建築節能保溫設計屬於建築設計的重要組成部分，其目的是為了保證室內具有足夠的熱環境質量，同時儘可能地節約採暖能耗。當然，為了保證寒冷地區和嚴寒地區冬季室內熱環境達到應有標準，除建築保溫外，還需要有採暖設備來供給熱量。但在同樣供熱條件下，建築保溫性能良好與否是決定室內環境的重要條件。

《公共建築節能設計標準》GB50189-2015中3.1.4：建築設計應遵循被動節能措施優先的原則，充分利用天然採光、自然通風，結合圍護結構保溫隔熱和遮陽措施，降低建築的用能需求。

在公共建築中，尤其以辦公建築、大中型商場，一級高檔旅館飯店等幾類建築，在建築的標準、功能及設置全年空調採暖系統等方面有許多共性，而且其採暖空調能耗特別高，採暖空調節能潛力也最大。

在公共建築（特別是大型商場、高檔旅館酒店、高檔辦公樓等）的全年能耗中，大約50%~60%消耗於空調製冷與採暖系統，20%~30%用於照明。而在空調採暖這部分能耗中，大約20%~50%由外圍結構傳熱消耗（夏熱冬暖地區大約20%，夏熱冬冷地區大約35%，寒冷地區大約40%，嚴寒地區大約50%）。從目前情況分析，這些建築在維護結構、採暖空調系統，以及照明方面，共有節約能源50%的潛力。

我國建築節能設計現行標準：

節能計算選用規範：

1.《公共建築節能設計標準 GB50189-2015》

2.《民用建築熱工設計規範 GB50176-2016》

3.《夏熱冬冷地區居住建築節能設計標準 JGJ134-2010》

4.《夏熱冬暖地區居住建築節能設計標準 GJ134-2012》

5.《嚴寒和寒冷地區居住建築節能設計標準JGJ 26-2010》

參考構造做法圖集：

1.《屋面節能建築構造 06J204》

2.《公共建築節能構造-嚴寒和寒冷地區 06J908-1》

3.《公共建築節能構造-夏熱冬冷和夏熱冬暖地區 06J908-2》

4.《外牆外保溫建築構造 10J121 》

註：工業建築原則上不進行節能設計計算。

說明：在我們所做的公共建築設計中可能會涉及居住建築的設計，如職工宿舍，這種情況下需參考居住建築節能設計相關標準。

夏熱冬冷地區的範圍大致為隴海線以南，南嶺以北，四川盆地以東，包括上海、重慶二直轄市，湖北、湖南、江西、安徽、浙江五省全部，四川、貴州二省東半部，江蘇、河南二省南半部，福建省北半部，陝西、甘肅二省南端，廣東、廣西二省區北端，涉及16個省、市、自治區。該地區面積約180萬平方公里，人口5.5億左右，國內生產總值約占全國的48％，是一個人口密集、經濟發達的地區，是我們設計工作中常接觸的區域。因此，在後面的講解中主要以《公共建築節能設計標準 GB50189-2015》和《夏熱冬冷地區居住建築節能設計標準 JGJ134-2010》為主要參考資料進行引用講解。

根據2009年1月1日施行的《建築工程設計文件編制深度規定》4.3.10建築施工圖所帶節能計算書應滿足以下要求：

1.嚴寒地區A區，嚴寒地區B區及寒冷地區需計算體形係數，夏熱冬冷地區與夏熱冬暖地區不需計算體形係數；

2.各單一朝向窗牆面積比計算（包括天窗屋面比），設計外窗包括玻璃幕牆的可視部分的熱工性能滿足規範的限制要求；

3.設計外牆（包括玻璃幕牆的非可視部分）、屋面、與室外接觸的架空樓板（或外挑樓板）、地面、地下室外牆、外門、採暖與非採暖房間的隔牆和樓板、分戶牆等的熱工性能計算；

4.當規範允許的個別限值超過要求，按照圍護結構熱工性能的權衡判斷，使圍護結構總體熱工性能滿足節能要求。

公共建築節能計算的幾個重要參數指標：

1.體型係數：建築物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值。外表面積中，不包括地面和不採暖樓梯間隔牆和戶門的面積。建築物外表面積應按牆面面積、屋頂面積和下表面直接接觸室外空氣的樓板面積的總和計算。

