公共建筑节能设计标准

公共建筑节能设计标准4.2 围护结构热工设计4.2.1 外墙与屋面的传热系数K应符合附录B表中列出的相应气候分区的建筑围护结构的限值要求。

其中，外墙的传热系数为包含结构性热桥在内的平均值Km。

【说明】我国幅员辽阔，不一致地区气候差异很大，确定围护结构传热系数K的大小，应考虑气候的差异。

编制本标准时，建筑围护结构的传热系数限值系按如下方法确定的：使用DOE-2程序，将“基准”建筑模型置于我国不一致地区进行能耗分析，以现有的建筑能耗基数上再节约50%作为节能标准的目标，不断降低建筑围护结构的传热系数，直至能耗指标的降低达到上述目标为止，这时的传热系数就是建筑围护结构传热系数的限值。

近几年，在哈尔滨、北京、上海、武汉、广州、西安、兰州、乌鲁木齐等地居住建筑中的节能试点工程的经验与实际测试数据也在一定程度上验证了附录B表中所列限值的合理性。

外墙的传热系数使用平均传热系数，即按面积加权法求得的传热系数，要紧是务必考虑围护结构周边混凝土梁、柱、剪力墙等“热桥”的影响，以保证建筑在冬季采暖与夏季空调时，通过围护结构的传热量不超过标准的要求，不致于造成建筑耗热量或者耗冷量的计算值偏小，使设计的建筑物达不到预期的节能效果。

北方严寒、严寒地区要紧考虑建筑的冬季防寒保温，建筑围护结构传热系数对建筑的采暖能耗影响很大。

因此，在严寒、严寒地区对围护结构传热系数的限值要求较高，同时为了便于操作，按气候条件细分，以规定性指标作为节能设计的要紧根据。

夏热冬冷地区既要满足冬季保温又要考虑夏季的隔热，不一致于北方采暖建筑要紧考虑单向的传热过程。

上海、南京、武汉、重庆、成都等地节能居住建筑试点工程的实际测试数据与DOE-2程序能耗分析的结果都说明，在这一地区当改变围护结构传热系数时，随着K值的减少，能耗指标的降低并非按线性规律变化，当屋面K值降为1.0 W/（m2·K）外墙平均K值降为1.5 W/（m2·K）时，再减小K值对降低建筑能耗的作用已不明显，如图4.2.1.1所示。

因此，本标准考虑到以上因素，认为屋面K值定为0.8（或者0.6）W/（m2·K），外墙K值为1.2（或者0.8）W/（m2·K），在目前情况下对整个地区都是比较适合的。

夏热冬暖地区要紧考虑建筑的夏季隔热，太阳辐射对建筑能耗的影响很大。

太阳辐射通过窗进入室内的热量是造成夏季室内过热的要紧原因，同时还要考虑在自然通风条件下建筑热湿过程的双向传递，不能简单地使用降低墙体、屋面、窗户的传热系数，增加保温隔热材料厚度来达到节约能耗的目的，因此，在围护结构传热系数的限值要求上也就是完全不一致的。

在不稳固传热过程中，假如有重质与轻质两种不一致的围护结构处在相同的外部条件下，即使两者的传热系数完全相同，重质围护结构的热性能也要好一些，由于重质围护结构对温度波的衰减作用要优于轻质的围护结构。

轻质的墙体与屋顶在建筑中用的越来越多，在我国夏热冬冷与夏热冬暖地区，建筑围护结构中的传热要紧处于不稳固传热状态，应考虑围护结构的热稳固性能，因此，对轻质围护结构的热工性能要求也应与重质围护结构是完全不一致的。

比如夏季实测的屋面外表面综合温度广州可达57℃，南京62℃，武汉64℃，重庆61℃以上，西墙外表面温度广州可达50℃，南京51℃，武汉55℃，重庆56℃以上，夜间围护结构外表面温度可降至27℃下列。

