现批准《民用建筑热工设计规范》为国家标准,编号为GB50176-2016,自2017年4月1日起实施。其中,第4.2.11、6.1.1、6.2.1、7.1.2条为强制性条文,必须严格执行。原《民用建筑热工设计规范》GB50176-93同时废止。本规范由我部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部2016年8月18日
前言
1总则
1.0.1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,符合国家节能减排的方针,制定本规范。1.0.2本规范适用于新建、扩建和改建民用建筑的热工设计。本规范不适用于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。1.0.3民用建筑的热工设计,除应符合本规范的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2术语和符号2.1术语
2.2符号
3热工计算基本参数和方法3.1室外气象参数
3.2室外计算参数
3.2.1冬季室外计算参数的确定应符合下列规定:1采暖室外计算温度tw应为累年年平均不保证5d的日平均温度;2累年最低日平均温度te·min应为历年最低日平均温度中的最小值。3.2.2冬季室外热工计算温度te应按围护结构的热惰性指标D值的不同,依据表3.2.2的规定取值。
3.2.3夏季室外计算参数的确定应符合下列规定:1夏季室外计算温度逐时值应为历年最高日平均温度中的最大值所在日的室外温度逐时值;2夏季各朝向室外太阳辐射逐时值应为与温度逐时值同一天的各朝向太阳辐射逐时值。3.2.4全国主要城市室外计算参数应按本规范附录A的规定选用。
3.3室内计算参数
3.3.1冬季室内热工计算参数应按下列规定取值:1温度:采暖房间应取18℃,非采暖房间应取12℃;2相对湿度:一般房间应取30%~60%。3.3.2夏季室内热工计算参数应按下列规定取值:1非空调房间:空气温度平均值应取室外空气温度平均值+1.5K、温度波幅应取室外空气温度波幅—1.5K,并将其逐时化;2空调房间:空气温度应取26℃;3相对湿度应取60%。
3.4基本计算方法
3.4.1单一匀质材料层的热阻应按下式计算:
式中:R——材料层的热阻(m2·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B表B.1的规定取值。3.4.2多层匀质材料层组成的围护结构平壁的热阻应按下式计算:
式中:R1,R2……Rn——各层材料的热阻(m2·K/W),其中,实体材料层的热阻应按本规范第3.4.1条的规定计算,封闭空气间层热阻应按本规范附录表B.3的规定取值。3.4.3由两种以上材料组成的、二(三)向非均质复合围护结构的热阻R应按本规范附录第C.1节的规定计算。3.4.4围护结构平壁的传热阻应按下式计算:
式中:R0——围护结构的传热阻(m2·K/W);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;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;R——围护结构平壁的热阻(m2·K/W),应根据不同构造按本规范第3.4.1~3.4.3条的规定计算。3.4.5围护结构平壁的传热系数应按下式计算:
式中:K——围护结构平壁的传热系数[W/(m2·K)];R0——围护结构的传热阻(m2·K/W),应按本规范第3.4.4条的规定计算。3.4.6围护结构单元的平均传热系数应考虑热桥的影响,并应按下式计算:
式中:Km——围护结构单元的平均传热系数[W/(m2·K)];K——围护结构平壁的传热系数[W/(m2·K)],应按本规范第3.4.5条的规定计算;ψj——围护结构上的第j个结构性热桥的线传热系数[W/(m·K)],应按本规范第C.2节的规定计算;lj——围护结构第j个结构性热桥的计算长度(m);A——围护结构的面积(m2)。3.4.7材料的蓄热系数应按下式计算:
式中:S——材料的蓄热系数[W/(m2·K)],应按本规范附录B表B.1的规定取值;λ——材料的导热系数[W/(m·K)];c——材料的比热容[kJ/(kg·K)],应按本规范附录B表B.1的规定取值;ρ——材料的密度(kg/m3);T——温度波动周期(h),一般取T=24h;π——圆周率,取π=3.14。3.4.8单一匀质材料层的热惰性指标应按下式计算:
