3 建筑节能与建筑热工设计3 1、建筑节能设计3。1 1,本条从节能设计的角度对公共建筑进行了分类，1.公共建筑的分类 公共建筑的范围非常广泛、各类公共建筑的差别很大,按照建筑分类标准、公共建筑可大致分为以下几类建筑、1、办公建筑.行政办公楼、公共机构办公楼 写字楼。商业办公楼.等。2、旅馆建筑 宾馆，度假村 招待所等。3.商场建筑，百货商场 综合商厦,购物中心，超市、菜市场.家居卖场.专业商店、餐饮建筑等。4.文教建筑、大学，中小学，培训学校等.5,医疗建筑 综合医院、专科医院 疗养院,妇幼保健院等,6 观演建筑。剧场。音乐厅，电影院。礼堂等、7、交通建筑。铁路 公路 水路客运站.航空港等 8,体育建筑。体育场、综合体育馆.游泳馆，跳水馆和其他单项体育馆等，9 博览建筑，会展中心。博物馆 展览馆，美术馆,纪念馆,科技馆等，10 其他建筑,计算中心。信息机房、文化宫。少年宫.宗教建筑等、2,公共建筑节能设计的分类原则.由于公共建筑的使用功能不同。其能耗特征也不同.根据北京市已建建筑的存量统计、办公建筑在北京市已建建筑中不论从建筑面积还是建筑栋数均约占40,其余的建筑类型所占比重大小依次为商场建筑 文教建筑 宾馆建筑和医疗建筑，因此、我们将以上存量面积比较大的几种建筑类型分别建立了计算模型，进行全年能耗模拟计算 计算结果表明、不同功能的建筑物，围护结构的热工性能对全年能耗的影响有所不同,按照使用功能 规模及其能耗特征，将公共建筑分为甲，乙，丙三类,对不同类型的建筑物做出不同的围护结构热工性能规定.大型商场建筑 因夏季空调内扰负荷较大,且存在较大的内区、围护结构的热工性能对全年能耗影响很小,即提高围护结构的热工性能，供暖和空调的综合能耗降低的很少 大型体育建筑 演出建筑.超过20万m2的大型综合体建筑等 其能耗特征与大型商场建筑有类似之处。这类建筑定为甲类.办公建筑,医院建筑,旅馆建筑 文教建筑等、随围护结构的热工性能改变，其暖通空调的能耗变化明显 即提高围护结构的热工性能、供暖和空调的综合能耗降低很多。这类建筑定为乙类 将300m2及其以下总能耗很小的单体建筑定为丙类.单体在300m2及其以下、但总建筑面积超过1000m2的别墅型旅馆建筑群。因工程总面积和能耗不小 归入乙类,3。公共建筑节能设计分类的界定方法 1、界定建筑分类时。其地上部分面积、指室外地坪以上的建筑面积，但当地下室或半地下室四周外墙等外围护结构与室外空气接触部分的面积超过地下室外围护结构总面积的50 时.该层地下室面积计入地上面积。2。判定是否.单栋建筑，以标高.0。00的首层地面为界。0,00以上有连体裙房时。即使裙房之上有多栋塔楼，该建筑整体按一栋建筑对待.0、00以上为多栋建筑群 即使地下室相互连接.也按多栋建筑分别对待，3，当一栋建筑具有多种功能时，原则上是以面积占多的功能作为划分类型的依据.例如办公建筑与商场建筑混合的.办公面积大于商业面积,则按办公建筑处理,属于乙类建筑,但如果一栋建筑中,属于不同分类的功能部分分界很明显、也可以分别按两类建筑处理 例如裙房为大型商场建筑,塔楼为办公或宾馆建筑,裙房可按甲类建筑对待 塔楼按乙类建筑对待,4，根据本标准第1,0、3条的条文说明1款、不设置供暖空调设施的自行车库，汽车库 农贸市场、材料市场等建筑,只有局部房间供暖或空调时,可按供暖空调房间的面积确定其建筑分类，3.1,2、建筑规划设计对建筑能耗有重要影响，因此应对建筑的总平面布置。建筑平.立,剖面形式,太阳辐射.自然通风等气候因素对建筑能耗的影响进行分析，在冬季最大限度地获得太阳辐射热量和减少热损失，夏季最大限度地减少得热和利用自然能降温冷却、以达到节能的目的。3、1、3，根据北京地区的全年各季节日照条件和风向,在其他条件相同的情况下,如果建筑主体朝向由南北向改为东西向、冬季供暖能耗有所增大，夏季供冷负荷或遮阳设施建设费用将增大更多，因此建筑的主朝向宜采用南北向或接近南北向,3。1,4、建筑设计应根据场地和气候条件，在满足建筑功能和美观要求的前提下、优先通过优化建筑外形和内部空间布局,充分利用自然采光以减少建筑的人工照明需求，适时合理地利用自然通风以消除建筑余热余湿、同时通过围护结构的保温隔热和遮阳措施减少通过围护结构形成的建筑冷热负荷、达到降低建筑能耗需求的目的。