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(共24张PPT)
第9章 建筑节能
学习目标
1. 了解建筑节能的概念、意义及基本知识；
2. 掌握屋顶、墙体、门窗、地面等围护构件的节能措施；
3．了解太阳能技术及其利用。
学习重点
熟悉屋顶、墙体、门窗及地面的节能措施。能合理选择适当的构造设计方案。
9.1建筑节能基本知识
9．1．1 建筑节能的概念
建筑节能是建筑界实施可持续发展战略的一个关键环节。建筑用能包括建筑能耗和使用能耗两个方面。
建筑节能是指建筑产品在规划、设计、建造和使用过程中，人们依照相关法律、法规，采用节能型的建筑规划、设计、使用节能型的材料、器具、产品和技术，合理设计建筑围护结构的热工性能，以提高建筑物的保暖隔热性能，以及利用可再生能源，减少采暖、制冷、照明等消耗。在满足人们对建筑舒适性需求的前提下，达到在建筑物使用过程中，提高能源利用率的目的。
建筑节能的三层含义：
（1）在建筑中节约能量，即单纯地抑制需求，减少能耗量。
（2）在建筑中保持能量，减少热损失。
（3）提高建筑中的能源利用率，即是积极意义上的节能。
节约—保持—充分利用
9．1．2建筑节能的意义
1、建筑节能有利于缓解能源供给的紧张局面。
2、建筑节能有利于改善大气环境，实现可持续发展。
3、建筑节能有利于提高人民生活水平。
4、建筑节能有利于保护耕地资源
9．1．3节能建筑的目标
1、高舒适度。
2、低能耗。
3、良好通风。
4、充足采光。
9．1．4建筑节能的设计内容
1、建筑规划设计的节能。
2、建筑围护结构的节能。
3、可再生能源在建筑中的利用。
除上述节能策略外，建筑设备节能也是建筑节能很重要的方面。
9．1．5建筑规划节能设计
1、建筑选址
基地的条件和特点将会影响到节能建筑系统设计和建筑节能效果。如向阳的平地或山坡可以争取尽可能多的日照，可以作为解决建筑采光、采暖节能的先决条件。冬季冷空气在山谷、洼地等地会对建筑物形成“霜洞效应”，若保持所需要的室内温度所耗的能量将会增加。
2、建筑组团布局设计
要充分根据规划地域的自然环境因素、气候特征、建筑物的功能、人员行为活动特点等形成适合的空间形式。充分利用和争取日照、避免季风干扰，组织内部气流，利用建筑物的外界面改善的日照和风环境，达到节能目的。
3、建筑朝向
朝向选择需要考虑以下因素：
（1）冬季有适量并具有一定质量的阳光射入室内；
（2）炎热季节尽量减少太阳直射室内和居室外墙面；
（3）夏季有良好的通风，冬季避免冷风吹袭；
（4）充分利用地形并注意节约用地；
（5）照顾居住建筑组合的需要；
（6）朝向对建筑日照及接收太阳辐射量的影响。
根据我国所处的地理位置，建筑物南向或南偏东、偏西少许角度能获得良好的日照。
4、建筑间距
建筑物的日照间距是指建筑物长轴之间的外墙间的距离，它是由建筑用地的地形、建筑朝向、建筑物的高度和长度、当地的地理纬度及日照标准等因素决定的。
5、建筑与风环境
风是太阳能的一种转换形式，一个地区不同季节风向颁布可用风玫瑰图表示
建筑节能设计应根据当地风气候条件相应处理：
（1）建筑主要朝向注意避开不利风向，减轻寒冷气候产生的建筑失热，同时对朝向冬季寒冷风向的建筑装门面应我选择封闭设计和加强围护结构的保温性能；
（2）利用建筑的组团阻隔冷风，通过合理地布置建筑物，降低行冷气流的风速，可以减少建筑物和周围场地外表面的热损失，节约能源；
（3）减少建筑物冷风参透能耗。冷空气渗透量与风压有关，风压与风速的平方成正比，建筑物的门窗缝隙是冬季寒冷气流的主要入侵部位。
6、建筑平面设计
1）平面形状与节能
平面开关的复杂必会增加建筑物的外表面积，并带来热耗的大幅度增加。从节能观点出发，在建筑体积V相同的条件下，当建筑功能要求得到满足时，平面设计应注意使围护结构表面积A与建筑体积V的比值尽可能小，以减少表面的散热量。
