武汉市公共建筑建筑节能设计要点.doc
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1、公共建筑建筑节能设计要点一 公共建筑的界定公共建筑重要包含:办公建筑(涉及写字楼、行政和事业单位的办公楼等);商业建筑(如商场、金融建筑等);旅游建筑(如旅馆、饭店、娱乐场合等);科教文卫建筑(涉及文化、教育、科研、医疗、卫生、体育建筑等);通信建筑(如邮电、通讯、广播电视建筑等);交通运送建筑(如汽车客运站、铁路客运站、航空客运站、港口客运站建筑等)。凡不设采暖空调系统的单层或多层独立式商业仓库、市场(如菜市场、建材市场、水暖、器材市场等)建筑,不执行公共建筑节能设计标准;对设有采暖或空调系统(涉及房间空调器)的市场建筑,以及居住建筑底部的商场、商铺,应执行公共建筑节能设计标准。二 公共建筑
2、与居住建筑有连接部位时的节能设计1 公共建筑与居住建筑衔接部位的传热系数K,应按公共建筑和居住建筑节能设计标准中的最小值设计。例如:公共建筑顶层与居住建筑底层相连楼面,应执行湖北省地方标准居住建筑节能设计标准DB42/301,按K0.65W/(m2K)设计;居住建筑顶层与公共建筑底层相连楼面,应执行GB50189,按K0.70W/(m2K)设计;公共建筑和居住建筑的连接墙体,应执行GB50189,按K1.0W/(m2K)设计。2 当计算公共建筑与居住建筑的体型系数时,两者的外包面积和体积分别计算,相交部分的面积不参与提醒系数的计算。3 计算建筑物采暖空调能耗时,公共建筑和居住建筑的连接部位按不
3、传热的绝热体设立。三 公共建筑节能50的内涵公共建筑节能50的内涵是:以20世纪80年代初期的“基准建筑”(其围护结构按不同地区的传统做法,外窗遮阳系数SC不分地区均取0.80;采暖燃煤锅炉效率均取0.55,离心机水冷机组的能效比取4.2,螺杆机水冷机组的能效比取3.8;照明用电量均取25 W/m2),在保持与公共建筑节能设计标准GB50189第3章规定的室内环境参数条件下,其全年的暖通空调和照明计算能耗为100;在保证公共建筑节能设计标准第3章规定的室内环境参数条件下,通过采用合理的节能型建筑总平面布置和单体建筑设计(使所设计的建筑符合GB50189第4章第1节及4.2.7条、4.2.9条的
4、规定),加强建筑物围护结构的热工性能(使其符合GB50189第4章第2节的规定性指标),提高暖通空调设备及其系统的效率(使其符合GB50189第5章的规定),使照明设备及其系统符合建筑照明设计标准GB500342023的有关规定,并按照GB50189第5章第5节的规定,加强暖通空调设备及其系统的运营监控等措施,使所设计的公共建筑的全年暖通空调和照明计算能耗相称于“基准建筑”能耗的50。由于公共建筑的功能多样,能耗情况复杂,不同的公建能耗相差甚远(例如,武汉9栋商场、办公楼、酒店的全年能耗调查测试结果表白,全年能耗量为0.3862.579 GJ/m2,其中空调能耗量为0.1370.858 GJ/
5、m2,全年能耗最大与最小的相差6.7倍,空调能耗最大与最小的相差4.4倍,空调能耗与总能耗的比例为22.379.4),加上全国的气侯条件相差很大,因此,各地围护结构、暖通空调和照明所分担的节能率也相差很大。全国从北到南,围护结构部分分担的节能率约的2513,暖通空调系统分担的节能率约为2016,照明系统分担的节能率约为718,50的节能率只是代表全国的总体节能水平,单个建筑物的节能率也许超过或不及50%。四 实现节能50目的的设计途径公共建筑实现节能50目的的设计途径有两种:1按规定性指标实现节能50目的的设计途径。使所设计建筑物的朝向、体形系数(对严寒和寒冷地区)、围护结构、暖通空调系统、照
