一、节能率的含义
二、节能控制参数
三、关于节能设计方法
四、建筑节能设计文件的
深度
一、节能率的含义
? 同样一幢建筑，分别于八十年代初
期建设（对比建筑）和现在建设
（现有建筑），在保证同样的室内
环境要求条件下，现有建筑的全年
能耗与参照建筑全年能耗的比值。
比较参数 对比建筑 现有建筑
朝向及面积 相同 相同
功能 相同 相同
体形系数 相同 相同
窗墙比 相同 相同
室内环境 相同 相同
围护结构材料 不同 不同
设备系统 不同 不同
（续）节能率的含义
? 对比建筑标准
?节能建筑：现有建筑其节能率至少达到 50%
（续）节能率的含义
特点
1 节能率是理论计算值，非实际能源消耗
的百分比
2 节能的检测, 难以直接检测能耗，而间
接以强制性指标的检测替代。只要强制
性指标满足，即予认可。
节能是系统工程，需要各专业、各环节共
同努力。
对公共建筑,从北方至南方,
围护结构分担节能率约 25% -- 13%；
空调采暖系统分担节能率约 20% -- 16%；
照明设备分担节能率约 7% -- 18%。
现阶段总目标达到 50%,已开始 65%的试点,
（续）节能率的含义
（续）节能率的含义
节能的落实
? 设计
? 设计质量控制－－施工图审查
? 监理
? 检测
? 验收备案
二、节能控制参数
? 参数主要包括：
? 1) 体形系数, 2) 窗墙比,
? 3) 遮阳率, 4) 热阻 R、
? 5) 热惰性指标 D
? 6) 采暖耗热量指标 7) 空调耗冷量指标
? 设备的节能：
? 采暖与空调的效率
? 热水供应的效率
? 照明的效率
三 建筑节能有关参数的计算
3.1 体形系数
（ Shape coefficient of building）
建筑物与室外大气接触的外表面积
建筑物所包围的体积
外表面积 不包括 地面, 不采暖空调楼梯间隔墙和
户门的面积；
包括 飘窗 的外表面积与体积 。
对 封闭阳台, 计算其内隔墙面积 。 若无内隔墙,
则按封闭阳台的外表面计算面积和体积 。
对 有人坡屋顶,按三棱柱计算,
室内 室内
外墙
飘窗立面
卧室或客厅
封闭阳台
平面
住人坡屋顶
建筑体型,
体形系数, 建筑物与室外大气接触的外表面积与其
所包围的体积的比值 F / V
体形系数, 大 小
体形系数越小越节能
以 1.5m x 1.2m x 0.4的飘窗为例,其外表面积为,
3.96m2,体积为 0.72m3,自身的体形系数为 5.5.
对整体建筑的影响,
例：某建筑共六层,两个楼梯, 每层四户, 原有外表
面积为 2113m2,原有体积为 6572m3,体形系数为
0.322.
如每户有一扇窗改为上述飘窗,则体形系数变为
0.335,增加 0.013.
