民用建筑热工设计.docx

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民用建筑热工设计

民用建筑热工设计

主要符号

　　Ate——室外计算温度波幅

　　Ati——室内计算温度波幅

　　Aθi——内表面温度波幅

　　α——导温系数，导热系数和蓄热系数的修正系数

　　B——地面吸热指数

　　b——材料层的热渗透系数

　　c——比热容

　　D——热惰性指标

　　Ddi——采暖期度日数

　　F——传热面积

　　H——蒸汽渗透阻

　　I——太阳辐射照度

　　K——传热系数

　　Pe——室外空气水蒸气分压力

　　Pi——室内空气水蒸气分压力

　　R——热阻

　　Ro——传热阻

　　Ro.min——最小传热阻

　　Ro.E——经济传热阻

　　Re——外表面换热阻

　　Ri——内表面换热阻

　　S——材料蓄热系数

　　te——室外计算温度

　　ti——室内计算温度

　　td——露点温度

　　tw——采暖室外计算温度

　　tsa——室外综合温度

　　[Δt]——室内空气与内表面之间的允许温差

　　Ye——外表面蓄热系数

　　Yi——内表面蓄热系数

　　Z——采暖期天数

　　αe——外表面换热系数

　　αi——内表面换热系数

　　θ——表面温度，内部温度

　　θi.max——内表面最高温度

　　μ——材料蒸汽渗透系数

　　νo——衰减倍数

　　νi——室内空气到内表面的衰减倍数

　　ξ0——延迟时间

　　ξi——室内空气到内表面的延迟时间

　　ρ——太阳辐射吸收系数

　　ρ0——材料干密度

　　φ——空气相对湿度

　　ω——材料湿度或含水率

　　[Δω]——保温材料重量湿度允许增量

　　λ——材料导热系数

 　　第一章　总则

　　第1.0.1条为使民用建筑热工设计与地区气候相适应，保证室内基本的热环境要求，符合国家节约能源的方针，提高投资效益，制订本规范。

　　第1.0.2条本规范适用于新建、扩速和改建的民用建筑热工设计。

　　本规范不适用于地下建筑、室内温湿度有特殊要求和特殊用途的建筑，以及简易的临时性建筑。

　　第1.0.3条建筑热工设计，除应符合本规范要求外，尚应符合国家现行的有关标准、规范的要求。

　　第二章　室外计算参数

　　第2.0.1条围护结构根据其热惰性指标D值分成四种类型，其冬季室外计算温度te应按表2.0.1的规定取值。

　　围护结构冬季室外计算温度te（℃）表2.0.1

　　第2.0.2条围护结构夏季室外计算温度平均值te，应按历年最热一天的日平均温度的平均值确定。

围护结构夏季室外计算温度最高值te.max，应按历年最热一天的最高温度的平均值确定。

　　围护结构夏季室外计算温度波幅值Ate，应按室外计算温度最高值te.max与室外计算温度平均值te的差值确定。

　　注：

全国主要城市的te、te.max、和Ate值，可按本规范附录三附表3.2采用。

　　第2.0.3条夏季太阳辐射照度应取各地历年七月份最大直射辐射日总量和相应日期总辐射日总量的累年平均值，通过计算分别确定东、南、西、北垂直面和水平面上逐时的太阳辐射照度及昼夜平均值。