6、明系统所有符合公共建筑节能设计标准第4章第1节与第2节、第5章的规定、以及建筑照明设计标准的节能设计规定,则该建筑为节能50的公共建筑。2 按性能指标实现节能50目的的设计途径。当所设计建筑的体形系数或部分围护结构不符合标准GB50189的规定,则应采用加强另一部分围护结构热工性能的措施,按照GB50189第4章第3节各条规定的方法,对围护结构热工性能作权衡判断(一方面计算参照建筑其形状、大小、朝向、内部的空间划分和使用功能应与所设计建筑完全一致,外围护结构的热工性能参数完全符合GB50189的规定在规定条件下的全年采暖和空调能耗,将这个能耗作为控制能耗,再计算所设计建筑在同样条件下的全年采暖
7、和空调能耗,假如这个能耗值大于参照建筑的控制能耗值,则必须调整围护结构的设计参数,再重新计算所设计建筑的全年采暖和空调能耗,直至其值小于控制能耗值为止),权衡判断合格的建筑也是节能50的公共建筑。围护结构热工性能的权衡判断,过程复杂繁锁,计算易于犯错,加上DOE2计算软件专业性较强,不合用于工程设计等问题,对新建建筑,宜采用按规定性指标达标的设计途径,只有对部分既有建筑的节能改造设计,才适宜走按性能指标达标的设计途径,现阶段,宜请专业人员做围护结构热工性能权衡判断工作。五 总平面布置和建筑平面设计1 建筑总平面的布置和设计,对严寒、寒冷和夏热冬冷地区,宜运用冬季日照并避开冬季主导风向,设立空调
8、的地区,宜运用夏季自然通风,以减少空调能耗。建筑的主朝向宜选择本地区最佳朝向或接近最佳朝向。对湖北省而言:最佳朝向为南南偏东10范围(鄂东、鄂南、鄂中夏季炎热地区)和南偏东10南偏西10范围(鄂西、鄂北地区);适宜朝向为南偏东30南偏西30范围。 2严寒、寒冷地区建筑的体形系数应小于或等于0.40。否则,必须进行围护结构热工性能的权衡判断。3 夏热冬暖和夏热冬冷地区以及寒冷地区中夏季炎热地区的建筑中庭,应在其上部的外墙上开设窗户或其它形式的通风口,充足运用夏季穿堂风减少中庭环境温度,当不便开设窗户或不利于形成穿堂风时,应设立机械排风装置。4 严寒地区建筑的外门应设门斗,寒冷地区建筑的外门宜设门
9、斗或应采用其他减少冷风渗透的措施。夏热冬冷和夏热冬暖地区建筑外门也应采用保温隔热节能措施(例如,设立双层门、采用低辐射中空玻璃门、门内侧或外侧设立活动门帘、设立风幕等两至多种组合类型的措施)。六 围护结构热工设计1 屋面的传热系数(K),根据建筑气候分区,应分别符合表4.2.2-1表4.2.2-5的规定。其中,夏热冬冷地区的屋面K值应不大于0.70 W/(m2K)。2 外墙涉及非透明幕墙在内的平均传热系数(Km),根据建筑气候分区,应分别符合上述表中的规定。其中,夏热冬冷地区的外墙Km值应不大于1.0 W/(m2K)。Km值可参照DB42/301附录A规定的方法计算。 3 外墙与屋面的热桥部位
