5 2 建筑物围护结构热工性能权衡判断5 2.1 强制性条文、本标准为满足居住建筑节能设计提供了两种方法，一是符合第5,1节的规定性指标要求.二是满足5.2节建筑物围护结构热工性能权衡判断的要求、对大量的居住建筑而言、它们围护结构的热工性能.开窗面积和体形系数等都能满足4。3和5、1节中节能设计规定性指标的要求、它们的供暖。空调能耗已经在编制本标准的过程中经过了大量的计算、能满足节能标准目标的要求。相应技术措施均具有较好的技术经济型,应优先采用规定性指标进行设计、而本节是对居住建筑节能设计进行性能指标设计。对于在某些方面不符合规定性指标的建筑.但可以采取在其他方面增强节能技术措施的方法 仍然能达到节能标准的目标，例如建筑的体形系数超过了第4，3 1条的规定。但是在权衡判断限值要求范围内。它可以采取提高围护结构热工性能的方法,来达到节能标准的目标.方法是必须经过计算证明建筑的能耗性指标在标准的控制以内、对于四川地区高海拔严寒。寒冷地区均处于太阳能资源丰富地区。南向外窗作为太阳能得热部件考虑、采用太阳得热系数较大可以增加进入室内太阳辐射量 此时可适当降低南向外窗的传热系数。对于当南向外窗传热系数不满足5.1节规定限值时,可参与围护结构热工性能动态权衡判断.5.2。2。强制性条文。本条文制定的目的是在进行节能设计时、保证建筑围护结构的保温隔热效果。防止某些方面弄虚作假、保证设计质量。达到节能标准的目标，规定在进行性能化设计时限定了部分围护结构热工性能必须满足标准要求才能进行设计 本标准规定，夏热冬冷地区的屋面,外墙。凸窗的非透明部分 分户墙以及起居室.卧室、书房等功能房间楼板的传热系数，外窗的传热系数和太阳得热系数SHGC必须满足不能突破,必须满足本标准第5。1，1条、5。1、3条，5 1,5条的规定，5，2.3 引自行业标准，夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准、JGJ、134、2010中相关条文，建筑物的耗热量.耗冷量指标综合反映了建筑设计和围护结构热工性能的优劣,因此是节能建筑的重要控制指标。围护结构热工性能好的居住建筑,在不配备供暖,空调设备的条件下、冬夏季的室内温度情况也要比一般居住建筑好、建筑节能除了改善建筑围护结构的热工性能之外、提高空调，供暖设备的效率也是一个很重要的方面、夏热冬冷地区冬季室内外温差比北方严寒和寒冷地区小得多，改善建筑围护结构的热工性能所发挥的节能作用不如高海拔严寒，寒冷地区大，因此提高空调、供暖设备的效率显得更加重要,按照本标准设定的计算条件，在计算出来全年供暖和空调所节约的能耗中。建筑围护结构的贡献略低于供暖空调系统，因此要控制空调和供暖年耗电量.真正达到节能的目标、必须使用高效率的空调和供暖设备或系统，本标准没有明确划定供暖期和空调期.而是用空调和供暖年耗电量作为控制指标、主要原因是夏热冬冷地区的居住建筑目前极少配备集中供热和供冷系统。空调和供暖基本上是居民的个人行为.春、秋两季。气温突降或骤升时、不论是否已到了所谓的供暖期或空调期.居民都有可能开启冷暖型空调器供暖或降温，空调、供暖设备的运行时间很集中，用电的峰值负荷对电网的压力很大.除了耗电量之外，空调,供暖的用电负荷也是一个重要指标.设计时应予以足够的重视,由于夏热冬冷地区的气候特性 室内外温差比较小,一天之内温度波动对围护结构传热的影响比较大、尤其是夏季,白天室外气温很高，又有很强的太阳辐射。