　　注：

全国主要城市夏季太阳辐射照度可按本规范附录三附表3.3采用。

第三章　建筑热工设计要求

　　第一节建筑热工设计分区及设计要求

　　第3.1.1条建筑热工设计应与地区气候相适应.建筑热工设计分区及设计要求应符合表3.1.1的规定。

全国建筑热工设计分区应按本规范附图8.1采用。

　　建筑热工设计分区及设计要求表3.1.1

　第二节冬季保温设计要求

　　第3.2.1条建筑物宜设在避风和向阳的地段。

　　第3.2.2条建筑物的体形设计宜减少外表面积，其平、立面的凹凸面不宜过多。

　　第3.2.3条居住建筑，在严寒地区不应设开敞式楼梯间和开敞式外廊；在寒冷地区不宜设开敞式楼梯间和开敞式外廊。

公共建筑，在严寒地区出入口处应设门斗或热风幕等避风设施；在寒冷地区出入口处宜设门斗或热风幕等避风设施。

　　第3.2.4条建筑物外部窗户面积不宜过大，应减少窗户缝隙长度，并采取密闭措施。

　　第3.2.5条外墙、屋顶、直接接触室外空气的楼板和不采暖楼梯间的隔墙等围护结构，应进行保温验算，其传热阻应大于或等于建筑物所在地区要求的最小传热阻。

　　第3.2.6条当有散热器、管道、壁龛等嵌入外墙时，该处外墙的传热阻应大于或等于建筑物所在地区要求的最小传热阻。

　　第3.2.7条围护结构中的热桥部位应进行保温验算，并采取保温措施。

　　第3.2.8条严寒地区居住建筑的底层地面，在其周边一定范围内应采取保温措施。

　　第.2.9条围护结构的构造设计应考虑防潮要求。

第三节夏季防热设计要求

　　第3.3.1条建筑物的夏季防热应采取自然通风、窗户遮阳、围护结构隔热和环境绿化等综合性措施。

　　第3.3.2条建筑物的总体布置，单体的平、剖面设计和门窗的设置，应有利于自然通风，并尽量避免主要房间受东、西向的日晒。

　　第3.3.3条建筑物的向阳面，特别是东、西向窗户，应采取有效的遮阳措施。

在建筑设计中，宜结合外廊、阳台、挑檐等处理方法达到遮阳目的。

　　第3.3.4条屋顶和东、西向外墙的内表面温度，应满足隔热设计标准的要求。

　　第3.3.5条为防止潮霉季节湿空气在地面冷凝泛潮，居室、托幼园所等场所的地面下部宜采取保温措施或架空做法，地面面层宜采用微孔吸湿材料。

　　第四节空调建筑热工设计要求

　　第3.4.1条空调建筑或空调房间应尽量避免东、西朝向和东、西向窗户。

　　第3.4.2条空调房间应集中布置、上下对齐。

温湿度要求相近的空调房间宜相邻布置。

　　第3.4.3条空调房间应避免布置在有两面相邻外墙的转角处和有伸缩缝处。

　　第3.4.4条空调房间应避免布置在顶层；当必须布置在顶层时，屋顶应有良好的隔热措施。

　　第3.4.5条在满足使用要求的前提下，空调房间的净高宜降低。

　　第3.4.6条空调建筑的外表面积宜减少，外表面宜采用浅色饰面。

　　第3.4.7条建筑物外部窗户当采用单层窗时，窗墙面积比不宜超过0.30；当采用双层窗或单框双层玻璃窗时,窗墙面积比不宜超过0.40。

　　第3.4.8条向阳面，特别是东、西向窗户，应采取热反射玻璃、反射阳光涂膜、各种固定式和活动式遮阳等有效的遮阳措施。

　　第3.4.9条建筑物外部窗户的气密性等级不应低于现行国家标准《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》GB7107规定的Ⅲ级水平。

　　第3.4.10条建筑物外部窗户的部分窗扇应能开启。

当有频繁开启的外门时，应设置门斗或空气幕等防渗透措施。

　　第3.4.11条围护结构的传热系数应符合现行国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19规定的要求。