如每户有二扇窗改为上述飘窗,则体形系数变为
0.348,增加 0.026
3.2窗墙比
(Area ratio of window to wall)
某朝向上的窗户窗洞总面积
该朝向立面总面积
注,1)以整个朝向为单位计算, 不以房间为单位 。
2)对飘窗只计算其窗洞的面积。
3)对玻璃门应按窗户计算,
4)关于朝向的确定 -----
North
建筑平面之一
建筑平面之二
建筑平面之三
3.3 遮阳率 /遮阳系数
省标规定,80%
遮阳率 —窗户洞口面积范围内, 遮阳设施在夏至
日阻止直射阳光进入室内的辐射能与该范围内直
射阳光总辐射能的比 。
Σ逐时阴影面积 *逐时太阳辐射强度
窗户面积 *全天太阳辐射之和
? 夏季,遮阳率越大越好,
? 夏至日全天 -----应逐时计算,
? 遮阳设施应在建筑设计中考虑, 并不得影响通
风和正常采光 。
南向：要求九时至十五时满窗遮阳
西向,要求十二时至十八时满窗遮阳
南向 /北向,可采用固定遮阳
东向 /西向,可采用挡板遮阳或活动遮阳,
建议：
水平遮阳板长度 0.4m，水平延伸长度
0.8m或垂直遮阳板长度 0.33m。
或采用有遮阳功能的窗户。
建筑构件 (阳台,搁板等 )及建筑物自身也能
形成遮阳,
水平遮阳
垂直遮阳
L
H
N
窗
户
分层遮阳
? 由建筑方位角形成的遮阳
S 墙面方位
角
S N
南京地区, 北纬 32004’
夏至日南京太阳位置参数及遮阳计算 （ 窗户宽 1.2m,高 1.5m,至顶板 0.2m）
时间 午前 9 10 11 12
午后 15 14 13
太阳高度角 h 49033’ 62012’ 74012’ 81023’
太阳方位角 A 89022’ 79033’ 60042’ 00
建筑正南向布置
水平遮阳板长度 0.01 0.18 0.24 0.26
水平遮阳板水平延伸长度 1.45 0.88 0.42 0.00
垂直遮阳板长度 0.015 0.22 0.67 极大
建筑南偏东 150布置 （ 午前 ）
水平遮阳板长度 0.39 0.38 0.34 0.25
水平遮阳板水平延伸长度 1.4 0.8 0.35 0.06
垂直遮阳板长度 0.33 0.57 1.7 4.47
建筑南偏西 150布置 （ 午后 ）
水平遮阳板长度 0.39 0.38 0.34 0.25
水平遮阳板水平延伸长度 1.4 0.8 0.35 0.06
垂直遮阳板长度 0.33 0.57 1.7 4.47
玻璃窗的遮阳系数 SC
GB50189 －公共建筑节能标准
遮阳系数 SC的定义,
通过玻璃窗的太阳辐射得热率
相同入射条件下 3mm标准玻璃窗的太阳辐射得热率,
玻璃窗的遮阳系数 SC的计算公式,
SC=SC’× SD
? SC’为玻璃本身的遮阳系数,SD为外遮阳设施
的遮阳系数。
SD按照 GB50189附录 A提出的方法确定。当无
外遮阳时,SD=1。
SC’是玻璃对阳光的遮蔽系数与窗框面积的
修正系数的乘积,与玻璃材料、窗框面积大小有
关。
SC’由建筑师确定,供应商按此提供产品,
注意：玻璃对可见光的透射率不小于 0.4
SC较小有利,
太阳光谱与辐射特性
波长
μm
0.15 0.38 0.76 100
紫外线
占太阳
辐射总
量 7%
可见光
占太阳
辐射总
量 50%
红外线
占太阳
辐射总
量 43%
常温物体的辐射
0.76 4.5 25.0 100
波长
微米
Low-E的反
射范围,反
射率 80%
常温物体的
辐射范围
玻璃的选择
? 兼顾夏季遮阳与冬季得热要求,
包括对外遮阳形式的选择亦是如此,
? 选择玻璃要考虑其特性
----对阳光不同频率光波的反射与透射特性
希望能将红外反射而具有一定的可见光透过率,
----辐射的方向性
常用中空玻璃材料
? 白玻
? 吸热玻璃
增大吸热量,由室外空气带走,减少进入室内热量,但对
于温差传热量无减少,
? 阳光控制玻璃 (热反射 )
在玻璃表面涂上金属化合物膜,可以改变玻璃的反射率
和对可见光的透射率, 通过膜的组合实现,对远红外反
射效果低,
? Low-E玻璃
对远红外有较高反射率的镀膜玻璃
玻璃种类 中空组合 中空 K值 透过率 %
透明玻璃 6白玻 +12+ 6白玻 2.7 72
吸热玻璃 6蓝玻 +12+ 6白玻 2.7 43
热反射玻 6反射 +12+6白玻 2.6 43
Low-E 6白玻 +12+ 6L-w 1.9 66
Sun-E 6 Sun+12+ 6白玻 1.8 38
几种中空玻璃的性能
3.5 热阻
? 导热热阻 Rd,m2.k/W
材料厚度 (δ) (m)
材料导热系数 (λ) (w/m.k)
? 对流热阻 Rα,1/α
α:对流换热系数 W/m2.k
墙体内外表面热阻共 0.15 m2.k/W
总热阻 =各部分热阻之和
室
外
对
流
热
阻
室
内
对
流
热
阻
材
料
导
热
热
阻
材
料
导
热
热
阻
材
料
导
热
热
阻
R=1/αi+Σσ/λ+1/αo
坡屋面
? 波型瓦 10mm
? 空气间隙层
? 混合砂浆 25
? 防水水泥砂浆 15
? 挤塑聚苯板 35 （公建５０） 聚氨酯
? 水泥砂浆 20
? 混凝土板 100
? 纸筋石灰砂浆 10
?
