《民用建筑热工设计规范》之欧阳化创编.docx

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《民用建筑热工设计规范》之欧阳化创编

民用建筑热工设计规范

时间：

2021.02.06

创作：

欧阳化

Codeforthermaldesignofcivilbuilding自2017年4月1日起实施GB50176-2016

规范的主要技术内容是：

1．总则；2．术语和符号；3．热工计算基本参数和方法；4．建筑热工设计原则；5．围护结构保温设计；6．围护结构隔热设计；7．围护结构防潮设计；8．自然通风设计；9．建筑遮阳设计。

规范修订的主要技术内容是：

1．细化了热工设计分区；2．细分了保温、隔热设计要求；3．修改了热桥、隔热计算方法；4．增加了透光围护结构、自然通风、遮阳设计的内容；5．补充了热工设计计算参数。

1总则

1．0．1为使民用建筑热工设计与地区气候相适应，保证室内基本的热环境要求，符合国家节能减排的方针，制定本规范。

1．0．2本规范适用于新建、扩建和改建民用建筑的热工设计。

本规范不适用于室内温湿度有特殊要求和特殊用途的建筑，以及简易的临时性建筑。

1．0．3民用建筑的热工设计，除应符合本规范的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2术语和符号2．1术语

2．1．1建筑热工buildingthermalengineering    研究建筑室外气候通过建筑围护结构对室内热环境的影响、室内外热湿作用对围护结构的影响，通过建筑设计改善室内热环境方法的学科。

2．1．2围护结构buildingenvelope    分隔建筑室内与室外，以及建筑内部使用空间的建筑部件。

2．1．3热桥thermalbridge    围护结构中热流强度显著增大的部位。

2．1．4围护结构单元buildingenvelopeunit    围护结构的典型组成部分，由围护结构平壁及其周边梁、柱等节点共同组成。

2．1．5导热系数thermalconductivity，heatconductioncoeffi-cient    在稳态条件和单位温差作用下，通过单位厚度、单位面积匀质材料的热流量。

2．1．6蓄热系数coefficientofheataccumulation    当某一足够厚度的匀质材料层一侧受到谐波热作用时，通过表面的热流波幅与表面温度波幅的比值。

2．1．7热阻thermalresistance    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。

2．1．8传热阻heattransferresistance    表征围护结构本身加上两侧空气边界层作为一个整体的阻抗传热能力的物理量。

2．1．9传热系数heattransfercoefficient    在稳态条件下，围护结构两侧空气为单位温差时，单位时间内通过单位面积传递的热量。

传热系数与传热阻互为倒数。

2．1．10线传热系数linearheattransfercoefficient    当围护结构两侧空气温度为单位温差时，通过单位长度热桥部位的附加传热量。

2．1．11导温系数thermaldiffusivity    材料的导热系数与其比热容和密度乘积的比值，表征物体在加热或冷却时，各部分温度趋于一致的能力，也称热扩散系数。

2．1．12热惰性thermalinertia    受到波动热作用时，材料层抵抗温度波动的能力，用热惰性指标（D）来描述。

2．1．13表面换热系数surfacecoefficientofheattransfer    围护结构表面和与之接触的空气之间通过对流和辐射换热，在单位温差作用下，单位时间内通过单位面积的热量。

2．1．14表面换热阻surfaceresistanceofheattransfer    物体表面层在对流换热和辐射换热过程中的热阻，是表面换热系数的倒数。

2．1．15太阳辐射吸收系数solarradiationabsorbilityfactor    表面吸收的太阳辐射热与投射到其表面的太阳辐射热之比。

2．1．16温度波幅temperatureamplitude    当温度呈周期性波动时，最高值与平均值之差。

2．1．17衰减倍数dampingfactor    围护结构内侧空气温度稳定，外侧受室外综合温度或室外空气温度周期性变化的作用，室外综合温度或室外空气温度波幅与围护结构内表面温度波幅的比值。

2．1．18延迟时间timelag    围护结构内侧空气温度稳定，外侧受室外综合温度或室外空气温度周期性变化的作用，其内表面温度最高值（或最低值）出现时间与室外综合温度或室外空气温度最高值（或最低值）出现时间的差值。

2．1．19露点温度dew-pointtemperature    在大气压力一定、含湿量不变的条件下，未饱和空气因冷却而到达饱和时的温度。

2．1．20冷凝condensation    围护结构内部存在空气或空气渗透过围护结构，当围护结构内部的温度达到或低于空气的露点温度时，空气中的水蒸气析出形成凝结水的现象。

