第一章 建筑节能基本知识Word格式.docx

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综上所述，建筑节能对于实现国家节能战略目标、保证国家能源安全方面具有非常重要的作用。

4．可以延长建筑物的使用寿命

在自然环境不断变化的条件下，建筑围护结构的有效保温隔热能改善建筑物的生态条件，减少墙体等材料因受外界气候变化，所带来的耐久性的降低，延长建筑主体结构的使用寿命。

同样建筑节能智能化的控制，也有利于建筑物使用寿命的改善。

1—4什么是温室气体9

联合国有一个政府问气候变化专门委员会（IPCC）。

这个委员会的3000多名著名专家于1990年提出的气候变化第一次评估报告中指出，在过去的100多年中，全球地面平均温度提高了0.3℃～0.6℃。

英国采用全球2000个陆地观测站的大约1亿个数据以及6000万个海洋观测数据，并对城市热岛效应做了校正后的结果分析表明，1981～1990年全球平均气温比100年前的1861～1880年上升了0.48℃。

地球温度升高0.5℃、1℃，有人可能以为这算不了什么，其实这是一个十分惊人的数字。

要知道，这是全世界温度的平均数。

由于体积极为巨大，地球表面的平均温度只要升高一点点，也需要非常非常多的热量。

从18000年前最近一次的冰河期到现在，即大约平均用了1000年，地球温度才升高0.5℃。

而最近这100来年就已经升高了约0.5℃。

也就是说，最近一个世纪地球实际升温速度比以往加快了10倍!

问题是这才只是地球气候变暖的开端，严重得多的灾祸随后正在到来，在能源高速消耗的同时也是能源枯竭的来临。

预计到21世纪末，地球表面平均温度比现在还要提高1.4℃～1.8℃，变暖的过程将比过去100万年发生的更快，这对人类和生物界是个极为严重的威胁。

许多检测结果也证明了地球越来越暖的事实。

中美等国科学家在喜马拉雅山希夏邦马峰的达索普冰川钻取冰样分析表明，20世纪90年代至少是最近1000年中最热的10年。

世界气象组织2000年年底发表公报，指出自有全球平均气温统计的1860年以来的140年中，10个全球平均高峰年中有8个出现在1990年以后，其中1998年是最热的年份，创历史最高水平。

在中国，自1986年出现明显的暖冬不断，2001～2002年已是第16个暖冬年。

专家们研究发现，地球变暖是人类活动产生的温室效应造成的结果。

产生温室效应的气体统称为温室气体（greenhousegas）。

大气中能产生温室效应的气体已经发现有近30种，二氧化碳（CO2）和其他微量气体如甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）、臭氧（O3）、氯氟碳（CFC）以及水蒸气等一些气体就是温室气体。

在各种温室气体中，对于产生温室效应所起到的作

用，二氧化碳大约占到66％，甲烷占到16％、氯氟碳占到12%，其余则为其他气体造成的。

从封闭在南极冰盖内空气中二氧化碳体积所占的比例进行分析，公元1750年以前的大气二氧化碳体积所占的比例基本维持在280×

10-6，即万分之2.8.工业革命后，二氧化碳体积所占的比例迅速上升，特别在1960年以后上升速度更快，到2001年，二氧化碳体积所占的比例已上升到366×

10-6。

19世纪，全球每年向大气排放的二氧化碳大体为900万t（以碳计，下同），到1990年则已超过60亿t，其中49亿t来自燃烧矿物燃料，11亿t来自汽车废气。

二氧化碳排放总量最多的是美国，约占世界排放总量的23%,其次是中国约占13%；

但是以人均二氧化碳排放量计，我国只有美国的1/9。

在中国二氧化碳排放量中．建筑用能所排放的二氧化碳约占1／40。

到本世纪中叶，世界能源消费总的格局不会发生根本性的变化。

届时全球人口将达到90亿左右，对能源的需求将大幅度增加，主要能源仍然是矿物燃料，因而预计大气中的二氧化碳体积所占的比例将上升至560×

10-6以上，这样，温室效应将更为显著，地球表面温度必将进一步大幅度增加。

1—5我国建筑节能的标准体系建立的如何?