? R = 1.47m2K/W,D =2.64
? 寒冷公建 R = 1.９ 7m2K/W
不住人的坡屋顶
不计算空气层
的热阻?
热惰性指标 D
? D=R*S 热阻与蓄热系数的乘积
S,蓄热系数, 由材料的热容量 (容重与比热的乘积 )决
定,
D, 综合反映了材料抵抗热流大小和温度波动的
能力,
多层材料, D=Σ(R*S)
注, 空气层的蓄热系数为 0.
住宅的墙体热阻限值与 D有关系, D越大,R可以小,
冬季室外采暖计算温度亦与 D有关,
3.6 建筑物耗热量指标
（ Index of heat loss of building）
按照冬季室内热环境设计标准和设定的计
算条件, 计算出的单位建筑面积在单位时间
内消耗的需要由采暖设备提供的热量 。
3.7 建筑物耗冷量指标
（ Index of cool loss of building）
按照夏季室内热环境设计标准和设定的计
算条件, 计算出的单位建筑面积在单位时间
内消耗的需要由空调设备提供的冷量 。
3.6,耗热量指标的计算
qH=qH..T+qinf–qI.H
其中：
qH － 采暖期耗热量指标 w/m2
qH..T －单位建筑面积通过外围护结构传热耗
热量指标 w/m2
qinf-－ -单位建筑面积的换气 （ 包括门窗缝隙,
外门开启换气扇 ） 耗热量 w/m2
qI.H －单位建筑面积的建筑物内部得热量
w/m2 取 3.8 w/m2
3.7：耗冷量指标的计算
qR=(∑qc)/24
式中：
qR － 空调期耗冷量指标 w/m2
qc ---空调期内,某一时刻建筑物单位建筑面积的冷负荷 w/m2
qc = (qc.t + qc.s + qinf)/A0 + qc.I
qc.t, 该时刻温差作用下通过外围护结构传入建筑物的热量,
w/m2
qc.s, 该时刻透过外窗进入建筑物的太阳辐射热量,w/m2
qinf,该时刻由渗透空气带入室内的热量,w/m2
qc.I,该时刻由内部得热所带来的热量,取 3.8 w/m2
三、节能设计方法
符合规定性指标要求：
满足在标准的全部硬性规定
符合性能性指标要求：
不一定满足 全部 硬性规定，但必须证明 传热损
失 （或由此而引起的 采暖空调负荷 ）被控制在某
个规定的范围内。
围护结构热工性能达标的两种途径
围护结构
符合不同朝向、不
同窗墙面积比的外
墙 K限值，和外窗
K,Sw等限值
暖通空调
符合采暖空调和通
风节能设计中规定
节能标准的达标途径
规定性指标 性能性指标
计算参考建筑的能耗
Er
参考建筑：形状、大小与所
设计的建筑完全相同，但 K
,SC值,HVAC设备 EER等
值符合相应规定值
计算所设计建筑的能耗
Ed
Er ≥ Ed
Yes
No
达标途径
调整建筑围
护结构各组
成部分的热
工性能参数
对住宅 Er
已给出
围护结构热工性能达标的两种途径
规定性指标达标的途径
优点：简单
缺点：死板
性能性指标达标的途径
优点：灵活
缺点：复杂
GB50189第 4.3节“建筑围护结构热工性能
权衡判断”就是性能性指标达标的途径
公共建筑围护结构热工性能权衡判断
权衡判断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 。
围护结构热工性能的优与劣, 直接反映在建
筑在规定条件下全年的采暖和空气调节能耗的
多少上 。 因此, 围护结构热工性能的权衡判断
也落实在比较参照建筑和所设计建筑的采暖和
空调能耗上 。
所谓参照建筑就是一栋与所设计的建筑基本
一致的虚拟建筑, 但是它的围护结构完全满足
GB50189第 4章条款的要求 。
公建围护结构热工性能权衡判断
参照建筑的形状, 大小, 朝向, 内部的空间
划分和使用功能应与所设计建筑完全一致 。 在