10、的内表面温度不应低于室内空气露点温度。4 底面接触室外空气的架空或外挑楼板的传热系数(K),根据建筑气候分区,应分别符合上述表中的规定。其中,夏热冬冷地区架空或外挑楼板K值应不大于1.0 W/(m2K)。5 严寒和寒冷地区的非采暖房间与采暖房间的隔墙或楼板的传热系数(K),根据建筑气候分区,应分别符合表4.2.2-1表4.2.2-3中的规定。6 地面和地下室外墙的热阻(R),根据建筑气候分区,应分别符合表4.2.2-6的规定。其中,夏热冬冷地区的地面和地下室外墙, R1.2 m2K/W ,当建筑基础持力层以上至混凝土地坪的素填土层厚度不小于1.35m时的各种地面,均可不做保温层,地下室外墙需要
11、做较厚的保温层才干满足规定。7 外窗(包含透明幕墙和玻璃外门)的设计(1) 外窗的窗墙面积比应按单一朝向计算。其中:单一朝向的外墙面积,按该朝向的轴线总长度与室内地面至屋面的总高度的乘积计算;外窗面积按该朝向外墙上的各个窗洞面积之和计算。(2)外窗的传热系数(K),根据建筑气候分区,按单一朝向的窗墙面积比分类、建筑的体形系数分类(仅对严寒和寒冷地区),应分别符合表4.2.2-1表4.2.2-5的规定。常用外窗(含玻璃外门)传热系数设计参考值a 常用外窗的传热系数常用外窗(含阳台门亮窗)传热系数设计参考值窗框型材材料外窗类型空气间层厚度(mm)窗框窗洞面积比()传热系数W/(K)塑 料单玻平开窗
12、30404.7中空玻璃平开窗61230403.02.5243030402.5单玻平开窗组成的双层窗10014030402.3单玻平开窗+中空玻璃平开窗组成的双层窗中空玻璃612双层窗10014030402.01.7低辐射镀膜(Low-E)中空玻璃平开窗61230402.01.7真空玻璃平开窗30402.5低辐射镀膜真空玻璃平开窗30401.5铝合金单玻平开窗(不得用于节能建筑外窗)20306.56.0中空玻璃平开窗61220305.34.0中空玻璃断热型材平开窗61220303.2低辐射镀膜(Low-E)中空玻璃断热型材平开窗61220303.02.5单玻平开窗组成的双层窗1001402030
13、3.02.8单玻平开窗+中空玻璃平开窗组成的双层窗中空玻璃612双层窗10014020302.5彩钢单玻平开窗(不得用于节能建筑外窗)20306.35.8中空玻璃平开窗61220305.23.9中空玻璃断热型材平开窗61220303.0低辐射镀膜(Low-E)中空玻璃断热型材平开窗61220302.92.3单玻平开窗组成的双层窗10014020302.92.7单玻平开窗+中空玻璃平开窗组成的双层窗中空玻璃612双层窗10014020302.3注: 1节能建筑不宜采用推拉外窗及阳台门。2外窗(含阳台门亮窗)的传热系数与玻璃品种、窗框型材大小及构造等因素有关,表中K值仅供设计选型参考,工程验收应按
14、工程抽样检测值评估。3七层及七层以上不宜采用外平开塑料窗(采用加强型五金窗并经机械性能检查合格的除外)。4内平开窗和内平开阳台门的启动角度宜接近180。5公共建筑无外遮阳设施外窗的遮阳系数SC窗玻璃的遮阳系数窗的玻璃面积窗洞面积(其中,多层玻璃的遮阳系数等于各层玻璃遮阳系数的乘积)。低辐射镀膜玻璃(即Low-E玻璃),是当今国际社会特别是欧美发达国家非常流行的建筑玻璃新产品。它是顺应建筑节能和环保的需要而发展起来的。Low-E玻璃具有有效节能和光污染小的特点,建筑装饰效果豪华、美观。Low-E玻璃的辐射率低,表白其吸取热量的能力低,热反射的能力很强,它能良好地反射2.540m范围的远红外线,阻
