建筑节能要点归纳习题及答案

《建筑节能》内容概要

课程大纲：

1、建筑节能基本知识；

2、建筑节能规范与标准、材料与热工设计计算

3、围护结构节能设计；

4、供热节能设计

5、制冷节能设计；

6、其他建筑节能方法；

第一讲建筑节能基本知识

一、基本概念

建筑节能是指在建筑物的规划、设计、新建（改建、扩建）、改造和使用过程中，执行节能标准，采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品，提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率，加强建筑物用能系统的运行管理，利用可再生能源，在保证室内热环境质量的前提下，减少供热、空调制冷制热、照明、热水供应的能耗。

节能建筑是指遵循气候设计和节能的基本方法，对建筑规划分区、群体和单体、建筑朝向、间距、太阳辐射、风向以及外部空间环境进行研究后，设计出的低能耗建筑，其主要指标有：建筑规划和平面布局要有利于自然通风，绿化率不低于35％；建筑间距应保证每户至少有一个居住空间在大寒日能获得满窗日照2小时等。

建筑能耗包括建材生产能耗、建筑施工能耗和建筑使用能耗，其中建筑使用能耗占80-90%。 建筑使用能耗主要包括采暖、通风、空调、照明、炊事燃料、家用电气、热水供应等。

绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源（节能，节地，节水，节材），保护环境和减少污染，为人们提供健康,适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。

绿色建筑的基本内涵：

减轻建筑对环境的负荷，即节约能源及资源；

提供安全、健康、舒适性良好的生活空间；

与自然环境亲和，做到人及建筑与环境的和谐共处、永续发展。

可持续建筑

循环利用能源、水和材料，并且通过更好的选址、设计、施工、操作、维护和拆除体系，建立完整的建筑物生命周期。

最大限度地使建筑物发挥其使用效率，尽量减少并最终消除建筑物对人类健康和环境的消极影响。

它包含技术、生态、政策及哲学思想4个方面的可持续，它适应的规模从小到大分别为建筑、小区与城市、区域、全球。

生态建筑

是根据当地的自然生态环境，运用生态学、建筑技术科学的基本原理和现代科学技术手段等，合理安排并组织建筑与其他相关因素之间的关系，使建筑和环境之间成为一个有机的结合体，同时具有良好的室内气候条件和较强的生物气候调节能力，以满足人们居住生活的环境舒适，使人、建筑与自然生态环境之间形成一个良性循环系统。

二、建筑能耗问题

20世纪90年代中期以来，建筑能耗 ≥27%全社会能源消耗总量。

广义建筑能耗总量（包括建材制造、建筑施工等过程中的能耗） ≥50%全社会能源消耗总量。

2002年全年空调高峰负荷达4500万KW，相当于2.5个三峡电站满负荷发电能力！

万吨标煤

160,000

140,000

120,000

100,000

80,000

60,000

40,000

20,000

[***********]002001百分比

30.0%29.0%28.0%27.0%26.0%25.0%24.0%23.0%

15%

中国建筑能耗的增长趋势如下图：

中国25%的温室气体排放由建筑用能排放！

全国新建建筑仅15％至20％执行了建筑节能设计标准，北京估计可达到25％至30％，预计上海是10％至15％，其他的中小城市更低！

三、影响建筑能耗增长态势的主要因素

经济的快速发展带动住宅及房屋建筑行业的持续、长期增长；

城市化进程加快带动建筑能耗水平进一步提高；

居民消费结构升级，对用能的需求日益加大。

四、建筑节能的基本原理和途径

节能工作是一个涉及到多方面、多层次的复杂性工作，它直接渗透到建筑设计、施工、使用、管理等各个环节，涉及设计师、投资商、材料和设备供应商、物业管理和建筑使用人员等多个方面。

建筑节能工作应贯穿建筑整个生命周期！

1、 采暖居住建筑节能基本原理和途径

耗热量由：通过维护结构的传热耗热量和通过门窗缝隙的空气渗透耗热量2部分组成。 以北京多层建筑为例：

建筑物耗热量主要由通过维护结构的传热耗热量构成，占73-77%，其次为通过门窗缝隙的空气渗透耗热量，占23-27%；

传热耗热总量中，外墙占23-24%，窗户占23-25%，楼梯间隔占6-11%，屋顶占7-8%，阳台门下部占2-3%，户门占2-3%，地面占2%。

窗户总耗热量，即窗的“传热耗热量+空气渗透耗热量”占建筑物总耗热量的50%，因此，窗户是节能的重点部位！改善建筑物窗户（包括阳台门）的保温性能和加强窗户的气密性是节能的关键措施。

从维护结构各部位传热耗热量所占比例看，外墙最大，第二是窗户，之后是楼梯间和屋顶，所以外墙也是节能设计的重点部位。

采暖居住建筑节能基本原理：最大限度地争取得热，最低限度地向外散热。

具体途径总结如下：

（1）通过有效的组团规划、单体设计，从朝向、间距、体形上保证建筑物受太阳辐射面积最大；

（2）减小建筑物的体形系数及外表面积和加强维护结构保温，以减少热耗热量；

（3）提高门窗的气密性，减少空气渗透耗热量，提高门窗保温性减少其传热耗热量；

（4）改善采暖供热系统的设计和运行管理，提高锅炉运行效率；加强供热管线保温，加强供热网供热的调控能力。

2、空调建筑节能原理

（1）影响空调负荷的主要因素

①围护结构的热阻和蓄热性能：采用热阻较大、蓄热能力较小的轻质维护结构以及内保温的构造做法，对空调建筑节能有利；

②房间朝向状况，蓄热能力：将空调房间避开顶层设置以及减少东西向空调房是空调建筑节能的重要措施；

③窗墙面积比，窗户遮阳与空气渗透情况：空调设计日冷负荷和运行负荷是随窗墙面积增大而增加的，大面积窗户，特别是东西向大面积窗户，对空调建筑节能极为不利；适当减小窗墙面积比，提高窗户遮阳性能，加强门窗的气密性，对空调建筑节能有重要意义。

