4~6层的建筑 ≤3层建筑 底面接触室外空气的架空或外挑楼板 分户墙和楼板 户门 外窗(含阳分) 窗墙面积比≤20% ≤0.5 ≤0.4 ≤1.5 ≤2.0 ≤3.0 ≤1.0 ≤0.8 传热系数K W/(m·K) 遮阳系数SC(东、南、西 向 / 北 向) ≤4.7 ≤4.0 ≤3.2 ≤2.5 ≤4.0 ----- ≤0.80 / 0.80 ≤0.70 / 0.70 ≤0.60 / 0.60 ≤0.6 2台门透明部20%<窗墙面积比≤30% 30%<窗墙面积比≤40% 40%<窗墙面积比≤50% 天窗 天窗面积占屋顶面积≤4% 表4.2.2-11 温和地区B 区 (HDD18<600, CDD26<50) 围护结构传热系数和遮阳系数限值
传热系数K W/(m·K) 围护结构部位 轻钢、木结构、轻质墙 板等围护结构 屋面 外墙 底面接触室外空气的架空或外挑楼板 外窗(含阳台门透明部分及天窗) 22重质围护结构 ---- ---- ---- ---- ---- 传热系数K W/(m·K) 遮阳系数SC(东、南、西 向 / 北 向) ---- ---- 注: 1、外墙的传热系数是指考虑了热桥影响后计算得到的平均传热系数,平均传热系数按附录B的规定计算;
2、建筑朝向的范围:
北(偏东60°至偏西60°);东、西(东或西偏北30°至偏南60°);南(偏东30°至偏西30°); 3、表中的窗墙面积比按不同朝向分别计算; 4、表中的遮阳系数系指外窗透明部分的遮阳系数:
有外遮阳时,遮阳系数=玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮阳系数; 无外遮阳时,遮阳系数=玻璃的遮阳系数;
【条文说明】强制性条文。建筑围护结构热工性能直接影响到居住建筑采暖和空调降温的负荷于能耗,必须予以严格的控制。由于我国幅员辽阔,各地气候差异很大。为了使建筑物适应各地不同的气候条件, 满足节能要求,应根据建筑物所处的建筑气候分区,确定建筑围护结构合理的热工性能参数。本标准按照5个大气候区的11个小区,分别提出了建筑围护结构的传热系数限值以及外窗玻璃遮阳系数的限值。 确定建筑围护结构传热系数的限值时不仅考虑节能率,而且也从工程实际的角度考虑了可行性、合理性。严寒地区和寒冷地区的围护结构传热系数限值,是通过对气候子区的能耗分析和考虑现阶段技术成熟程度而确定的。根据各个气候区节能的难易程度,确定了不同的传热系数限值 。我国严寒地区,在第二步节能时围护结构保温层厚度已经达到6~10mm厚 ,再单纯靠通过加厚保温层厚度,获得的节能收益已经很小。因此通过提高管网输送效率和提高锅炉运行效率来减轻对围护结构的压力。理论分析表明,达到同样的节能效果,锅炉效率每增加1%,则建筑物的耗热量指标可放松要求1.5% 左右, 室外管网输送效率每增加1%, 则建筑物的耗热量指标可放松要求1.0 %左右,并且当锅炉效率和室外管网输送效率都增长时, 总的能耗降低和锅炉效率和室外管网输送效率的增长呈线性关系。考虑到各地节能建筑的节能潜力和我国的围护结构
保温的技术成熟程度,避免了各地采用统一的节能比例的做法,而采取同一气候子区,采用相同的围护结构限值的做法。对处于严寒和寒冷气候区的50个城市的多层建筑的建筑物耗热量指标的分析结果表明,采用的管网输送效率为92%,锅炉平均运行效率为70%时,平均节能率约为65%左右,此时最冷的海拉尔的节能率为58%,伊春的节能率为61%。这对于经济不发达且到目前建筑节能刚刚起步的这些地区来讲,该指标是合适的。
为解决以往节能标准中,高层和小高层容易达到节能标准要求,而低层建筑难于达到节能标准要求的状况,分析中将建筑物分别按照低层、多层、小高层和高层进行建筑物耗热量指标的计算,分析中所采用的典型建筑条件见表1及表2 。由于本标准室内计算温度与原标准有所不同,本标准分析中,已经将原标准规定的80~81年的通用建筑的耗热量指标按照公式进行了折算