式中:D——材料层的热惰性指标,无量纲;R——材料层的热阻(m2·K/W),应按本规范第3.4.1条的规定计算;S——材料层的蓄热系数[W/(m2·K)],应按本规范第3.4.7条的规定计算。3.4.9多层匀质材料层组成的围护结构平壁的热惰性指标应按下式计算:
式中:D1,D2……Dn——各层材料的热惰性指标,无量纲,其中,实体材料层的热惰性指标应按本规范第3.4.8条的规定计算,封闭空气层的热惰性指标应为零。3.4.10计算由两种以上材料组成的、二(三)向非均质复合围护结构的热惰性指标D值时,应先将非匀质复合围护结构沿平行于热流方向按不同构造划分成若干块,再按下式计算:
式中:D——非匀质复合围护结构的热惰性指标,无量纲;A1,A2……An——平行于热流方向的各块平壁的面积(m2);D1,D2……Dn——平行于热流方向的各块平壁的热惰性指标,无量纲,应根据不同构造按本规范第3.4.8~3.4.9条的规定计算。3.4.11室外综合温度应按下式计算:
式中:tse——室外综合温度(℃);te——室外空气温度(℃);I——投射到围护结构外表面的太阳辐射照度(W/m2);ρs——外表面的太阳辐射吸收系数,无量纲,应按本规范附录B表B.5的规定取值;αe——外表面换热系数[W/(m2·K)],应按本规范附录B第B.4节的规定取值。3.4.12围护结构的衰减倍数应按下式计算:
式中:H——材料层的蒸汽渗透阻(m2·h·Pa/g),常用薄片材料和涂层的蒸汽渗透阻应按本规范附录表B.6的规定选用;δ——材料层的厚度(m);μ——材料的蒸汽渗透系数[g/(m·h·Pa)],应按本规范附录B表B.1的规定取值。3.4.15多层匀质材料层组成的围护结构的蒸汽渗透阻应按下式计算:
式中:H1、H2……Hn——各层材料的蒸汽渗透阻(m2·h·Pa/g),其中,实体材料层的蒸汽渗透阻应按本规范第3.4.14条的规定计算或选用,封闭空气层的蒸汽渗透阻应为零。3.4.16冬季围护结构平壁的内表面温度应按下式计算:
式中:θi——围护结构平壁的内表面温度(℃);R0——围护结构平壁的传热阻(m2·K/W);Ri——内表面换热阻(m2·K/W);ti——室内计算温度(℃);te——室外计算温度(℃)。3.4.17夏季围护结构平壁的内表面温度应按本规范附录C第C.3节的规定计算。
4建筑热工设计原则4.1热工设计分区
4.1.1建筑热工设计区划分为两级。建筑热工设计一级区划指标及设计原则应符合表4.1.1的规定,建筑热工设计一级区划可参考本规范附录A图A.0.3。
4.1.2建筑热工设计二级区划指标及设计要求应符合表4.1.2的规定,全国主要城市的二级区属应符合本规范附录A表A.0.1的规定。
4.1.3本规范附录A表A.0.1中未涉及的目标城镇,可根据本规范附录A表A.0.2的规定确定参考城镇,目标城镇的建筑热工设计二级分区区属和室外气象参数可按参考城镇选取。当参考其他城镇的区属和气象参数时,设计中应注明被参考城镇的名称。
4.2保温设计
4.3防热设计
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。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。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。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。
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。
表5.1.1墙体的内表面温度与室内空气温度温差的限值
注:△tw=ti—θi·w。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。
表5.1.4-1热阻最小值的密度修正系数ε1
注:ρ为围护结构的密度。
表5.1.4-2热阻最小值的温差修正系数ε2
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。
表5.2.1楼、屋面的内表面温度与室内空气温度温差的限值
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。
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。
表5.4.1地面的内表面温度与室内空气温度温差的限值