2．1．21结露dewing    围护结构表面温度低于附近空气露点温度时，空气中的水蒸气在围护结构表面析出形成凝结水的现象。

2．1．22水蒸气分压partialvaporpressure，partialpressureofwatervapor    在一定温度下，湿空气中水蒸气部分所产生的压强。

2．1．23蒸汽渗透系数coefficientofvaporpermeability    单位厚度的物体，在两侧单位水蒸气分压差作用下，单位时间内通过单位面积渗透的水蒸气量。

2．1．24蒸汽渗透阻vaporresistivity    一定厚度的物体，在两侧单位水蒸气分压差作用下，通过单位面积渗透单位质量水蒸气所需要的时间。

2．1．25辐射温差比theratioofverticalsolarradiationandin-dooroutdoortemperaturedifference    累年1月南向垂直面太阳平均辐照度与1月室内外温差的比值。

2．1．26建筑遮阳shading    在建筑门窗洞口室外侧与门窗洞口一体化设计的遮挡太阳辐射的构件。

2．1．27水平遮阳overhangshading    位于建筑门窗洞口上部，水平伸出的板状建筑遮阳构件。

2．1．28垂直遮阳flankshading    位于建筑门窗洞口两侧，垂直伸出的板状建筑遮阳构件。

2．1．29组合遮阳combinedshading    在门窗洞口的上部设水平遮阳、两侧设垂直遮阳的组合式建筑遮阳构件。

2．1．30挡板遮阳frontshading    在门窗洞口前方设置的与门窗洞口面平行的板状建筑遮阳构件。

2．1．31百叶遮阳bladeshading    由若干相同形状和材质的板条，按一定间距平行排列而成面状的百叶系统，并将其与门窗洞口面平行设在门窗洞口外侧的建筑遮阳构件。

 2．1．32建筑遮阳系数shadingcoefficientofbuildingelement    在照射时间内，同一窗口（或透光围护结构部件外表面）在有建筑外遮阳和没有建筑外遮阳的两种情况下，接收到的两个不同太阳辐射量的比值。

2．1．33透光围护结构遮阳系数shadingcoefficientoftrans-parentenvelope    在照射时间内，透过透光围护结构部件（如：

窗户）直接进入室内的太阳辐射量与透光围护结构外表面（如：

窗户）接收到的太阳辐射量的比值。

2．1．34透光围护结构太阳得热系数solarheatgaincoefficient（SHGC）oftransparentenvelope    在照射时间内，通过透光围护结构部件（如：

窗户）的太阳辐射室内得热量与透光围护结构外表面（如：

窗户）接收到的太阳辐射量的比值。

2．1．35内遮阳系数shadingcoefficientofcurtain    在照射时间内，透射过内遮阳的太阳辐射量和内遮阳接收到的太阳辐射量的比值。

2．1．36综合遮阳系数generalshadingcoefficient    建筑遮阳系数和透光围护结构遮阳系数的乘积。

2．2符号

2．2．1通用符号：

    A——面积；     C——宽度；    c——比热容；    CDD26——以26℃为基准的空调度日数；    d≤5——日平均温度≤5℃的天数；    d≥25——日平均温度≥25℃的天数；    fi——复合围护结构中，第i部分面积占总面积的百分比；    h——高度；    HDD18——以18℃为基准的采暖度日数；    l——长度；    s——间距；    T——波动周期；    tmin·m——最冷月平均温度；    tmax·m——最热月平均温度；    π——圆周率；    ρ——密度；    ρ0——干密度；    δ——材料层的厚度。