严寒和寒冷地区冬季室内外温差大,采暖期长,提高围护结构的保温性能对降低采暖能耗作用明显,因此,本标准提的要求比较高,大致可以达到习惯上所说的节能65%左右的目标。
夏热冬冷地区冬季室内外温差不如北方那么大,提高围护结构的保温性能对降低采暖能耗的作用不如北方明显,因此,本标准提的要求也比北方低。该地区夏季又有空调降温的需求,而透过玻璃直接进入室内的太阳辐射对空调负荷的影响很大,因此本标准对该地区外窗(包括阳台门的透明部分和天窗)除了传热系数的限值外,还提出了遮阳系数的限值。
夏热冬暖地区没有冬季采暖的需求,夏季室内外的平均温差只有几度,提高围护结构的保温性能对降低空调能耗作用不是非常明显,因此本标准提的传热系数要求不高。夏季透过玻璃直接进入室内的太阳辐射对空调负荷的影响很大,因此本标准对该地区外窗(包括阳台门的透明部分和天窗)提出了遮阳系数的限值。至于外窗的传热系数,由于夏季室内外温差不大,考虑到可以使用单层玻璃窗,所以未对传热系数提出要求。 温和地区A区冬季有采暖的需求,围护结构的热工性能要求接近夏热冬暖地区B区。
温和地区B区冬季无采暖需求,夏季无空调降温需求,所以对围护结构的热工性能没提明确要求。
各个朝向窗墙面积比是指不同朝向外墙面上的窗、阳台门的透明部分的总面积与所在朝向建筑的外墙面的总面积(包括该朝向上的窗、阳台门的透明部分的总面积)之比。
窗墙面积比的确定要综合考虑多方面的因素,其中最主要的是不同地区冬、夏季日照情况(日照时间长短、太阳总辐射强度、阳光入射角大小),季风影响、室外空气温度、室内采光设计标准以及外窗开窗面积与建筑能
耗等因素。一般普通窗户(包括阳台门的透明部分)的保温隔热性能比外墙差很多,窗墙面积比越大,采暖和空调能耗也越大。因此,从降低建筑能耗的角度出发,必须限制窗墙面积比。本条文规定的围护结构传热系数和遮阳系数限值表中,窗墙面积比越大,对窗的热工性能要求越高。
窗(包括阳台门的透明部分)对建筑能耗高低的影响主要有两个方面,一是窗的传热系数影响到冬季采暖、夏季空调室内外温差传热;另外就是窗受太阳辐射影响而造成的建筑室内的得热。冬季,通过窗口进入室内的太阳辐射有利于建筑的节能,因此,减小窗的传热系数抑制温差传热是降低窗热损失的主要途径之一;而夏季,通过窗口进入室内的太阳辐射成为空调降温的负荷,因此,减少进入室内的太阳辐射以及减小窗或透明幕墙的温差传热都是降低空调能耗的途径。
在严寒和寒冷地区,采暖期室内外温差传热的热量损失占主要地位。因此,对窗的传热系数的要求高于南方地区。反之,在夏热冬暖和夏热冬冷地区,空调期太阳辐射得热所引起的负荷可能成为了主要矛盾,因此,对窗的玻璃(或其他透明材料)的遮阳系数的要求高于北方地区。
4.2.3 夏热冬暖地区、夏热冬冷地区以及寒冷地区空调负荷大的建筑的外窗(包括阳台的透明部分)宜设置外部遮阳,遮阳的设置除能够有效地遮挡太阳辐射外,还应避免对窗口通风特性产生不利影响。外部遮阳的遮阳系数按附录C确定。
【条文说明】夏季透过窗户进入室内的太阳辐射热构成了空调负荷的主要部分,设置外遮阳是减少太阳辐射热进入室内的一个有效措施。夏季外遮阳在遮挡阳光直接进入室内的同时,可能也会阻碍窗口的通风,因此设计时要加以注意。
4.2.4 活动式外遮阳容易兼顾建筑冬夏两季对阳光的不同需求,如设置了展开后可以全部遮蔽窗户的活动式外遮阳,则认定第4.2.2条提到的对外窗的遮阳系数要求得到满足。
【条文说明】建筑物在冬夏两季对透过窗户进入室内的太阳辐射的需求是截然相反的。尤其是在夏热冬冷地区更是如此,所以设置活动式的外遮阳更加合理。窗外侧的卷帘、百叶窗等就属于“展开后可以全部遮蔽窗户的活动式外遮阳”,虽然造价比一般固定外遮阳(如窗口上部的外挑板等)高,但遮阳效果好,最能兼顾冬夏,应当鼓励使用。
