节能建筑围护结构热工设计方法研究

作者：肖旭

来源：《中国房地产业》 2017年第3期

文 / 肖旭 北京市新厦建筑设计有限责任公司 北京 100089

【摘要】当前，国内的能源危机逐渐凸显，特别是建筑能源消耗问题已经明显的阻碍可持续发展的步伐。对于节能建筑围护结构热工设计期间，于可再生能源的合理利用基础上，在建筑的早期设计阶段便予以建筑热设计足够的重视度，就能够将运行期间消耗的能源有效减少，进而推动降低环境负荷以及节约能源。本文针对科学的节能建筑围护结构热工设计方法展开分析，旨在为实践工作提供参考。

【关键词】节能建筑；围护结构；热工设计；方法探究

实施节能建筑设计过程中，需要把被动式策略处于优先的位置上。经过建筑热设计优化方案，对于建筑的热工性能展开良好的改善，进而达到建筑能源消耗减少的目标。而在被动式设计中，涵盖的内容诸多，例如建筑朝向、窗墙比例、体形系数以及墙体热阻、遮阳设计和窗户热阻等。通过将建筑围护结构的保温隔热性能进行提升以及构建起优化的窗墙比，就能够有效的将围护结构产生的建筑能耗进行减少。

1、节能建筑围护结构热工设计原则

首先，为气候适应性原则。导致影响气候的因素诸多，例如地形、地貌、海拔高度以及大气环流等。中国拥有广阔的地域，各热工一级区划具有较大的面积，热工设计二级分区需要严格的遵循“HDD18、CDD26”有关之内容作为主要的区划指标。在冬天，室外的空气温度会持续性的低于室内，同时于一定的范围之内进行波动。此时，围护结构中的热流，会保持室内流向室外的状态，并且大小依据室内外温差进行相应波动。所以，建筑外围结构需要提升抵御冬季室外气温功能，以及发挥出气温波动的能力，使得相异区域非透光外围护结构内表面温度同室内空气温度的差值保持规定范围中；在夏天，因为室内热环境变化为室外的太阳辐射以及气温综合热作用产生的结果，所以如果外围护结构拥有越高的防热功能，就会越加降低室外综合热作用影响到室内热环境的情况，进而不容易导致室内过热。所以，建筑热工设计期间，需要将围护结构内表面温度以及室内空气温度的差值在允许范围之内做好严密控制，避免室内过热现象，以及确保舒适度的需求标准。

其次，为成本效益最优原则。进行建筑设计期间，设计人员不应该只是盲目应用高昂价格的节能设备获得节能的目标，而是需要对于建筑热工特性拥有足够的利用，找到最为经济的设计参数。例如，实现最经济的选取保温层厚度、选择采取可以发挥最大限度的应用自然资源方位的朝向以及最优的体形系数、窗墙比等，获得节能、省钱的双重效率。

2、围护结构热工设计过程

围护结构热工的设计过程，需要依据气候区进行差别考虑。其中，对于关键性的指标建筑体形系数、建筑围护结构的热工参数以及窗墙面积比等，应该严格的满足 JCJ26-2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》 中相关之标准：第一，严寒以及寒冷区域建筑的窗墙面积比，需要按照开间进行计算；第二，必须符合窗墙面积比的强制性条文的要求。此外，权衡判断建筑围护结构的总体热工性能，依据就是是否存在建筑物的耗热量指标超过耗热量指标限值。

对于夏热冬冷地区，进行建筑围护结构的热工设计期间，存在夏季隔热以及冬季保温等因素的影响，所以围护结构的热工特性同寒冷地区供暖建筑所提出的对围护结构保温需求具有相

异性。但因为建筑的体形系数以及建筑围护结构的热工参数等指标也为夏热冬冷地区建筑能耗关键性的影响指标，为节能建筑围护结构应该严格符合的要求标准，所以也需要严谨的适应于JCJ134-2010《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》中相关之要求；对于夏热冬暖地区而言，需要包含夏季空调以及着重考虑建筑围护结构的隔热情况，重视外窗的遮阳。所以，重要指标外窗的遮阳系数、窗墙面积比以及围护结构的热工参数等需要严格的遵循 JCJ75-2012《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》中相关之标准。

同时，要尤为重视在夏热冬冷、夏热冬暖地区的建筑节能设计期间，都要重视起外窗隔热性能的良好控制。

3、建筑节能围护结构热工设计方法实例分析山西省为典型的夏热冬冷地区， 下面依据 《公共建筑节能设计标准》以及结合起山西地区的气候特点、具体情况，对于围护结构热工设计的方法进行简单介绍。

首先，进行建筑各方向的窗以及墙面积、窗墙面积比进行计算，窗墙比依据南向、北向、东向以及西向进行计算。同时依据建筑节能设计标准规定，判定围护结构的总体热工性能能否满足建筑节能设计标准规定的节能要求；其次，计算公共建筑体形系数，其中平屋顶面积是周围的墙体围合的面积，而斜屋顶面积是周围墙体围合屋顶的展开面积，体形系数在 0.40 以下；再次，明确节能设计方法，选取的设计方法以“建筑热工性能判断表”作为基础依据；最后，对于围护结构的传热系数以及保温的举措进行科学的确定。通过Ｋ =1/1/α ｉ

+δ1/λ1·α1+δ2/λ2·α2+… +δ ｎ /λ ｎ·α ｎ +1/α ｅ公式将各材料的传热系数进行计算。其中，α ｉ表示含义内表面换热系数，Ｗ /( ｍ 2·Ｋ )；α ｅ表示的含义为外表面换热系数 , Ｗ /( ｍ 2·Ｋ )；λ ｎ表示的含义为各层材料的导热系数 , Ｗ /( ｍ·Ｋ )；δ ｎ表示的含义为各层材料层的厚度；α ｎ表示的含义为各层材料导热系数的修正系数。通过实施加权平均法，获得平均传热系数，以及计算保温层所需厚度、外墙传热系数。如果满足标准规定限值，则表明该建筑物围护结构节能设计具有节能 50% 的标准。如果未达到标准，则采取权衡判断法方案，对比参照建筑以及所设计建筑的围护结构采暖能源损耗，让建筑可以达到节能50% 的需求标准。

结语：

伴随经济实力的不断提升，我国的能耗问题逐渐凸显，特别是在建筑能源消耗问题上，当下已经获得了广泛的关注度。面对愈加严重的环境保护以及能源节约形势下，节能建筑围护结构热工设计不断优化更加重要，占据了重要的地位。所以，需要严格的遵循节能设计标准，实现节能效率最大化。

参考文献：

[1] 阮丹 . 间歇局部釆暖的居住建筑围护结构热工性能研究 [D]. 西安建筑科技大学 ,2015.

[2] 袁玉华 . 徽州村镇住宅外围护结构节能设计研究 [D]. 西安建筑科技大学 ,2015.

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