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。
表5.5.1地下室外墙的内表面温度与室内空气温度温差的限值
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。5.5.4地下室外墙热阻的计算只计入结构层、保温层和面层。
6围护结构隔热设计6.1外墙
6.1.1在给定两侧空气温度及变化规律的情况下,外墙内表面最高温度应符合表6.1.1的规定。
6.1.2外墙内表面最高温度θi·max应按本规范附录C第C.3节的规定计算。6.1.3外墙隔热可采用下列措施:1宜采用浅色外饰面。2可采用通风墙、干挂通风幕墙等。3设置封闭空气间层时,可在空气间层平行墙面的两个表面涂刷热反射涂料、贴热反射膜或铝箔。当采用单面热反射隔热措施时,热反射隔热层应设置在空气温度较高一侧。4采用复合墙体构造时,墙体外侧宜采用轻质材料,内侧宜采用重质材料。5可采用墙面垂直绿化及淋水被动蒸发墙面等。6宜提高围护结构的热惰性指标D值。7西向墙体可采用高蓄热材料与低热传导材料组合的复合墙体构造。
6.2屋面
6.2.1在给定两侧空气温度及变化规律的情况下,屋面内表面最高温度应符合表6.2.1的规定。
6.2.2屋面内表面最高温度θi·max应按本规范附录C第C.3节的规定计算。6.2.3屋面隔热可采用下列措施:1宜采用浅色外饰面。2宜采用通风隔热屋面。通风屋面的风道长度不宜大于10m,通风间层高度应大于0.3m,屋面基层应做保温隔热层,檐口处宜采用导风构造,通风平屋面风道口与女儿墙的距离不应小于0.6m。3可采用有热反射材料层(热反射涂料、热反射膜、铝箔等)的空气间层隔热屋面。单面设置热反射材料的空气间层,热反射材料应设在温度较高的一侧。4可采用蓄水屋面。水面宜有水浮莲等浮生植物或白色漂浮物。水深宜为0.15m~0.2m。5宜采用种植屋面。种植屋面的保温隔热层应选用密度小、压缩强度大、导热系数小、吸水率低的保温隔热材料。6可采用淋水被动蒸发屋面。7宜采用带老虎窗的通气阁楼坡屋面。8采用带通风空气层的金属夹芯隔热屋面时,空气层厚度不宜小于0.1m。6.2.4种植屋面的布置应使屋面热应力均匀、减少热桥,未覆土部分的屋面应采取保温隔热措施使其热阻与覆土部分接近。6.2.5种植屋面的热阻和热惰性指标可按下列公式计算:
式中:R——种植屋面热阻(m2·K/W);A——种植屋面的面积(m2);Rgreen,i——一种植屋面各种绿化植被层的附加热阻(m2·K/W),应按本规范附录B表B.7.1的规定取值;Ai——种植屋面各种绿化植被层在屋面上的覆盖面积(m2);Rsoil,j——绿化构造层各层热阻(m2·K/W),其中:种植材料层的导热系数应按本规范附录B表B.7.2-1取值计算,排(蓄)水层的热阻(导热系数)应按本规范附录B表B.7.2-2取值计算;Rroof,k——屋面构造层各层热阻(m2·K/W);D——种植屋面热惰性指标,无量纲;Dsoil,j——绿化构造层各层热惰性指标,无量纲,其中:种植材料层的蓄热系数应按本规范附录表B.7.2-1取值计算,排(蓄)水层的蓄热系数应按本规范附录表B.7.2-2取值计算;Droof,k——屋面构造层各层热惰性指标,无量纲。
6.3门窗、幕墙、采光顶
6.3.1透光围护结构太阳得热系数与夏季建筑遮阳系数的乘积宜小于表6.3.1规定的限值。
6.3.2透光围护结构的太阳得热系数应按本规范附录C第C.7节的规定计算;建筑遮阳系数应按本规范第9.1节的规定计算。6.3.3对遮阳要求高的门窗、玻璃幕墙、采光顶隔热宜采用着色玻璃、遮阳型单片Low-E玻璃、着色中空玻璃、热反射中空玻璃、遮阳型Low-E中空玻璃等遮阳型的玻璃系统。6.3.4向阳面的窗、玻璃门、玻璃幕墙、采光顶应设置固定遮阳或活动遮阳。固定遮阳设计可考虑阳台、走廊、雨棚等建筑构件的遮阳作用,设计时应进行夏季太阳直射轨迹分析,根据分析结果确定固定遮阳的形状和安装位置。活动遮阳宜设置在室外侧。6.3.5对于非透光的建筑幕墙,应在幕墙面板的背后设置保温材料,保温材料层的热阻应满足墙体的保温要求,且不应小于1.0(m2·K)/W。
7围护结构防潮设计7.1内部冷凝验算
7.1.1采暖建筑中,对外侧有防水卷材或其他密闭防水层的屋面、保温层外侧有密实保护层或保温层的蒸汽渗透系数较小的多层外墙,当内侧结构层的蒸汽渗透系数较大时,应进行屋面、外墙的内部冷凝验算。7.1.2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7.1.2的规定。