4.2.5 居住建筑不宜设置凸窗。设置凸窗时,凸窗凸出(从内墙面至凸窗内表面)不应大于600mm。凸窗的传热系数应比普通平窗降低10%,其不透明的顶部、底部、侧面的传热系数应小于或等于外墙的传热系数。 严寒地区不应设置凸窗,寒冷地区及夏热冬冷地区A区和B区北向的卧室、起居室不应设置凸窗。 计算窗墙面积比时,凸窗的窗面积和凸窗所占的墙面积都按窗洞口面积计算。
【条文说明】从节能的角度出发,居住建筑不应设置凸窗,但节能并不是居住建筑设计所要考虑的唯一因素,因此本条文提“不宜设置凸窗”。设置凸窗时,凸窗的保温性能必须予以保证,否则不仅造成能源浪费,而且容易出现结露、淌水、长霉等问题,影响房间的正常使用。严寒地区冬季室内外温差大,凸窗更加容易发生结露现象,寒冷地区以及夏热冬冷地区A区和B区北向的房间冬季凸窗也容易发生结露现象,因此本条文提“不应设置凸窗”。
4.2.6外窗应具有良好的密闭性能,严寒、寒冷地区以及夏热冬冷A区和B区建筑的外窗气密性等级不应低于《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》GB7107-2002中规定的4级。夏热冬冷C区、夏热冬暖地区和温和地区建筑的外窗气密性等级不应低于《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》GB7107-2002中规定的3级。
【条文说明】强制性条文。为了保证建筑的节能,要求外窗具有良好的气密性能,以避免夏季和冬季室外空气过多地向室内渗漏。《建筑外窗气密性能分级及其检测方法》GB7107-2002中规定的4级对应的性能是:在10Pa压差下,每小时每米缝隙的空气渗透量不大于1.5m,且每小时每平方米面积的空气渗透量不大于4.5m。3级对应的性能是:在10Pa压差下,每小时每米缝隙的空气渗透量不大于2.5m,且每小时每平方米面积的空气渗透量不大于7.5 m。
本条文对不同气候区外窗气密性的要求分成两档,在室内外温差比较大的地区,外窗的气密性要求严一些,在室内外温差比较小的地区,外窗的气密性要求则松一些。
4.2.7 外墙与屋面的热桥部位均应进行保温处理,以保证热桥部位的内表面温度在室内空气设计温、湿度条件
3
3
3
3
下不低于露点温度。
【条文说明】住宅室内表面发生结露会给室内环境带来负面的影响,给居住者的生活带来不便。如果长时间的结露则还会滋生霉菌,对居住者的健康造成有害的影响,是不允许的。 室内表面出现结露最直接的原因是表面温度低于室内空气的露点温度。
一般说来,住宅外围护结构的内表面大面积结露的可能性不大,结露大都出现在金属窗框、窗玻璃表面、墙角、墙面、屋面上可能出现热桥的位置附近。本条文规定在住宅的设计过程中,应注意外墙与屋面可能出现热桥的部位的特殊保温措施,核算在设计状态下可能结露部位的内表面温度是否高于露点温度,防止在室内温、湿度设计条件下产生结露现象。
另一方面,热桥是出现大密度热流的部位,加强热桥部位的保温,可以减小采暖和空调负荷。
值得指出的是,要彻底杜绝内表面的结露现象有时也是非常困难的。例如在我国南方的霉雨季节,空气非常潮湿,空气所含的水蒸汽接近饱和,对应的露点温度已经非常接近空气本身的温度。表面温度只要稍稍比空气温度低一点,就会发生结露现象。在这种情况下,除非紧闭门窗,室外空气经除湿处理后再送入室内,否则短时间的结露现象是不可避免的。因此,本条文规定的是在“室内空气设计温、湿度条件下”不应出现结露。“室内空气温、湿度设计条件下”就是一般的正常情况,不是象南方的霉雨季节那样非常潮湿的情况。 4.2.8 底层地坪以及与地坪接触的周边外墙应采用良好的保温防潮措施。
【条文说明】与土壤接触的地面以及地面以上几十厘米高的周边外墙(特别是墙角)由于受二维、三维传热的影响, 比较容易出现表面温度低的情况,一方面造成大量的热量损失,另一方面也容易发生返潮、结露,因此要特别注意这一部分围护结构的保温防潮。