（2）空调建筑节能基本原理

空调建筑得热的基本途径：①太阳辐射通过窗户进入室内构成太阳辐射得热；②围护结构传热得热； ③门窗缝隙空气渗透得热。

空调建筑节能设计要点：

①应尽量避免东西朝向或东西向窗户，以减少太阳直接辐射得热；

②空调房应集中布置，上下对齐，温湿度要求相近的房间宜相邻布置；

③空调房应尽量避免在转角处，有伸缩缝处及顶层（屋顶良好隔热可考虑）；

④在满足功能要求的前提下，外表面积宜尽可能小，表面宜采用浅色，房间净高宜降低； ⑤外窗面积应尽量减小，窗墙面积比不宜超过0.30（单层窗）和0.40（双层窗）；

⑥外窗气密性等级不应低于GB/T 7106-2008《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》中规定的3级水平；

⑦维护结构的传热系数应符合《采暖通风与空调设计规范》（GB 50019-2003）规定的要求：最大传热系数Kmax（W/m2·K）要求：屋顶0.8、顶棚0.9、外墙1.0、内墙和楼板1.2；

⑧间歇使用空调的建筑，其外围护结构内侧和内维护结构宜采用轻质材料；连续使用的空调建筑，其外围护结构内侧和内维护结构宜采用厚重材料；

五、我国建筑节能的目标与任务

背景：中国现有房屋建筑数量巨大： 中国城乡既有建筑面积达420亿m2，平均每人32.5 m2 ； 2003年全国城市房屋建筑面积140.91亿m2 ，其中住宅建筑面积 89.11亿m2 ； 公共建筑及工业建筑面积51.80亿m2，到2020年我们还要建造约300亿m2的建筑，包括约100亿m2的公共建筑。

目前的建筑：住宅数量，非常庞大； 保温隔热、气密性水平，很差； 采暖系统，大都很落后。

我们正在以中国和世界上前所未有的规模和速度建造高耗能建筑！

建筑节能“九五”计划和2010年规划》

总体目标：到2010年全国新建建筑全部执行节能省地标准，既有建筑节能、节水改造逐步开展，全国城镇建筑总能耗要基本节能50%；到2020年北方和沿海经济发达地区和超大城市要实现建筑65%的节能指标。

《建筑业“十二五”发展规划》由住房和城乡建设部于2011年8月18日正式公布 ： 建筑节能目标：绿色建筑、绿色施工评价体系基本确立；建筑产品施工过程的单位增加值能耗下降10%，C60以上的混凝土用量达到总用量10%，HRB400以上钢筋用量达到总用量45%，钢结构工程比例增加。新建工程的工程设计符合国家建筑节能标准要达到100%，新建工程的建筑施工符合国家建筑节能标准要求；全行业对资源节约型社会的贡献率明显提高。

具体措施：

1、严格履行节能减排责任。包括：政府对建筑设计、施工阶段执行节能标准的监管和稽查；企业自觉履行节能减排社会责任，严格执行国家、地方的各项节能减排标准。

2、鼓励采用先进的节能减排技术和材料。

3、推动建筑垃圾有效处理和再利用，控制建筑过程噪声、水污染，降低建筑物建造过程对环境的不良影响。

4、开展绿色施工示范工程等节能减排技术集成项目试点，全面建立房屋建筑的绿色标识制度。

第二讲 建筑节能规范与标准建筑节能材料与热工设计计算

一、与建筑节能相关的规范与标准

1、《民用建筑节能设计标准》（采暖居住建筑部分） （JGJ 26-95）

2、《公共建筑节能设计标准》（ GB 50189-2005 ）

3、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（ JGJ 134-2010 ）

4、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》（JGJ 75-2003）

5、《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》（ JGJ 26-2010 ）

6、《既有采暖居住建筑节能改造技术规程》（JGJ 129-2000）

7、《居住建筑节能检验标准》（ JGJ 132-2007 ）

8、《居住建筑节能检测标准》（ JGJ/T 132-2009 ）

9、《民用建筑热工设计规范》（ GB50176-93 ）

10、其他（照明、通风、采暖，各地标）……

二、建筑节能材料

1、建筑墙体的绝热材料

目前，我国大部分建筑的墙体保温隔热性能差，导致空调采暖负荷高，与气候条件相近的发达国家相比，外墙约4-5倍，屋顶约2.5-5.5倍。

习惯上把热导率（导热系数）小的材料称为保温材料（或隔热材料、绝热材料），我国规定凡平均温度不高于350℃时热导率不大于0.12W/（m·K）的材料称为保温材料。

保温材料特点：轻质、疏松、多孔或多纤维状。

主要墙体保温材料分类：

（1）膨胀珍珠岩及其制品

膨胀珍珠岩是由酸性火山玻璃熔岩（结晶水含量不同分珍珠岩、松脂岩、黑曜岩 ）经破碎、筛分至一定粒度，再经预热、瞬时高温焙烧膨胀冷却而制成的一种白色颗粒状绝热材料。由于在1000～1300℃高温条件下其体积迅速膨胀4～30倍，故统称为膨胀珍珠岩。

以其为骨料，配合适量的粘结剂，如水泥、水玻璃、沥青、石膏、树脂、磷酸盐等，经过搅拌、压制成型、干燥、养护而成的具有一定形状的制品称膨胀珍珠岩制品。

膨胀珍珠岩具有轻质、绝热、吸声、不燃烧、使用温度广、化学稳定性强、无毒、无味等良好特性；

其堆积密度50-200kg/m3，热导率0.04-0.07W/（m·K）耐火度可达1280-1360℃，安全使用温度800℃，但其具有较强吸水性，易导致强度下降、绝热性能降低等；