7.1.3围护结构内任一层内界面的水蒸气分压分布曲线不应与该界面饱和水蒸气分压曲线相交。围护结构内任一层内界面饱和水蒸气分压Ps,应按本规范表B.8的规定确定。任一层内界面的水蒸气分压Pm应按下式计算:
式中:H0,i——冷凝计算界面内侧所需的蒸汽渗透阻(m2·h·Pa/g);H0,e——冷凝计算界面至围护结构外表面之间的蒸汽渗透阻(m2·h·Pa/g);ρ0——保温材料的干密度(kg/m3);δi——保温材料厚度(m);[△w]——保温材料重量湿度的允许增量(%),应按本规范表7.1.2的规定取值;Z——采暖期天数,应按本规范附录A表A.0.1的规定取值;PS,C——冷凝计算界面处与界面温度θc对应的饱和水蒸气分压(Pa)。7.1.5围护结构冷凝计算界面温度应按下式计算:
式中:θc——冷凝计算界面温度(℃);ti——室内计算温度(℃),应按本规范第3.3.1条的规定取值;te——采暖期室外平均温度(℃),应按本规范附录表A.0.1的规定取值;Ri——内表面换热阻(m2·K/W),应按本规范附录第B.4节的规定取值;Rc·i——冷凝计算界面至围护结构内表面之间的热阻(m2·K/W);R0——围护结构传热阻(m2·K/W)。7.1.6围护结构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(图7.1.6)。
7.1.7对于不设通风口的坡屋面,其顶棚部分的蒸汽渗透阻应符合下式要求:
式中:H0·c——顶棚部分的蒸汽渗透阻(m2·h·Pa/g)。
7.2表面结露验算
7.2.1冬季室外计算温度te低于0.9℃时,应对围护结构进行内表面结露验算。7.2.2围护结构平壁部分的内表面温度应按本规范第3.4.16条计算。热桥部分的内表面温度应采用符合本规范附录第C.2.4条规定的软件计算,或通过其他符合本规范附录第C.2.5条规定的二维或三维稳态传热软件计算得到。7.2.3当围护结构内表面温度低于空气露点温度时,应采取保温措施,并应重新复核围护结构内表面温度。7.2.4进行民用建筑的外围护结构热工设计时,热桥处理可遵循下列原则:1提高热桥部位的热阻;2确保热桥和平壁的保温材料连续;3切断热流通路;4减少热桥中低热阻部分的面积;5降低热桥部位内外表面层材料的导温系数。
7.3防潮技术措施
8自然通风设计8.1一般规定
8.1.1民用建筑应优先采用自然通风去除室内热量。8.1.2建筑的平、立、剖面设计,空间组织和门窗洞口的设置应有利于组织室内自然通风。8.1.3受建筑平面布置的影响,室内无法形成流畅的通风路径时,宜设置辅助通风装置。8.1.4室内的管路、设备等不应妨碍建筑的自然通风。
8.2技术措施
9建筑遮阳设计9.1建筑遮阳系数的确定
9.1.1水平遮阳和垂直遮阳的建筑遮阳系数应按下列公式计算:
式中:SCs——建筑遮阳的遮阳系数,无量纲;ID——门窗洞口朝向的太阳直射辐射(W/m2),应按门窗洞口朝向和当地的太阳直射辐射照度计算;XD——遮阳构件的直射辐射透射比,无量纲,应按本规范附录C第C.8节的规定计算;Id——水平面的太阳散射辐射(W/m2);Xd——遮阳构件的散射辐射透射比,无量纲,应按本规范附录C第C.9节的规定计算;I0——门窗洞口朝向的太阳总辐射(W/m2)。9.1.2组合遮阳的遮阳系数应为同时刻的水平遮阳与垂直遮阳建筑遮阳系数的乘积。9.1.3挡板遮阳的建筑遮阳系数应按下式计算:
式中:η——挡板的轮廓透光比,无量纲,应为门窗洞口面积扣除挡板轮廓在门窗洞口上阴影面积后的剩余面积与门窗洞口面积的比值;η*——挡板材料的透射比,无量纲,应按表9.1.3的规定确定。
9.1.4百叶遮阳的建筑遮阳系数应按下式计算:
式中:Eτ——通过百叶系统后的太阳辐射(W/m2),应按本规范附录C第C.10节的规定计算。9.1.5活动外遮阳全部收起时的遮阳系数可取1.0,全部放下时应按不同的遮阳形式进行计算。
9.2建筑遮阳措施
9.2.1北回归线以南地区,各朝向门窗洞口均宜设计建筑遮阳;北回归线以北的夏热冬暖、夏热冬冷地区,除北向外的门窗洞口宜设计建筑遮阳;寒冷B区东、西向和水平朝向门窗洞口宜设计建筑遮阳;严寒地区、寒冷A区、温和地区建筑可不考虑建筑遮阳。9.2.2建筑门窗洞口的遮阳宜优先选用活动式建筑遮阳。9.2.3当采用固定式建筑遮阳时,南向宜采用水平遮阳;东北、西北及北回归线以南地区的北向宜采用垂直遮阳;东南、西南朝向窗口宜采用组合遮阳;东、西朝向窗口宜采用挡板遮阳。9.2.4当为冬季有采暖需求房间的门窗设计建筑遮阳时,应采用活动式建筑遮阳、活动式中间遮阳,或采用遮阳系数冬季大、夏季小的固定式建筑遮阳。9.2.5建筑遮阳应与建筑立面、门窗洞口构造一体化设计。
