21世纪北方节能建筑的热工设计

摘要： 在3年的时间内，通过国内外调查研究，设计论证、实施及热工测试工作。达到了第三阶段节能30％的目标，单位面积的耗热量为15.95w/㎡，比设计值还要小。当然作好建筑物的节能工作，在结构、采暖系统、照明等方面都有大量的工作要作。在这暗无天日里只介绍热工方面的设计工作，供设计人员参考。

关键词： 节能建筑 耗热量 结构 热工设计
 

建筑节能在国内外一直是倍受重视的研究课题，优其在我国建筑行业科技发展与产业的建设中更是一个紧迫的、重要的研究课题。

一、前言

我国是能源短缺的国家，人均能源占有率不足美国等发达国家的1/5。但我国的能源浪费又十分严重，能源便用不合理。在建筑方面有人作过统计，我国以采暖、空调为主的建筑能耗占全国能耗的10.7％，占采暖地区社会能耗的21.4％。具体表现为外墙、屋顶耗能为发达国家的4倍，门窗为2倍，空气渗透为5倍。为此国家建设部制订了建筑节能规划，提出了从1996年至2005年分三个阶段，每阶段逐级节能30％。为此1999年我校同德国奥尔登堡高等专科学校、长春星宇集团合作在吉林省立顶“21世纪北方节能建筑的研究”。研究确定建筑耗热量指标不高于17.4w/㎡。课题结束后，在长春工程学院建成306㎡的示范性绿色节能建筑，在星宇名家住宅小区建成6871㎡的示范工程。本文以306㎡的示范工程为基准，对该顶目的热工设计作以简单介绍。

二、外墙的热工设计

为保证建筑耗热指标17.4w/㎡的限制，外墙的传热系数限值为≤0.3w/㎡k。

1、外墙主体部位的传热系数计算

主墙体结构见图一：

图一主墙结构图

墙体的传热系数的计算用下式：

W/ ㎡.℃ (4)

式中：K---墙体的传热系数，W/㎡．℃；

---墙体内外表面的对流换热系数，W/㎡.℃；

---墙体各层的厚度，m;

---墙体各层的导热系数，W/m．℃。

对于围护结构内表面的换热系数，查暖通空调设计技术措施P28得R=0.133；则=7.52W/ m.℃；查查暖通空调设计技术措施P30得=23W/ m.℃。查得：水泥沙浆面层的导热系数为0.93；增强纤维网布的导热系数为0。058；苯板的导热系数为0.027；聚合砂浆的导热系数为0.93；混凝土空心砖的导热系数为0.29；聚合砂浆内饰面的导热系数为0.93。

代入已知条件得：

W/㎡．℃

主墙体部分的面积为外墙总面积减去窗洞面、窗台上部冷桥的面积、窗台下部冷桥的面积、楼处冷桥的面积、外门洞面积、二楼门连窗的面积，本建筑的窗洞面积为，6×1.5×1.6+12×1.8×1.6+6×0.9×1.6=57.6㎡，外门洞的面积有一楼二个M₄，二楼二个M₁，总面积为：1×2×2+0.7×2×2=7.8㎡，

所以主墙体部分的面积为：

㎡

2、外墙周边热桥部分的传热系数

（1）窗台下边部分的传热系数

窗台部分见图二：

图二窗台下部墙体图

窗台板取100㎜厚，材料为钢筋混凝土，导热系数为1.512W/m．℃，中间苯板的导热系数为0.027W/m．℃，内表面对流换系数为7.52W/㎡.℃，外表对流换热系数为23W/㎡.℃。则传热系数如下：

W/㎡.℃

窗台下部冷桥的面积计算，一、二层C₁（洞口尺寸1500*1600）窗共6个，C₂（洞口尺寸1800*1600）窗共12个，C₃（洞口尺寸900*1600）窗共6个，二楼两个门连窗的下部冷桥的面积，窗台板伸出窗洞一侧为120㎜总面积为：

㎡

（2）窗台上边部分的传热系数

窗台上边部分的结构见图三：

[1] [2] [3] 下一页