节能基础计算培训.docx

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节能基础计算培训

节能基础计算培训

本次节能基础知识培训主要针对墙体及窗户部分的计算、选型，其它一些节能方面的要求由于可调整性不大，因此不做重点讲解，整个过程将以花满园为例进行讲解。

一、墙体（包括屋面）传热系数的计算

传热系数：

传热系数K值，是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度（K,°C），1小时内通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/平方米·度（W/㎡·K,此处K可用°C代替）。

传热阻以往称总热阻，现统一定名为传热阻。

传热阻R0是传热系数K的倒数，即R0=1/K，单位是平方米·度/瓦（㎡·K/W）围护结构的传热系数K值愈小，或传热阻R值愈大，保温性能愈好。

此值为计算值，可变。

大家知道“变量×固量=变量”，对于此数值“导热系数（λ,单位：

瓦/米·度）/材质厚度（δ，单位：

米）=该材质的在传热系数”。

在热工学中材质的导热系数为固值，因此每种单一材质的传热系数仅随厚度变化。

（每种材质的导热系数不同，但是由于厚度不同，因此不同材质组成的隔热层的传热系数可能相同。

）

在规范中还有一个审查指标----热惰性系数D，此值也是计算值：

“材质的蓄热系数S×材质的热阻R=热惰性系数D”，热工学中的材质蓄热系数为固定值，因此材质的热惰性系数仅随材质的热阻变化。

下表将列出常用材料的热工性能参数：

序号

材质名称

干密度ρ

（Kg/m3）

导热系数λ

（W/m·K）

蓄热系数S

（W/㎡·K）

1

水泥砂浆

1800

0.93

11.37

2

水泥石灰砂浆

1700

0.87

10.75

3

保温砂浆（聚苯）

<230

0.08

0.964

4

加气混凝土

500

0.24

3.51

600

0.25

3.75

700

0.29

4.22

5

空心砖

单排孔

0.91

7.48

双排孔

0.79

8.42

三排孔

0.75

8.38

6

陶粒混凝土

1400

0.70

8.93

7

钢筋混凝土

2500

1.74

17.20

8

XPS挤塑保温板（屋面）

30

0.033

0.36

9

EPS聚苯板（立面）

20-30

0.042

0.36

1、单一材质的传热系数、热阻、热惰性系数计算。

以200mm厚度加气块（干密度500）和双孔空心砖为例，其传热系数分别为：

加气块：

K=0.24/0.2=1.2W/㎡·KR=1/K=0.83㎡·K/WD=3.51x0.833=2.925

空心砖：

K=0.79/0.2=3.95W/㎡·KR=1/K=0.253㎡·K/WD=8.42x0.253=2.13

2、普通墙体传热系数

以常用200mm加气块墙体（干密度500），双面水泥砂浆抹灰（20mm）为例，进行计算

墙体热阻：

R=ΣR=0.2/（0.24x1.25）+0.02/0.93+0.02/0.93=0.71

D=ΣRS=3.321

这里注意1.25此值，此值为导热系数λ和蓄热系数S的修正系数a，是根据墙体的使用功能及部位进行修正，见下表：

序号

材料、构造、施工、地区及使用情况

a值

1

作为夹心层浇筑在混凝土墙体及屋面构建中的块状多孔保温材料（如加气混凝土、泡沫混凝土及水泥膨胀珍珠岩等），因干燥缓慢及灰缝影响

1.60

2

铺设在密闭屋面中的多孔保温材料（如加气混凝土、泡沫混凝土及水泥膨胀珍珠岩等），因干燥缓慢

1.50

3

铺设在密闭屋面中及作为夹心层浇筑在混凝土构件中的半硬质矿棉、岩棉、玻璃板等，因压缩和吸湿

1.20

4

作为夹心层浇筑在混凝土构件中的泡沫板等，因压缩

1.20

5

开孔型保温材料（如水泥刨花板、木丝板、稻草板等），表面抹灰或与混凝土浇筑在一起，因灰浆渗入

1.30

6

加气混凝土、泡沫混凝土砌块墙体及加气混凝土条板墙体、屋面，灰缝影响

1.25

7

填充在空心墙体及屋面构件中的松散保温材料（如稻壳、木屑、矿棉、岩棉等），因下沉

1.20

8

矿碴混凝土、炉渣混凝土、浮石混凝土、粉煤灰陶粒混凝土、加气混凝土等实心墙体及屋面构件，在严寒地区，且在室内平均相对湿度超过６５％的采暖房间内使用，因干燥缓慢

1.15

在此，需要注意的是：

在热工学中，由于墙体两侧与之直接接触的是空气，空气与墙体之间存在对流换热（热交换的一种形式，主要分为热传递、对流传热、辐射传热），因此，在计算墙体热阻时，应将对流热阻纳入其中，空气的对流热阻仅与空气的温度及空气的流动有关，常用的对流传热系数（即对流热阻的倒数）如下表：