附录A热工设计区属及室外气象参数
A.0.1全国主要城镇热工设计区属及建筑热工设计用室外气象参数应按表A.0.1选用。
注:隔热设计用室外逐时空气温度和各朝向太阳辐射详见本规范配套软件。A.0.2本规范表A.0.1中未涉及的城镇可按表A.0.2确定参考城镇。
A.0.3全国建筑热工设计一级区划可参考图A.0.3。
附录B热工设计计算参数B.1建筑材料热物理性能计算参数
B.1常用建筑材料的热物理性能计算参数应按表B.1选用。
注:1围护结构在正常使用条件下,材料的热物理性能计算参数应按本表直接采用;2围护结构中保温材料的导热系数应按下式进行修正:
式中:λc——保温材料导热系数计算值;λ——保温材料导热系数,应按本表采用;a——保温材料导热系数的修正系数,应按本规范附录B表B.2的规定取值。
B.2常用保温材料导热系数的修正系数
B.2常用保温材料导热系数的修正系数应按表B.2选用。
B.3封闭空气间层热阻
B.3封闭空气间层的热阻应按表B.3选用。
B.4围护结构表面换热系数和换热阻
B.4.1典型工况围护结构内表面换热系数和内表面换热阻应按表B.4.1-1的规定取值,外表面换热系数和外表面换热阻应按表B.4.1-2的规定取值。
注:表中h为肋高,s为肋间净距。
B.4.23000m以上的高海拔地区,围护结构内表面换热系数和内表面换热阻应按表B.4.2-1的规定取值,外表面换热系数和外表面换热阻应按表B.4.2-2的规定取值。
B.5太阳辐射吸收系数
B.5常用围护结构表面太阳辐射吸收系数应按表B.5选用。
B.6常用材料蒸汽渗透阻
B.6常用薄片材料和涂层的蒸汽渗透阻应按表B.6选用。
B.7种植屋面热工参数
B.7.1种植屋面植被层的附加热阻宜符合表B.7.1的规定。
B.7.2种植屋面材料的热工参数宜符合表B.7.2-1和表B.7.2-2的规定。
B.8饱和水蒸气分压
B.8标准大气压时不同温度下的饱和水蒸气分压应按表B.8选用。
附录C热工设计计算公式C.1非均质复合围护结构的热阻
C.1.1由两种以上材料组成的、二(三)向非均质围护结构,当相邻部分热阻的比值小于等于1.5时,复合围护结构的热阻可按下列公式计算:
式中:R——非匀质复合围护结构的热阻(m2·K/W);Rou——应按公式(C.1.1-2)计算;Rol——应按公式(C.1.1-3)计算;Ri——内表面换热阻(m2·K/W);Re——外表面换热阻(m2·K/W);fa,fb,……fq——与热流平行方向各部分面积占总面积的百分比;Roua,Roub,……Rouq——与热流平行方向各部分的传热阻(m2·K/W),应按本规范第3.4.4条的规定计算;R1,R2,……Rj,……Rn——应按公式(C.1.1-4)计算;Raj,Rbj,……Rqj——与热流垂直方向第j层各部分的热阻(m2·K/W),应按本规范第3.4.1条的规定计算。C.1.2由两种以上材料组成的、二(三)向非匀质围护结构,当相邻部分热阻的比值大于1.5时,复合围护结构的热阻应按下式计算:
式中:Km——非匀质复合围护结构平均传热系数[W/(m2·K)],应按本规范第3.4.6条的规定计算。
C.2结构性热桥的线传热系数
C.2.1在建筑外围护结构中,墙角、窗间墙、凸窗、阳台、屋面、楼板、地板等处形成的结构性热桥(图C.2.1)对墙体、屋面传热的影响应用线传热系数ψ描述。
C.2.2热桥线传热系数应按下式计算:
C.3隔热性能计算
C.4非平衡保温
式中:K*s、K*n——分别为南向、北向外墙的非平衡传热系数[W/(K·m2)];K*e·w——东西向外墙的平均非平衡传热系数[W/(K·m2)];x、y——大于1的系数,按式(C.4.1-2)、式(C.4.1-3)计算;ti——冬季室内计算温度(℃);tse·s、tse·n、tse·e、tse·w——分别为南向、北向、东向、西向外墙的采暖期平均室外综合温度值(℃);tse·e·w——东向、西向外墙采暖期平均室外综合温度值的平均值(℃)。注:1“非平衡保温”是指太阳辐射热作用较大的地区,因太阳热作用随采暖建筑围护结构朝向不同而差异明显,为使不同朝向外墙及屋面传热失热热流密度相等,而对不同朝向外墙及屋面采用了不同的传热系数。2“非平衡传热系数Kx”是指采用非平衡保温设计确定的不同朝向非透光围护结构的传热系数。C.4.2平均室外综合温度应按下式计算;