对外于这种温度波幅很大的非稳态传热条件下的重质与轻质建筑围护结构来说，即使传热系数指标相同，室内所获得的热环境与达到相同的热环境的空调能耗负荷也是不一样的。

夏热冬暖地区居住建筑节能标准编制组曾对围护结构热工性能做过测试，围护结构K、D值直接影响建筑采暖空调房间冷热负荷的大小，也直接影响到建筑能耗。

围护结构使用重质材料，比较容易达到标准所要求的热环境指标。

使用轻质材料，就很困难。

目前我国在大力推广应用钢结构建筑，特别公共建筑是钢结构的要紧使用对象，木结构建筑市场也在不断扩大。

轻质墙体应用作为国家建筑技术与新型建筑材料进展的一个重要方向，因此，在围护结构规定性指标中也包含了以上内容。

4.2.2 外墙与屋面的热桥部位均应进行保温隔热处理，以保证热桥部位的内表面温度不低于室内空气露点温度。

【说明】本条规定的目的要紧是防止冬季采暖期间围护结构热桥部位内表面产生结露，同时也避免夏季空调期间这些部为传热过大。

内表面结露，会造成围护结构内表面材料受潮，影响室内环境。

传热过大则会增加空调能耗。

由于围护结构中窗过梁、圈梁、钢筋混凝土抗震柱、钢筋混凝土剪力墙、梁、柱等部位的传热系数远大于主体部位的传热系数，形成热流密集通道，即为热桥。

热桥内外表面温差小，冬季采暖时内表面温度容易低于室内空气露点温度，造成内表面的结露。

因此，应采取保温隔热措施，减少围护结构热桥部位的传热缺失。

4.2.3 建筑外窗面积不宜过大。

严寒与严寒地区窗墙面积比不应大于0.40；夏热冬冷与夏热冬暖地区窗墙面积比不应大于0.45。

窗的传热系数K与玻璃的遮阳系数SC应符合附录B中的规定，玻璃的可见光透射比不应小于0.65。

【说明】强制性条文。

窗墙面积比是指不一致朝向外墙面上的窗及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(包含该朝向上的窗及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，其中最要紧的是不一致地区冬、夏日照情况（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、室内采光设计标准与外窗开窗面积与建筑能耗等因素。

通常普通窗户（包含阳台门的透明部分）的保温隔热性能比外墙差很多，窗墙面积比越大，采暖与空调能耗也越大。

因此，从降低建筑能耗的角度出发，务必限制窗墙面积比。

由于我国幅员辽阔，南北方、东西部地区气候差异很大。

窗对建筑能耗高低的影响要紧有两个方面，一是窗的热工性能影响到冬季采暖、夏季空调室内外温差传热；另外就是窗的透明材料（如玻璃）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口热缺失的要紧途径；而夏季，通过窗口进入室内的太阳辐射也成为了空调降温的负荷，因此，减少进入室内的太阳辐射与减小窗的温差传热都是降低空调能耗的途径。

不一致纬度、不一致朝向的墙面太阳辐射的变化很复杂，墙面日辐射强度与峰值出现的时间是不一致的，因此，不一致纬度地区窗墙面积比也应有所差别。

在严寒与严寒地区，采暖期室内外温差传热的热量缺失占要紧地位。

因此，对窗的传热系数与窗墙面积比有严格的要求，这些要求高于南方地区。

在夏热冬冷地区，冬、夏两季人们普遍有开窗加强房间通风的习惯。

一是自然通风改善了室内空气质量，二是冬季日照能够通过窗口直接进入室内。

夏季在两个连晴高温期间的阴雨降温过程或者降雨后连晴高温开始升温过程，夜间气候凉爽宜人，房间通风能带走室内余热并蓄冷，因此，窗墙面积比操纵在0.45以内。

另外，窗口面积过小，容易造成室内采光不足。

象西南地区冬季平均日照率≤25%，全年阴雨天很多，在纬度低的这一地区增大南窗的冬季太阳辐射所提供的热量对室内采暖的作用有限，而且通过DOE-2程序计算与工程实测，窗口面积太小，所增加的室内照明用电能耗，将超过节约的制冷能耗。