中国地域广阔，南北温差较大，依据《建筑气候区划标准》（GB50178—1993）的规定，中国建筑气候区可划分为五个区，分别是：

严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区。

不同地区对采暖和空调有着不同的需求，如严寒和寒冷地区，以采暖能耗为主；

夏热冬冷地区和夏热冬暖地区，以空调能耗为主。

因此，建筑节能工作要结合不同区域的气候条件、经济水平、能源供应、消费观念等各种因素组织开展。

我国的建筑节能工作也主要是分气候区域逐步开展的。

由于北方地区采暖能耗较大，且污染严重，根据先居住建筑后公共建筑，先北方后南方，先城镇后农村的原则，建设部于1986年3月颁发了行业标准《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ26—86，并于1986年8月1日试行，这是我国第一部建筑节能设计标准，规定严寒和寒冷地区采暖居住建筑在1980~1981年当地通用设计的基础上节能30％，开始了严寒和寒冷地区的建筑节能工作。

随着建筑节能工作的推进，节能水平的进一步提高，1995年建设部组织对《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ26—86进行了修订，出台《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JOJ26—95，1996年7月1日施行，规定严寒和寒冷地区采暖居住建筑在1980~1981年当地通用设计的基础上节能50％。

2001年由建设部发布的行业标准《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JOJ134—2001，规定夏热冬冷地区（主要在长江中下游一带）居住建筑节能50％0，夏热冬冷地区2001年10月1日起执行该标准。

2003年建设部发布的行业标准《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JG-J75—2003，规定夏热冬暖地区（包括海南、广东和广西大部、福建南部、云南小部分）居住建筑节能50％，夏热冬暖地区2003年10月1日执行《夏热冬暖地区新建居住建筑节能设计标准》。

2005年建设部和国家质量监督检验检疫总局联合发布的国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189--2005，规定节能率为50％。

2005年7月113《公共建筑节能设计标准》GB50189--2005开始实施。

2010年修编了《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26—2010。

至此，这些标准的发布和实施，意味着从北到南、从居住建筑到公共建筑，覆盖我国三大气候区域和两大建筑类型的建筑节能设计标准体系基本建立，对于全国建筑节能工作的开展提供了依据和手段。

1—6《公共建筑节能设计标准》适用于哪些建筑?

《公共建筑节能设计标准》适用于新建、扩建、改建的公共建筑的节能设计。

办公建筑，如写字楼、政府部门办公楼等；

商业建筑，如商场、金融建筑等；

旅游建筑，如旅馆、饭店、娱乐场所等；

科教文卫建筑，如文化、教育、科研、医疗、卫生、体育建筑等；

通信建筑，如邮电、通信、广播用房等；

交通运输建筑，如机场、车站等。

该标准的节能途径和目标是，通过改善建筑围护结构保温、隔热性能，提高采暖、通风和空调设备、系统的能效比，采取增进照明设备效率等措施，在保证相同的室内热环境舒适参数条件下，与20世纪80年代初建成的公共建筑相比，全年采暖、通风、空调和照明的总能耗要达到减少50％的目标。

1—7哪些因素与建筑能耗有关?

建筑能耗的因素很多，其中主要有建筑物所在的区域环境；

建筑物使用的功能；

建筑围护结构形式及材料性能；

建筑采暖通风、空调形式及系统；

建筑用电用能设备的选取和配置及运行管理的状况等。

1—8什么是建筑物用能系统？

建筑物用能系统是指与建筑物同步设计、同步安装的用能设备和设施。

居住建筑的用能设备主要是指采暖空调系统，公共建筑的用能设备主要是指采暖空调系统和照明两大类；

设施一般是指与设备相配套的、为满足设备运行需要而设置的服务系统。

1—9什么是“参照建筑对比法”?

当设计建筑各部分围护结构的传热系数均符合或优于标准的规定，且窗墙比在标准推荐范围内时，该建筑设计可以直接判定为节能（采暖）设计；

而当设计建筑物外窗和保温外墙传热系数不能满足标准规定或窗墙比大于标准的推荐值时，应采用“参照建筑对比法”进行采暖节能建筑设计判定。

参照建筑是“虚拟”建筑，形成的方法是采用设计建筑原型．将设计建筑各部分围护结构的传热系数均调整到符合标准的限值，将不符合标准的窗墙比调整为标准的推荐值，修改后的建筑就是设计建筑的参照建筑。

因为参照建筑符合标准的传热系数限值和推荐的窗墙比，所以是采暖节能建筑。

只需将设计建筑与节能参照建筑进行对比，即可判定设计建筑是否为节能建筑。

1—10什么是基准建筑?