　　第3.4.12条间歇使用的空调建筑，其外围护结构内侧和内围护结构宜采用轻质材料。

连续使用的空调建筑,其外围护结构内侧和内围护结构宜采用重质材料。

围护结构的构造设计应考虑防潮要求。

　　第四章　围护结构保温设计

　　第一节围护结构最小传热阻的确定

　　第4.1.1条设置集中采暖的建筑物，其围护结构的传热阻应根据技术经济比较确定，且应符合国家有关节能标准的要求，其最小传热阻应按下式计算确定：

　　式中Ro·min——围护结构最小传热阻（㎡·K/W）；

　　　　ti——冬季室内计算温度（℃），一般居住建筑，取18℃；高级居住建筑，医疗、托幼建筑，取20℃；

　　　　te——围护结构冬季室外计算温度（℃），按本规范第2.0.1条的规定采用；

　　　　n——温差修正系数，应按表4.1.1－1采用；

　　　　Ri——围护结构内表面换热阻（㎡·K/W），应按本规范附录二附表2.2采用；

　　　　[Δt]——室内空气与围护结构内表面之间的允许温差（℃），应按表4.1.1－2采用。

　　温差修正系数n值表4.1.4－1

　　第4.1.2条当居住建筑、医院、幼儿园、办公楼、学校和门诊部等建筑物的外墙为轻质材料或内侧复合轻质材料时，外墙的最小传热阻应在按式（4.1.1）计算结果的基础上进行附加，其附加值应按表4.1.2的规定采用。

　　轻质外墙最小传热阻的附加值（%）表4.1.2

　　第4.1.3条处在寒冷和夏热冬冷地区，且设置集中采暖的居住建筑和医院、幼儿园、办公楼、学校、门诊部等公共建筑，当采用Ⅲ型和Ⅳ型围护结构时，应对其屋顶和东、西外墙进行夏季隔热验算。

如按夏季隔热要求的传热阻大于按冬季保温要求的最小传热阻，应按夏季隔热要求采用。

 第二节围护结构保温措施

　　第4.2.1条提高围护结构热阻值可采取下列措施：

　　一、采用轻质高效保温材料与砖、混凝土或钢筋混凝土等材料组成的复合结构。

　　二、采用密度为500～800kg/的轻混凝土和密度为800～1200kg/的轻骨料混凝土作为单一材料墙体。

　　三、采用多孔粘土空心砖或多排孔轻骨料混凝土空心砌块墙体。

　　四、采用封闭空气间层或带有铝箔的空气间层。

　　第4.2.2条提高围护结构热稳定性可采取下列措施：

　　一、采用复合结构时，内外侧宜采用砖、混凝土或钢筋混凝土等重质材料，中间复合轻质保温材料。

　　二、采用加气混凝土、泡沫混凝土等轻混凝土单一材料墙体时，内外侧宜作水泥砂浆抹面层或其他重质材料饰面层

　　第三节热桥部位内表面温度验算及保温措施

　　第4.3.1条围护结构热桥部位的内表面温度不应低于室内空气露点温度。

　　第4.3.2条在确定室内空气露点温度时，居住建筑和公共建筑的室内空气相对湿度均应按60%采用。

　　第4.3.3条围护结构中常见五种形式热桥（见图4.3.3）其内表面温度应按下列规定验算：

　一、当肋宽与结构厚度比α/δ小于或等于1.5时，

　二、当胁宽与结构厚度比α燉δ大于1.5时，

　第4.3.4条单一材料外墙角处的内表面温度和内侧最小附加热阻，应按下列公式计算：

　　第4.3.5条除第4.3.3条中常见五种形式热桥外,其他形式热桥的内表面温度应进行温度场验算。

当其内表面温度低于室内空气露点温度时，应在热桥部位的外侧或内侧采取保温措施。

 　　第四节窗户保温性能、气密性和面积的规定

　　第4.4.1条窗户的传热系数应按经国家计量认证的质检机构提供的测定值采用；如无上述机构提供的测定值时，可按表4.4.1采用。

　　窗户的传热系数表4.1.1

　　第4.4.2条居住建筑和公共建筑外部窗户的保温性能，应符合下列规定：

　　一、严寒地区各朝向窗户，不应低于现行国家标准《建筑外窗保温性能分级及其检测方法》GB8484规定的Ⅱ级水平。

　　二、寒冷地区各朝向窗户，不应低于上述标准规定的Ⅴ级水平；北向窗户，宜达到上述标准规定的Ⅳ级水平。

　　第4.4.3条阳台门下部门肚板部分的传热系数，严寒地区应小于或等于1.35W/（㎡·K）；寒冷地区应小于或等于1.72W/（㎡·K）。

　　第4.4.4条居住建筑和公共建筑窗户的气密性，应符合下列规定：

　　一、在冬季室外平均风速大于或等于3.0m/s的地区，对于1～6层建筑，不应低于现行国家标准《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》GB7107规定的Ⅲ级水平；对于7～30层建筑，不应低于上述标准规定的Ⅱ级水平。