體型係數對建築能耗影響非常顯著。體型係數越小，單位建築面積對應的外表面積越小，外圍結構的傳熱損失越小。從降低建築能耗的角度出發，應該將體型係數控制在一較低的水平上。--《夏熱冬冷地區住宅建築節能設計標準》JGJ134-2010

3.2.1 嚴寒和寒冷地區公共建築體形係數應符合表3．2．1的規定。

表3.2.1 嚴寒和寒冷地區公共建築體形係數

-《公共建築節能設計標準》GB50189-2015

夏熱冬冷地區居住建築的體型係數限值

體形係數的計算方法：

S=F0/V0

F0=E1+E2+E3+E4+R1；R1=R*1.2

V0=M1*h1+M2*h2+…+（R*hi）/3

S：體形係數；F0：建築物的外表面積；V0：建築物的體積。

R1：建築屋頂總表面積

E1--E4：建築物各外立面面積

M1、M2 –Mi：建築物各層面積

h1、h2…hi：建築物各層層高

R：建築屋頂面積

2.窗牆面積比：窗牆面積比是指窗戶洞口與房間立面單元面積（即建築層高與開間定位線圍成的面積）之比。

建築層高：建築物上下兩層間的高度差值（一般以樓面高度間的差值或上下橫樑間的差值）稱建築層高。開間定位線即軸線。

《公共建築節能設計標準》GB50189-2015：

3.2.2 嚴寒地區甲類公共建築各單一立面窗牆面積比(包括透光幕牆)均不宜大於0.60；其他地區甲類公共建築各單一立面窗牆面積比(包括透光幕牆)均不宜大於0.70。

《夏熱冬冷地區住宅建築節能設計標準》JGJ134-2010中對不同朝向的窗牆比有明確要求，如下表：

外窗（包括透明幕牆）的節能要求：外窗的可開啟面積不應小於窗面積的30%；透明幕牆應具有可開啟部分或設有通風換氣裝置。外窗的氣密性不應低於《建築外窗氣密性能分級及其檢測方法》GB7107規定的4級。透明幕牆的氣密性不應低於《建築幕牆物理性能分級》GB/T15225規定的3級。

《公共建築節能設計標準》GB50189-2015：

3.2.5 夏熱冬暖、夏熱冬冷、溫和地區的建築各朝向外窗(包括透光幕牆)均應採取遮陽措施；寒冷地區的建築宜採取遮陽措施。當設置外遮陽時應符合下列規定：

1 東西向宜設置活動外遮陽，南向宜設置水平外遮陽；

2 建築外遮陽裝置應兼顧通風及冬季日照。

3.遮陽係數：表徵對太陽輻射透射得熱的減弱程度，英文為ShadingCoefficient縮寫為SC。在我國GB/T2680中稱為遮擋係數，縮寫為Se定義：實際太陽得熱量與通過厚度為3mm厚標準玻璃的太陽得熱量的比值。遮陽係數越小，阻擋陽光熱量向室內輻射的性能越好。遮陽係數為窗戶重要熱工性能指標。

SC=SCC×SD=SCB×(1- FK/Fc)×SD

式中：SC—窗的綜合遮陽係數；SCC—窗本身的遮陽係數；

SD—外遮陽的遮陽係數；SCB—玻璃的遮陽係數；

FK—窗框的面積；

FC—窗的面積，FK/Fc為窗框面積比，PVC塑鋼窗或木窗框比可取0.30，鋁合金窗窗框比可取0.20，其他框材的窗按相近原則取值。

外遮陽係數的計算：

4.傳熱係數（K值）：是指在穩定傳熱條件下，圍護結構兩側空氣溫差為1度（K，℃），1s內通過1平方米麵積傳遞的熱量，單位是瓦/平方米·度（W/㎡·K，此處K可用℃代替）。節能計算結果是否符合標準很大程度上取決於建築物各圍護結構的傳熱係數是否在規定限值以內，因此，傳熱係數的計算是節能計算中的重要部分。

