浅议建筑节能设计和计算

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1、浅议建筑节能设计和计算摘要：本文主要论述了建筑节能设计中几个关键指标的设计和计算方式，并通过不同方案的对比分析了建筑节能设计和计算的综合评估和考量。关键词：建筑节能；设计；计算我国从上世纪80年代开始进行居住建筑节能设计。夏热冬冷地区从2001年10月1日起执行《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》，建筑节能设计涉及面很广，主要的有两个方面，一是建筑物在发挥其正常功能过程中的能耗问题【1】。也就是在满足人们对舒适热环境的前提下合理、有效地使用能源。即采暖通风系统节能。二是建筑外围护结构保温、隔热问题。也就是高效保温隔热材料的合理使用和

2、正确布置，以减少外界环境对室内热环境的影响。即围护结构系统节能，建筑外围护结构的保温隔热措施主要包括屋顶、外墙、架空或外挑楼板以及室内地面的保温隔热构造的确定、材料的选用以及采用保温门窗等措施。这是一个问题的两个方面。两个方面结合得好，就能达到既节能，又节省一次性投资的最佳目的。本文将重点分析建筑节能设计各设计要素的计算。一、建筑节能涉及的热工参数及计算内容我们可以通过规范中对建筑设计在节能方面所需控制并达到的各项规定性指标及要求来归纳出节能设计应熟悉并掌握的有关热工参数及计算内容，总体而言，建筑节能设计主要要考虑和计算建筑物的体形

3、系数对节能的影响，以及外门窗（包括透明幕墙）气密性要求及K值、遮阳系数的规定（限值）和计算、墙体（包括居住建筑的分户墙和公共建筑中必要的分隔墙）K值的规定（限值）和计算，外墙平均K值的计算、屋面（包括屋顶透明部分）K值的规定（限值）和计算、楼地面（包括与室外空气接触的挑空楼板）K值的规定（限值） 和计算以及地面及地下室外墙的热阻及限值，实际计算和设计中要充分了解本地区居住建筑节能综合指标的限值。二、建筑体形系数的计算建筑体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积和外表面所包围的体积之比值。计算公式：S=F0/V0，F0是建筑物与室外

4、大气接触的外表面积（m2）,V0是外表面所包围的建筑体积（m3）。从规定性指标来看，建筑物的体形宜避免过多的凹凸与错落，体形系数不宜大于0.40。建筑外墙面面积应按各层外墙外包线围成的面积总和计算。建筑物外表面积应按墙面面积、屋顶面积和下表面直接接触室外空气的楼板（外挑楼板、架空层顶板）面积的总面积计算。不包括地面面积，不扣除外门窗面积。建筑体积应按建筑物外表面和底层地面围成的体积计算。以设计一栋十层30m高，每层建筑面积为600m2的建筑，不同平面形状建筑的体形系数为例。下图1是三种不同的设计方案。 三种不同方案的体形系数计算结果

5、见下表1：设计方案架空层外围护面积F0（m2）体积V0（m3）体形系数S=F0/V0A无3540180000.197有4140180000.23B无3900180000.217有4500180000.25C无4800180000.267有5400180000.30从上述设计和计算可知，平面外形越紧凑，体形系数越小；层数越少，体形系数越大；增设架空层，体形系数随之扩大。体形系数的大小对建筑能耗的影响非常显著。体形系数越小，单位建筑面积对应的外表面积越小，外围护结构的传热损失就越小。因此，从降低建筑能耗的角度出发，应该将体形系数控制在一

6、个较低的水平【2】。但体形系数的大小与建筑造型、平面布局、采光通风等条件紧密相关。控制体形系数大小的方法包括，减少建筑的面宽，加大建筑的进深。面宽与进深之比不宜过大，长宽比应适宜。增加建筑的层数，多分摊屋面或架空楼板面积。建筑体型不宜变化过多，立面不宜太复杂，造型宜简练。但同时要清楚过度强调体形系数限值，也会制约建筑师们的创造性，造成建筑造型呆板，平面布局困难，甚至损害建筑功能。因此应权衡利弊，兼顾不同类型的建筑造型，尽可能地减少房间的外围护面积，避免因体形复杂和凹凸过多造成外墙面积太大而提高体形系数。甚至超过规定性指标，得重新调整

7、建筑平面布局。三、窗墙比与遮阳系数计算在建筑的外窗（含透明幕墙——下同）、墙体、屋面三大围护部件中，外窗的热工性能最差，是影响室内热环境质量和建筑能耗的最主要因素之一。它的能耗约为墙体的3倍，屋面的4倍，约占建筑围护结构总能耗的40%~50%。因此，加强外窗的保温隔热性能，减少窗的热量损失，是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的非常重要环节。普通窗户的保温隔热性能差，夏季白天通过窗户进入室内的太阳幅射热也多。窗墙面积比越大，采暖、空调的能耗也越大。因此从节能角度出发，必须限制窗墙面积比。一般情况，应以满足室内采光要求作为窗墙面积比

8、的确定原则。1、窗墙面积比计算：公式：X=ΣAc/ΣAwΣAc为同一朝向的外窗（含透明幕墙）及阳台门透明部分洞口总面积（m2）。ΣAw为同一朝向外墙总面积（含该外墙上的外门窗的总面积）（m2）。平均窗墙面积比是整栋建筑某一相同朝向的外