办公楼一层建筑节能改造设计报告.docx

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办公楼一层建筑节能改造设计报告

　上海应用技术学院课程设计任务书

课程名称

建筑节能课程设计

课程代码

B7052１59

设计题目

某办公楼建筑节能改造设计

学号

1110650207

设计时间

201６。

6.２7－2016．7。

１

姓名

刘林飞

系（院）

城市建设与

安全工程学院

专业

　能源与动力工程

班级

１3１０6611

一、课程设计任务（条件）、具体技术参数（指标）

对既有老式公共建筑进行建筑节能技术改造.

9０年代某办公楼（4层）和检察院大楼（４层）的建筑平面图。

建筑的围护结构主要为240mｍ　厚的砖墙和铝合金单层玻璃窗，无外设遮阳设施.空调主机采用小型非电空调,室内为传统的风机盘管系统，无新风,主要通过开窗取新风。

根据具体分组时确定的建筑物层数进行设计计算。

二、对课程设计成果的要求（包括课程设计说明书、图纸、图表、实物等软硬件要求）

1.节能改造方案设计说明，包括设计计算书.

三、课程设计工作进度计划:

周１对老式既有建筑的围护结构进行热工计算。

周2根据计算结果，对不符合节能标准围护结构进行节能设计改造。

周3　改造后建筑围护结构的热工计算。

周４针对改造前后负荷计算结果,对比分析总结节能改造效果。

周5提交设计计算书。

四、主要参考资料

1.《建筑节能技术》,龙惟定、武涌，中国建筑工业出版社，2009

２。

《空气调节》，赵荣义，中国建筑工业出版社,2009

3.《新能源技术》，翟秀静等，化学工业出版社，２010

指导教师（签名）:

　　　　　　教研室主任（签名）：

　　2０16年　月　日　　　　　　　　　　年　月　日

某办公楼（一层）建筑节能改造设计报告

1工程概况

1。

1建筑物围护结构基本信息

本改造工程对北京市某办公楼大楼的一层进行节能改造设计,该建筑物位于北京市（东经１16.28°,北纬39.48°）,建造于９0年代，用于办公，共４层,占地面积为592ｍ2,一层的高度为4。