选择建筑层数、体形系数、朝向和窗墙面积比等在某一地区具有代表性的住宅建筑，以此作为基准，将建筑物耗热量控制指标分解为各项围护结构传热系数限值，以便从总体上控制该地区居住建筑能耗，此建筑称为基准建筑。

1—11什么是设计建筑9

设计建筑是指正在设计的、需要进行节能设计判定的建筑。

1—12什么是建筑物体形系数？

建筑物体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。

外表面积中不包括地面和不采暖楼梯间隔墙和户门的面积。

它实质上是指单位建筑体积所分摊到的外表面积。

体积小、体形复杂的建筑，以及平房和低层建筑，体形系数较大，对节能不利；

体积大、体形简单的建筑，以及多层和高层建筑，体形系数较小，对节能较为有利。

1—13什么是窗墙面积比?

窗墙面积比是窗户洞口面积与房间立面单元面积（即房间层高与开间定位线围成的面积）的比值。

窗墙面积比反映房问开窗面积的大小。

1—14什么是围护结构?

什么是外围护结构?

（1）围护结构：

围护结构是指建筑及房间各面的围挡物。

它分透明和不透明两部分：

不透明围护结构有墙、不透明幕墙、屋顶和楼板等；

透明围护结构有窗户、透明幕墙、天窗和阳台门等。

（2）按是否同室外空气直接接触，又可分为外围护结构和内围护结构：

外围护结构是指同室外空气直接接触的围护结构，如外墙、幕墙、屋顶、外门和外窗等，这些部位需要做好保温、隔热。

以降低能耗，尤其要考虑夏季内部发热量便于散发以减少

空调能耗。

因此大型公共建筑节能不能简单地以提高外围护结构的保温隔热性能来达到节约建筑能耗的目的，还应有足够的可开启面积，便于必要时散发内部的发热量。

在优先采用自然通风的基础上，采取有组织的机械排风可以达到一定效果。

另外围护结构还应有必要的透光面积，以满足自然采光的要求，减少照明能耗。

1—15什么是保温材料?

什么是建筑保温材料?

保温材料是指对热流具有显著阻抗性的材料或材料复合体。

材料保温隔热性能的好坏是由材料导热系数的大小所决定的。

导热系数越小，保温隔热性能越好。

用于建造节能建筑的各种保温材料被称为建筑保温材料。

主要有屋面、墙面保温材料及节能型门窗。

保温材料的品种很多，按材质可分为无机保温材料、有机保温专于料和金属保温材料三大类。

按形态又可分为纤维状、多孔（微孔、气泡）状、层状等数种。

目前在我国建筑市场上应用比较广泛的纤维状保温材料，如岩（矿）棉、玻璃棉、硅酸铝棉及其制品，以木纤维、各种植物秸秆、废纸等有机纤维为原料制成的纤维板材；

多孔状保温材料如膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、微孔硅酸钙、泡沫石棉、泡沫玻璃以及加气混凝土；

泡沫塑料类如聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯以及酚醛、脲醛泡沫塑料等；

层状保温材料如铝箔、各种类型的金属或非金属镀膜玻璃以及以各种织物等为基材制成的镀膜制品。

1—16保温和隔热有何区别?

建筑物围护结构（包括屋顶、外墙、门窗等）的保温和隔热性能，对于冬、夏季室内热环境和采暖、空调能耗有着重要影响。

围护结构保温和隔热性能优良的建筑物，不仅冬暖夏凉、室内热环境好，而且采暖、空调能耗低。

随着国民经济的发展，人民生活水平的提高，人们对改善冬、夏季室内热环境、节约采暖和空调能耗问题日益重视，提高围护结构保温和隔热性能问题也日益突出。

那么，什么是围护结构的保温性能?

什么是围护结构的隔热性能?

两者的区别何在?