因此，在这一地区进行围护结构节能设计时，不宜过分依靠减少窗墙比，重点应是提高窗的热工性能。

夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准编制组通过计算机模拟分析说明，通过窗户进入室内的热量(包含温差传热与辐射得热)，占室内总得热量的相当大部份，成为影响夏季空调负荷的要紧因素。

并用DOE-2软件做了下列算例：广州市无外窗常规居住建筑物采暖空调年耗电量为30.6kWh/m2 ,当装上铝合金窗，综合窗墙面积比CM=0.3时，年耗电量是53.02 kWh/m2，当CM=0.47时，年耗电量为67.19 kWh/m2 ，能耗分别增加了73.3%与119.6%。

说明在夏热冬暖地区，外窗成了影响建筑能耗的关键因素，其中以夏季外窗的遮阳尤为重要。

近年来公共建筑的窗墙面积比有越来越大的趋势，这是由于人们希望公共建筑更加通透明亮，建筑立面更加美观，建筑形态更为丰富。

因此，窗墙面积比有可能超过4.2.3条的规定值。

当所设计的建筑窗墙面积比超过规定值时，应首先考虑减小窗户（含阳台透明部分）的传热系数，如使用中空玻璃窗、中空热反射玻璃窗、中空Low-E玻璃窗，同时考虑加强夏季外窗的遮阳措施，后者在夏热冬冷与夏热冬暖地区特别重要，其次可考虑减小外墙、屋面等其它部位的传热系数。

本条规定对公共建筑达到节能的目标是非常关键的，假如所设计的建筑满足不了规定性指标的要求，突破了限值，则该建筑务必使用第4.3节的权衡选择法（Trade-off）来判定是否满足节能要求。

使用权衡选择法（Trade-off）时，参照建筑的窗墙面积比务必遵守本条规定。

公共建筑的窗墙面积比较大，太阳辐射对建筑能耗的影响很大。

因此，为了节约能源，应加强窗口的建筑外遮阳措施。

大量的调查与测试说明，太阳辐射通过窗进入室内的热量是造成夏季室内过热的要紧原因。

日本、美国、欧洲与香港等国家与地区都把提高窗的热工性能与阳光操纵作为夏季防热与建筑节能的重点，窗外普遍安装有遮阳设施。

但我国现有的窗户传热系数普遍偏大，空气渗透严重，而且大多数建筑无遮阳设施。

因此，对窗的遮阳系数应作出明确的规定以夏热冬冷地区六层砖混结构试验建筑为例，南向4层一房间大小为6.1m（进深）×3.9m（宽）×2.8m（高），窗为1.5m×1.8m单框铝合金窗在夏季连续空调时，计算不一致负荷逐时变化曲线，能够看出通过墙体的传热量占总负荷的30%，通过窗的传热量最大，而且通过窗的传热中，要紧是太阳辐射对负荷的影响，温差传热部分并不大，如图4.2.3.1、图4.2.3.2所示。

因此，应该把窗的遮阳作为夏季节能措施一个重点来考虑。

对窗的太阳辐射透过率作严格的限制，既可真正做到节能，又给建筑师设计提供了更大的空间。

由于我国幅员辽阔，南北方如广州、武汉、北京等地区、东西部如上海、重庆、西安、兰州、乌鲁木齐等地气候条件各不相同，因此对外窗的遮阳的要求也应是完全不一致的。

夏季，南方水平面太阳辐射强度可高达1000W/m2以上，在这种强烈的太阳辐射下，阳光直射到室内，将严重地影响建筑室内热环境，增加建筑空调能耗。

因此，减少窗的辐射传热是建筑节能中降低窗口热缺失的要紧途径，应采取适当遮阳措施，以防止直射阳光的不利影响。

而且夏季不一致朝向墙面辐射日变化很复杂，不一致朝向墙面日辐射强度与峰值出现的时间是不一致的，因此，不一致的遮阳方式直接影响到建筑能耗的大小。

在严寒地区，阳光充分进入室内，有利于降低冬季采暖能耗。