15、止接近室温物体发射的远红外热辐射透过。白天有日照时,能阻挡部分太阳辐射热,无日照时,能部分阻挡室内采暖热量向室外辐射。公共建筑宜推广采用低辐射镀膜中空玻璃外门外窗和幕墙,夏热冬冷和夏热冬暖地区应采用膜层在第二层(自室外算起)的Low-E玻璃,严寒和寒冷地区应采用第三面的Low-E玻璃。低辐射镀膜玻璃性能表生产商类型辐射率U值遮阳系数可见光透射比太阳光透射比PPG溅射0.120.310.747252Ford溅射0.130.320.817658耀华溅射0.180.870.894832美国PPG公司Low-E玻璃膜层解析图,其膜层化学成分为:SnO2Si2N4AgNiCr,共9层。图1美国PPG公司
16、Low-E玻璃膜层解析图图2是美国Ford公司Low-E玻璃膜层解析图,其膜层化学成分为:TiO2ZnO2AgTi,共8层。 图2美国Ford公司Low-E玻璃膜层解析图图3是我国耀华玻璃公司Low-E玻璃膜层解析图,其膜层化学成分为:SnO2AgSnO2,共3层。图3中国耀华玻璃公司Low-E玻璃膜层解析图图4是其膜层EDAX(能谱分析)元素分布图,示图表白膜层有互相渗透,层次不清现象,导致可见光透射比有较大差异,易形成“彩虹”效应。AgSn图4 中国耀华玻璃集团公司LOW-E玻璃膜层EDAX元素点分布图注:图中蓝色为Sn元素点分布,红色为Ag元素点分布。(3)寒冷地区、夏热冬冷和夏热冬暖地
17、区的外窗的遮阳系数SC,应分别符合表4.2.3表4.2.5的规定。有外遮阳时,遮阳系数 = 玻璃的遮阳系数外遮阳的遮阳系数;无外遮阳时,外窗的遮阳系数 = 窗玻璃的遮阳系数窗的玻璃面积窗洞面积(其中,多层玻璃的遮阳系数等于各层玻璃遮阳系数的乘积)。各种玻璃的遮阳系数SC(指太阳辐射能量透过窗玻璃的量与透过相同面积3mm透明玻璃的量之比)详见附录B表列值。外墙窗户、玻璃外门、幕墙、透明屋顶用玻璃,应根据建筑功能采光需要、安全规定、外遮阳设施情况、玻璃的可见光透射比和遮阳系数等,综合合理选择。(4)每个朝向的窗墙面积比均不应大于0.70。当窗墙面积比小于0.40时,玻璃(或其他透明材料)的可见光透
18、射比不应小于0.4。否则,必须进行围护构造热工性能的权衡判断。由于外窗(涉及玻璃幕墙、玻璃外门)的传热系数比外墙大得多,同时,太阳辐射透过玻璃直接进入室内而成为夏季空调降温的负荷。因此,外窗面积越大,则采暖和空调能耗也就越大。为了使50%的建筑节能率得到控制,必须限制最大的窗墙面积比。当窗墙面积比小于0.40时,且玻璃的可见光透射比小于0.4,也许会出现因照明用电量增大而使建筑节能率低的情况,因此应控制玻璃的可见光透射比。各种玻璃的可见光透射比(在可见光谱380780nm范围内,透过玻璃的光强度对入射光强度的比例)详见附录B。B 建筑常用玻璃性能参数(a)各种国产建筑用玻璃的光学和热工性能参数
19、表1.国产透明玻璃和低辐射镀膜玻璃光学和热工性能参数玻璃厚度(mm)可见光太阳能太阳热获得系数SHGCK值W/(m2K)遮阳系数SC紫外线透射比Tuv辐射率透射比Tvis反射比Rvis透射比Tsol反射比Rsol40.890.080.810.070.845.90.950.680.8450.890.080.800.070.835.90.940.650.8460.880.080.790.070.825.80.920.630.8480.880.080.760.060.815.80.910.610.84100.870.080.730.060.795.80.880.570.84120.860.080.6
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