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4.3.1
建筑外围护结构应具有抵御夏季室外气温和太阳辐射综合热作用的能力。自然通风房间的非透光围护结构内表面温度与室外累年日平均温度最高日的最高温度的差值,以及空调房间非透光围护结构内表面温度与室内空气温度的差值应控制在本规范允许的范围内。
条文说明
4.3.1 建筑外围护结构包括屋顶、外墙和外窗等。夏季室内热环境的变化主要是室外气温和太阳辐射综合热作用的结果,外围护结构防热能力越强,室外综合热作用对室内热环境影响越小,不易造成室内过热。围护结构内表面温度是衡量围护结构隔热水平的重要指标,夏季内表面温度太高,易造成室内过热,影响人体健康。应把围护结构内表面温度与室内空气温度的差值控制在规范允许的范围内,防止室内过热,保持室内舒适度要求。
建筑热工设计主要任务之一,是要采取措施提高外围护结构防热能力。对屋面、外墙(特别是西墙)要进行隔热处理,应达到防热所要求的热工指标,减少传进室内的热量和降低围护结构的内表面温度,因而要合理地选择外围护结构的材料和构造形式。最理想的是白天隔热好而夜间散热又快的构造形式。自然通风是排除房间余热,改善室内热湿环境的主要途径之一。要合理设计围护结构热工参数,要有利于房间的通风散热。
4.3.2
夏热冬暖和夏热冬冷地区建筑设计必须满足夏季防热要求,寒冷B区建筑设计宜考虑夏季防热要求。
条文说明
4.3.2 本条规定主要是根据建筑热工设计的实际需要,以及与现行有关标准规范相协调。隔热与夏季的室外温度、太阳辐射密切相关。夏热冬暖地区和夏热冬冷地区最热月平均气温在25℃~30℃之间,太阳辐射强烈,例如夏热冬暖和夏热冬冷地区夏季实测屋面外表面温度南京可达62℃,武汉64℃、重庆61℃、广州60℃、南宁60℃以上,西墙外表面温度南京可达51℃,武汉55℃、重庆56℃、广州52℃、南宁54℃以上,建筑设计应采取防热措施,尽量降低室外温度和太阳辐射对室内热环境影响。寒冷地区许多城市夏季最高温度都超过35℃,太阳辐射也很强烈, 围护结构外表面亦可达50℃以上,建筑设计时也应适当兼顾夏季防热。
4.3.3
建筑物防热应综合采取有利于防热的建筑总平面布置与形体设计、自然通风、建筑遮阳、围护结构隔热和散热、环境绿化、被动蒸发、淋水降温等措施。
条文说明
4.3.3 在当前我国技术经济条件和能源短缺的形势下,建筑设计采取被动式节能方式符合国情和“节能减排”方针。实践证明,采用有利于防热的建筑总平面布置与形体设计、自然通风、建筑遮阳、围护结构隔热和散热、环境绿化、被动蒸发、淋水降温等综合性的技术措施,可以取得很好的防热效果,降低建筑空调能耗。
4.3.4
建筑朝向宜采用南北向或接近南北向,建筑平面、立面设计和门窗设置应有利于自然通风,避免主要房间受东、西向的日晒。
条文说明
4.3.4 我国位于北半球,建筑采用南北向或接近南北向,充分利用夏季盛行东南风和西南风的气候条件,结合良好的建筑平、立面设计和门窗设置,可以增强室内外自然通风,提高室内环境质量,并缩短建筑空调降温时间。
4.3.5
非透光围护结构(外墙、屋面)应按本规范第6.1节和第6.2节的要求进行隔热设计。
4.3.6
建筑围护结构外表面宜采用浅色饰面材料,屋面宜采用绿化、涂刷隔热涂料、遮阳等隔热措施。
条文说明
4.3.6 在夏季,当有太阳辐射时,采用浅色饰面材料的建筑屋面和外墙面,能反射较多的太阳辐射热,从而能降低空调负荷和自然通风时的内表面温度;当无太阳辐射时,它又能把屋面和外墙内部所积蓄的太阳辐射热较快地向外天空辐射出去,因此,围护结构采用浅色饰面对降低夏季空调耗电量和改善室内热环境都起着重要作用。在夏热冬暖地区非常适宜采用这个技术。夏热冬冷地区浅色饰面建筑物的冬季采暖能耗会有所增大,但与夏季空调能耗综合比较,突出的矛盾仍是在夏季。