严寒和寒冷地区, 当所设计建筑的体形系数大
于 GB50189第 4.1.2条的规定时, 参照建筑的每面
外墙均应按比例缩小, 使参照建筑的体形系数
符合 GB50189第 4.1.2条的规定 。 当所设计建筑的
窗墙面积比大于 GB50189第 4.2.4条的规定时, 参
照建筑的每个窗户 （ 透明幕墙 ） 均应按比例缩
小, 使参照建筑的窗墙面积比符合 GB50189第
4.2.4条的规定 。 ……………………
围护结构热工性能权衡判断
1,参照建筑围护结构的各组成部分的传热系数
,热阻等很容易设定成满足第 4.2节各条款的规
定 。
2,如果参照建筑在体形系数和窗墙比两个方面
没有限制, 则谈不上降低采暖和空调能耗了,
因此参照建筑的体形系数和窗墙面积比必须分
别符合第 4.1.2条和第 4.2.4条的规定 。
围护结构热工性能权衡判断
在严寒和寒冷地区, 当所设计建筑的体形系
数大于第 4.1.2条的规定时, 必须调整参照建筑
的体形系数 。
本条规定并不真正去调整所设计建筑的体形
系数, 而是缩小参照建筑每面外墙尺寸, 使得
参照建筑的形状仍然与所设计建筑保持一致,
但外墙面面积减小了 。 这只是一种计算措施,
如果画在图上, 就是参照建筑每个房间的外墙
都是, 部分绝热, 的 。 采取这种措施的实际意
义是, 所设计建筑外墙面的面积比参照建筑大
,但通过两者的热损失是一样的 。
围护结构热工性能权衡判断
窗 （ 包括透明幕墙 ） 墙面积比的大小对建筑
采暖和空调能耗影响最大, 必须严格控制 。 当
所设计建筑的窗墙面积比大于第 4.2.4条的规定
时, 采取处理过大的体形系数相类似的措施,
按比例缩小参照建筑每个窗户 （ 透明幕墙 ） 的
,使参照建筑的窗墙面积比符合本标准第 4.2.4
条的规定 。
当所设计建筑的窗墙面积比小于第 4.2.4条的
规定时, 参照建筑也不做窗墙面积比的调整 。
围护结构热工性能权衡判断
所设计建筑和参照建筑全年采暖和空气调节
能耗的计算必须按照 GB50189附录 B 的规定进
行 。
现有节能计算软件
? EVBuilder 1.0 节能计算
南京工业大学暖通空调研究所 已通过省科技厅建
设厅的鉴定,
? 天正节能软件
? PKPM节能软件
四 建筑节能设计文件深度
一、设计依据性文件、规范、标准：
公共建筑节能设计应包括以下内容：
（ 1）公共建筑节能设计标准 GB50189 -2005；
住宅建筑节能设计应包括以下内容：
（）夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准 JGJ134-2001；
（）民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分） JGJ26—95
（）江苏省民用建筑热环境与节能设计标准 DB32/478-2001
（ ） 有关建筑节能设计的相关文件、规定（ 50%）；
（ ） 施工图设计文件审核技术软件。
建筑节能设计文件深度
? 二、围护结构基本要求
? 1,体形系数 （夏热冬冷地区公建如南京不作要求）；
? 2,窗、透明幕墙、透明天窗 玻璃、型材、遮阳种类
? 墙面积比；透明天窗面积比；
? 传热系数 /传热阻；
? 窗（包括透明幕墙）的遮阳系数 /遮阳率；
? 3,屋面典型、外墙 构造层次,构造设计节点图 (引用
标准与参考图集 )
? 传热系数 /传热阻；
? 热惰性指标（公建不要求）
建筑节能设计文件深度 (续 )
? 当采用权衡判断法计算时
还应说明参考建筑的参数及能耗标准值,
5 设备系统的节能
5.1 节能目标及分解
从 1996年到 2000年, 新设计的采暖居住建筑应完
成 1980～ 1981年当地通用设计能耗水平基础上
节能 50％, 从 2005年起新建采暖居住建筑应在
