办公楼一层建筑节能改造设计报告.docx

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办公楼一层建筑节能改造设计报告

上海应用技术学院课程设计任务书

课程名称

建筑节能课程设计

课程代码

B7052159

设计题目

某办公楼建筑节能改造设计

学号

1110650207

设计时间

2016.6.27-2016.7.1

姓名

刘林飞

系（院）

城市建设与

安全工程学院

专业

能源与动力工程

班级

13106611

一、课程设计任务（条件）、具体技术参数（指标）

对既有老式公共建筑进行建筑节能技术改造。

90年代某办公楼（4层）和检察院大楼（4层）的建筑平面图。

建筑的围护结构主要为240mm厚的砖墙和铝合金单层玻璃窗，无外设遮阳设施。

空调主机采用小型非电空调，室内为传统的风机盘管系统，无新风，主要通过开窗取新风。

根据具体分组时确定的建筑物层数进行设计计算。

二、对课程设计成果的要求（包括课程设计说明书、图纸、图表、实物等软硬件要求）

1.节能改造方案设计说明，包括设计计算书。

三、课程设计工作进度计划：

周1对老式既有建筑的围护结构进行热工计算。

周2根据计算结果，对不符合节能标准围护结构进行节能设计改造。

周3改造后建筑围护结构的热工计算。

周4针对改造前后负荷计算结果，对比分析总结节能改造效果。

周5提交设计计算书。

四、主要参考资料

1.《建筑节能技术》，龙惟定、武涌，中国建筑工业出版社，2009

2.《空气调节》，赵荣义，中国建筑工业出版社，2009

3.《新能源技术》，翟秀静等，化学工业出版社，2010

指导教师（签名）：

教研室主任（签名）：

2016年月日年月日

某办公楼（一层）建筑节能改造设计报告

1工程概况

1.1建筑物围护结构基本信息

本改造工程对北京市某办公楼大楼的一层进行节能改造设计，该建筑物位于北京市（东经116.28°，北纬39.48°），建造于90年代，用于办公，共4层，占地面积为592m2，一层的高度为4.0m，朝向：