围护结构的保温性能通常是指在冬季室内外条件下，围护结构阻止由室内向室外传热，从而使室内保持适当温度的能力。

围护结构的隔热性能通常是指在夏季自然通风情况下，围护结构在室外综合温度（由室外空气和太阳辐射合成）和室内空气温度波作用下，其内表面保持较低温度的能力。

两者的主要区别在于：

（1）传热过程不同。

保温性能反映的是冬季由室内向室外的传热过程，通常按稳定传热考虑：

隔热性能反映的是夏季由室外向室内以及由室内向室外的传热过星。

通常以24h为周期的波动传热来考虑。

（2）评价指标不同：

保温性能通常用围护结构的传热系数K值[单位：

W／（㎡·

K）]：

或传热阻R0值[单位W／（㎡·

K）/W]来评价；

隔热性能通常用夏季室外和室内计算条件下（即当地较热的天气），围护结构内表面最高温度θi·

max（单位：

℃）来评价。

如果在同样的夏季室外和室内计算条件下，其内表面最高温度θi·

max不高于当地夏季室外计算最高温度ti·

max，（大体上相

当于240mm厚砖墙的内表面最高温度），则认为符合夏季隔热要求。

（3）构造措施不同。

由于围护结构的保温性能主要取决于其传热系数K值或传热阻R0的大小，而围护结构的隔热性能主要取决于夏季室外和室内计算条件下内表面最高温度θi·

max的高低。

对于外墙来说，由多孔轻质保温材料构成的轻型墙体（如彩色钢板聚苯或聚氨酯泡沫夹芯墙体）或多孔轻质保温材料内保温墙体，其传热系数K值可能较小，或其传热阻R0值可能较大，亦即其保温性能可能较好，但因其是轻质墙体，热稳定性较差，或因其是轻质保温材料内保温墙体，其内侧的热稳定性较差，在夏季室外综合温度和室内空气温度波作用下，内表面温度容易升得较高，亦即其隔热性能可能较差。

也就是说，保温性能通常受构造层次排列的影响较小，而隔热性能受构造层次排列的影响较大。

相同材料和厚度的复合墙体，内保温构造隔热性能较差：

外保温构造隔热性能较好。

造成上述情况的原因从保温和隔热性能指标的计算方法和计算结果中可以了解得更为清楚。

1—17什么是导热系数？

导热系数是指在稳态条件下，1m厚的物体，两侧表面温差1℃．1h内通过l㎡面积传递的热量，用λ表示，单位是W／（m·

K）。

材料导热系数在数值上等于热流密度除以负温度梯度。

式中λ——材料导热系数[W／（㎡·

K）]；

q——热流密度（W/㎡）；

T——温度（K）。

热流密度（q）是指垂直于热流方向的单位面积热流量，单位W／㎡。

式中Φ——热流量（W）；

A——面积（㎡）。

材料的导热系数，与其自身的成分、表观密度、内部结构以及传热时的平均温度和材料的含水量有关。

一般地说，表观密度越小，导热系数越小。

但对松散的纤维材料而言，当表观密度小于最佳极限值时，其导热系数会随表观密度的减小而增大。

在材料成分、表观密度、平均温度、含水量等完全相同的条件下，多孔材料单位体积中气孔数量越多，导热系数越小；

松散颗粒材料的导热系数，随单位体积中颗粒数量的增多而减小；

松散纤维材料的导热系数，则随纤维截面的减小而减小。

当材料的成分、表观密度、结构等条件完全相同时，多孔材料的导热系数随平均温度和含水量的增大而增大，随温湿度的减小而减小。

绝大多数建筑材料的导热系数介于0.023W／（m·

K）～3.49W／（m·

K）之间，通常把λ值不大于0.23的材料称为绝热材料，而将其中λ值小于0.14的绝热材料称为保温材料。

根据材料的适用温度范围，将可在0℃以下使用的称为保冷材料，适用温度超过1000℃者称为耐火保温材料。

习惯上通常将保温材料分为三档，即：

低温保温材料，使用温度低于250℃；

中温保温材料，使用温度250℃~700℃；

高温保温材料，使用温度700℃以上。

1—18什么是热阻?