2．2．2传热计算：

    a——保温材料导热系数的修正系数；    D——热惰性指标；    D——非匀质复合围护结构的热惰性指标；    Droof——屋面构造层的热惰性指标；    Dsoil——种植屋面绿化构造层的热惰性指标；    g——门窗、幕墙中透光部分的太阳辐射总透射比；    I——太阳辐射照度；    I——太阳辐射照度平均值；    IRT——辐射温差比；    K——传热系数；    Km——平均传热系数；    K*x——不同朝向外墙的非平衡传热系数，脚注x用s、n、e、w表示南、北、东、西朝向；    Q2D——二维传热计算得到的传热量；    R——热阻；    R——非匀质复合围护结构的热阻；    R0——传热阻；    Ri——内表面换热阻；    Re——外表面换热阻；    Rmin·x——满足允许温差要求的非透光围护结构热阻最小值，脚注x用w、r、g、b表示墙体、屋面、地面、地下室墙；    Rgreen——种植屋面植被层的附加热阻；    Rroof——屋面构造层的热阻；    Rsoil——种植屋面绿化构造层的热阻；    S——蓄热系数；    SHGC——透光围护结构太阳得热系数；    td——空气露点温度；    te——室外空气温度；    te——采暖期室外平均温度；    te·min——累年最低日平均温度；    te·max——累年日平均温度最高日的最高温度；    ti——室内空气温度；    tse——室外综合温度；    tse·x——不同朝向外墙的采暖期平均室外综合温度，脚注x用s、n、e、w表示南、北、东、西朝向；    tw——采暖室外计算温度；    △tx——非透光围护结构内表面温度与室内空气温度的温差，脚注x用w、r、g、b表示墙体、屋面、地面、地下室墙；    αe——外表面换热系数；    αi——内表面换热系数；    ε1——热阻最小值的密度修正系数；    ε2——热阻最小值的温差修正系数；    θe——地面、地下室外墙与土体接触面的温度；    θi——围护结构内表面温度；    θi·max——围护结构内表面最高温度；    θi·x——非透光围护结构内表面温度，脚注x用w、r、g、b表示墙体、屋面、地面、地下室墙；    λ——导热系数；    λc——保温材料导热系数计算值；    

e——室外温度波幅；    

i——围护结构内表面温度波幅；    v——衰减倍数；    ξ——延迟时间；    ξe——室外温度达到最大值的时间；    ξi——围护结构内表面温度达到最大值的时间；    ρs——太阳辐射吸收系数；    ψ——线传热系数。

2．2．3传湿计算：

    H——蒸汽渗透阻；    H0——围护结构总蒸汽渗透阻；    H0·i——冷凝计算界面内侧所需的蒸汽渗透阻；    H0·e——冷凝计算界面至围护结构外表面之间的蒸汽渗透阻；    H0·c——顶棚部分的蒸汽渗透阻；    Pm——围护结构内任一层内界面的水蒸气分压；    Pi——室内空气的水蒸气分压；    Pe——室外空气的水蒸气分压；    Ps——饱和水蒸气分压；    Ps·c——冷凝计算界面处与界面温度对应的饱和水蒸气分压；    Rc,i——冷凝计算界面至围护结构内表面之间的热阻；    Z——采暖期天数；    [△w]——保温材料重量湿度的允许增量；    θc——冷凝计算界面温度；    μ——蒸汽渗透系数；    φe——计算采暖期室外平均相对湿度。

2．2．4建筑遮阳系数计算：

    b——直射辐射方向百叶的间隙；    Eb,i——百叶板条第i段内表面受到的散射辐射；    Eb,o——从百叶系统反射出来的散射辐射；    Edif,dif——透过百叶系统的散射辐射；    Edir,dif——透过百叶系统的直射辐射的散射辐射；    Edir,dir——直接透过百叶系统的直射辐射；    Ef,i——百叶板条第i段外表面受到的散射辐射；    Ef,k+1——通过百叶系统透射过去的散射辐射；    Ef,o——入射到百叶系统的散射辐射；    Eτ——通过百叶遮阳系统后的太阳辐射；    Fp→q——表面p到表面q的角系数；    hs——太阳高度角；    I0——门窗洞口（透光围护结构部件外表面）朝向的太阳总辐射；    ID——门窗洞口朝向的太阳直射辐射；    Id——水平面的太阳散射辐射；    SCs——建筑遮阳系数；    ts——遮阳板倾斜角；    shade_l——遮阳板挑出长度；    win_h——窗口高度；    win_w——窗口宽度；    XD——遮阳构件的直射辐射透射比；    Xd——遮阳构件的散射辐射透射比；    α——门、窗口的垂直视角；    β——门、窗口的水平视角；    ε——壁面太阳方位角；    η——挡板的轮廓透光比；    η*——挡板材料的透射比；    ρdif,dif——百叶系统对散射辐射的反射比；    ρdir,dif——百叶板条对直射辐射的散射透射反射比；    ρdir,dir——百叶系统镂空部分对直射辐射的反射比；    ρf,i——百叶板条第i段外表面的太阳辐射反射比；    ρb,i——百叶板条第i段内表面的太阳辐射反射比；    τdif,dif——百叶系统对散射辐射的透射比；    τdir,dif——百叶板条对直射辐射的散射透射透射比；    τdir,dir——百叶板条对直射辐射的直接透射比；    τf,i——百叶板第i段外表面的太阳辐射透射比；    τb,i——百叶板第i段内表面的太阳辐射透射比。