常用的空气对流传热系数及热阻

外墙表面方向

表面特性

对流换热系数α

热阻Ri

内表面

地面、墙面、表面平整或有肋状突出的顶棚，当h/s≤0.3时（h肋高，s为肋间净距）

8.7

0.11

有肋状突出的顶棚，当h/s〉0.3时

7.6

0.13

外表面

外墙或屋顶

19

0.05

此外，对于夏热冬暖地区（广州、深圳等地），当外立面采用如下遮阳措施时，将会产生附加热阻R0，计算外墙或屋顶热阻时，应予考虑。

1浅色饰面（如浅色粉刷、涂层和面砖等）；

2屋顶内设置贴铝箔的封闭空气间层；

3用含水多孔材料做屋面层；

4屋面蓄水；

5屋面遮阳；

6屋面有土或无土种植；

7东、西外墙采用花格构件或爬藤植物遮阳。

附加热阻值R0如下表所示：

因此，当墙体的综合热阻R总=R+R0+Ri传热系数K=1/R总

3、混合墙体传热系数

在实际工程中，墙体不可能都由同一种材质构成，最常见的组合是混凝土墙体与砌体的混合墙体，对于此类墙体，应该分别计算出不同材质墙体的传热系数，然后进行面积加权平均计算，从而得到综合传热系数（此公式同样适用于平均热惰性系数计算）。

现在以花满园为例进行计算。

已知：

1、屋面构造（由上至下）：

面砖（可忽略不计），水泥砂浆30mm，陶粒混凝土平均厚度60mm，XPS保温板30mm，细石混凝土40mm，防水层（可忽略不计），水泥砂浆20mm，钢筋混凝土120mm；求屋面的传热系数。

2、墙体构造为加气块（干密度700）和混凝土墙体（圈梁、构造柱等）两部分组成，面积比为4：

6，厚度为200mm，双面水泥砂浆抹灰20mm，外立面采用浅色涂料，试计算此墙体的平均传热系数K、热惰性系数D。

二、遮阳系数的计算

外窗在整个建筑节能占有重要席位，除了有热传递外，还有因采光而产生的太阳辐射传热，因此需重点控制外窗的遮阳（控制太阳辐射传热）和传热效果（控制热传递）。

由于我国南北跨度较大，因此在南方比较重视遮阳系数的大小，在北方则注重外窗的传热系数的大小。

1、窗墙比与建筑综合遮阳系数

对于不同朝向的窗墙比，其所对应的遮阳系数的限值不同，下表为深圳地区窗墙比及遮阳系数的限值。

深圳地区不同朝向窗墙比Cm限值

朝向

东

南

西

北

窗墙比Cm限值

0.3

0.5

0.3

0.45

外窗的综合遮阳系数限值

外墙

（ρ≤0.8）

外窗的综合遮阳系数SW

平均窗墙

面积比

CM≤0.25

平均窗墙

面积比

0.25＜CM

≤0.3

平均窗墙

面积比

0.3＜CM

≤0.35

平均窗墙

面积比

0.35＜CM

≤0.4

平均窗墙

面积比

0.4＜CM

≤0.45

K≤1.5,D≥3.0

≤0.8

≤0.7

≤0.6

≤0.5

≤0.4

K≤1.0,D≥2.5

或K≤0.7

≤0.9

≤0.8

≤0.7

≤0.6

≤0.5

注：

1．本条文所指外窗包括阳台门的透明部分。

2．ρ是外墙外表面的太阳辐射吸收系数。

2、外窗综合遮阳系数

外窗综合遮阳系数在此位控制重点，由于其属于计算值，影响因素较多，主要有三方面：

建筑外立面的影响，窗框材质的影响、玻璃选型的影响，其中前者的影响叫做外窗建筑遮阳系数，后两者的影响叫做外窗遮阳系数，外窗的综合遮阳系数Sw=窗户遮阳系数Sc×建筑外综合遮阳系数SD。