傳熱係數的計算方法：

K=1/ R0 R0—圍護結構的傳熱阻

R0=R+Ri+Re Ri—內表面換熱阻（一般取0.11）；

Re—外表面換熱阻（一般取0.04）；

R—維護結構熱阻 R=δ/λ δ—材料層厚度；λ—材料導熱係數；

多層維護結構熱阻：R=R1+R2+…+Rn

5.熱阻（R）：表徵維護結構本身或其中某層材料阻抗傳熱能力的物理量。

6.導熱係數(λ)：在穩態條件下，1m厚的物體，兩側表面溫差為1℃，1h內通過1m2面積傳遞的熱量。

7.蓄熱係數(S)：當某一足夠厚度單一材料層一側受到諧波熱作用時,表面溫度按同一周期波動,通過表面的熱流波幅與表面溫度波幅的比值。其值越大，材料的熱穩定性越好。

(溫度波幅：當溫度呈周期性波動時，最高值或最低值與平均值之差)

8.熱惰性指標（D值）：表徵維護結構對溫度波衰減快慢程度的無量綱指標。單一材料維護結構，D=RS;多層材料維護結構，D=∑RS。D值越大，溫度波在其中衰減越快，維護結構的熱穩定性越好。

① 導熱係數(λ)、蓄熱係數(S)、干密度(ρ)等均可從《民用建築熱工設計規範》GB50176-2016附表B.1 常用建築材料熱物理性能計算參數查得。

② 若有規範中附表4.2所列情況者，材料的導熱係數和蓄熱係數計算值應分別按下列兩式修正：

λc=λ*a；Sc=S*a

a--修正係數，應按附表B.1 常用建築材料熱物理性能計算參數採用。

節能計算步驟：

1.確定工程所屬氣候分區

根據《公共建築節能設計標準》GB_50189-2015表3.1.2查出該建築所處城市所在氣候分區，不同氣候分區對建築物不同部位維護結構的傳熱係數限值要求有所不同，當該城市不在表中時，應判斷該城市氣象條件與表中哪個城市最接近，維護結構的熱工性能應符合那個城市所在氣候分區的的規定；

或查出建築所處城市的城市氣象條件，根據《民用建築熱工設計規範》GB50176-2016表4.1.1，4.1.2進行判斷。

2.窗牆比以及窗戶熱工性能計算

步驟：

1）計算四個朝向的窗牆比；

2）根據窗牆比查詢遮陽係數限值，確定是否需要計算遮陽係數；該綜合值班室由於窗牆比皆小於0.2，遮陽係數無限制故不需要計算；若大於0.2則需按照前面所羅列公式進行計算，對比《公共建築節能設計標準》 GB50189-2015表3.3.1-1～表3.3.1-6的規定判斷是否符合標準，當不能滿足時按照標準中要求進行權衡。

3）查出窗戶傳熱係數、可見光透過率，對比《公共建築節能設計標準》 GB50189-2015表3.3.1-1～表3.3.1-6的規定判斷是否符合標準，當不能滿足時按照標準中要求進行權衡。

3.屋頂傳熱係數計算：

步驟：

1）查屋頂所選用圖集，得知屋頂的施工工序以及各結構層材料，繪製表格羅列其中；

2）查閱《民用建築熱工設計規範》附錄4得出各結構材料的各計算參數：導熱係數、蓄熱係數、比熱容、干密度等；

3）使用查的的參數根據前面所講的計算方法，計算得出屋頂的總傳熱阻R，即可得出傳熱係數1/R；

4）查閱《公共建築節能設計標準》表3.3.1-1～表3.3.1-6判斷計算所得出的傳熱係數是否符合標準；

5）若傳熱係數不符合標準，則按照《公共建築節能設計標準》第3.4節的規定進行權衡判斷，調整材料後再重新計算直至符合標準。

4.外牆傳熱係數計算：

建築外牆保溫設計：在框架結構中外牆由填充牆和框架樑柱共同作用，框架樑柱屬於熱橋部位，所以外牆平均傳熱係數指標需分別計算，最終以其平均傳熱係數為指標。

計算公式：Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+Kb3Fb3 )/( Fp + Fb1+Fb2+Fb3)

Km—外牆的平均傳熱係數；Kp—外牆主體部位傳熱係數；

Fp—外牆主體部位的面積；

Kb1、Kb2、Kb3—外牆周邊熱橋部位的傳熱係數；

Fb1、Fb2、Fb3—外牆周邊熱橋部位的面積。

5.地面熱阻計算

查表表3.3.1-1～表3.3.1-6：

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