热量通过围护结构从室外传入室内、夜里室外温度下降比室内温度快，热量有可能通过围护结构从室内传向室外、由于这个原因 为了比较准确地计算供暖、空调负荷，并与现行国标，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范。GB，50736。2012保持一致 需要采用动态计算方法 动态的计算方法有很多 暖通空调设计手册里的冷负荷计算法就是一种常用的动态的计算方法。本标准采用了反应系数计算方法 并采用美国劳伦斯伯克力国家实验室开发的DOE，2软件作为计算工具。DOE，2用反应系数法来计算建筑围护结构的传热量 反应系数法是先计算围护结构内外表面温度和热流对一个单位三角波温度扰量的反应。计算出围护结构的吸热,放热和传热反应系数 然后将任意变化的室外温度分解成一个个可叠加的三角波,利用导热微分方程可叠加的性质、将围护结构对每一个温度三角波的反应叠加起来,得到任意一个时刻围护结构表面的温度和热流.DOE，2用反应系数法来计算建筑围护结构的传热量，反应系数的基本原理如下，参照下图。当室内温度恒为零、室外侧有一个单位等腰三角波形温度扰量作用时、从作用时刻算起,单位面积壁体外表面逐时所吸收的热量。称为壁体外表面的吸热反应系数,用符号X、j 表示、通过单位面积壁体逐时传入室内的热量.称为壁体传热反应系数，用符号Y,j,表示，与上述情况相反。当室外温度恒为零、室内侧有一个单位等腰三角波形温度扰量作用时，从作用时刻算起,单位面积壁体内表面逐时所吸收的热量，称为壁体内表面的吸热反应系数,用符号Z，j、表示，通过单位面积壁体逐时传至室外的热量。仍称为壁体传热反应系数,数值与前一种情况相等。固仍用符号Y j，表示 传热反应系数和内外壁面的吸热反应系数的单位均为W m2,符号括号中的j 0,1 2,表示单位扰量作用时刻以后j，τ小时。一般情况 τ均取1h、所以X。5,就表示单位扰量作用时刻以后5h的外壁面吸热反应系数，反应系数的计算可以参考专门的资料或使用专门的计算机程序.有了反应系数后就可以利用下式计算第n个时刻 室内从室外通过板壁围护结构的传热得热量HG，n。式中 tz，n、j,第n.j时刻室外综合温度.tr,n。j 第n.j时刻室内温度，特别地当室内温度tr不变时，此式还可以简化成 式中 K。板壁的传热系数，能耗分析软件还可以采用其他经建设部或四川省住房和城乡建设厅测试认可的软件,软件可模拟建筑物供暖、空调的热过程.用户可以输入建筑物的几何形状和尺寸，可以输入建筑围护结构的细节,可以输入室内人员。电器，炊事 照明等的作息时间.可以输入一年8760h的气象数据，可以选择空调系统的类型和容量等参数。软件根据用户输入的数据进行计算。计算结果以各种各样的报告形式来提供 本标准第5 2节的目的是审查那些不完全符合第4章和第5。1节规定的居住建筑是否也能满足节能目标的要求.为了在不同的建筑之间建立起一个公平合理的可比性、并简化审查工作量 本条特意规定了计算的标准条件，计算时取卧室，起居室和书房的室内温度.冬季全天为18 夏季全天为26，换气次数为1，0次 h、其他房间不控温 供暖设备的额定能效比取3.0,主要是考虑冬季供暖设备部分使用家用冷暖型、风冷热泵,空调器 部分仍使用电热型供暖器 空调设备额定能效比取3、3，主要是考虑家用空调器国家标准规定的2级能效比、在计算中取2级的设备额定能效比。主要目的是鼓励采用节能产品,由于夏热冬冷地区室内供暖。空调设备的配置实际上是居民个人的行为.