膨胀珍珠岩价格低廉，同等保温效果费用仅为其他材料的1/3-1/5；

配合水泥预制的墙板、楼板和屋面板等维护构件，比普通混凝土质量减少25%，热阻提高几倍至十几倍；

配合水泥、水玻璃、石灰、石膏等制作的复合墙板、屋面保温层、保温地坪及其他各种保温层等，3-4cm即可增加热阻40%以上，减少热损失10-30%。

主要用途归纳：①做墙体、屋面、吊顶等围护结构的散填保温隔热材料；②预制各种轻质混凝土构建；③与各种有机或无机胶黏剂制成各种绝热、吸声的膨胀珍珠岩制品。

（2）聚苯乙烯泡沫塑料

是以合成树脂为原料，加入发泡剂，通过热分解放出大量气体，形成的内部具有无数小孔材料的塑料成品。几乎每种合成树脂都可以制成相应品种的泡沫塑料，通常以所用树脂取名。

目前建筑上应用较多的有聚苯乙烯泡沫塑料（应用最广泛）、聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料。

主要特点：

优点：①质量轻，堆积密度20kg/m3，水的1/50；②绝热性能好，热导率仅0.044W/（m·K），适合于保温-40~70℃介质；③防潮性能好，不易吸水；④施工方便，易于切割，易与其他材料结合；⑤弹性好，形状保持稳定，适用于充当缓冲包装材料；⑥加阻燃剂可具有较好阻燃性；

缺点：①阳光下易老化；②易被有机溶剂溶解、溶胀，所选粘结剂要适当；③燃烧时会放出污染环境的苯乙烯气体。

用途：

聚苯乙烯泡沫可作为理想的墙体、地面和屋面等保温隔热层。

2、节能建筑的门窗材料

在建筑维护结构门窗、墙体、屋面、地面4大部件中，门窗的绝热性能最差，是影响室内热环境质量和建筑节能的主要因素之一。

目前我国典型的维护部件，门窗的耗能约为墙体的4倍、屋面的5倍、地面的20多倍，约占建筑维护部件总能耗的40-50%。

我国居住建筑单位总能耗为发达国家的3倍，外窗为1.5-2.2倍，门窗空气渗透为3-6倍。

建筑门窗由门窗框材料、镶嵌材料、密封材料构成。

（1）门窗框材料

目前，我国常用的门窗框材料有木材、钢材、铝合金、塑料、复合材料等。

也是目前常用的门窗框材料。

塑钢门窗是以聚氯已烯（UPVC）树脂为主要原料，加上一定比例的稳定剂、着色剂、填充剂、紫外线吸收剂等，经挤出成型材，然后通过切割、焊接或螺接的方式制成门窗框扇，配装上密封胶条、毛条、五金件等，同时为增强型材的刚性，超过一定长度的型材空腔内需要填加钢衬（加强筋），这样制成的门户窗，称之为塑钢门窗。

塑钢门窗为多腔式结构，具有良好的隔热性能，其导热系数甚小，仅为钢材的1/357，铝材1/250，隔热、保温效果显著，尤其对具有暖气空调设备的现代建筑物更加适用。

（2）镶嵌材料

玻璃及其制品是最常用的镶嵌材料，按其性能可分为：平板玻璃（包括浮法玻璃）、中空玻璃、镀膜玻璃 和 彩色玻璃（或吸热玻璃）4类。

平板玻璃的热导率为6.0-7.1W/（m2·K）（D3-5mm），故单层玻窗几乎没有明显的隔热保温性能。

中空玻璃的热导率为0.0259W/（m2·K），具有良好的隔热保温性能。

现有中空玻璃产品空气层厚度大多取6mm和12mm。另外，空气间层越多，保温性能越好。

几种玻璃技术和产品：①抽真空玻璃；②透明保温材料（中间填充硅气凝胶等）；③可调节玻璃（光致变色、热致变色、电致变色等）

三、建筑节能热工设计

1、节能热工设计包括的内容

（1）了解所设计的建筑的热工要求

①夏季要求

一般隔热要求：在自然通风的情况下，控制外围护结构内表面的最高温度，使之符合隔热标准；

采用空调时，室温应控制在（28±2）℃，外围护结构内表面的最高温度不大于32℃； ②冬季要求

被动式采暖；

集中式采暖，可分为节能30%-50%，新标准（《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005）要求50%；

冬季采用热泵空调系统采暖，室温控制在16℃左右。

另外，对于卧室、起居室内通风要求换气次数1.0次/h。

（2）根据选定的热工要求确定节能设计指标

①体形系数（S）：不宜超过0.30

PS：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。

②屋顶、外墙：根据选定的节能建材，确定其夏季及冬季所必需的热阻的最小值，并选择其中大者为依据来计算其保温层或隔热层的厚度。

③窗户：根据建筑物建造地点，当地冬季的平均风速，建筑物是多层还是高层，初步确定门窗的气密性、保温性和水密性；再计算各朝向墙面的窗墙面积比；最后根据已确定的门

窗热工指标，选择产品。

2、相关的热工指标计算方法

（1）建筑物耗热量的计算

（2）单位建筑面积通过维护结构的传热耗热量计算

（3）单位建筑面积的空气渗透耗热量计算

（4）采暖耗煤量指标计算

（3）对采暖居住建筑楼梯间、外廊和出入口的规定

从有利于节能的角度出发，采暖居住建筑的楼梯间和外廊应设置门窗；在采暖期室外平均温度为-6℃~-0.1℃的地区，楼梯间不采暖时，楼梯间隔墙和户门应采取保温措施；-6.0℃以下地区，楼梯间应采暖，入口处应设置门斗等避风设施。