南。

表1.1.1建筑围护结构基本信息

名称

材料

夏季传热系数W/（m2·K）

冬季传热系数W/（m2·K）

传热衰减

传热延迟h

外墙

砖墙02-240

1.96

2

0.34

8.6

外窗

单层透明玻璃

6.16

4.28

1

0.1

内窗

陶粒砼多孔砖墙

1.48

1.48

0.45

7.6

内墙

单层透明玻璃

6.16

4.28

1

0.1

内门

木（塑料）框单层实体门

3.35

3.35

0.99

0.5

表1.1.2外墙（砖墙02-240）的基本信息

材料名称

厚度mm

干密度kg/m^3

导热系数W/（m.K）

比热容kJ/（kg.K）

导热系数修正

热阻（㎡.K）/W

水泥砂浆

20

1800

0.93

1.05

1

0.02

砖墙

240

1800

0.81

0.88

1

0.29

石灰、石膏、砂、砂浆

20

1500

0.76

1.05

1

0.03

各层之和

280

--

--

--

--

0.34

传热系数K

1.960

表1.1.3内墙（陶粒砼多孔砖）的基本信息

材料名称

厚度mm

干密度kg/m^3

导热系数W/（m.K）

比热容kJ/（kg.K）

导热系数修正

热阻（㎡.K）/W

石灰、水泥、砂、砂浆

20

1700

0.87

1.05

1

0.02

陶粒混凝土多孔砖墙

240

1100

0.60

0.75

1

0.4

石灰、水泥、砂、砂浆

20

1700

0.87

1.05

1

0.02

各层之和

280

--

--

--

--

0.45

传热系数K

1.48

表1.1.4中间楼板（钢筋砼楼板（水泥聚苯板））的基本信息

材料名称

厚度mm

干密度kg/m^3

导热系数W/（m.K）

比热容kJ/（kg.K）

导热系数修正

热阻（㎡.K）/W

细石混凝土

30

2100

1.38

0.92

1

0.02

粘土陶粒混凝土

50

1200

0.53

1.05

1

0.09

钢筋混凝土（规范组

100

2500

1.74

0.92

1

0.06

模塑聚苯板

100

30

0.04

1.36

1.2

1.98

各层之和

280

--

--

--

--

2.16

传热系数K

0.42

表1.1.5户门（木（塑料）框单层实体门）的基本信息

材料名称

厚度mm

干密度kg/m^3

导热系数W/（m.K）

比热容kJ/（kg.K）

导热系数修正

热阻（㎡.K）/W

松木云杉热流方向垂直木纹

20

500

0.29

2.51

1

0.07

各层之和

20

--

--

--

--

0.07

传热系数K

4.21

表1.1.6外窗（单层透明玻璃）的基本信息

材料名称

厚度mm

干密度kg/m^3

导热系数W/（m.K）

比热容kJ/（kg.K）

导热系数修正

热阻（㎡.K）/W

平板玻璃

3

2500

0.76

0.84

1

0

各层之和

3

--

--

--

--

0

传热系数K

5.79

表1.1.7窗墙比（窗高取2.0m，大门高取2.2m）

朝向

窗类型

窗面积m2

墙面积m2

窗墙比

传热系数

东

单层透明玻璃

4.8

55.2

0.087

5.79

南

单层透明玻璃

36.0

101.4

0.355

5.79

西

单层透明玻璃

3.2

56.8

0.056

5.79

北

单层透明玻璃

36.0

108.0

0.333

5.79

说明：

1.2气象条件

参考《实用供热空调设计手册》第二版，北京的建筑气候分区为严寒地区（根据公共建筑节能设计标准GB-50189），夏季及冬季的气象参数都可通过查表获得。

查阅《北京市工程建设规范公共建筑节能设计标准》中的空调系统室内设计参数表，查得二类标准办公建筑的各项室内设计参数如下：

夏季温度26℃，相对湿度≤60%，冬季温度18℃，相对湿度≥30%，新风量为30m3/（h·p）。

表1.2.1北京市的气象参数

分类

参数名称

具体数值

夏季

夏季大气压Pa

99987.00

空调室外干球温度℃

33.60

通风室外干球温度℃

29.90

空调室外湿球温度℃

26.30

空调室外日平均温度℃

29.10

通风室外相对湿度

0.58

室外平均风速m/s

2.20

大气透明度等级

4

冬季

冬季大气压Pa

102570.00

室外供暖计算干球温度℃

-7.50

通风计算温度℃

-7.60

室外空调计算干球温度℃

-9.80

室外空调计算相对湿度

0.37

室外平均风速m/s

2.70

最多风向平均风速m/s

4.50

地表面温度

年平均温度℃

13.70

最冷月平均温度℃

-5.40

最热月平均温度℃

29.40

冬季冷风渗透朝向修正

北

1.00

东北

0.50

东

0.15

东南

0.10

南

0.15

西南

0.15

西

0.40

西北

1.00

2改造前建筑物的负荷计算

2.1负荷计算内容

2.1.1外墙和屋面传热冷负荷计算公式

外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷（W），按下式计算：

（1）

式中：

—计算面积，㎡；

—计算时刻，h；

—温度波的作用时刻，即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻，h；

—作用时刻下，通过外墙或屋面的冷负荷计算温差，简称负荷温差，℃。

注：

例如对于延迟时间为5小时的外墙,在确定16点房间的传热冷负荷时,应取计算时刻τ=16,时间延迟为ξ=5,作用时刻为τξ=16-5=11。

这是因为计算16点钟外墙内表面由于温度波动形成的房间冷负荷是5小时之前作用于外墙外表面温度波动产生的结果。

当外墙或屋顶的衰减系数β<0.2时，可用日平均冷负荷Qpj代替各计算时刻的冷负荷：

（2）

式中：

—负荷温差的日平均值，℃。

2.1.2外窗的温差传热冷负荷

通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷Qτ按下式计算：

（3）

式中：

—计算时刻下的负荷温差，℃；

—传热系数；

—窗框修正系数。

2.1.3外窗太阳辐射冷负荷

透过外窗的太阳辐射形成的计算时刻冷负荷，应根据不同情况分别按下列各式计算：

当外窗无任何遮阳设施时

 （4）

式中：

Xg—窗的构造修正系数；

Jwτ—计算时刻下，透过无遮阳设施玻璃太阳辐射的冷负荷强度,W/㎡。

当外窗只有内遮阳设施时

（5）

式中：

—内遮阳系数；

Jnτ—计算时刻下，透过有内遮阳设施玻璃太阳辐射的冷负荷强度,W/㎡。

当外窗只有外遮阳板时

（6）

式中：

F1—窗口受到太阳照射时的直射面积，㎡。

Jwτ0—计算时刻下，透过无遮阳设施玻璃太阳散射辐射的冷负荷强度,W/m2。

当窗口既有内遮阳设施又有外遮阳板时

（7）

式中:

Jn—计算时刻下，透过有内遮阳设施窗玻璃太阳散射辐射的冷负荷强度，W/㎡。

2.1.4内围护结构的传热冷负荷

相邻空间通风良好时

当相邻空间通风良好时，内墙或间层楼板由于温差传热形成的冷负荷可按下式估算：

（8）

式中：

—夏季空气调节室外计算日平均温度，℃；

相邻空间有发热量时

通过空调房间内窗、隔墙、楼板或内门等内围护结构的温差传热负荷，按下式计算：

（9）

式中：

Q—稳态冷负荷，下同，W；

—夏季空气调节室内计算温度，℃；

Δtls—邻室温升，可根据邻室散热强度采用，℃。

2.1.5人体冷负荷

人体显热散热形成的计算时刻冷负荷Qτ，按下式计算：

（10）

式中：

—群体系数；

—计算时刻空调房间内的总人数；

—名成年男子小时显热散热量，W；

—计算时刻，h；

—人员进入空调区的时刻，h；

—从人员进入空调区的时刻算起到计算时刻的持续时间，h；

—时刻人体显热散热的冷负荷系数。

2.1.6灯光冷负荷

照明设备散热形成的计算时刻冷负荷Qτ，应根据灯具的种类和安装情况分别按下列各式计算：

白炽灯散热形成的冷负荷

（11）

镇流器在空调区之外的荧光灯

（12）

镇流器装在空调区之内的荧光灯

（13）

暗装在空调房间吊顶玻璃罩内的荧光灯

（14）

式中：

N—照明设备的安装功率，W；

—考虑玻璃反射，顶棚内通风情况的系数，当荧光灯罩有小孔，利用自然通风散热于顶棚内时，取为0.5~0.6，荧光灯罩无通风孔时，视顶棚内通风情况取为0.6~0.8；

—同时使用系数，一般为0.5-0.8；

—计算时刻，h；

—开灯时刻，h；

—从开灯时刻算起到计算时刻的时间，h；

—τ-τ时刻灯具散热的冷负荷系数。

2.1.7设备冷负荷

热设备及热表面散热形成的计算时刻冷负荷Qτ，按下式计算：

（15）

式中：

τ—热源投入使用的时刻，h；

τ-τ—从热源投入使用的时刻算起到计算时刻的持续时间，ｈ；

Xτ-τ—τ-τ时间设备、器具散热