式中:tse——平均室外综合温度(℃);te——采暖期室外平均温度(℃),应按本规范附录A第A.0.1条的规定取值;I——水平或垂直面上的太阳辐射照度平均值(W/m2),应按现行行业标准《建筑节能气象参数标准》JGJ/T346的规定取值;ρs——太阳辐射吸收系数,应按本规范附录B表B.5的规定取值;αe——外表面换热系数,应按本规范附录B第B.4节的规定取值。C.4.3根据本规范附录C第C.4.1条进行建筑外墙、屋面热工参数的调整验算与设计时,K*s、K*n、K*e·w的最终取值尚应符合本规范第4.2.7条和第4.2.11条的规定。
C.5门窗、幕墙传热系数
C.5.1门窗、幕墙传热系数的计算按下式计算:
式中:K——幕墙单元、门窗的传热系数[W/(m2·K)];Ag——透光面板面积(m2);lg——透光面板边缘长度(m);Kgc——透光面板中心的传热系数[W/(m2·K)];ψg——透光面板边缘的线传热系数[W/(m·K)];Ap——非透光明面板面积(m2);lp——非透光面板边缘长度(m);Kpc——非透光面板中心的传热系数[W/(m2·K)];ψp——非透光面板边缘的线传热系数[W/(m·K)];Af——框面积(m2);Kf——框的传热系数[W/(m2·K)]。C.5.2计算门窗、幕墙传热系数时,应采用建筑工程所在地的冬季计算参数,所采用的边界条件应根据冬季计算参数按照现行行业标准《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151的规定计算确定。C.5.3采用典型玻璃、配合不同窗框,在典型窗框面积比的情况下,整窗传热系数可按表C.5.3-1、表C.5.3-2的规定选用。典型玻璃系统的光学、热工性能参数可按表C.5.3-3的规定选用。
C.5.4带有中空内置遮阳的门窗、幕墙传热系数应按照现行行业标准《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151的规定进行计算。
C.6门窗、幕墙抗结露验算
C.6.1门窗、幕墙抗结露验算应按冬季计算参数下门窗、幕墙型材和玻璃内表面温度是否低于露点温度作为判定依据。C.6.2在冬季设计室内外温湿度条件下,门窗幕墙内、外表面换热系数应按现行行业标准《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151的规定通过计算确定,室外计算温度应符合本规范第3.2.2条的规定。C.6.3门窗或幕墙的各个部件(如框、面板中部及面板边缘区域)超过90%的面积的内表面温度应满足下式要求:
式中:R——门窗、幕墙框或面板的热阻(m2·K/W);αi——门窗、幕墙框或面板内表面换热系数[W/(m2·K)];ti——室内计算温度(℃);te——室外计算温度(℃);td——室内露点温度(℃)。
C.7门窗、幕墙太阳得热系数
C.7门窗、幕墙太阳得热系数应按下式计算:
式中:SHGC——门窗、幕墙的太阳得热系数,无量纲;g——门窗、幕墙中透光部分的太阳辐射总透射比,无量纲,应按现行国家标准《建筑玻璃可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定》GB/T2680的规定计算,典型玻璃系统的太阳辐射总透射比可按附录表C.5.3-3的规定取值;ρs——门窗、幕墙中非透光部分的太阳辐射吸收系数,无量纲;K——门窗、幕墙中非透光部分的传热系数[W/(m2·K)];αe——外表面对流换热系数[W/(m2·K)];Ag——门窗、幕墙中透光部分的面积(m2);Af——门窗、幕墙中非透光部分的面积(m2);Aw——门窗、幕墙的面积(m2)。
C.8水平遮阳和垂直遮阳的直射辐射透射比
C.8.1水平遮阳的直射辐射透射比应根据不同光斑形状按表C.8.1的规定计算。
式中:XD——遮阳构件的直射辐射透射比,无量纲;shade_l——遮阳板挑出长度(mm)(图C.8.1);win_w——窗口宽度(mm)(图C.8.1);win_h——窗口高度(mm)(图C.8.1);
ts——遮阳板倾斜角(°),指遮阳板与墙面法线面的夹角,当遮阳板垂直于墙面时ts=0,遮阳板与窗口夹角小于90°时ts>0,反之ts<0(图C.8.1);ε——壁面太阳方位角(°),壁面上某点和太阳之间的连线在水平面上的投影,与壁面法线在水平面上的投影线之间的夹角,数值上等于(太阳方位角—壁面方位角);hs——太阳高度角(°)。C.8.2垂直遮阳的直射辐射透射比应根据不同光斑形状按表C.8.2-1的规定计算。