3，1。5,本条是对合理确定冷热源和通风空调设备机房的位置的要求,尽可能减少空调冷热水系统和风系统的输送能耗。需要从建筑布局上予以支持、3、1。6、强制性条文,体形系数S是表征建筑热工特性的一个重要指标，与建筑物的层数，体量.形状等因素有关、在建筑物的供暖耗热量中 围护结构的传热耗热量占有很大比例,建筑物体形系数越大 即发生向外传热的围护结构面积相对越大,经计算、2.4层的低层建筑S大多在0。35左右.5 8层的多层建筑体形系数大多在0，30左右、高层和超高层建筑的体形系数一般小于0、25.这些建筑均大于800m2 实际工程中 只有小于等于800m2的3层以下的小规模建筑,或者极少数形状奇特的建筑有可能超过0.40 因此、绝大部分工程是可以满足本条正文中对S值的强制性规定的,对于设计时有可能超过规定的极少数建筑，应在满足建筑功能的条件下 减少建筑体形的凹凸或错落.降低建筑物体形系数、以满足本条的强制性规定,3，1，7.3.1，8、强制性条文 窗墙面积比ML，MLZ,既是影响建筑能耗的重要因素，也受建筑日照.采光,自然通风等室内环境要求的制约，一般围护结构的透光部位和外门的保温隔热性能比外墙差很多 ML。MLZ,越大、供暖和空调能耗也越大。因此、从降低建筑能耗的角度出发。必须限制ML.MLZ,值、对于大型公共建筑。人们希望空间更加通透明亮、立面更加美观，形态更为丰富，本标准充分考虑了这种需要、由于目前工程建设标准较前几年普遍提高.本市新建写字楼4，0m层高,2.8m净高。已是主流产品 当采用全玻璃幕墙时，如果按照结构800mm柱宽。800mm梁高和8.4m柱网进行计算 窗墙比为0.72、见图1 如果首，二层有大于4m层高的裙房.或者有梁柱的部位保温做法达不到外墙的要求.窗墙比还会增大。如果限值规定偏小 有些工程会不好做,甚至出现为应付审查而作假的现象,为确保标准的实施.将甲乙类建筑单一立面的窗墙面积比ML的上限定为0,75.当采用较大的ML时、需用提高玻璃的热工性能来弥补、但会提高造价，因此.应尽可能严格控制大面积采用透明玻璃，或其他透明材料.的幕墙。由于公共建筑形式的多样化和建筑功能的需要 许多公共建筑设有中庭 希望在建筑的内区有一个通透明亮。具有良好的微气候及人工生态环境的公共空间,但从目前已经建成的工程来看 大量建筑中庭的热环境不理想且能耗很大.主要原因是中庭透光材料的热工性能与非透光屋面相比较差，传热损失和太阳辐射得热过大,因此对屋面透光部位的面积比MW也应予以限制 图1，4m层高建筑最大窗墙面积比示意.对于甲类建筑中一些因视觉,采光效果等需要加大立面和屋面透光面积的建筑，如果所设计的建筑满足不了ML和MW的规定指标要求、突破了限值.则必须按本标准第3,3节的规定对该建筑进行权衡判断，3。1.9。甲类和乙类建筑,当单一立面的窗墙面积比ML不小于0、4时，考虑到改善房间自然采光条件以节约照明能耗，规定玻璃。或其他透光材料，的可见光透射比不应小于0、4，当窗墙面积比较小时、应大于等于0、6。3,1.10。建筑物的自然通风设计应通过建筑设计实现,1、有些建筑为了追求视觉效果和建筑立面的设计风格，外窗的可开启面积比例有逐渐下降的趋势、有的甚至使外窗完全封闭，在春 秋季节和冬。夏季的某些时段,开窗通风是减少空调通风设备的运行时间,改善室内空气质量和提高室内热舒适性的重要手段.外窗的有效开启面积.实际开口面积.过小.会严重影响建筑室内的自然通风效果、居住建筑采用窗地比来控制开窗面积,但甲、乙类公共建筑一般进深较大存在内区,用窗地比难以确定，因此采用立面面积为基数来控制、本条关于开窗面积的规定适用于允许自然通风的一般公共建筑，一些特殊建筑由于功能需要不允许开窗。例如影剧院等不能自然采光通风,商场布置货架等功能需要也不能开窗等.则可以不执行 外窗开启扇的有效通风面积 指窗开启最大时的垂直或水平投影面积，具体计算方法见附录A 1 6，一般开启扇的高度大于宽度,因此同样尺寸的窗户。开启距离一样时.