屋面绿化、涂刷隔热涂料、遮阳是解决屋面隔热问题非常有效的方法。绿化屋面可以降低内表面的温度,而且使昼夜温度稳定;涂刷隔热涂料,可以反射大量的太阳辐射,屋面遮阳可以有效遮挡太阳辐射,降低屋面外表面温度,减少热量进入室内,改善室内热环境。
4.3.7
透光围护结构(外窗、透光幕墙、采光顶)隔热设计应符合本规范第6.3节的要求。
4.3.8
建筑设计应综合考虑外廊、阳台、挑檐等的遮阳作用。建筑物的向阳面,东、西向外窗(透光幕墙),应采取有效的遮阳措施。
条文说明
4.3.8 窗户是建筑围护结构中热工性能最薄弱的构件。透过窗户进入室内的太阳辐射热,构成夏季室内空调的主要负荷。建筑各立面朝向中,东、西向易受太阳直射,因此东、西向建筑外墙面和外窗(透光幕墙)设置外遮阳,是减少太阳辐射热进入室内的十分有效措施。外遮阳形式多种多样,如结合建筑外廊、阳台、挑檐遮阳,外窗设置固定遮阳或活动遮阳等。随着建筑节能的发展,遮阳的形式和品种越来越多,各地可结合当地条件加以灵活采用。
4.3.9
房间天窗和采光顶应设置建筑遮阳,并宜采取通风和淋水降温措施。
条文说明
4.3.9 房间的天窗和采光顶位于太阳辐射最大的朝向,应采取活动式遮阳即满足采光需要也防止室内过热,但即便是设置了遮阳的天窗或采光顶,在外侧半球空间的散射辐射和内侧集聚的高温空气作用下,天窗或采光顶构件的温度高于室内表面温度对室内产生热辐射,所以应采取设置通风装置或开设天窗等措施排除天窗顶部的热空气,设置淋水、喷雾装置降低天窗和采光顶的温度,以降低天窗或采光顶表面对室内环境的热辐射作用。
4.3.10
夏热冬冷、夏热冬暖和其他夏季炎热的地区,一般房间宜设置电扇调风改善热环境。
条文说明
4.3.10 电扇调风是指利用房间设置的吊扇、壁扇、摆扇等调节室内风场分布状态,弥补自然通风不稳定缺陷,以风速补偿作用提高室内环境热舒适度。采用电扇调风是传统建筑自然通风状态下改善室内热环境提高热舒适的一种有效措施,也是节约空调能耗的有效措施,在欧美、日本等发达国家以及东南亚地区应用较为普遍,因此南方地区民用建筑在没有特殊要求的房间宜设置电扇。
4.4 防潮设计
4.4.1
建筑构造设计应防止水蒸气渗透进入围护结构内部,围护结构内部不应产生冷凝。
条文说明
4.4.1 建筑围护结构在使用过程中,当围护结构两侧出现温度与湿度差时,会造成围护结构内部温湿度的重新分布。若围护结构内部某处温度低于了空气露点温度,围护结构内部空气中的水分或渗入围护结构内部的空气中的水分将发生冷凝。因此,应防止水蒸气渗透进入围护结构内部,并控制围护结构内部不产生冷凝。
4.4.2
围护结构内部冷凝验算应符合本规范第7.1节的要求。
4.4.3
建筑设计时,应充分考虑建筑运行时的各种工况,采取有效措施确保建筑外围护结构内表面温度不低于室内空气露点温度。
条文说明
4.4.3 建筑无论是自然通风,还是在采暖或空调条件下,当空气中水蒸气接触围护结构表面时,只要表面温度低于空气露点温度,便会有水析出,表面发生凝结,使围护结构受潮,因此,外围护结构内表面温度不应低于室内空气露点温度。
外围护结构容易发生内表面结露的情况主要有两种,北方冬季热桥的内表面和南方过渡季围护结构的内表面。