不同壁面太阳方位角范围内,shade_w和shade_h的计算应符合下列规定:1当遮阳板倾斜角ts<0时,shade_w和shade_h应按附录C表C.8.2-2计算。
2当遮阳板倾斜角ts≥0时,shade_w和shade_h应按附录C表C.8.2-3计算。
式中:shade-l——遮阳板挑出长度(mm)(图C.8.2);win_w——窗口宽度(mm)(图C.8.2);win_h——窗口高度(mm)(图C.8.2);ts——遮阳板倾斜角(°)(图C.8.2);
C.9水平遮阳和垂直遮阳的散射辐射透射比
C.9.1水平遮阳的散射辐射透射比应按下式计算:
式中:Xd——遮阳构件的散射辐射透射比,无量纲;α——门、窗口的垂直视角(°)。C.9.2垂直遮阳的散射辐射透射比应按下式计算:
式中:β——门、窗口的水平视角(°)。
C.10百叶遮阳的太阳辐射透射比与反射比
C.10.1百叶遮阳散射辐射的透射比、反射比应按下列公式计算:
式中:ρdir,dir——直射辐射的反射比,无量纲。
C.10.3百叶遮阳直射辐射的散射透射透射比、反射比应按下列公式计算:
式中:τdir,dif——直射辐射的散射透射透射比,无量纲;ρdir,dif——直射辐射的散射透射反射比,无量纲。C.10.4百叶遮阳总透射量应按下列公式计算:
式中:Eτ——通过百叶遮阳系统后的太阳辐射(W/m2);Edif,dif——散射辐射通过百叶遮阳系统后的散射透射量(W/m2);Edir,dif——直射辐射通过百叶遮阳系统后的散射透射量(W/m2)。C.10.5百叶遮阳散射透射计算可采用Gauss-Seidel迭代法计算。
附录D围护结构热阻最小值D.1外墙、楼屋面热阻最小值
D.1外墙、楼屋面热阻最小值可按表D.1选用。
D.2地面、地下室外墙热阻最小值
D.2地面、地下室热阻最小值可按表D.2选用。
本规范用词说明
1为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:1)表示很严格,非这样做不可的;正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;2)表示严格,在正常情况下均应这样做的;正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
1《建筑玻璃可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定》GB/T26802《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T1513《建筑节能气象参数标准》JGJ/T346
中华人民共和国国家标准民用建筑热工设计规范
GB50176-2016条文说明修订说明
2术语和符号2.1术语
式中:SCs——建筑遮阳系数。3)无外遮阳有内遮阳的情况:
式中:SCc——内遮阳系数。4)有外、内遮阳的情况:
2.2.1~2.2.4由于本规范中部分章节的内容自成体系、相对独立,且计算复杂、涉及的符号多(如:防潮、建筑遮阳等的计算)。为了保证各部分内容的系统性、便于查找,本节按照计算内容将符号分条列示。其中,第2.2.1条通用符号中主要包括了①数学、物理中常用的约定俗成的符号;②本规范中用到,但在第2.2.2~2.2.4条中无法列入的符号。对于在第5章~第9章中两个以上的章节用到的符号,列入其主要使用章节条目中。
3.2.1物候学中的“冬季”指:取候(5日)平均温度低于10℃的时期。采暖室外计算温度的挑选是将累年日平均温度从小到大排序,数列中第“5N+1”天(N为年数)的日平均温度值即为采暖室外计算温度tw。例如:当采取10年数据进行挑选时,选取第51天的日平均温度作为tw。累年最低日平均温度的挑选是将累年日平均温度从小到大排序,数列中的最小值即为累年最低日平均温度te·min。3.2.3物候学中的“夏季”指:取候(5日)平均温度超过22℃的时期。夏季室外计算温度逐时值的挑选是将累年日平均温度从大到小排序,数列中的最大值所在日的室外温度逐时值,即为夏季室外计算温度逐时值。
3.3.1本条规定了热工设计计算时冬季室内计算参数的取值。本条中给出的参数值用于进行热工计算以评价建筑物围护结构的热工性能是否符合规范要求。该参数既不是建筑运行时的实际状况,也不是建筑室内热环境的控制目标。相对湿度给出了一个区间,主要是考虑到不同地区冬季室外空气相对湿度存在较大差别,采暖建筑室内相对湿度人工调节的情况较少,室内空气相对湿度主要受室外空气相对湿度的影响。因此,在进行热工设计时,允许设计人员根据建筑所在地的实际情况选择不同的室内相对湿度计算值。