3、建筑外遮阳系数

下表列出常用的建筑外遮阳系数

遮阳形式

SD

可完全遮挡直射阳光（可以有散射光透进）的固定百叶、固定挡板、遮阳板

0.5

可基本遮挡直射阳光的固定百叶、固定挡板、遮阳板

0.7

较密的花格

0.7

非透明活定百叶或卷帘

0.6

注：

位于窗口上方的上一楼层的阳台作为不透光水平遮阳板考虑

除以上固定形式外，建筑外综合遮阳系数也经常用于计算得出：

直遮阳

两种，三者关系如下：

水平遮阳

和垂直遮阳

计算公式如下：

其中：

----水平遮阳板遮阳系数；

----垂直遮阳板遮阳系数；

-系数应符合下表规定

PF-------遮阳板外挑系数，为遮阳板外挑长度A与遮阳板端部到窗对边距离B之比，当PF>1时，取PF=1。

水平遮阳和垂直遮阳的外遮阳系数计算公式的有关系数

遮阳装置

系数

东

南

西

北

水平遮阳板

0.35

0.35

0.2

0.20

-0.65

-0.65

-0.40

-0.40

垂直遮阳板

0.25

0.40

0.30

0.30

-0.60

-0.75

-0.60

-0.60

根据上述公式及表格，深圳地区各朝向遮阳系数计算公式如下：

遮阳形式

朝向

计算公式

备注

水平遮阳

东、南

当PF>1时，

取PF=1。

西、北

垂直遮阳

东

南

西、北

4、玻璃及窗户的遮阳系数及其玻璃与窗户的综合性能

下表列出常用玻璃的热工性能，可供选择

玻璃型号

传热系数K（W/㎡·K）

遮蔽系数Se

5-6mm无色透明玻璃

6.3

0.96-0.99

6mm热反射镀膜玻璃

6.2

0.25-0.90

无色透明中空玻璃

3.5

0.86-0.88

热反射镀膜中空玻璃

3.4

0.20-0.80

Low-E中空玻璃

2.5

0.250.70

南玻

热反射镀膜玻璃

4.66-6.18

0.23-0.49

热反射镀膜中空玻璃

1.95-3.22

0.15-0.48

Low-e中空玻璃

1.31-2.03

0.20-0.61

信义玻璃

6mm无色透明玻璃

5.85-6.19

0.95

热反射镀膜玻璃

3.73-5.83

0.30-0.84

无色透明中空玻璃

2.53-3.12

0.81

热反射镀膜中空玻璃

2.20-2.85

0.20-0.74

Low-E中空玻璃

1.34-1.86

0.29-0.65

当玻璃与窗框结合成为窗户后，其热工性能有较大的变化，常用窗户的热工性能如下：

外窗类型

传热系数K（W/㎡·K）

遮阳系数Sc

铝合金窗

普通

单层无色透明玻璃

6.0

0.90-0.80

单层热反射玻璃

6.0

0.55-0.45

无色透明中空玻璃

3.5

0.85-0.75

Low-E中空玻璃

3.0

0.55-0.40

断热

单层无色透明玻璃

5.5

0.90-0.80

单层热反射玻璃

5.0

0.55-0.45

无色透明中空玻璃

3.0

0.85-0.75

Low-E中空玻璃

2.5

0.55-0.45

塑

钢

窗

单层无色透明玻璃

4.7

0.90-0.80

单层热反射玻璃

4.5

0.55-0.45

无色透明中空玻璃

2.5

0.85-0.75

Low-E中空玻璃

2.0

0.55-0.40

根据以上数据及公式即可计算窗户热工性能是否满足要求，

设计院常用的方法是：

建筑外立面已定（即建筑综合遮阳系数已定），假定使用窗户型号（外窗遮阳系数已定），计算外窗综合遮阳系数，看是否满足要求。

而对于开发商而言，成本比较重要，理想状态是花最少的投资达到理想的效果，因此会采用逆运算：

即已知建筑综合遮阳系数SD及外窗综合遮阳系数限值[Sw]，计算出窗户的最大遮阳系数Sc，从而方便选型。

下表为当初与设计院沟通时，采用的逆算法计算的花满园窗户的遮阳系数的限制：

户型编号及窗户朝向

水平遮阳系数

垂直遮阳系数

建筑外遮阳系数

综合遮阳系数限值

允许最大外窗遮阳系数Sc值

备注

楼栋

朝向

户型及窗户编号

该朝向窗墙比

A座

东

C2b户Lc-7窗

0.175

0.85

1

0.85

0.80

0.94

隔层遮阳

南

C2b户Lc-12窗

0.065

1

1

1

0.80

0.80

无遮阳

西

C2b户Lc-13窗

0.171

0.87

1

0.87

0.80

0.92

隔层遮阳

北

北向无明显与阳光接触外窗，即北向窗户的建筑外遮阳系数较小，选择单玻塑钢窗即可。

从以上结果可以看出，选择6mm单玻塑钢窗即可满足要求，从而降低了投资成本。

已知：

某一建筑单元外窗为落地6mm单玻塑钢窗，其建筑外立面左右无垂直遮阳，水平遮阳板为据窗底5.7m（错层阳台布置），悬挑长度为1.5m，求该窗综合遮阳系数Sw。

三、其它节能措施的控制

1、节能计算依据

2、电气照明节能措施

3、建筑体型系数不要超标

4、可开启扇面积

5、设备运行耗电量