围护结构的热桥部位系指嵌入墙体的混凝土或金属梁、柱,墙体和屋面板中的混凝土肋或金属件,装配式建筑中的板材接缝以及墙角、屋面檐口、墙体勒脚、楼板与外墙、内隔墙与外墙连接处等部位。这些部位保温薄弱,热流密集,内表面温度较低,可能产生程度不同的结露和长霉现象,影响室内卫生条件和围护结构的耐久性。设计时,应对这些部位的内表面温度进行验算,以便确定其是否低于室内空气露点温度。
南方过渡季节,当室外温度快速升高、湿度接近饱和时,由于围护结构的内表面温度略低于空气温度,当室外高温、高湿的空气与围护结构内表面接触时,也会发生表面结露现象。设计时,也应当采取合理的措施,避免发生结露。
4.4.4
建筑围护结构的内表面结露验算应符合本规范第7.2节的要求。
4.4.5
围护结构防潮设计应遵循下列基本原则:
1 室内空气湿度不宜过高;
2 地面、外墙表面温度不宜过低;
3 可在围护结构的高温侧设隔汽层;
4 可采用具有吸湿、解湿等调节空气湿度功能的围护结构材料;
5 应合理设置保温层,防止围护结构内部冷凝;
6 与室外雨水或土壤接触的围护结构应设置防水(潮)层。
条文说明
4.4.5 围护结构的受潮除了直接被雨(水)浸透外,从建筑热工角度来讲,围护结构内部冷凝、围护结构表面结露和泛潮是建筑防潮设计时应考虑的主要问题。围护结构受潮会降低材料性能、滋生霉菌,进而影响建筑的美观、正常使用,甚至使用者的健康。本条仅给出了围护结构防潮设计的基本原则,在围护结构防潮设计过程中,为控制和防止围护结构的冷凝、结露与泛潮,必须根据围护结构使用功能的热湿特点,针对性的采取防冷凝,防结露与防泛潮等综合措施。
4.4.6
夏热冬冷长江中、下游地区、夏热冬暖沿海地区建筑的通风口、外窗应可以开启和关闭。室外或与室外连通的空间,其顶棚、墙面、地面应采取防止返潮的措施或采用易于清洗的材料。
条文说明
4.4.6 在我国长江中、下游夏热冬冷地区春夏之交季节,夏热冬暖沿海地区初春季节,由于气候受热带气团控制,湿空气吹向大陆且骤然增加,房间在开窗情况下,较湿的空气流过围护结构内表面,当围护结构内表面温度低于室内空气露点温度时,就会在外墙内表面、地面上产生结露现象,俗称泛潮。例如在我国长江中、下游以南的夏热冬冷地区,在五六月间的梅雨季节,华南沿海地区初春季节的回南(潮)天应关闭通风口和外窗,减少潮湿空气进入室内,提高建筑围护结构内表面温度,降低室内空气湿度,减少室内表面结露。同时,在可能出现返潮现象的部位应采取适当措施以减少返潮对围护结构带来的危害。
5 围护结构保温设计
5.1 墙 体
5.1.1
墙体的内表面温度与室内空气温度的温差△tw应符合表5.1.1的规定。
注:△tw=ti—θi·w。
条文说明
5.1.1 原规范保温设计指标是围护结构的最小传热阻。在最小传热阻计算中除了跟室内外计算温度、表面换热阻相关外,主要受室内空气与围护结构内表面之间的允许温差控制。随着国家经济、技术水平的提高,原保温设计仅保证围护结构内表面不结露的标准偏低。因此,本规范将设计目标确定为不结露和基本热舒适两档,设计时可根据建筑的具体情况酌情选用。
与原规范中采用最小传热阻作为非透光围护结构保温设计的指标不同,本规范中将内表面温度与室内空气温度的温差作为设计指标。这样,既明确了不同限值的设计目标;也可以与隔热设计的控制指标统一起来。
在基本热舒适条件下,围护结构不同部位与室内空气温度的温差限值的确定参照了ASHRAE55-2004中的相关内容。
5.1.2
未考虑密度和温差修正的墙体内表面温度可按下式计算: 式中:θi·w——墙体内表面温度(℃);
ti——室内计算温度(℃),应按本规范第3.3.1条的规定取值;
te——室外计算温度(℃),应按本规范第3.2.2条的规定取值;
Ri——内表面换热阻(m2·K/W),应按本规范附录B第B.4节的规定取值;