3热工计算基本参数和方法3．1室外气象参数

3．1．1最冷、最热月平均温度的确定应符合下列规定：

    1最冷月平均温度tmin·m应为累年一月平均温度的平均值；    2最热月平均温度tmax·m应为累年七月平均温度的平均值。

3．1．2采暖、空调度日数的确定应符合下列规定：

    1采暖度日数HDD18应为历年采暖度日数的平均值；    2空调度日数CDD26应为历年空调度日数的平均值。

3．1．3全国主要城市室外气象参数应按本规范附录A的规定选用。

3．2室外计算参数

3．2．1冬季室外计算参数的确定应符合下列规定：

    1采暖室外计算温度tw应为累年年平均不保证5d的日平均温度；    2累年最低日平均温度te·min应为历年最低日平均温度中的最小值。

3．2．2冬季室外热工计算温度te应按围护结构的热惰性指标D值的不同，依据表3．2．2的规定取值。

表3．2．2冬季室外热工计算温度

3．2．3夏季室外计算参数的确定应符合下列规定：

    1夏季室外计算温度逐时值应为历年最高日平均温度中的最大值所在日的室外温度逐时值；    2夏季各朝向室外太阳辐射逐时值应为与温度逐时值同一天的各朝向太阳辐射逐时值。

3．2．4全国主要城市室外计算参数应按本规范附录A的规定选用。

3．3室内计算参数

3．3．1冬季室内热工计算参数应按下列规定取值：

    1温度：

采暖房间应取18℃，非采暖房间应取12℃；    2相对湿度：

一般房间应取30％～60％。

3．3．2夏季室内热工计算参数应按下列规定取值：

    1非空调房间：

空气温度平均值应取室外空气温度平均值＋1．5K、温度波幅应取室外空气温度波幅—1．5K，并将其逐时化；    2空调房间：

空气温度应取26℃；    3相对湿度应取60％。

3．4基本计算方法

3．4．1单一匀质材料层的热阻应按下式计算：

    式中：

R——材料层的热阻（m2·K／W）；          δ——材料层的厚度（m）；          λ——材料的导热系数[W／（m·K）]，应按本规范附录B表B．1的规定取值。

3．4．2多层匀质材料层组成的围护结构平壁的热阻应按下式计算：

    式中：

R1，R2……Rn——各层材料的热阻（m2·K／W），其中，实体材料层的热阻应按本规范第3．4．1条的规定计算，封闭空气间层热阻应按本规范附录表B．3的规定取值。

3．4．3由两种以上材料组成的、二（三）向非均质复合围护结构的热阻R应按本规范附录第C．1节的规定计算。

3．4．4围护结构平壁的传热阻应按下式计算：

    式中：

R0——围护结构的传热阻（m2·K／W）；          Ri——内表面换热阻（m2·K／W），应按本规范附录B第B．4节的规定取值；          Re——外表面换热阻（m2·K／W），应按本规范附录B第B．4节的规定取值；          R——围护结构平壁的热阻（m2·K／W），应根据不同构造按本规范第3．4．1～3．4．3条的规定计算。

3．4．5围护结构平壁的传热系数应按下式计算：

    式中：

K——围护结构平壁的传热系数[W／（m2·K）]；          R0——围护结构的传热阻（m2·K／W），应按本规范第3．4．4条的规定计算。

3．4．6围护结构单元的平均传热系数应考虑热桥的影响，并应按下式计算：

    式中：

Km——围护结构单元的平均传热系数[W／（m2·K）]；          K——围护结构平壁的传热系数[W／（m2·K）]，应按本规范第3．4．5条的规定计算；          ψj——围护结构上的第j个结构性热桥的线传热系数[W／（m·K）]，应按本规范第C．2节的规定计算；          lj——围护结构第j个结构性热桥的计算长度（m）；          A——围护结构的面积（m2）。

3．4．7材料的蓄热系数应按下式计算：

    式中：

S——材料的蓄热系数[W／（m2·K）]，应按本规范附录B表B．1的规定取值；          λ——材料的导热系数[W／（m·K）]；          c——材料的比热容[kJ／（kg·K）]，应按本规范附录B表B．1的规定取值；          ρ——材料的密度（kg／m3）；          T——温度波动周期（h），一般取T＝24h；          π——圆周率，取π＝3．14。