（4）对不同地区采暖居住建筑各部分维护结构传热系数限值的规定

（5）对外墙传热系数应考虑周边热桥的影响

热桥：建筑物因抗震需要，在外墙周边往往需要设置混凝土圈梁和抗震柱，这些部位与主体部位构造不同，形成热流密集的通道，故称为热桥。

规定：围护结构的热桥部位应采取保温措施，以保证其内表面温度不低于室内空气露点。

（6）关于窗墙面积比的规定

北向为0.25，东西向为0.30，南向为0.35。

（7）关于在严寒地区，建筑物周边直接接触土壤的外墙和地面应采取保温措施的规定 严寒地区是指：采暖期室外平均温度低于-5.0℃的地区。

在室内地坪以下的垂直墙面，其传热系数不应超过上表规定的周边地面传热系数限值；在外墙周边从外墙内算起2.0m范围内，地面的传热系数不应超过0.30W/（m2·K）。

执行本规定，相当于在垂直墙面外侧或内侧加50-70mm厚，以及从外墙内侧算起2.0m范围内，地面下部加铺70mm厚聚苯乙烯泡沫塑料等具有一定抗压强度、吸湿性较小的保温层。

第三讲 建筑围护结构节能设计

一、墙体节能概述

建筑物耗热量主要由通过维护结构的传热耗热量构成，约占总耗热量的73%-77%。在传热耗热量中，外墙约占25%，楼梯间隔墙约占15%。因此，改善墙体的传热耗热量将明显提高建筑的节能效果。

发展高效保温节能的复合墙体是墙体节能的根本出路。

按保温层所在位置外墙可分为：单一保温外墙，外保温外墙，内保温外墙，夹芯保温外墙；

按主体结构所用材料外墙可分为：加气混凝土外墙，黏土空心砖外墙，黏土（实心砖）外墙，混凝土空心砖外墙，钢筋混凝土外墙，其他非粘土砖外墙等。

二、外墙外保温技术

是指在建筑物外墙的外表面上建造保温层，可用于扩建墙体和原有保温改造工程。

1、外墙外保温的优越性

（1）避免产生热桥；（相同厚度可比内保温热损失减少约15%）

（2）有利于保持室内热量，使室温稳定，舒适度提高；

（3）因室内温度稳定，所以可减少主体墙体裂缝、变形、破损，增强墙体耐久性。同时可提高墙体的防水性、气密性；

（4）不影响室内装饰及其他设施（吊挂物件、窗帘盒、散热器…等）安装，室内装修不致破坏保温层；

（5）有利于加快施工进度，可与室内工程平行作业；

（6）外保温综合效益高（增加使用面积约2%、节能、改善热环境）。

2、建筑热工设计分区及设计要求：

3、外墙外保温工程的基本规定

1）外墙外保温工程应能适应基层的正常变形而不产生裂缝或空鼓。

2）外墙外保温工程应能长期承受自重而不产生有害的变形。

3）外墙外保温工程应能承受风荷载的作用而不产生破坏。

4）外墙外保温工程应能耐受室外气候的长期反复作用而不产生破坏。

5）外墙外保温工程在罕遇地震发生时不应从基层上脱落。

6）高层建筑外墙外保温工程应采取防火构造措施。

7）外墙外保温工程应具有防水渗透性能。

8）外保温复合墙体的保温、隔热和防潮性能应符合国家现行标准《民用建筑热工设计规范》GB50176、 《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》JGJ 26、

《夏热冬冷地区

居住建筑节能设计标准》JGJ 134和《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ 75的有关规定。

9）外墙外保温工程各组成部分应具有物理一化学稳定性。所有组成材料应彼此相容并应具有防腐性。在可能受到生物侵害(鼠害、虫害等)时，外墙外保温工程还应具有防生物侵害性能。

10）在正确使用和正常维护的条件下，外墙外保温工程的使用年限不应少于25年。

11) 外保温工程施工期间以及完工后24h内，基层及环境空气温度不应低于5℃。夏季应避免阳光暴晒。在5级以上大风天气和雨天不得施工。

4、主要外墙外保温系统种类

1）膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统

2）胶粉聚苯颗粒保温浆料外墙外保温系统

3）EPS板现浇混凝土外墙外保温系统（无网现浇系统）

4）EPS钢丝网架板现浇混凝土外墙外保温系统（有网现浇系统）

5）机械固定EPS钢丝网架板外墙外保温系统（机械固定系统）

6）喷涂硬泡聚氨酯外墙外保温系统

7）保温装饰一体化外墙外保温系统

5、各主要外墙外保温系统的构造形式与技术特点

1）膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统

膨胀聚苯板（EPS板）薄抹灰外墙外保温系统主要由胶粘剂（粘结砂浆）、EPS保温板（模塑聚苯乙烯泡沫塑料板）、抹面胶浆（抗裂砂浆）、耐碱网格布、以及饰面材料（耐水腻子、涂料）构成，施工时可利用锚栓辅助固定。

构造图如下：

技术要点：

EPS板宽度不宜大于1200mm，高度不宜大于600mm。

EPS板薄抹灰系统的基层表面应清洁，无油污、脱模剂等妨碍粘结的附着物。凸起、空鼓和疏松部位应剔除并找平。找平层应与墙体粘结牢固，不得有脱层、空鼓、裂缝，面层不得有粉化、起皮、爆灰等现象。

粘贴EPS板时，应将胶粘剂涂在EPS板背面，涂胶粘剂面积不得小于EPS

板面积的

40% 。

EPS板应按顺砌方式粘贴，竖缝应逐行错缝。EPS板应粘贴牢固，不得有松动和空鼓。 墙角处EPS板应交错互锁。门窗洞口四角处EPS板不得拼接，应采用整块EPS板切割成形，EPS板接缝应离开角部至少200mm。

作为膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统技术的延伸发展，近年来以XPS板（挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板）作为保温层的XPS板薄抹灰外墙外保温系统，也在工程中得到了大量应用，并且在瓷砖饰面系统用量较大。