R0·w——墙体传热阻(m2·K/W)。
5.1.3
不同地区,符合本规范第5.1.1条要求的墙体热阻最小值Rmin·w应按下式计算或按本规范附录D表D.1的规定选用。 其中:Rmin·w——满足△tw要求的墙体热阻最小值(m2·K/W);
Re——外表面换热阻(m2·K/W),应按本规范附录B第B.4节的规定取值。
5.1.4
5.1.4 不同材料和建筑不同部位的墙体热阻最小值应按下式进行修正计算:
其中:Rw——修正后的墙体热阻最小值(m2·K/W);
ε1——热阻最小值的密度修正系数,可按本规范表5.1.4-1选用;
ε2——热阻最小值的温差修正系数,可按本规范表5.1.4-2选用。注:ρ为围护结构的密度。
条文说明
5.1.4 在按照围护结构的密度确定密度修正系数ε1时,对于内保温、外保温和夹心保温体系,应按扣除保温层后的构造计算围护结构的密度;对于自保温体系,应按围护结构的实际构造计算密度。
当围护结构构造中存在空气间层时,若空气间层完全位于墙体(屋面)材料层一侧时,应按扣除空气间层后的构造计算围护结构的密度;否则应按实际构造计算密度。
5.1.5
提高墙体热阻值可采取下列措施:
1 采用轻质高效保温材料与砖、混凝土、钢筋混凝土、砌块等主墙体材料组成复合保温墙体构造;
2 采用低导热系数的新型墙体材料;
3 采用带有封闭空气间层的复合墙体构造设计。
5.1.6
外墙宜采用热惰性大的材料和构造,提高墙体热稳定性可采取下列措施:
1 采用内侧为重质材料的复合保温墙体;
2 采用蓄热性能好的墙体材料或相变材料复合在墙体内侧。
5.2 楼、屋面
5.2.1
楼、屋面的内表面温度与室内空气温度的温差△tr应符合表5.2.1的规定。注:△tr=ti—θi·r。
5.2.2
未考虑密度和温度修正的楼、屋面内表面温度可按下式计算:
式中:θi·r——楼、屋面内表面温度(℃);
R0·r——楼、屋面传热阻(m2·K/W)。
5.2.3
不同地区,符合本规范第5.2.1条要求的楼、屋面热阻最小值Rmin·r应按下式计算或按本规范附录D表D.1的规定选用。
其中:Rmin·r——满足△tr要求的楼、屋面热阻最小值(m2·K/W)。
5.2.4
不同材料和建筑不同部位的楼、屋面热阻最小值应按下式进行修正计算:其中:Rr——修正后的楼、屋面热阻最小值(m2·K/W);
ε1——热阻最小值的密度修正系数,可按本规范表5.1.4-1选用;
ε2——热阻最小值的温差修正系数,可按本规范表5.1.4-2选用。
5.2.5
屋面保温设计应符合下列规定:
1 屋面保温材料应选择密度小、导热系数小的材料;
2 屋面保温材料应严格控制吸水率。
5.3 门窗、幕墙、采光顶
5.3.1
各个热工气候区建筑内对热环境有要求的房间,其外门窗、透光幕墙、采光顶的传热系数宜符合表5.3.1的规定,并应按表5.3.1的要求进行冬季的抗结露验算。严寒地区、寒冷A区、温和地区门窗、透光幕墙、采光顶的冬季综合遮阳系数不宜小于0.37。
条文说明
5.3.1 该条规定了各个气候区建筑门窗、玻璃幕墙、采光顶的保温性能(传热系数)宜达到的最低要求以及是否需要进行抗结露验算。其中对门窗、玻璃幕墙传热系数的要求是按照基本不结露的原则而确定的。需要明确的是:为了保证室内基本的热舒适要求,本条是对一栋建筑中所有门窗传热系数的限值要求,不是各朝向的平均门窗传热系数,也就避免了建筑节能设计时进行权衡判断而导致出现保温性能太差的外门窗。
由于“建筑遮阳系数”规定了其计算是“在照射时间内”。因此,当严寒、寒冷A、温和地区不需要考虑夏季隔热时,本条对其门窗、幕墙、采光顶的冬季综合遮阳系数规定了最小值,以保证这些地区建筑的冬季日照不受影响。