　　二、在冬季室外平均风速小于3.0m/s的地区，对于1～6层建筑，不应低于上述标准规定的Ⅳ级水平；对于7～30层建筑,不应低于上述标准规定的Ⅲ级水平。

　　第4.4.5条居住建筑各朝向的窗墙面积比应符合下列规定：

　　一、当外墙传热阻达到按式（4.1.1）计算确定的最小传热阻时，北向窗墙面积比，不应大于0.20；东、西向,不应大于0.25（单层窗）或0.30（双层窗）；南向，不应大于0.35。

　　二、当建筑设计上需要增大窗墙面积比或实际采用的外墙传热阻大于按式（4.1.1）计算确定的最小传热阻时,所采用的窗墙面积比和外墙传热阻应符合本规范附录五的规定。

　第五节采暖建筑地面热工要求

　　第4.5.1条采暖建筑地面的热工性能，应根据地面的吸热指数B值，按表4.5.1的规定，划分成三个类别。

　　第4.5.2条不同类型采暖建筑对地面热工性能的要求，应符合表4.5.2的规定。

　　　　第4.5.3条严寒地区采暖建筑的底层地面，当建筑物周边无采暖管沟时，在外墙内侧0.5～1.0m范围内应铺设保温层,其热阻不应小于外墙的热阻。

　　第五章　围护结构隔热设计

　　第一节围护结构隔热设计要求

　　第5.1.1条在房间自然通风情况下，建筑物的屋顶和东、西外墙的内表面最高温度，应满足下式要求：

　　θi·max≤te.max　　　　　（5.1.1）

　　式中θi·max——围护结构内表面最高温度（℃），应按本规范附录二中（八）的规定计算；

　　　　te.max——夏季室外计算温度最高值（℃），应按本规范附录三附表3.2采用。

第二节围护结构隔热措施

　　第5.2.1条围护结构的隔热可采用下列措施：

　　一、外表面做浅色饰面，如浅色粉刷、涂层和面砖等。

　　二、设置通风间层，如通风屋顶、通风墙等。

通风屋顶的风道长度不宜大于10m。

间层高度以20cm左右为宜。

基层上面应有6cm左右的隔热层。

夏季多风地区，檐口处宜采用兜风构造。

　　三、采用双排或三排孔混凝土或轻骨料混凝土空心砌块墙体。

　　四、复合墙体的内侧宜采用厚度为10cm左右的砖或混凝土等重质材料。

　　五、设置带铝箔的封闭空气间层。

当为单面铝箔空气间层时，铝箔宜设在温度较高的一侧。

　　六、蓄水屋顶。

水面宜有水浮莲等浮生植物或白色漂浮物。

水深宜为15～20cm。

　　七、采用有土和无土植被屋顶，以及墙面垂直绿化等。

　　第六章　采暖建筑围护结构防潮设计

　　第一节围护结构内部冷凝受潮验算

　　第6.1.1条外侧有卷材或其他密闭防水层的平屋顶结构，以及保温层外侧有密实保护层的多层墙体结构，当内侧结构层为加气混凝土和砖等多孔材料时，应进行内部冷凝受潮验算。