XPS板同EPS板相比：

优点：导热系数小、压缩强度高、耐水效果好

缺点：弹性模量大、易翘曲变形、表面光滑、粘结性差、透气性差

所以对于XPS板薄抹灰外墙外保温系统的使用一定要有严格的质量控制措施，如严格控制陈化时间、严禁用再生料生产XPS板、XPS板双面要喷刷界面剂等。

2）胶粉聚苯颗粒保温浆料外墙外保温系统

特点：胶粉聚苯颗粒保温浆料外墙外保温系统以及类似技术的无机保温浆料（如玻化微珠、膨胀珍珠岩、蛭石等）外墙外保温系统，以胶粉聚苯颗粒保温浆料或无机保温浆料作为保温层，可直接在基层墙体上施工，整体性好，无需胶粘剂粘贴，但在基层墙体必须要喷刷界面砂浆，以增加粘结力。

其构造图如下：

特点：胶粉聚苯颗粒保温浆料与无机保温浆料的燃烧性能要优于EPS/XPS板，防火性能好；不利之处是产品导热系数大，很难满足更高的节能要求。另外，浆料类保温材料吸水率高、干缩变形大，湿作业施工后浆料的各项技术指标与理论计算数据或实验室测得数据有较大差异。这种做法若达到计算保温层厚度的要求，施工遍数多、难度大、工期长、费用高，极易造成偷工减料的问题，严重影响工程质量和保温效果，难以达到山东省现行建筑节能设计标准的要求。

为解决单一保温浆料类外墙外保温系统无法满足较高节能标准的要求，一些专业的保温浆料生产企业（如北京振利公司等），将保温浆料与保温板材复合，如保温浆料

+EPS/XPS/PU+

保温浆料，共同做为保温层，这就是我们平时经常说的“三明治”/复合保温做法。

3）EPS板现浇混凝土外墙外保温系统（无网现浇系统）

特点：以现浇混凝土外墙作为基层，EPS板为保温层。EPS板内表面（与现浇混凝土接触的表面）沿水平方向开有矩形齿槽，内、外表面均满涂界面砂浆。

施工时将EPS板置于外模板内侧，并安装锚栓作为辅助固定件。浇灌混凝土后，墙体与EPS板及锚栓结合为一体。EPS板表面抹抗裂砂浆薄抹面层，薄抹面层中满铺玻纤网，外表以涂料为饰面层。

无网现浇系统EPS板两面必须预喷刷界面砂浆。

锚栓每平方米宜设2-3个。

水平抗裂分隔缝宜按楼层设置。垂直抗裂分隔缝宜按墙面面积设置，在板式建筑中不宜大于30m2，在塔式建筑中可视具体情况而定，宜留在阴角部位。

应采用钢制大模板施工。

混凝土一次浇筑高度不宜大于1m，混凝土需振捣密实均匀，墙面及接茬处应光滑、平整。

混凝土浇筑后，EPS板表面局部不平整处宜抹胶粉EPS颗粒保温浆料修补和找平，修补和找平处厚度不得大10mm。

三、屋面节能设计

1、屋面节能设计要点

采用外保温构造，采用轻质高效、吸水率低或不吸水的可长期使用、性能稳定的保温材料，同时要求湿气可及时排除。

目前较多的采用“挤塑型聚苯板”（XPS）作为保温隔热层的倒铺屋面，保温隔热效果非常出色（图5-15）。

2、几种节能屋面及其热工性能指标

（1）高效保温材料保温屋面

选用高效轻质的保温材料，保温层为实铺，热工指标如下表。

（2）架空型保温屋面

在屋面内增加空气层，有利于屋面保温和夏季隔热。

常规做法为：2-3块实心黏土砖砌的墩为肋，上铺钢筋混凝土板，架空层内铺轻质保温材料。

（3）保温、找坡结合型保温屋面

常用浮石砂做保温与找坡结合的构造层，层厚平均在170mm（2%坡度），容重600kg/m3的浮石砂，分层碾压振捣，压缩比1:1:2，与130mm厚混凝土园孔板一起使用，其传热系数K0为0.87W/（m2·K）

（4）倒置型（外）保温屋面

是把保温层置于防水层的外侧，主要有以下2个优点：一是防止阳光直射防水层表面，减小其表面温度升降幅度，延缓其老化进程，延长其使用年限；二是屋顶最外层为卵石层或烧制方砖保护层，其蓄热系数较大，蓄热能力强，有利于调节屋内温度，同时其具有一定吸水性，雨后可通过蒸发降温。（采用挤塑聚苯板XPS，50mm，K00.72W/（m2·K））

第四讲 供热节能设计

一、供暖系统及其分类

供暖系统定义：在冬季，室外温度低于室内温度，房间内的热量通过围护结构（墙、窗、门、地面、屋顶等）不断向外散失，为使室内保持所需的温度，就必须向室内供给相应的热量，这种向室内供给热量的工程设备叫做供暖系统。

供暖系统的分类：

（1）局部供暖系统：将热源和散热设备合并成一个整体，分散设置在各个房间里的供暖系统。局部供暖系统包括火炉采暖、煤气采暖及电热采暖。如火炉、红外线煤气炉、电暖器、电热膜等。

（2）集中供暖系统：由远离采暖房间的热源、输热管道和房间内的散热设备等三部分组成的工程设施，称为集中供暖系统。

热媒：把热量从热源输送到散热设备的物质叫热媒。热媒主要有：热水、蒸汽、热空气。 局部供暖系统：

集中供暖系统：

二、热水供暖系统

定义：以热水作为热媒的供暖系统。它是目前最广泛使用的一种供暖系统。

热水供暖系统的分类：

1、按热媒参数分：低温热水供暖系统（＜100 ℃ ）；高温热水供暖系统（＞100 ℃ ）

2、按系统循环动力分：自然循环（即重力循环）和机械循环系统

3、按系统的每组立管根数分：单管和双管系统

4、按系统的管道敷设方式分：垂直式和水平式

自然循环热水供暖系统

特点：这种系统中不设循环水泵，仅靠供、回水的温度差而形成的密度差所产生的压力使水在系统中进行循环。

这种水的循环作用压力称为自然压头。

下面对自然压头进行理论分析，以二层房屋为例：

首先假定系统沿程热损失为零，即系统中的热媒仅在锅炉内升温及在散热器内降温。 假定图中最低点断面A-A处有一假想阀门，若突然将阀门关闭，则断面A-A两侧所受到的水柱压力之差就是驱使水进行循环流动的自然压头。