（1）热阻是表征围护结构本身或其中某层材料阻抗传热能力的物理量。

在稳态状态下，与热流方向垂直的物体两表面温度差除以热流密度即为热阻，单位为（㎡·

K）／w。

式中R——热阻[（㎡·

K）/W]；

T1、T2——物体两表面温度（K）

单一材料层的热阻等于材料层厚度除以材料的导热系数：

多层围护结构的热阻等于各层材料热阻之和。

式中δ——材料层厚度（m）；

R1、R2…Rn——各层材料的热阻[（㎡·

K）/W]。

（2）什么是传热阻?

什么是最小传热阻?

传热阻是表征围护结构（包括两侧表面空气边界层）阻抗传热能力的物理量。

为传热系数的倒数，单位为（㎡·

K）/W。

传热星可按下式进行计算。

式中R0——传热阻[（㎡·

Ri——内表面换热阻[（㎡·

K）/W]，通常取0.11；

Re——外表面换热阻[（㎡·

K）/W]，通常取0.04。

最小传热阻特指设计计算中容许采用的围护结构传热阻的下限值。

规定最小传热阻的目的，是为了限制通过围护结构的传热量过大．防止内表面冷凝，以及限制内表面与人体之问的辐射换热量过大而使人体受凉。

1—19什么是传热系数？

什么是外墙平均传热系数？

传热系数是指在稳态条件下，围护结构两侧空气温度差为l℃。

1h内通过1㎡面积传递的热量，单位为W／㎡·

传热系数的倒数即为传热阻。

式中K——传热系数[W／（㎡·

K）]。

外墙平均传热系数（K。

）是考虑了墙上存在的热桥影响后得到的外墙传热系数，单位为w／（㎡·

一个单元墙体的平均传热系数用下式计算：

式中Km——单元墙体的平均传热系数[W／（㎡·

K）]；

K——单元墙体的主断面传热系数[W／（㎡·

Ψj——单元墙体上的第j个结构性热桥的线传热系数[W／（m·

lj——单元墙体第j个结构性热桥的计算长度（m）；

A——单元墙体的面积（㎡）。

对于一般普通的建筑，墙体的平均传热系数也可以进行简化计算：

式中Km——外墙平均传热系数[W／（㎡·

K——外墙主断面传热系数[W／（㎡·

φ——外墙主断面传热系数的修正系数。

φ按墙体保温构造和传热系数综合考虑取值，其数值见表1—1所列。

外墙主断面传热系数的修正系数φ表1—1

外墙传热系数限值Km

外保温

内保温

夹心保温

普通窗

凸窗

0.70

1.1

1.2

1.3

1.5

0.65

1.4

1.6

0.60

1.7

0.55

0.50

1.8

0.45

2.0

0.40

1.9

2.1

0.35

2.3

0.30

2.2

2.5

0.25

2.8

墙面典型的热桥如图1—1所示，其平均传热系数Km为

式中ΨW-P——外墙和内墙交接形成的热桥的线传热系数[W／（m·

ΨW-F——外墙和楼板交接形成的热桥的线传热系数[W／（m·

ΨW-C——外墙墙角形成的热桥的线传热系数[W／（m·

ΨW-R——外墙和屋顶交接形成的热桥的线传热系数[W／（m·

ΨW-WL——外墙和左侧窗框交接形成的热桥的线传热系数[W／（m·

ΨW-WB——外墙和下边窗框交接形成的热桥的线传热系数[W／（m·

ΨW-WR——外墙和右侧窗框交接形成的热桥的线传热系数[W／（m·

ΨW-WU——外墙和上边窗框交接形成的热桥的线传热系数[W／（m·

K）]

图1—1墙面典型结构性热桥示意图

1—20什么是热工缺陷?

当保温材料缺失、受潮、分布不均或其中混入灰浆或围护结构存在空气渗透的部位，称该围护结构在此部位存在热工缺陷。

1—21什么是围护结构传热系数的修正系数?

考虑太阳辐射和天空辐射对围护结构传热的影响而引进的修正系数。

不同地区、不同朝向的围护结构，因受太阳辐射和天空辐射的影响，使得其在两侧空气温差同样为1K情况下，在单位时间内通过单位面积围护结构的传热量要改变。

这个改变后的传热量与未受太阳辐射和天空辐射影响的原有传热量的比值，即围护结构传热系数的修正系数。

外墙主断面传热系数的修正系数值φ受到保温类型、墙主断面传热系数以及结构性热桥节