　　第6.1.2条采暖期间，围护结构中保温材料因内部冷凝受潮而增加的重量湿度允许增量，应符合表6.1.2的规定。

　　第6.1.3条根据采暖期间围护结构中保温材料重量湿度的允许增量，冷凝计算界面内侧所需的蒸汽渗透阻应按下式计算：

　第6.1.4条冷凝计算界面温度应按下式计算：

　第6.1.5条冷凝计算界面的位置，应取保温层与外侧密实材料层的交界处（见图6.1.5）。

　　第6.1.6条对于不设通风口的坡屋顶，其顶棚部分的蒸汽渗透阻应符合下式要求：

　　                            Ho.i>1.2（Pi-Pe）　　　　（6.1.6）

　　式中Ho.i——顶棚部分的蒸汽渗透阻（㎡·h·Pa/g）；

　　　　Pi、Pe——分别为室内和室外空气水蒸气分压力（Pa）。

　　第6.1.7条围护结构材料层的蒸汽渗透阻应按下式计算：

　　                           H＝δ/μ　　　　　　　　（6.1.7）

　　式中H——材料层的蒸汽渗透阻（㎡·h·Pa/g）；

　　　　δ——材料层的厚度（m）；

　　　　μ——材料的蒸汽渗透系数〔g/（m2·h·Pa）〕，应按本规范附录四附表4.1采用。

　　注：

①多层结构的蒸汽渗透阻应按各层蒸汽渗透阻之和确定。

　　　　②封闭空气间层的蒸汽渗透阻取零。

　　　　③某些薄片材料和涂层的蒸汽渗透阻应按本规范附录四附表4.3采用。

　第二节围护结构防潮措施

　　第6.2.1条采用多层围护结构时，应将蒸汽渗透阻较大的密实材料布置在内侧，而将蒸汽渗透阻较小的材料布置在外侧。

　　第6.2.2条外侧有密实保护层或防水层的多层围护结构，经内部冷凝受潮验算而必须设置隔汽层时，应严格控制保温层的施工湿度，或采用预制板状或块状保温材料，避免湿法施工和雨天施工，并保证隔汽层的施工质量。

对于卷材防水屋面，应有与室外空气相通的排湿措施。

　　第6.2.3条外侧有卷材或其他密闭防水层，内侧为钢筋混凝土屋面板的平屋顶结构，如经内部冷凝受潮验算不需设隔汽层，则应确保屋面板及其接缝的密实性，达到所需的蒸汽渗透阻。