机械循环热水供暖系统：

系统组成：锅炉、输热管道、水泵、散热器、膨胀水箱及排气装置。

系统分类：

1、按供水干管位置不同分：上供下回式、下供下回式、下供上回式等

2、按立管与散热器连接形式不同分：双管式、单管式、单双管混合式

3、单管式又分为垂直单管式和水平单管式。

4、单管式按散热器支管与单管连接方式分：顺流式和跨越式。

5、按通过各立管的循环环路的总长度是否相等分：同程式、异程式。

机械循环双管上供下回式：

6

1-热水锅炉；2-供水总立管；3-供水干管；4-供水立管； 5-散热器；6-回水立管；7-回水干管；8-循环水泵；9-膨胀水箱；10-集气罐；11-膨胀管

循环水泵：提供循环动力，促使水在系统内循环，一般安装在回水干管上；

膨胀水箱：容纳系统水热胀冷缩的体积及系统定压（高于大气压力以避免水泵吸入口处水产生汽化），一般通过膨胀管与水泵吸入口相连，并设于系统最高处

集气罐（自动排气阀）：聚集和排出系统中空气。设于供水干管的末端，也就是供水干管的最高处

优点：可调节各房间的散热量，各层的散热器比较均衡；

缺点：由于自然压头的存在，造成系统垂直失调，即上部房间温度偏高，下部房间温度偏低。楼层越高，失调越严重。因此，双管系统不宜在四层以上的建筑中采用

机械循环双管下供下回式：

优点：可以调节各房间的散热量，各层的散热器比较均衡。垂直失调较双管上供下回式要弱一些

注意：双管系统不宜在四层以上的建筑中采用。

三、蒸汽供暖系统

蒸汽供暖的特点：

优点：

1、蒸汽供暖是以水蒸气为热媒，水蒸气在散热器中进行相变（凝结）放出汽化潜热，由于汽化潜热（2500 kJ / kg）比水的温降放热量（1.84Δt.kJ/kg）要大得多。所以：

a、对于流入散热器的过热蒸汽或饱和蒸汽及流出散热器的过冷凝水或饱和凝水，都可近似认为其放热量等于汽化潜热。

b、对于同样热负荷蒸汽供暖所需的蒸汽流量要比热水供暖所需的热水流量小得多。

2、蒸汽的比容是热水的比容的数百倍，因此蒸汽在管中的流速，通常采用比热水高得多的数值，但阻力损失较小。

3、蒸汽的密度小，不会产生很大静压力（相对应于热水的分层供暖）；

4、因蒸汽热媒一般比热水热媒的温度高，传热系数 K（K=A(tp-tn)ß）较大，而散热器散热面积 F=Q/K*Δt，因此对于同一建筑而言，采用蒸汽系统可减少散热器数量；

5、采用蒸汽系统的管道管径较小，所以蒸汽系统的初投资要比热水系统少。

缺点：

6、蒸汽供暖系统的热惰性很小，并采用间歇调节，系统的加热和冷却都很快，房间温度波动较大，特别适应于人群迅速集散的建筑如工业车间、大礼堂、影剧院等。不适合办公、居住建筑。

7、蒸汽供暖系统采用间歇调节，系统管道内交替充满空气、蒸汽，腐蚀快，系统寿命短。

8、因散热器表面温度较高，产生较强的热对流，引起扬尘，卫生条件较差。

蒸汽供暖系统的分类：

1、按蒸汽压力分：

高压蒸汽供暖系统（＞ 1.7x105 Pa）

低压蒸汽供暖系统（≤ 1.7x105 Pa）

真空蒸汽供暖系统（＜ 1.0x105 Pa）

2、按蒸汽干管布置的不同分：上供下回式、下供下回式

3、按立管布置的特点分：单管式、双管式

4、按回水动力的不同分：重力回水、机械回水

四、集中供热系统

1、集中供热系统的类型（方式）

（1）燃煤热电联产集中供热

（2）燃气-蒸汽联合循环热电联产集中供热

（3）大型集中锅炉房供热

燃料：燃煤、燃气、燃油；规模：单台容量 14MW以上；运行：单独或调峰 （4）小型锅炉房供热

单台容量14MW以下规模；缺点：效率低、除尘效果差 （5）电采暖供热方式

1）分散式直接用电设备：如电暖气、电热膜；2）蓄热式电热锅炉，水源热泵 2、集中供热的优点

（1

（2

（3）提高供热质量

（4）便于科学管理，提高效率

（5）减少城市运输及二次污染 （6）节约占地

（7）减轻劳动强度，节约劳动力 （8）改善市容，提高城市现代化水平 五、供热采暖系统节能途径

根据我国北方实地调查，平均每蒸吨热量（0.7MW）只能为6000m2建筑供暖，而理论上0.7MW的锅炉可供暖面积至少应为10000m2，若全面实现建筑节能，则可为15000-19000m2建筑供暖。

供热采暖建筑节能的主要措施：1、提高锅炉热效率；2、调好水力平衡；3、管道保温；4、提高供热采暖系统运行维护的管理水平；5、完善室温控制调节和热量按户计费等。

供热采暖系统节能途径： 1、热源部分：提高燃烧效率、增加热量回收率（JGJ132-2007《居住建筑节能检测标准》）；热源装机容量应与采暖计算热负荷相符；提高热力站运行管理水平；