此基础上再节能 30％ 。
夏热冬冷地区民用建筑 2000年开始执行建筑热环
境及节能标准 。
在 50％ 的节能目标中, 围护结构承担 25％, 设备
系统承担 25％ (包括照明 )。
5.2 设备系统的节能
5.2.1 采暖空调系统的组成
冷热量的生产 ——冷热量的输送 ——末端设备
主要节能措施：
1) 提高制冷机的运行效率 。 设备本身的效率, 按应
用场所合理选用, 能源形式, 自动控制
2) 提高输送效率, 水力平衡与变流量
3) 加强保温 。
节能应兼顾改善室内环境 。
5.2.2 现有设备系统形式 (以空调为例 )
家用空调器 (窗式, 分体式, 柜式 )，
家用多联机 （ VRV）,
户式空调机组 （ 户内为 水管, 风管 ）,
水源热泵, 小区集中空调
按照空调系统的组成模式, 住宅空调设备 /系统可分为
三类：
Ⅰ 类, 家用窗式, 分体, 柜式空调器, VRV系统
Ⅱ 类,户式中央空调
Ⅲ 类,小区集中空调、水源热泵
5.2.3 运行费的比较
以制冷系数 ε 作为运行能耗的比较参数 。
制冷系数 ε ＝制冷量 /消耗的能量。
即单位产冷量的能耗。
Ⅰ 类系统
不同气温、不同控制方式下的制冷系数
室外
气温
开关
控制
变频控制
100％ 50％80％ 70％ 60％90％
35℃
29℃
25℃
2.7～
2.9
3.1
3.34
2.75
3.1
3.34
2.8
3.2
3.5
3.22.9
3.6
4.0
4.0
4.5
3.6
4.5
4.9
4.1
4.9
5.4
Ⅱ 类系统
（ 户式空调 ） 在部分负荷下制冷系数的变化
负荷率（ %） 0.66 0.5 0.4 0.3 0.2
35℃ ε p 2.66 2.62 2.58 2.50 2.40
29℃ ε p 2.93 2.88 2.83 2.76 2.60
25℃ ε p 3.15 3.09 3.04 2.95 2.78
Ⅲ 类系统
集中式系统在部分负荷下制冷系数的变化
（ 水冷式 ）
负荷率（ %） 100 90 80 70 60
35℃ ε p 4.7 4.46 4.30 4.13 3.90
29℃ ε p 5.10 4.86 4.70 4.5 426
25℃ ε p 5.30 5.10 4.90 4.73 4.47
集中式系统的优点
1) 制冷效率高 。
2) 对能源品种的适应性强 。 可选用多种能源 （ 电, 油,
气, 自然能源等 ） 。
3) 便于自然能源及余热废热的利用, 也便于空调冷凝热
的回收利用 。 而其它两类系统均不具备此条件, 仅能
在冬季吸收空气热量 。 在有自然能源及余热废热利用
的场合, 集中式系统的优势更加突出 。
4) 蓄冷系统具有良好的负荷适应性, 运行经济性好, 非
常适合于小区的集中供冷 。
集中式系统的户内冷 /热量供应方式与 Ⅱ 类系统相同,
可以采用风管式或水管式 。 在户内入口处设热量表计
量 。
5.5.输送系统节能
1) 管网系统的水力平衡 （ 系统设计, 静态与动
态平 衡阀 ） 。
2) 循环水泵选型应符合水输送系数 （ WTF） 或
耗电输热比 （ EHR） 的规定值 。
3) 变流量运行 。 水系统, 风系统动态调节 。
4) 管道保温 。
5.6 关于电力直接供热
1) 火力发电时，总的能源利用效率低，约
为 30％。不宜采用。
2) 合理的方式：热泵
3）较合理的方式：
低谷电价时段的电蓄热
5.7 太阳能热水供应
南京地区全年总辐射照度,4487 MJ/m2
相当于 1247 kW.H 资源丰富
总效率,0.25～ 0.32
使用形式：
1) 分散式 每户一台 (但管道统一设计 )
2) 集中式 集热设备集中,输送管道统一,
布置：
水平排列、与建筑配合形成统一屋面。
讲座结束