2）建筑平面尺寸与节能
居住建筑长度增加对节能有利，长度小于100m，能耗增加较大，如表9-1所示。建筑物宽度与能耗的关系如表9-2所示，
3）空间组合与节能
合理的建筑空间组合能有效的提高室内的热舒适度和有利于建筑节能。主要可从以下几个方面进行调整：
①围绕中心热源的紧凑布局可以减少外围护结构的得热和失热，减少能耗；
②开敞平面与剖面结合时，风压可以带走房间中的热量，增加人体的降温效果。空气流动慢时可以结合热压通风作为辅助措施。
③不同房间的室内热环境要求不同，在进行空间组合时，将热环境要求相近的房间相对集中布置。
④为了保证主要使用房间的室内热环境质量，可在该热环境区与室外之间设置缓冲区。
7、建筑体型设计
从建筑节能的角度考虑，以外围护结构总面积越小越好这一标准去评价建筑节能的效果是不准确的，应以建筑的南墙足够大，其他外表面积尽可能小为标准评价。为此引入“表面面积系数”的概念，即建筑物其他外表面面积之和与南墙面积之比。这一系数能反映建筑表面散热与建筑利用太阳能面得热的综合热工情况。
建筑的体型系数是指建筑物与室外接触的外表面积（不含地面）和其所包围的建筑体积之比。体型系数越大，表明单位建筑空间所分担的散热面积越大，能耗就越多。
9．1．6建筑热工构造原理
1、建筑热工构造基本知识
1）建筑热工分区及设计要求
2）热传递的方式
热量从高温处向低温处转移的过程中，存在热传导、热对流和热辐射三种方式。
热传导——物体内部高温处的分子向低温处的分子连续不断地传送热能的过程。
热对流——流体(如空气)中温度不同的各部分相对运动而使热量发生转移。
热辐射——温度较高的物质的分子在振动激烈时释放出辐射波，热能按电磁波的形态传递。
3）几个基本概念
热阻：热量通过围护构件从高温一侧向低温一侧传递过程中遇到的阻力。它与材料的厚度和导热系数有关，与材料的厚度成正比，与导热系数成反比。
导热系数：在稳态条件下，1m厚的物体，两侧表面温差为1K，1s内通过1m2面积传递的热量。材料的导热系数越大，保温效果越差，反之则越好。
总传热阻：各层材料的热阻之和。 总传热阻越大，保温能力好；总传热阻越小，保温能力差。
平均传热系数：将组成外墙的各种材料所具有的导热系数与该种材料做成的构件的垂直于热流方向的表面积的乘积之和去除以外墙的总的表面积，得到的平均导热系数被认为更能够接近真实情况。
热桥：建筑外围护结构中，某些易于传热的热流密集的局部通道。例如砖墙中的钢筋混凝土柱、梁等。
2、水汽对热工性能的影响
空气中含有水蒸气，当空气下降时，如果其中水蒸气的含量达到了相对饱和，多余的水蒸气就会从空气中析出，在温度较低的物体表面凝结成冷凝水，这种现象叫做结露。结露时的临界温度被称为露点温度。
室内外空气中的水蒸汽含量不相等时，水蒸汽分子会从压力高的一侧通过围护结构向压力低的一侧渗透。在此过程中，如温度达到了露点温度，在外围护结构的保温层中出现结露的现象，会使材料受潮，降低材料的保温效果。如水汽不能够被排出，就可能使材料发生霉变，影响使用寿命。在冬季室外温度较低的情况下，如水汽进而受冻结冰，体积膨胀，就会使材料的内部结构遭到破坏，称为冻融性的破坏。因此在进行建筑物的外围护结构热工设计时不能不考虑水汽的影响。
3、建筑保温隔热措施
1）建筑保温措施
(1)增加围护结构的厚度
(2)选用导热系数小的材料
(3)防止因蒸汽渗透出现的凝结水
(4)防止空气渗透
(5)避免热桥造成的热损失。
2）建筑隔热措施
(1)做浅色且平滑的外表面，增加反射，减少围护结构对太阳辐射热的吸收；
(2)在外围护结构表面设置通风的空气间层，利用层间通风，带走一部分热量，使屋顶或外墙变成两次传热，以减低传至外围护结构内表面的温度，如图9-5所示。
(3)窗洞口上部加设遮阳措施，避免太阳光直接射入室内。

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