　　附录一　名词解释

　附录二　建筑热工设计计算公式及参数

（一）热阻的计算

　　1单一材料层的热阻应按下式计算：

　                　R＝δ/λ　　　　　　（附2.1）

　　式中R——材料层的热阻（㎡·K/W）；

　　　　δ——材料层的厚度（m）；

　　　　λ——材料的导热系数〔W/（m·K）〕，应按本规范附录四附表4.1和表注的规定采用。

　　2多层围护结构的热阻应按下式计算：

　　R＝R1+R2+……+Rn　　　　　（附2.2）

　　式中R1+R2+……+Rn——各层材料的热阻（㎡·K/W）。

　　3由两种以上材料组成的、两向非均质围护结构（包括各种形式的空心砌块，填充保温材料的墙体等，但不包括多孔粘土空心砖），其平均热阻应按下式计算：

　　　　③当围护结构中存在圆孔时，应先将圆孔折算成同面积的方孔，然后按上述规定计算。

　　4围护结构的传热阻应按下式计算：

　　Ro＝Ri+R+Re　　　　　　（附2.4）

　　式中Ro——围护结构的传热阻（㎡·K/W）；

　　　　Ri——内表面换热阻（㎡·K/W），应按本附录附表2.2采用；

　　　　Re——外表面换热阻（㎡·K/W），应按本附录附表2.3采用；

　　　　R——围护结构热阻（㎡·K/W）。

　　5空气间层热阻的确定：

（1）不带铝箔、单面铝箔、双面铝箔封闭空气间层的热阻，应按本附录附表2.4采用。

（2）通风良好的空气间层，其热阻可不予考虑。

这种空气间层的间层温度可取进气温度，表面换热系数可取12.0W/（㎡·K）。

（二）围护结构热惰性指标D值的计算

　　1单一材料围护结构或单一材料层的D值应按下式计算：

　　                                         D＝RS　　　　　　　　（附2.5）

　　式中R——材料层的热阻（㎡·K/W）；

　　　　S——材料的蓄热系数[W/（㎡·K）]。

　　2多层围护结构的D值应按下式计算：

　　D＝D1+D2+……+Dn＝R1S1+R2S2……+RnSn　　　　　　　（附2.6）

　　式中R1、R2……Rn——各层材料的热阻（㎡·K/W）；

　　　　S1、S2……Sn——各层材料的蓄热系数[W/（㎡·K）],空气间层的蓄热系数取S＝0

　　3如某层有两种以上材料组成，则应先按下式计算该层的平均导热系数：

（三）地面吸热指数B值的计算

　　地面吸热指数B值，应根据地面中影响吸热的界面位置，按下面几种情况计算：

　　1影响吸热的界面在最上一层内，即当：

　　2影响吸热的界面在第二层内，即当：

　　3影响吸热的界面在第二层以下，即按式（附2.11）求得的结果小于3.0，则影响吸热的界面位于第三层或更深处。

这时，可仿照式（附2.12）求出B2,3或B3,4等，然后按顺序依次求出B1,2值。

这时，式中的K1,2值应根据B2,3/b1和δ21α1τ值按附表2.5查得。

（四）室外综合温度的计算

　　1室外综合温度各小时值应按下式计算：

      式中tsa——室外综合温度（℃）；

　　　　te——室外空气温度（℃）；

　　　　I——水平或垂直面上的太阳辐射照度（W/㎡）；

　　　　ρ——太阳辐射吸收系数，应按本附录附表2.6采用；

　　　　αe——外表面换热系数，取19.0W/（㎡·K）。

　　2室外综合温度平均值应按下式计算，

　　3室外综合温度波幅应按下式计算：

　　（五）围护结构衰减倍数和延迟时间的计算

　　1多层围护结构的衰减倍数应按下式计算：

　　2多层围护结构延迟时间应按下式计算：

　　（六）室内空气到内表面的衰减倍数及延迟时间的计算

　　1室内空气到内表面的衰减倍数应按下式计算：

                                             ν1=0.95 （α1+Y1/α1）                            （附2.19）

　2室内空气到内表面的延迟时间应按下式计算：

　（七）表面蓄热系数的计算

　　1多层围护结构各层外表面蓄热系数应按下列规定由内到外逐层（见附图2.2）进行计算：

　　2多层围护结构外表面蓄热系数应取最后一层材料的外表面蓄热系数，即Ye＝Yn。

　　3多层围护结构内表面蓄热系数应按下列规定计算：

　　如果多层围护结构中的第一层（即紧接内表面的一层）D1≥1，则多层围护结构内表面蓄热系数应取第一层材料的蓄热系数，即Yi＝S1。

　　如果多层围护结构中最接近内表面的第m层，其Dm≥1，则取Ym＝Sm，然后从第m－1层开始，由外向内逐层（层次排列见附图2.2）计算,直至第一层的Y1，即为所求的多层围护结构内表面蓄热系数。

　　如果多层围护结构中的每一层D值均小于1，则计算应从最后一层（第n层）开始，然后由外向内逐层计算，直至第一层的Y1,即为所求的多层围护结构内表面蓄热系数。

　（八）围护结构内表面最高温度的计算

　　1非通风围护结构内表面最高温度可按下式计算：

　　2通风屋顶内表面最高温度的计算：

　　对于薄型面层（如混凝土薄板、大阶砖等）、厚型基层（如混凝土实心板、空心板等）、间层高度为20cm左右的通风屋顶，其内表面最高温度应按下列规定计算：

（1）面层下表面温度最高值、平均值和波幅值应分别按下列三式计算：

（2）间层综合温度（作为基层上表面的热作用）的平均值和波幅值应分别按下列二式计算：

　　（3）在求得间层综合温度后,即可按本附录中（八）1.同样的方法计算基层内表面（即下表面）最高温度。

计算中，间层综合温度最高值出现时间取φtvc.sy＝13.5h。

　　附录三　室外计算参数

附录三　室外计算参数

附录三　室外计算参数

附录三　室外计算参数

城市名称

夏季室外计算温度

平均值/t0

最高值/te·max

波幅值Ate

九江

32.8

37.4

4.6

景德镇

31.6

37.2

5.6

福州

30.9

37.2

6.3

建阳

30.5

37.3

6.8

南平

30.8

37.4

6.6

永安

30.8

37.3

6.5

漳州

31.3

37.1

5.8

厦门

30.8

35.5

4.7

郑州

32.5

38.8

6.3

信阳

31.9

36.6

4.7

武汉

32.4

36.9

4.5

宜昌

32.0

38.2

6.2

黄石

33.0

37.9

4.9

长沙

32.7

37.9

5.2

藏江

30.4

36.3

5.9

岳阳

32.5

35.9

3.4

株洲

34.4

39.9

5.5

衡阳