本标准实际上能控制的主要是建筑围护结构,所以在计算中适当降低设备的额定能效比对居住建筑实际达到节能65 的目标是有利的，居住建筑的内部得热在冬季可以减小供暖负荷,在夏季则增大空调负荷，在计算时将内部得热分为照明和其他 人员。家电,炊事等。两类来考虑 对人员.炊事和家电得热还分别考虑供暖空调和非供暖空调房间的情况,室内得热的多少随机性很强.在计算中取定值、与实际情况是有出入的、但是为了使不同的建筑之间具有可比性,本标准规定在计算中取定值，在计算中室内照明得热按每平方米每天耗电0,0141kW.h取值。室内人员，炊事和视听设备等的其他得热、分为显热和潜热两部分、对卧室和起居室、显热按每天4，33kW，h。潜热按每天1。69kW，h取值.对厨房和卫生间。显热按每天2、9kW.h、潜热按每天1，76kW、h取值，折合到每小时的平均值约为4，3W,m2 参照建筑.是用来计算所设计建筑供暖空调耗电量的限值的、因此。参照建筑必须在大小,形状,朝向 内部的房间划分及使用功能等各个方面与所设计的实际建筑物相同。围护结构热工性能参数应符合第5,1节规定性指标的要求,这样的参照建筑才有比对的意义，外墙平均传热系数是指考虑了墙体上的热桥的传热损失之后的一个当量传热系数。由于随着墙体保温性能的提高。热桥对整个墙体的传热性能的相对影响越来越大，用外墙平均传热系数计算墙体传热的好处是更加接近实际情况 缺点是比较复杂。5。2,4、引自行业标准.严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准,JGJ.26 2010中相关条文.第5、1节对高海拔严寒、寒冷地区各气候区的建筑围护结构提出了明确的热工性能要求 如果这些热工性能要求全部得到满足，则可认定设计的建筑满足本标准的节能设计要求、但是，随着住宅的商品化,开发商和建筑师越来越关注住宅建筑的个性化.有时会出现所设计建筑不能全部满足各部分建筑围护结构热工性能要求的情况 在这种情况下,不能简单地判定该建筑不满足本标准的节能设计要求.因为第5.1节是对每一个部分分别提出热工性能要求.而实际上对建筑物供暖负荷的影响是所有建筑围护结构热工性能的综合结果，某一部分的热工性能差一些可以通过提高另一部分的热工性能弥补回来、例如某建筑的体形系数超过了第4.3.1条提出的限值,通过提高该建筑墙体和外窗的保温性能,完全有可能使传热损失仍旧得到很好的控制。为了尊重建筑师的创造性工作,同时又使所设计的建筑能够符合节能设计标准的要求。故引入建筑围护结构总体热工性能是否达到要求的权衡判断法 权衡判断法不拘泥于建筑围护结构各局部的热工性能。而是着眼于总体热工性能是否满足节能标准的要求、与2012版标准一致.建筑围护结构热工性能权衡判断以计算的建筑物单位面积耗热量表征的节能综合指标为判据,也可采用动态计算方法计算的供暖.空调年耗电量之和表征的建筑节能综合指标为判据、附录A中表A、0,2。2的高海拔严寒.寒冷地区各城市的建筑物耗热量指标限值,是根据1.3层，4。6层，7，11层、12 15层一些比较典型的建筑计算出来的、这些建筑的体形系数满足表4。3,1的要求 围护结构热工性能参数满足第5，1.1条、外窗的热工性能满足第5，1。3条的要求提出的 因此作为建筑围护结构的总体热工性能权衡判断的基准 建筑物耗热量指标实际上是一个.功率、即单位建筑面积单位时间内消耗的热量.将其乘以供暖时间.就得到单位建筑面积需要供热系统提供的热量、高海拔严寒.寒冷地区的建筑物耗热量指标采用稳态传热的方法来计算、在设计阶段。