2、管网部分：要求实现水力平衡；循环水泵选型应符合水输送系数规定值；管道保温应符合规定值；室外热损≤10%（ JGJ132-2007 ）；

3、用户末端：提高维护结构保温性，门窗密闭性；充分利用自由热；热内温控智能化，经济运行；

4、供热采暖按用量计费：按实际供热量计费，依靠经济调节，调动用户节能主动性。 六、供热节能设计

1、一般规定 （1）热源

居住建筑的采暖供热源应以热电厂和区域锅炉房为主要热源；锅炉供暖规划应与城市建设总体规划同步进行，合理规划；工厂区附近应充分考虑利用余热和废热（钢铁厂年余热资源相当于500万t标煤，目前回收利用率仅为25%左右）。

（2）连续供暖进行制度

住宅及其他居住区应按热水连续采暖进行设计，24h使用，全天室内温度保持在舒适范围（夜间允许适当下降），以稳定锅炉热效率及减少燃煤浪费。

（3）采暖供热系统

详细进行热负荷的调查和计算，合理确定系统规模和供热半径，避免“大马拉小车”现象。 如片面考虑安全及能力建设，每吨锅炉供热面积仅5000-6000m2，造成投资及能源浪费。系统规模大时，建议采用间接连接，并将设计供水温度取115-130℃，设计回水温度70-80℃，以提高运行效率，减少输配能耗，便于管理和控制。

（4）采暖供热系统的水力平衡

缺乏流量定量调节手段，系统会出现水力失调，导致室温冷热不均，近端过热，末端过冷。可安装平衡阀、合理布置管路等解决。

（5）锅炉选型与台数

七、室外供热管网设计

1、管网的铺设与保温

供暖的供回水干管通常的做法为埋设于通行式、半通行式或不通行管沟内，也有直接埋设于土层或露明于室外空气的做法。此部分热损无法回收，从而增加锅炉供暖负荷。因此为节能起见，应使室外供热管输送效率达到90%以上。

（1）对于管径较小或二次管网（DN500以下）等，推广直埋管铺设，保温效果好，节省基础投资和运行费用；

（2）供热管道保温层厚度应根据不同材料选择“经济厚度”（《设备和管道保温设计导则》GB 8175-1985）

推荐采用岩棉或矿棉管壳、玻璃棉壳及聚酪酯泡沫保温管3中管壳。

（3）管道保温厚度应随管网供热面积增大而增大；

由于面积增加带来的热损增加，因此规定：当采暖建筑面积不小于5万m2时，应将200-300mm管径的保温厚度在上表的基础上再增加10mm。

2、水力平衡是高品质供热的关键 热网中，由于管路中剩余水力压头及水泵实际运行偏离设计的影响，水力失调经常出现，后果是各支路的流量分配不均，产生冷热不均。为实现均衡、保证室内舒适温度，传统做法：加大循环水泵的循环水量，提高整个管网运行水温（浪费热）；

为使室外管网中水力平衡，主要手段是在各环路的建筑入口设置手动或自动调节装置（平衡阀）或孔板调压装置，以消除各环路余压。

平衡阀的特点：

（1）直线型流量特性；（2）清晰、精确的阀门开度指示；

（3）设有锁定装置，平衡调试后，不能随便变更开度值； （4）阀体上有两个测压小阀，可外界其他仪器； （5）耐压（46kg/cm3）、耐热（3-130℃）；

八、控温与热计量技术

其核心部件为传感单元，即“温包”。温包内有感温介质，通过介质的热胀冷缩，调节阀门开度大小，控制热水流量，实现控温，常用的有：蒸汽压力式、液体（甲醇、甲苯或甘油）膨胀式、固体（石蜡）膨胀式。

国外采暖计量方式主要有两类：一类是针对单户住宅建筑，直接安装小量程热表；另一类是针对公寓式住宅，普遍采用入口设置总热表，每户每个散热器上安装热量分配表，根据分配表读数，计算出每户所占比例，分摊总表耗热量到每户（方便抄表）。

量热表通常由一个热水流量计、一对温度传感器和一个积算仪组成，有机械式和非机械式（脉冲信号）。

第五讲 制冷节能原理 一、常规空调的节能途径

1、空调系统的分类

2、集中式空调节能途径 （1）空调设备的节能措施

机组风量、风压相匹配，选择最经济的运行点；整机漏风少；空气热回收设备的利用；尽量利用可再生能源如太阳能、地热、空气自身供冷能力。

（2）空调系统和室内送风方式

人流量大、空间高大的公共建筑，尽量采用高速喷口诱导送风、分层空调、下送风或座椅送风等技术方式；

现代办公和商务建筑，应采用根据各房间冷热负荷的变风量送风方式。 二、分散空调的节能方式

1、正确选用空调器的容量大小；

制冷量2500w的1匹空调，适合12平米左右的房间使用； 制冷量3200w的1.25匹空调，适合16平米左右的房间使用； 制冷量3500w的1.5匹空调，适合18平米左右的房间使用； 制冷量5000w的两匹空调，适合25平米左右的房间使用。

2、正确安装

避免阳光直射、保证室外机周围有足够空间、窄长房间应安装在宽边等。 3、合理使用

（1）设定适宜的温度

夏季，环境温度22-28℃，相对湿度40-70%并略有微风，人们会感觉很舒适；冬季，环境温度16-22℃，相对湿度高于30%，人们会感觉很舒适；

从节能的角度，夏季室内设定温度每提高1℃，空调减少用电5-10%。 （2）加强通风，保持室内空气通畅、清新。 三、中央空调系统节能 也可归纳为两个方面：一是系统自身在建造方面采用合理的设计方案并正确的安装；二是依靠科学的运行管理方法。