3．4．8单一匀质材料层的热惰性指标应按下式计算：

    式中：

D——材料层的热惰性指标，无量纲；          R——材料层的热阻（m2·K／W），应按本规范第3．4．1条的规定计算；          S——材料层的蓄热系数[W／（m2·K）]，应按本规范第3．4．7条的规定计算。

3．4．9多层匀质材料层组成的围护结构平壁的热惰性指标应按下式计算：

    式中：

D1，D2……Dn——各层材料的热惰性指标，无量纲，其中，实体材料层的热惰性指标应按本规范第3．4．8条的规定计算，封闭空气层的热惰性指标应为零。

3．4．10计算由两种以上材料组成的、二（三）向非均质复合围护结构的热惰性指标D值时，应先将非匀质复合围护结构沿平行于热流方向按不同构造划分成若干块，再按下式计算：

    式中：

D——非匀质复合围护结构的热惰性指标，无量纲；          A1，A2……An——平行于热流方向的各块平壁的面积（m2）；          D1，D2……Dn——平行于热流方向的各块平壁的热惰性指标，无量纲，应根据不同构造按本规范第3．4．8～3．4．9条的规定计算。

3．4．11室外综合温度应按下式计算：

    式中：

tse——室外综合温度（℃）；          te——室外空气温度（℃）；          I——投射到围护结构外表面的太阳辐射照度（W／m2）；          ρs——外表面的太阳辐射吸收系数，无量纲，应按本规范附录B表B．5的规定取值；          αe——外表面换热系数[W／（m2·K）]，应按本规范附录B第B．4节的规定取值。

3．4．12围护结构的衰减倍数应按下式计算：

    式中：

v——围护结构的衰减倍数，无量纲；          

e——室外综合温度或空气温度波幅（K）；          

i——室外综合温度或空气温度影响下的围护结构内表面温度波幅（K），应采用围护结构周期传热计算软件计算。

3．4．13围护结构的延迟时间应按下式计算：

    式中：

ξ——围护结构的延迟时间（h）；          ξe——室外综合温度或空气温度达到最大值的时间（h）；          ξi——室外综合温度或空气温度影响下的围护结构内表面温度达到最大值的时间（h），应采用围护结构周期传热计算软件计算。

3．4．14单一匀质材料层的蒸汽渗透阻应按下式计算：

    式中：

H——材料层的蒸汽渗透阻（m2·h·Pa／g），常用薄片材料和涂层的蒸汽渗透阻应按本规范附录表B．6的规定选用；          δ——材料层的厚度（m）；          μ——材料的蒸汽渗透系数[g／（m·h·Pa）]，应按本规范附录B表B．1的规定取值。

3．4．15多层匀质材料层组成的围护结构的蒸汽渗透阻应按下式计算：

    式中：

H1、H2……Hn——各层材料的蒸汽渗透阻（m2·h·Pa／g），其中，实体材料层的蒸汽渗透阻应按本规范第3．4．14条的规定计算或选用，封闭空气层的蒸汽渗透阻应为零。

3．4．16冬季围护结构平壁的内表面温度应按下式计算：

    式中：

θi——围护结构平壁的内表面温度（℃）；          R0——围护结构平壁的传热阻（m2·K／W）；          Ri——内表面换热阻（m2·K／W）；          ti——室内计算温度（℃）；          te——室外计算温度（℃）。

3．4．17夏季围护结构平壁的内表面温度应按本规范附录C第C．3节的规定计算。

4建筑热工设计原则4．1热工设计分区

4．1．1建筑热工设计区划分为两级。

建筑热工设计一级区划指标及设计原则应符合表4．1．1的规定，建筑热工设计一级区划可参考本规范附录A图A．0．3。

表4．1．1建筑热工设计一级区划指标及设计原则

4．1．2建筑热工设计二级区划指标及设计要求应符合表4．1．2的规定，全国主要城市的二级区属应符合本规范附录A表A．0．1的规定。

表4．1．2建筑热工设计二级区划指标及设计要求

4．1．3本规范附录A表A．0．1中未涉及的目标城镇，可根据本规范附录A表A．0．2的规定确定参考城镇，目标城镇的建筑热工设计二级分区区属和室外气象参数可按参考城镇选取。

当参考其他城镇的区属和气象参数时，设计中应注明被参考城镇的名称。

4．2保温设计

4．2．1建筑外围护结构应具有抵御冬季室外气温作用和气温波动的能力，非透光外围护结构内