5.3.2
门窗、透光幕墙的传热系数应按本规范附录C第C.5节的规定进行计算,抗结露验算应按本规范附录C第C.6节的规定计算。
条文说明
5.3.2 现行行业标准《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T 151中将门窗、幕墙的热工计算方法都进行了详细规定,并已经在幕墙门窗行业得到广泛应用。本规范附录C第C.5节和第C.6节根据现行行业标准《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T 151给出了透光和非透光的门窗、幕墙的传热系数计算公式,以及门窗、玻璃幕墙的抗结露验算方法。
5.3.3
严寒地区、寒冷地区建筑应采用木窗、塑料窗、铝木复合门窗、铝塑复合门窗、钢塑复合门窗和断热铝合金门窗等保温性能好的门窗。严寒地区建筑采用断热金属门窗时宜采用双层窗。夏热冬冷地区、温和A区建筑宜采用保温性能好的门窗。
条文说明
5.3.3 严寒、寒冷地区的门窗应以保温为主,门窗的保温性能主要受窗框、玻璃两部分热工性能的影响,以窗框材料来看,木窗、塑料窗的保温性能明显优于铝合金门窗,如果采用中空玻璃,传热系数一般可以达到2.0W/(m2·K)~2.5W/(m2·K)。铝木复合门窗、铝塑复合门窗、钢塑复合门窗是在木窗、金属窗的基础上发展起来的,保温性能一般是在2.8W/(m2·K)以下,基本能满足严寒、寒冷地区的热工要求。普通的铝合金窗框保温性能较差,一般是10W/(m2·K)以上,做了断热处理之后,框的传热系数基本可做到4.0W/(m2·K)~5.0W/(m2·K),使用中空玻璃之后,断热铝合金门窗的传热系数一般在2.5W/(m2·K)~3.5W/(m2·K)之间,在寒冷地区比较适用,但是对于严寒地区就很难满足要求,因此建议严寒地区建筑采用断热金属门窗时宜采用双层窗。对于夏热冬冷地区、温和A区,也有一定的保温要求,因此建议设计时综合考虑,宜采用保温性能较好的门窗,不宜直接采用单片玻璃窗。夏热冬暖地区、温和B区一般无特别的保温要求。
5.3.4
严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、温和A区的玻璃幕墙应采用有断热构造的玻璃幕墙系统,非透光的玻璃幕墙部分、金属幕墙、石材幕墙和其他人造板材幕墙等幕墙面板背后应采用高效保温材料保温。幕墙与围护结构平壁间(除结构连接部位外)不应形成热桥,并宜对跨越室内外的金属构件或连接部位采取隔断热桥措施。
条文说明
5.3.4 与本规范第5.3.3条类似,对于严寒地区应加强保温,幕墙应使用断热构造或断热铝合金型材,进一步提高幕墙系统的保温性能,同时减少型材处的结露问题。对于非透光部分的幕墙,在设计时是作为墙体来要求其热工性能,因此使用高效保温材料,技术易实现,成本也低,并且能达到很好的保温效果,提高建筑的整体热工性能。幕墙与主体结构之间的连接部位、跨越室内外的金属构件是幕墙传热的薄弱部位,应进行保温处理,不要形成热桥,导致冬季结露。
5.3.5
有保温要求的门窗、玻璃幕墙、采光顶采用的玻璃系统应为中空玻璃、Low-E中空玻璃、充惰性气体Low-E中空玻璃等保温性能良好的玻璃,保温要求高时还可采用三玻两腔、真空玻璃等。传热系数较低的中空玻璃宜采用“暖边”中空玻璃间隔条。
条文说明