0m，朝向：

南。

表１．1。

１建筑围护结构基本信息

名称

材料

夏季传热系数W／（m２·K）

冬季传热系数W/（ｍ2·K）

传热衰减

传热延迟h

外墙

砖墙02－２40

１。

96

2

0。

34

8。

6

外窗

单层透明玻璃

6。

16

4.2８

1

０.1

内窗

陶粒砼多孔砖墙

1.48

1.４８

０。

45

7。

6

内墙

单层透明玻璃

6.16

4．28

1

０.1

内门

木（塑料）框单层实体门

3。

３5

3．３5

0．99

０。

5

表1．1。

2外墙（砖墙0２-240）的基本信息

材料名称

厚度mm

干密度kg／ｍ^3

导热系数W／（m。

Ｋ）

比热容kJ/（kg．K）

导热系数修正

热阻（㎡．K）/W

水泥砂浆

２0

18００

0．93

1．0５

1

０.02

砖墙

2４0

１800

0。

81

0。

８8

１

0．29

石灰、石膏、砂、砂浆

２0

150０

0.76

1。

０5

１

0.03

各层之和

280

--

-－

--

--

0。

3４

传热系数K

1.96０

表１.１．3　内墙（陶粒砼多孔砖）的基本信息

材料名称

厚度mｍ

干密度kg/ｍ^3

导热系数W／（ｍ。

K）

比热容kＪ/（kg．K）

导热系数修正

热阻（㎡.Ｋ）/W

石灰、水泥、砂、砂浆

20

1700

0.8７

１。

05

１

0.0２

陶粒混凝土多孔砖墙

240

１100

0。

６０

0．75

１

0。

4

石灰、水泥、砂、砂浆

2０

170０

0。

８7

1。

０5

1

0。

02

各层之和

2８0

—-

－-

—-

-—

０.４5

传热系数K

1.48

表1.1．４　中间楼板（钢筋砼楼板（水泥聚苯板））的基本信息

材料名称

厚度mm

干密度kg/ｍ＾3

导热系数W/（m。

K）

比热容kJ/（ｋg。

K）

导热系数修正

热阻（㎡．K）/W

细石混凝土

30

21０0

１．38

０.92

1

0。

02

粘土陶粒混凝土

50

１２00

0．5３

1。

05

1

０.0９

钢筋混凝土（规范组

１０0

2500

１.74

0．92

1

0.06

模塑聚苯板

1００

30

0.０4

１.36

1。

2

1。

98

各层之和

2８0

--

－—

－-

-—

2.1６

传热系数Ｋ

0。

42

表1.１。

５户门（木（塑料）框单层实体门）的基本信息

材料名称

厚度ｍm

干密度kg/ｍ^3

导热系数W/（m.K）

比热容kJ／（kg.Ｋ）

导热系数修正

热阻（㎡.K）/W

松木云杉热流方向垂直木纹

20

500

０．29

2．51

1

0.07

各层之和

２0

—-

-－

——

-—

０.０7

传热系数Ｋ

4.２1

表1。

1．6外窗（单层透明玻璃）的基本信息

材料名称

厚度mm

干密度kg/m^3

导热系数W/（ｍ。

K）

比热容ｋJ／（kｇ．K）

导热系数修正

热阻（㎡.K）/W

平板玻璃

3

2500

0．７6

０.84

1

0

各层之和

3

-－

—－

-—

--

0

传热系数K

5。

79

表１.1.7　窗墙比（窗高取2．0m，大门高取2.2m）

朝向

窗类型

窗面积m2

墙面积ｍ2

窗墙比

传热系数

东

单层透明玻璃

4.8

５5．２

0。

087

5.79

南

单层透明玻璃

36.０

101。

４

0.355

5．79

西

单层透明玻璃

3．2

56.8

0。

056

5。

7９

北

单层透明玻璃

3６.0

１08。

0

0。

333

５.７9

说明:

1.2气象条件

参考《实用供热空调设计手册》第二版，北京的建筑气候分区为严寒地区（根据公共建筑节能设计标准GB-５0189）,夏季及冬季的气象参数都可通过查表获得.查阅《北京市工程建设规范公共建筑节能设计标准》中的空调系统室内设计参数表,查得二类标准办公建筑的各项室内设计参数如下：

夏季温度26℃，相对湿度≤60％，冬季温度１8℃,相对湿度≥30％,新风量为30m3/（ｈ·ｐ）。

表1。

2.1北京市的气象参数

分类

参数名称

具体数值

　夏季

夏季大气压Pａ

9９987．0０

空调室外干球温度℃

33。

60

通风室外干球温度℃

2９．9０

空调室外湿球温度℃

26.30

空调室外日平均温度℃

2９.10

通风室外相对湿度

0．58

室外平均风速ｍ／s

2.20

大气透明度等级

4

冬季

冬季大气压Pa

102570.00

室外供暖计算干球温度℃

—7.5０

通风计算温度℃

-７。

60

室外空调计算干球温度℃

-９。

8０

室外空调计算相对湿度

0.3７

室外平均风速ｍ／s

２.70

最多风向平均风速m/s

4．50

地表面温度

年平均温度℃

13．70

最冷月平均温度℃

－5。

40

最热月平均温度℃

２９.4０

冬季冷风渗透朝向修正

北

１.0０

东北

0.50

东

０。

15

东南

0.１0

南

0．15

西南

0.１5

西

0。

4０

西北

1。

00

２改造前建筑物的负荷计算

2。

１负荷计算内容

2.1．1　外墙和屋面传热冷负荷计算公式

外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷

（W）,按下式计算：

ﻩﻩ　　　　　　

（1）

式中：

—计算面积，㎡;

-计算时刻,h；

-温度波的作用时刻，即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻,　h;

—作用时刻下,通过外墙或屋面的冷负荷计算温差，简称负荷温差,℃。

注：

例如对于延迟时间为5小时的外墙，在确定16点房间的传热冷负荷时，应取计算时刻τ=16,时间延迟为ξ＝5，作用时刻为τξ＝16—5=11。

这是因为计算１6点钟外墙内表面由于温度波动形成的房间冷负荷是5小时之前作用于外墙外表面温度波动产生的结果。

　当外墙或屋顶的衰减系数β〈0.２时,可用日平均冷负荷Qpj代替各计算时刻的冷负荷

：

ﻩﻩ　　　　　　　

（2）

式中:

—负荷温差的日平均值,℃。

2．1．2　外窗的温差传热冷负荷

通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷Ｑτ按下式计算:

ﻩ　　　　（３）

式中:

-计算时刻下的负荷温差，℃;

—传热系数;

—窗框修正系数。

2。

1．3外窗太阳辐射冷负荷

透过外窗的太阳辐射形成的计算时刻冷负荷

应根据不同情况分别按下列各式计算:

当外窗无任何遮阳设施时

ﻩ　　　　　　　（4）

式中:

Xg—窗的构造修正系数;

Jwτ—计算时刻下,透过无遮阳设施玻璃太阳辐射的冷负荷强度，W／㎡。

当外窗只有内遮阳设施时

　　　　（5）

式中:

—内遮阳系数；

Ｊnτ—计算时刻下,透过有内遮阳设施玻璃太阳辐射的冷负荷强度,W/㎡。

当外窗只有外遮阳板时

ﻩ　　　　　（6）

式中：

Ｆ１-窗口受到太阳照射时的直射面积，㎡.