有效通风面积平开窗大于上悬窗，有效通风面积不应小于该立面面积的5,的规定、就是考虑最不利的上悬窗做出的 公共建筑最常用的一般开启扇窗高度为2000mm.窗宽度为b.根据建筑相关标准、开启距离不宜大于300mm.则有效通风面积为水平投影面积300 b 占窗面积的比例为、300、b、2000、b、15 当建筑物窗墙面积比约为0，33时 如果所有窗扇开启、有效通风面积为该立面面积的5 公共建筑的窗墙面积比一般大于0。33。完全能够满足要求,当建筑物的一些立面窗墙面积比过小时,则需要选用有效通风面积更大的可开启外窗。例如内平开窗的有效通风换气面积可达窗面积的100.2 一些标志性的甲类建筑由于立面要求 采用异形或大面积整体玻璃幕墙 设开启窗扇有困难。允许采取其他的通风换气措施、包括设置机械通风装置替代,超高层建筑100m以上部分设开启扇有困难，宜在建筑的非超高部分设开启窗扇自然通风,主要是考虑过渡季使用,减少机械通风能耗.这时室内楼梯间,电梯井等垂直通道的温度与室外温度的差距较小,下部开窗也不会出现因热压形成,拔风.等问题、冬季和夏季供暖空调时则采取有组织的机械通风措施,不会开启外窗，当建筑高度过高，冬季热压差过大时，下部开启窗扇有可能开关困难或关闭不严、因此超高层建筑不强求下部开窗,不设开启窗扇时应采取其他的通风换气措施。3、建筑中庭空间高大,在炎热的夏季.太阳辐射将会使中庭内温度过高，大大增加建筑物的空调能耗，自然通风是改善建筑热环境，节约通风空调能耗最为简单。经济,具有良好效果的技术措施,采用自然通风能提供新鲜、清洁的自然空气、新风,降低中庭内过高的空气温度.减少中庭空调的负荷 从而节约能源.而且中庭通风改善了中庭内热环境条件、有利于人们的生理和心理健康。满足了人和大自然交往的心理要求.提高建筑中庭的舒适度。所以中庭通风应充分考虑自然通风.例如设置可方便开启.电动。的高窗等、必要时可设置机械排风。4、体育馆比赛大厅等人员密集的高大空间。在过渡季群众活动时,冷负荷远未达到设计工况数值,完全可以通过自然通风达到降温要求 以降低通风空调能耗、3.1，11，东西向外窗和天窗的太阳辐射负荷、对夏季空调能耗影响很大。设置有效的遮阳设施 是空调节能的重要环节.遮阳设施包括活动外遮阳。固定外遮阳.中间遮阳等方式,屋面还可以采用内遮阳避免阳光直射至人员活动区、其中活动外遮阳设施 夏季可以最大幅度遮挡太阳辐射热进入室内，而冬季则不影响房间的太阳入射得热，推荐优先选用。通风屋面和绿化对降低夏季空调能耗和改善夏季室内热环境起到很大作用,而且实施方便 增加投资不多 因此推荐采用.经分析论证.钢结构等体系的外墙采用轻体结构,其东西向外墙和屋面的内表面温度容易超标、采用设置通风间层的措施比较容易达到改善室内热环境和节能的目的.3.1.12.在冬季。外门的频繁开启造成室外冷空气大量进入室内，且这种情况不仅限于主导风向的北向、建筑层数越多。室内外温差越大。热压作用使室外冷空气进入越多。导致室内热环境恶化和供暖能耗大量增加。因此，应采取减少冷风进入的措施,人员出入频繁外门的空间不与垂直通道，楼、电梯间 直接连通.是为了防止产生烟囱效应.3。1 13 首先应优先利用建筑设计自身实现自然采光。当利用建筑设计自身实现的自然采光不能满足照明要求时 应根据工程的地理位置.日照情况并进行经济、技术比较，合理地选择导光或反光装置 可采用主动式或被动式导光系统、主动式导光系统采光部分实时跟踪太阳，以获得更好的采光效果。该系统效率较高.但机械。控制较复杂.造价较高 被动式导光系统采光部分固定不动、不需跟踪太阳 其特点是系统效率不如主动式系统高,但结构.控制较简单、造价低廉。3.1，14 房间内表面反射比高.对照度的提高有明显作用、参见国家标准,建筑采光设计标准。3 1，15 此条是对电梯等运行控制的节能要求。建筑设计应选用具有这些功能的电梯 自动扶梯，自动人行步道。或要求电梯等具备这些功能、其中电梯设置群控功能，可以最大限度地减少等候时间.减少电梯运行次数 轿箱内一段时间无预置指令时、电梯自动转为节能方式主要是关闭部分轿箱照明和风扇、高速电梯可考虑能量再生电梯，