在严寒和寒冷地区,即使没有地下室,也应该将外墙外侧的保温延伸到地坪以下,有利于减小周边地面以及地面以上几十厘米高的周边外墙(特别是墙角)热损失,提高内表面温度,避免结露。 4.3 围护结构热工性能的权衡判断
4.3.1 建筑围护结构热工性能的权衡判断在严寒和寒冷地区以建筑耗热量指标为判据,在夏热冬冷地区和温和地区A区以采暖耗电量和空调耗电量之和为判据,在夏热冬暖地区以空调耗电量为判据。
【条文说明】第4.2.2条对各气候区的建筑的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4.2.2条是对每一个部分分别提出热工性能要求,而实际上对建筑物采暖和空调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4.1.4条提出的限值,通过提高改建筑墙体和外窗的保温性能,完全有可能使它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,引入建筑围护结构的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个局部的热工性能,而是着眼于总体热工性能是否满足节能标准的要求。
严寒和寒冷地区夏季空调降温的需求很小,因此建筑围护结构的总体热工性能权衡判断以建筑耗热量指标为判据。夏热冬冷地区和温和地区A区冬季采暖夏季空调都有需求,因此以采暖耗电量和空调耗电量之和为判据。夏热冬暖地区冬季采暖没有需求,因此以空调耗电量为判据。
4.3.2 在严寒和寒冷地区,计算得到的所设计居住建筑的建筑耗热量指标应小于或等于附录A中的表A-2的限值。
在夏热冬冷地区和温和地区A区,计算得到的所设计居住建筑的采暖耗电量和空调耗电量之和应小于或等于参照建筑的采暖耗电量和空调耗电量之和。
在夏热冬暖地区,计算得到的所设计居住建筑的空调耗电量应小于或等于参照建筑的空调耗电量。
【条文说明】附录A中表A-2的严寒和寒冷地区各城市的建筑耗热量指标限值,是根据底层、多层、中高层、高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4.1.4的要求,围护结构热工性能参数满足第4.2.2条中提出对应表的要求,因此作为建筑围护结构的总体热工性能权衡判断的基准。
夏热冬冷地区和温和地区A区各城市的建筑既有采暖的需求,又有空调降温的需求,因此需要计算采暖耗电量和空调耗电量。与北方采暖地区集中采暖的居住建筑不同,夏热冬冷地区的采暖和空调是居民的个人行为,冬夏两季,极少数家庭会把一套住宅内各个房间的空调器都同时长时间运行,绝大多数家庭开启空调器的习惯是人在哪个房间就开哪个房间的空调器。按照这种模式计算,同样是3口之家,两室一厅60多平米的一套住宅和3室两厅90多平米一套住宅的采暖空调耗电量折合到单位建筑面积差异会很大,因此如果仿照严寒和寒冷地区,直接给出采暖耗电量和空调耗电量限值不太合适,所以用参照建筑的采暖耗电量和空调耗电量来作为建筑围护结构的总体热工性能权衡判断的基准。
夏热冬暖地区与夏热冬冷相比,除了不计算采暖耗电外,空调的使用情况相仿,因此,也用参照建筑的空调耗电量作为建筑围护结构的总体热工性能权衡判断的基准。
所谓参照就是一栋与所设计的建筑对应的虚拟建筑。参照建筑的形状、大小、内部的房间划分与实际所设计的建筑完全一致,参照建筑各部分的围护结构传热系数和遮阳系数符合第4.2.2条的要求,其中窗墙面积比取40%。计算参照建筑和所设计的建筑全年的采暖和空调能耗,并依照这两个能耗的比较结果作出判断。 4.3.3 严寒和寒冷地区所设计建筑的建筑耗热量指标按式4.3.3计算。