5.3.5 根据本规范附录表C.5.3-3的数据,中空玻璃的保温性能远远优于单片玻璃,单片普通玻璃传热系数在5.5W/(m2·K)~5.8W/(m2·K),单片Low-E玻璃可达到3.5W/(m2·K)左右,以12mm气体层为例,普通中空玻璃可以达到2.8W/(m2·K)左右,Low-E中空玻璃可以达到1.8W/(m2·K)左右,充氩气的中空玻璃可以达到1.4W/(m2·K)左右,三层双中空的Low-E中空玻璃可以达到1.0W/(m2·K)~1.4W/(m2·K),真空玻璃更是可以降低到0.4W/(m2·K)~0.6W/(m2·K)。对于保温要求较高的建筑,所使用的门窗、玻璃幕墙、采光顶应当考虑气候区、建筑热工设计等综合要求,选择合适的玻璃系统,以提高整体的保温性能。
对于保温性能优良的中空玻璃,如果搭配了“暖边”中空玻璃间隔条,可减少玻璃与框结合部位的结露问题,并且进一步降低门窗、幕墙的整体传热系数。
5.3.6
严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、温和A区的门窗、透光幕墙、采光顶周边与墙体、屋面板或其他围护结构连接处应采取保温、密封构造;当采用非防潮型保温材料填塞时,缝隙应采用密封材料或密封胶密封。其他地区应采取密封构造。
条文说明
5.3.6 门窗、玻璃幕墙周边与墙体或其他围护结构连接处,如果不做特殊处理,易形成热桥,对于严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、温和A区来说,冬季就会造成结露,因此要求对这些特殊部位采用保温、密封构造,特别是一定要采用防潮型保温材料,如果是不防潮的保温材料在冬季就会吸收了凝结水变得潮湿,降低保温效果。这些构造的缝隙必须采用密封材料或密封胶密封,杜绝外界的雨水、冷凝水等影响。
5.3.7
严寒地区、寒冷地区可采用空气内循环的双层幕墙,夏热冬冷地区不宜采用双层幕墙。
条文说明
5.3.7 现在有一些大型的公共建筑大量使用双层幕墙,但是如果使用的形式不合适,反而会对室内热环境产生不利影响。在这里提出建议,严寒、寒冷地区可采用空气内循环双层幕墙。
夏热冬冷地区由于在过渡季节有自然通风要求,夏季双层幕墙的隔热作用不大,因此这一地区不宜采用双层幕墙。
5.4 地 面
5.4.1
建筑中与土体接触的地面内表面温度与室内空气温度的温差△tg应符合表5.4.1的规定.注:△tg=ti—θi·g。
5.4.2
地面内表面温度可按下式计算:式中:θi·g——地面内表面温度(℃);
Rg——地面热阻(m2·K/W);
θe——地面层与土体接触面的温度(℃),应取本规范附录A表A.0.1中的最冷月平均温度。
5.4.3
不同地区,符合本规范第5.4.1条要求的地面层热阻最小值Rmin·g可按下式计算或按本规范附录D表D.2的规定选用。式中:Rmin·g——满足△tg要求的地面热阻最小值(m2·K/W)。
5.4.4
地面层热阻的计算只计入结构层、保温层和面层。
5.4.5
地面保温材料应选用吸水率小、抗压强度高、不易变形的材料。
5.5 地下室
5.5.1
距地面小于0.5m的地下室外墙保温设计要求同外墙;距地面超过0.5m、与土体接触的地下室外墙内表面温度与室内空气温度的温差△tb应符合表5.5.1的规定。注:△tb=ti—θi·b。
5.5.2
地下室外墙内表面温度可按下式计算:
式中:θi·b——地下室外墙内表面温度(℃);
Rb——地下室外墙热阻(m2·K/W);
θe——地下室外墙与土体接触面的温度(℃),应取本规范附录A表A.0.1中的最冷月平均温度。
5.5.3
不同地区,符合本规范第5.5.1条要求的地下室外墙热阻最小值Rmin·b可按下式计算或按本规范附录D表D.2的规定选用。式中:Rmin·b——满足△tb要求的地下室外墙热阻最小值。