Jwτ0-计算时刻下,透过无遮阳设施玻璃太阳散射辐射的冷负荷强度,W/m２。

当窗口既有内遮阳设施又有外遮阳板时

ﻩ　　（7）

式中：

Ｊn

—计算时刻下,透过有内遮阳设施窗玻璃太阳散射辐射的冷负荷强度，W/㎡。

2．1.4内围护结构的传热冷负荷

相邻空间通风良好时

当相邻空间通风良好时，内墙或间层楼板由于温差传热形成的冷负荷可按下式估算：

ﻩﻩ　　　　（8）

式中:

—夏季空气调节室外计算日平均温度，℃；

相邻空间有发热量时

通过空调房间内窗、隔墙、楼板或内门等内围护结构的温差传热负荷,按下式计算：

ﻩﻩﻩ　　　　　（9）

式中：

Q—稳态冷负荷，下同，W；

—夏季空气调节室内计算温度，℃；

Δｔls—邻室温升，可根据邻室散热强度采用，℃。

２．1.5人体冷负荷

人体显热散热形成的计算时刻冷负荷Ｑτ,按下式计算:

ﻩﻩﻩ　　　　（1０）

式中:

—群体系数；

—计算时刻空调房间内的总人数；

—名成年男子小时显热散热量，Ｗ；

-计算时刻,ｈ;

—人员进入空调区的时刻，h；

-从人员进入空调区的时刻算起到计算时刻的持续时间，h;

-

时刻人体显热散热的冷负荷系数。

２。

1。

6灯光冷负荷

照明设备散热形成的计算时刻冷负荷Qτ，应根据灯具的种类和安装情况分别按下列各式计算：

白炽灯散热形成的冷负荷

ﻩﻩﻩﻩ　　　　（1１）

镇流器在空调区之外的荧光灯

ﻩﻩﻩﻩﻩﻩ　　　　　　（12）

镇流器装在空调区之内的荧光灯

　　　　　　　　　（13）

暗装在空调房间吊顶玻璃罩内的荧光灯

ﻩﻩﻩﻩﻩ（14）

式中：

Ｎ—照明设备的安装功率，W；

—考虑玻璃反射，顶棚内通风情况的系数，当荧光灯罩有小孔,利用自然通风散热于顶棚内时，取为0.5～０．6,荧光灯罩无通风孔时，视顶棚内通风情况取为0．６～0.8;

—同时使用系数，一般为0．5－0．8;

—计算时刻,h;

—开灯时刻,h;

—从开灯时刻算起到计算时刻的时间,ｈ；

-τ-τ时刻灯具散热的冷负荷系数.

２。

1.7设备冷负荷

　热设备及热表面散热形成的计算时刻冷负荷Qτ，按下式计算：

ﻩ　（15）

式中：

τ-热源投入使用的时刻，h；

τ－τ—从热源投入使用的时刻算起到计算时刻的持续时间,h;

Xτ－τ-τ—τ时间设备、器具散热的冷负荷系数；

ｑs-热源的实际散热量，W.

电热工艺设备散热量

ﻩ　　　　　　（１6）

电动机和工艺设备均在空调房间内的散发量

ﻩﻩﻩﻩ　　　　　　（17）

只有电动机在空调房间内的散热量　

ﻩﻩﻩﻩ　　　　　　（18）

只有工艺设备在空调房间内的散热量

ﻩ　　　　（１９）

式中：

—设备的总安装功率,W；

-电动机的效率；

-同时使用系数，一般可取0．5—1。

０；

-安装系数,一般可取０．7—０.９；

—负荷系数，即小时平均实耗功率与设计最大功率之比，一般可取0.4—0.５左右;

-通风保温系数;

2。

1.8渗透空气显热冷负荷

渗透空气的显冷负荷Q,按下式计算:

    ﻩﻩ　　　　（20）

式中:

