti iθθi iθθe et te e吸热导热放热• 建筑热工中，常用下式表示： •式中：R0——总传热阻（m2·k/w） K0——平壁总传热系数（w/m2·k）•分析：（1）R0与q反比，R0越大，q↓，保温性能越好2）K0与q正比，K0越大，q↑，保温性能越差 二、分部热阻的计算二、分部热阻的计算公式：公式： 1、内表面换热阻Ri ：查规范，墙体0.11 m2·k/w 2、外表面换热阻Re： 查规范，墙体冬季0.04 m2·k/w， 夏季0.05 m2·k/w 3、壁体传热阻 （1）单一材料层： 例题例题1：240厚墙体的R值砖墙：钢砼墙：（m2·k/w）（m2·k/w）例题2：两种墙体的R值240砖墙：190砼空心砌块墙：（m2·k/w）（m2·k/w）例题3：窗、墙R值的对比：砖墙：单层玻璃：（m2·k/w）（m2·k/w）两者差三倍例题4：R值相同时不同材料所需厚度：聚苯板厚度：砖墙：（m2·k/w）（2）多层均质材料层： （3）组合材料层 ：——修正系数，查表（规范）。

F2F3F1二、分部热阻的计算二、分部热阻的计算公式：公式： 1、内表面换热阻Ri ：查规范，墙体0.11 m2·k/w 2、外表面换热阻Re： 查规范，墙体冬季0.04 m2·k/w， 夏季0.05 m2·k/w 3、壁体传热阻 （1）单一材料层： 三、封闭空气间层的传热三、封闭空气间层的传热过程：导热、对流、辐射综合作用• 热阻R：试验测定，见下表冬季封闭空气间层热阻值R（m2.k/w）三、封闭空气间层的传热三、封闭空气间层的传热单双层窗对比单层玻璃：双层或中空玻璃：（m2·k/w）（m2·k/w）例题5：三、封闭空气间层的传热三、封闭空气间层的传热夏季封闭空气间层热阻值R（m2.k/w）①热流状况：向下大、向上小、垂直中间， 分别表示地、墙和屋面②间层厚度加大，热阻增加， 但50mm到极限，表明对流加剧③单双面贴铝箔，可大大减少辐射传热， 增加R，且d↑,R↑④提高保温性能应采用：a增加层数；b贴铝箔； c填充保温材料三、封闭空气间层的传热三、封闭空气间层的传热讨论：第三节第三节 平壁的周期性传热平壁的周期性传热 一、简谐热作用 φZθtτAtttt360τ/z二、半无限厚平壁在间歇热作用下的传热特征φfφxAxAfτtAe231（2）相位延迟AxxtAeAfAx=AfeπCρλzχ（3）振幅衰减 ZAetAe cos360τ/zt（1）简谐热作用三、计算三、计算（1）室外温度谐波传至内表面的总衰减度和总相位延迟 b．相位延迟 （2）室内温度谐波传至平壁内表面时的衰减和延迟 （（2））S—蓄热系数：蓄热系数： （（1 1））D—D—热惰性指标：热惰性指标： 四、讨论a．总衰减度第三章第三章 建筑保温建筑保温 一、建筑物传热耗热量指标一、建筑物传热耗热量指标 1、避风向阳：争取良好的日照—南北向。

2、加强气密性，减少冷风渗透3、提高围护结构的保温性能4、减小体形系数 二、节能途径二、节能途径给建筑穿衣戴帽三、围护结构的保温三、围护结构的保温1、墙体：分单一材料墙、复合材料墙两种（见图片）（1）单一材料墙• 砖、空心砖、钢筋砼、普通及轻砼空心砌块等• 提高保温隔热性能的方法： 由公式：• 两个办法：①增加厚度d，造价增加、占面积 ②选用λ小的材料：只有加气砼有前途dλ（（2）复合材料墙）复合材料墙• 分三类：内外内外内外内保温 夹心保温 外保温• 发挥材料各自优势：承重、保温，最有发展前途• 内保温：施工简单、造价低 热桥多、内应力、内部结露、室温波动大• 外保温：无热桥、保护承重结构、耐久性好、室温稳定 造价略高、外饰面难度大• 夹心保温：中间产品，墙厚度大方向：板材2、屋面、屋面• 屋面保温做法较简单，增加保温层厚度• 有正、倒置屋面两种• 倒置屋面：防水层得到保护，耐久性好 要求保温材料不吸水3、地面、地面• 人脚对温度最敏感• 地面按吸热指数分凉、中、暖性地面三种• 面层材料容重大，吸热指数大，凉。

如石材、水磨石等• 木地面为暖性地面• 地板采暖如下图：适宜人的活动提高了采暖的舒适度 空调地暖• 地板采暖地板采暖---应用范围---• 地板采暖地板采暖---系统示意---4 4、热桥的处理、热桥的处理保温砂浆保温砂浆• 减少冷风渗透减少冷风渗透 1、采光与通风的分离 2、块型加大，减小缝长 3、提高密闭性• 提高保温性能提高保温性能 1、玻璃：中空、真空、LOW-E、填充保温材料 2、框料：塑钢、断热桥铝合金 • 外部保温构件：窗帘、保温板外部保温构件：窗帘、保温板四、门窗四、门窗断冷热桥铝合金型材1、太阳房：主、被动2、太阳能热水与采暖3、太阳能电池 五、太阳能的利用五、太阳能的利用一、夏季室内过热的原因及防热途径实例介绍 长沙芙蓉广场中厅穹顶改造第四章：建筑防热第四章：建筑防热一、夏季室内过热的原因及防热途径（一）过热原因1、太阳辐射：①室外综合温度高②由窗口进入2、围护结构隔热性能差3、房屋密闭性差：室内外空气对流4、相邻建筑、地面、路面的反射辐射与长波辐射5、室内设备产热第四章：建筑防热第四章：建筑防热1、减少室外热作用：绿化、水面2、建筑朝向、体形3、遮阳：窗口、屋面、墙面4、围护结构隔热与散热5、合理的自然通风6、减少室内余热：节能设备 ( (二）防热途径二）防热途径（一）隔热设计标准《民用建筑热工设计规范》（GB50176-93）规定: i.max≤t二、围护结构隔热设计二、围护结构隔热设计（三）室外综合温度计算 二、围护结构隔热设计二、围护结构隔热设计（二）内表面最高温度计算 1、实体隔热屋面：空调建筑，办公、学校晚上不用的建筑。

2、种植屋面：无土草坪3、架空通风屋面：间层高200左右，檐口进风、屋脊出风 ①预制板、大阶砖架空 ②槽板、大瓦通风 ③双层屋面 ④吊顶4、蓄水屋面：水深50～200，种浮生植物或浅色漂浮物5、反射降温屋面：浅色硕石、涂料、通风屋面加铝箔6、蒸发降温屋面：淋水、喷雾、硕石灌水 三、屋面隔热三、屋面隔热1、适当的R、D值2、通风遮阳墙①砖墙通风间层②板材空挂③铝板、压型钢板3、反射隔热墙体①浅色外饰②通风间层加铝箔4、遮阳阳台、雨蓬、挑檐、绿化、外廊、花格外挑等5、附墙植物、喷雾、淋水等 四、墙体隔热构造四、墙体隔热构造1、避免东西向窗2、限制窗面积3、遮阳4、玻璃：中空、吸热、反射玻璃5、反射窗帘6、密闭7、合理的通风五、窗的隔热五、窗的隔热。