要控制建筑物耗热量指标，最主要的就是控制折合到单位建筑面积上单位时间内通过建筑围护结构的传热量，外墙传热系数的修正系数主要是考虑太阳辐射和夜间天空辐射对外墙传热的影响 外墙设置了保温层之后,其主断面上的保温性能一般都很好,通过主断面流到室外的热量比较小。与此同时通过梁,柱.窗口周边的热桥流到室外的热量在总热量中的比例越来越大 因此一定要用外墙平均传热系数来计算通过墙的传热量。由于外墙上可能出现的热桥情况非常复杂。沿用以前标准的面积加权法不能准确地计算,因此在附录B中引入了一种基于二维传热的计算方法.这与现行ISO标准是一致的，附录B中引入的基于二维传热的计算方法比以前标准规定的面积加权计算方法复杂得多。但这是为了提高居住建筑的节能设计水平不得不付出的一个代价，对于高海拔严寒 寒冷地区住宅建筑大量使用的外保温墙体 如果窗口等节点处理得比较合理，其热桥的影响可以控制在一个相对较小的范围。为了简化计算方便设计 针对外保温墙体附录B中也规定了修正系数。墙体的平均传热系数可以用主体部位传热系数乘以修正系数来计算,避免复杂的线传热系数计算，屋顶传热系数的修正系数主要是考虑太阳辐射和夜间天空辐射对屋顶传热的影响 与外墙相比,屋顶上出现热桥的可能性要小得多、因此、如果确有明显的热桥.同样用附录B中的计算方法计算屋顶的平均传热系数,如无明显的热桥、则屋顶的平均传热系数就等于屋顶主断面的传热系数.由于土壤的巨大蓄热作用.地面的传热是一个很复杂的非稳态传热过程。而且具有很强的二维或三维。墙角部分，特性、式,5,2.4。5,中的地面传热系数实际上是一个当量传热系数 无法简单地通过地面的材料层构造计算确定。只能通过非稳态二维或三维传热计算程序确定 式、5。2,4.5,中的温差项.tn、te。也是为了计算方便取的，并没有很强的物理意义。在本标准中,地面当量传热系数是按如下方式计算确定的，按地面实际构造建立一个二维的计算模型.然后用一个二维非稳态程序计算若干年。直到地下温度分布呈现出以年为周期的变化 然后统计整个供暖期的地面传热量，这个传热量除以供暖期时间。地面面积和供暖期计算温差就得出地面当量传热系数 对于多层 中高层，高层住宅、地面传热只占整个外围护结构传热的一小部分.计算可以不求那么准确，低层建筑地面传热占整个外围护结构传热的比重大一些,尽可能计算准确、外窗、外门的传热分成两部分来计算、前一部分是室内外温差引起的传热、后一部分是透过外窗 外门的透明部分进入室内的太阳辐射得热,式 5，2 4.6,与以前标准的引进太阳辐射修正系数计算外门、窗的传热有很大的不同.比以前的计算要复杂很多。之所以引入复杂的计算，是因为这些年来玻璃工业取得了长足的发展，玻璃的种类非常多 透过玻璃的太阳辐射得热不一定与玻璃的传热系数密切相关，因此用传热系数乘以一个系数修正太阳辐射得热的影响误差比较大。引入分开计算室内外温差传热和透明部分的太阳辐射得热这种复杂的方法也是为了提高居住建筑的节能设计水平不得不付出的一个代价 对于标准尺寸。1500mm,1500mm左右。的PVC塑钢窗或木窗、窗框比可取0,30,太阳辐射修正系数Cmc,0,87 0、9,0。7 玻璃的遮阳系数,外遮阳系数 0，55、玻璃的遮阳系数,外遮阳系数，对于标准尺寸，1500mm，1500mm左右.的无外遮阳的铝合金窗，窗框比可取0 20。太阳辐射修正系数Cmc。0、87 0，9，0.8，玻璃的遮阳系数。外遮阳系数.0 63.玻璃的遮阳系数.外遮阳系数 无透明部分的外门太阳辐射修正系数Cmc取值0.式、5 2、4.7。计算室内外空气交换引起的热损失，空气密度可以按照下式计算、