—单位时间渗入室内的总空气量,ｋg/h；

—夏季空调室外干球温度，℃；

—室内计算温度，℃。

2.2改造前建筑物的负荷计算

表２.2.1改造前建筑物的负荷计算

分类

面积

夏季总冷负荷（含新风／全热）（W）

夏季室内冷负荷（全热）（W）

夏季新风量（m３）

夏季新风冷负荷（W）

夏季总冷负荷指标（含新风）（W/m2）

夏季室内冷负荷指标（W／m2）

1楼层

592。

０0

55１32

364６7

２515.2

１8665

105．6

６9．９

1001

［办公室1]

22．32

3７25

24９6

1６7.4

１2２９

１６6。

9

１11．8

１0０２

[办公室２］

2２。

32

2９39

1711

１６7。

4

122９

131.7

76。

６

1003

［办公室３］

22.32

3２29

２0０1

16７.4

12２９

144.7

８9．６

１004

［办公室４]

２２.32

３22９

2０01

16７.4

12２9

1４４.7

89。

６

１005

［办公室5］

2２．32

2９55

1726

167.4

１229

132。

4

7７。

３

1０06

［办公室６]

22。

32

3889

26６０

167。

4

1229

1７4.2

119．2

１00７

［办公室7］

２2。

32

3340

211１

167。

4

1229

１４９．6

94．6

1０08

[办公室８]

2２.32

3３3９

21１1

167.4

1２29

149.6

94.6

10０9

[办公室９]

22。

3２

３57５

2347

167。

4

１229

160。

2

1０5.1

1010

[办公室10]

22．3２

35７5

23４7

１67．4

1229

160.2

1０5。

1

１０１1

[办公室１1]

２2。

３２

3344

2１１5

1６７。

4

122９

１49．8

94．８

10１2

［办公室１2]

2２．3２

3340

2１11

167。

4

１2２９

149．6

9４.6

1013

[办公室1３］

２2.3２

3７85

2556

16７．4

１２２9

169．６

1１4.5

1014

［茶水间]

8.64

834

802

4．3

３2

96.５

9２。

8

1０15

[保安］

8．64

1110

10１５

13

95

12８。

5

1１７.５

1０16

[厕所]

２2.32

1542

129７

3３．5

２4６

69。

1

５8.１

101７

［楼梯间1］

２２。

３2

10２0

7７4

３３．5

2４6

45。

7

３4。

7

1018

［楼梯间2］

22。

32

102０

774

33.5

2４6

４5.７

３4。

7

１019

［机房］

8。

64

7０3

５９6

13

107

8１。

4

69

１02０

［大厅］

１3８.８8

6298

４５７6

2０8．3

172２

4５.３

3２．９

２.3与节能标准判定结果

表2.3.1建筑物围护结构负荷与节能标准比较

围护结构部位

体形系数≤0.3

传热系数Ｋ

Ｗ/（m2·K）

0．3〈体形系数≤0．4

传热系数K

W/（ｍ2·K）

屋面

≤0。

55

≤０。

３0

外墙（包括非透明幕墙）

≤0．6０

≤0.40

底面接触室外空气的架空或外挑楼板

≤０．60

≤0。

40

非采暖房间与采暖房间的隔墙或楼板

≤1.5

≤0。

6

外窗（包括透明幕墙）

传热系数

Ｋ

W/（m2·K）

遮阳系数

ＳＣ（东、南、

西向／北

向）

传热系

数K

W／（m2·

K）

遮阳系数

SC（东、南、

西向/北

向）

单一朝向外窗（包括

透明幕墙）

窗墙面积比≤0.2

≤3。

５

--

≤3．0

--

0。

2<窗墙面积比≤

0.3

≤3.０

——

≤2.5

-—

０.３＜窗墙面积比≤

０.4

≤2.7

≤0。

70/—

≤2.3

≤０.７0/—

0。

4〈窗墙面积比≤

0。

5

≤2．3

≤0.60/—

≤2.0

≤0.60/—

0。

5<窗墙面积比≤

0。

７

≤2.0

≤0。

50/-

≤１．8

≤0。

５0/-

屋顶透明部分

≤２。

7

≤0。

５0

≤２.7

≤0。

５0

注:

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.

上已计算出建筑物体形系数（Ｓ）:

0.183，寒冷地区建筑物体形系数满足标准限制值，满足节能要求。

根据体形系数查表并与节能标准进行比较，得出以下结论:

（1）外墙的传热系数1。

96W／（m2·Ｋ）>0。

6W/（m２·K），不符合节能标准要求。

（2）内墙的传热系数１.４８W/（m2·K）<１．50W/（ｍ2·K），符合节能标准要求。

（3）外窗的传热系数5.７9W/（m2·K）＞3。

5W/（ｍ２·K）不符合节能标准要求.