1、准确进行系统负荷设计，“结合实际情况，参考标准并严格执行” 《民用建筑节能设计标准》（采暖居住建筑部分） （JGJ 26-95） 《公共建筑节能设计标准》（ GB 50189-2005 ） 《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ 134-2010 ） 《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》（JGJ 75-2003） 《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》（ JGJ 26-2010 ） 《既有采暖居住建筑节能改造技术规程》（JGJ 129-2000） 《民用建筑热工设计规范》（ GB50176-93 ）……

避免“大马拉小车”！ 2、冷热源节能

冷热源在中央空调系统中被称为主机，其能耗是构成系统总能耗的主要部分。不同冷热源形式的能源效率（OEER）比较如下：

不同季节或在同一天不同时段，建筑物的空调负荷是变化的。冷热源所提供的冷热量在大多数时间内都小于负荷的80%，这种情况机组的工作效率一般小于满负荷运行效率，因此选择冷热源方案时，要重视其部分负荷效率性能；

当然，采用变频调速技术，使冷热源机组具有良好的能量调节特性，是节约冷热水机组耗电的重要技术手段。

四、蓄冷空调系统

1、蓄冷的概念：空调系统在不需要冷量或蓄冷量较少的时间（夜间），利用制冷设备将蓄冷介质中的热量移出，进行冷量储存，并将此冷量用在空调用冷或工艺用冷高峰期。

与平衡电力负荷中“消峰填谷”的概念类似。 2、全负荷蓄冷与部分负荷蓄冷

全负荷蓄冷是将用电高峰期的冷负荷全部转移到用电低谷期，全天所需冷量均由用电低谷时期所蓄的冷量供给，设备投资高，蓄冷装置面积大，但运行费用低，适用于建筑面积巨大，空调制冷要求高的建筑环境；

部分负荷蓄冷即全天所需冷量部分由蓄冷装置提供，投资和装置不大，适合于大多数中央空调系统，目前采用较多。

3、蓄冷设备及介质

蓄冷的介质常用的有水、冰和其他相变材料（共晶盐）。

蓄冰装置有：盘管式、封装式、片冰滑落式、冰晶式。

第六讲 其他建筑节能方法

————太阳能节能建筑

一、太阳能建筑的发展历史

被动式→主动式→零能建筑 二、被动式太阳房

1、基本原理：

1）建筑朝向的正确选择、外部环境的巧妙布置以及建筑形体的控制；2）合理的功能分区；3）材料、结构的恰当选择

2、特点：

1）构造简单；2）造价低廉；3）维护管理方便 3、按集热形式可分为五类

1）直接受益式；2）集热蓄热墙式；3）对流环路式；4）附加阳光间式；5）蓄热屋顶式；

4、直接受益式

原理：冬天阳光通过南向较大面积玻璃窗，直接照射至室内，使室内温度升高。所吸收的太阳能，一部分以辐射、对流方式在室内空间传递，一部分导入蓄热体内，然后逐渐释放出热量。

设计要求：a）合理朝向b）足够窗户面积c）恰当的玻璃选择，减少热损d)合理的遮阳措施

设计内容：a）窗户b）蓄热体（材料、位置、数量）c)活动保温装置(保温帘、保温板、活动百页

)

5、集热蓄热墙式

原理：利用南向垂直集热蓄热墙吸收穿过玻璃采光面的阳光，通过传导、辐射及对流，把热量送至室内。墙的外表面涂成黑色或某种深色，以便有效地吸收阳光

基本形式：特隆布墙

6、对流环路式

南墙设置太阳空气集热（墙），利用墙体上下通风口进行对流循环的采暖形式。

7、集热蓄热墙式与对流环路式相结合的形式

8、附加阳光间式

开设内外通风窗有效改善冬夏季工况﹙通风口可以用门窗代替）

9、蓄热屋顶式

兼有冬季采暖和夏季降温两种功能

二、主动式太阳房：1、液体集热；2、空气集热

作业汇总：

1、名词解释：建筑节能、节能建筑、体形系数、热桥、蓄冷空调；

2、简述：建筑平均能耗的构成及各部分比例；

3、采暖居住建筑的耗热量主要由哪两部分组成？简述其节能的基本原理及具体途径；

4、简答：影响空调负荷的主要因素有哪些？

5、简述：空调建筑节能设计的要点；

6、简述：2011年8月18日，住建部《建筑业“十二五”发展规划》中关于“十二五”期间我国建筑节能的目标；

7、简述：目前常用的建筑墙体绝热材料有哪些？其如何分类？

8、简述：聚苯乙烯泡沫塑料作为建筑绝热材料的优点及缺点；

9、简答：目前常用的节能建筑门、窗、框材料有哪些？

10、建筑物的耗热量如何计算？

11、在进行建筑热工设计时，主要从哪些方面进行考虑（或者说 对哪些问题有设计规定）？

12、建筑外墙保温有哪几种技术形式？

13、外墙外保温技术有哪些优越性？

14、外墙外保温工程有哪些基本规定？

15、目前，国内外外墙外保温技术有哪些种类？

16、简述：膨胀聚苯板（EPS板）薄抹灰外墙外保温系统结构及施工技术要点（可画图说明）；

17、简述：胶粉聚苯颗粒保温浆料外墙外保温系统的构造及特点（可画图说明）；

18、保温节能屋面有哪几种形式？简述其各自的结构及特点（可画图说明）；

19、简述：供暖系统的定义及分类；

20、简述：自然循环热水供暖系统的特点及工作原理；

21、蒸汽供暖系统有哪些优缺点？

22、简述：集中供热的优点有哪些？

23、供热采暖系统的节能途径有哪些？

24、室外供热管网设计主要考虑哪两方面？对于供热管网的铺设和保温有哪些设计规定？

25、简述：控温阀及热量表的基本工作原理；

26、简述：集中式空调的节能途径；

27、简述：分散式空调的节能方式；

28、常用的蓄冷空调设备有哪几种类型？蓄冷介质有哪些？

29、简述：太阳能及其他新能源及可再生能源在建筑节能中有哪些应用？

30、被动式太阳房有哪几种类型？