3建筑物围护结构节能改造

3.1建筑的节能改造

进行计算后按照标准进行核定，得出：

体形系数满足标准要求;外墙传热系数不满足标准要求；内墙传热系数满足标准要求；外窗传热系数不满足标准要求.

因是既有建筑，所以对墙体的保温隔热手段主要采用内保温或者外保温,不可更换主墙体材料。

采用对外墙外保温改造来达到保温的目的。

根据所给标准，重新增加外墙涂层，更换外窗围护结构的材料。

外墙材料在原有基础上涂抹3０mm聚氨酯硬泡沫塑料4０和1０ｍm水泥砂浆,外窗材料由单层透明玻璃窗更换为高性能低辐射玻璃（氩气）。

表3.１.１改造后建筑物围护结构基本信息

参数

围护结构夏季传热系数（W/（m2·K））

围护结构冬季传热系数（Ｗ/（m２·K））

围护结构延迟（h）

围护结构衰减

外墙

砖墙０2－２4０

0。

58

０.58

１0。

９

０。

１2

外窗

高性能低辐射玻璃（氩气）

1．44

１．46

１．０

0．99

内墙

陶粒砼多孔砖墙

1.4８

1。

48

7．６

0.45

内窗

单层透明玻璃窗

４．28

4。

２8

0.1

１

内门

木（塑料）框单层实体门

３。

35

３。

35

０.５

0．99

3。

2外墙的节能改造

表3.2．1　改造后的外墙基本信息（砖墙02－240）

材料名称

厚度mm

干密度kｇ/m＾3

导热系数W/（m。

K）

比热容ｋJ／（kg。

K）

导热系数修正

热阻（㎡。

K）／W

水泥砂浆

10

1800

0.93

1．0５

１

０。

０1

聚氨酯硬泡沫塑料４０

30

４0

０。

0３

１．３8

１

1.2

水泥砂浆

20

1800

０。

9３

１。

05

１

0．０２

砖墙

24０

１80０

0。

81

0。

88

1

０．29

石灰、石膏、砂、砂浆

20

１500

０.７6

１.0５

1

0.03

各层之和

320

-－

-—

——

—－

１．55

传热系数K

0.５8

3。

3外窗的节能改造

表3.3.１改造后的外窗基本信息（高性能低辐射玻璃（氩气）

材料名称

厚度mm

干密度ｋg/m3

导热系数W／（m.K）

比热容kJ/（ｋg。

K）

导热系数修正

热阻（m2.Ｋ）/W

平板玻璃

12

２500

0。

76

0．８4

0.０３

0．53

各层之和

１2

--

——

-—

-—

0。

５3

传热系数K

1。

44

表3.３.2窗墙比（窗高取2.0m，大门高取2.2m）

朝向

窗类型

窗面积

墙面积

窗墙比

传热系数

东

高性能低辐射玻璃（氩气）

4．8

55．2

0.０8７

1。

44

南

高性能低辐射玻璃（氩气）

36．0

101．４

0。

35５

1．44

西

高性能低辐射玻璃（氩气）

3.2

56．8

０．056

1。

44

北

高性能低辐射玻璃（氩气）

36．0

10８．0

０。

3３３

1．４4

4改造后建筑物的负荷计算

４。

1改造后建筑物的负荷计算结果

表４.４.1　改造后建筑物的负荷计算

分类

面积

夏季总冷负荷

夏季总湿负荷

夏季新风冷符合

夏季新风量

夏季总冷负荷指标

夏季室内冷负荷指标

1楼层

594．19

5２0４1

3３37７

25１5.2

1866５

９9.7

６３．9

１001

［办公室1]

22.32

3３82

21５３

167．４

12２９

151.５

９6.５

1002

[办公室2]

22.32

280０

１57１

16７.4

１２29

１25.４

70。

4

１00３

［办公室３]

22.32

3088

１８60

16７。

4

12２9

1３８.4

８3.3

１00４

[办公室4］

22.32

３088

18５9

1６7．４

1２2９

１3８．4

８3.3

1005

[办公室5］

２2.32

281４

1585

1６7．4

12２9

126.1

７１

1０06

[办公室6]

２２。

32

3557

２３２8

1６7.4

1229

15９．3

104。

3

1００7

[办公室7]

２2.3２

3２37

2０08

167.４

122９

14５

９０

1０08