4.2.1在冬季,室外空气温度持续低于室内气温,并在一定范围内波动。与之对应的是围护结构中热流始终从室内流向室外,其大小随室内外温差的变化也会产生一定的波动。除受室内气温的影响外,围护结构内表面的冷辐射对人体热舒适影响也很大。为了降低采暖负荷并将人体的热舒适维持在一定的水平,建筑围护结构应当尽量减少由内向外的热传递,且当室外温度急剧波动时,减小室内和围护结构内表面温度的波动,保证人体的热舒适水平。4.2.11热桥部位是围护结构热工性能的薄弱环节,确保热桥部位在冬季不结露是避免围护结构内表面霉变的必要条件。从保证建筑正常使用、保证健康室内环境的角度考虑,将冬季热桥内表面温度高于房间空气露点温度设置为强制性条文。4.2.15“非平衡保温”是一种“等热流”设计方法,即:在考虑了各朝向太阳辐射作用下,不同朝向外墙的传热系数不同,其中南向较大、北向较小、东西向居中。符合条文中所给出的两个可进行“非平衡保温设计”气候条件的地区主要集中在青藏高原及其周边地区,典型城市有:拉萨、日喀则、林芝、昆明、大理、西昌、甘孜、松潘、阿坝、若尔盖、康定、西宁、格尔木、敦煌、民勤、哈密、银川等。
7.2.1在围护结构自身热阻的作用下,当室内计算条件一定时,只有当室外空气温度低于某一特定的值时,围护结构内表面温度才有可能低于室内空气露点温度,存在表面结露的风险。因此,可以确定出无需进行内表面结露验算的范围,以简化结露验算设计。在建筑围护结构常用材料中,由于钢筋混凝土的导热系数较大,条文中规定需要进行表面结露验算的室外计算温度临界值是按照160mm厚钢筋混凝土为例计算确定的。
式中:Q——自然通风从室内带走热量(W);c——空气的比热容,取1030J/(kg·K);ρ——空气的密度,取1.3kg/m3;L——通风量(m3/h)。△t——空气通过室内吸收热量所引起的温升(℃)。考虑到当室外温度为25℃时,通过自然通风使室内温度不超过27℃是可以接受的,△t取值2.0K。其中,Q可以按照公式(11)用室内发热量指标来估算。
式中:q——室内单位面积发热量,包括人体显热、照明发热和设备发热(W/m2);A——通风空间的面积(m2)。通风量L可按式(12)来计算。
式中:v——进风口处的风速(m/s),为了控制进风口的阻力,取值1.0m/s;F——进风口面积(m2)。将公式(11)和公式(12)带入公式(10),并整理,可得到以下结果:
只要控制排风口、通风路径的面积不小于进风口面积,就可以将对应于所需最小风量的通风风速,即通风阻力,控制在合理范围之内,以确保通风效果。8.2.5在相隔180°的两个朝向设置可开启外窗,可在建筑内形成穿堂风,有效改善自然通风效果。条式建筑的大部分房间都可以做到这一点,而点式建筑难以做到这一点。现在的高层中,由于必不可少的电梯、疏散楼梯间,使得部分房间只能在一个朝向上设置可开启外窗,只能依靠单侧进行自然通风。对于单侧通风,由于不能形成穿堂风,通风窗设在迎风面、增加可开启窗扇的高度都是改善通风效果的必要措施。另外,近来研究表明,建筑迎风面体型凹凸变化对单侧通风的效果有影响,凹口较深及内折的平面形式更有利于单侧通风。立面上的建筑构件可以增强建筑体型的凹凸变化,从而促进自然通风;设置凹阳台可增强自然通风效果。
9建筑遮阳设计
9.2.5为了确保遮阳措施在工程上有效实施和保证遮阳构造的安全性,必须保证建筑遮阳与建筑物一体化设计、同步施工。
附录B热工设计计算参数
B.1建筑材料热物理性能计算参数
附录C热工设计计算公式C.3隔热性能计算
C.3.1本规范规定在进行隔热设计时,按照不同的运行工况,设计指标有不同的限值要求。因此,在进行隔热性能计算时,也需要区分房间在夏季是否设置了空调系统,据此来确定是自然通风房间还是空调房间,以选取不同的计算边界条件。
C.6.3按现行行业标准《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151的要求,门窗或幕墙的各个部件划分示意图见图3。对于严寒、寒冷地区来说,铝合金窗框在冬季完全不结露,要求过于苛刻。因此按现行行业标准《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151的要求,将门窗、幕墙各部件分类进行要求,比较合理。也就是允许框、面板中部及面板边缘区域各部分的10%面积出现结露。
可采用二维稳态传热程序计算门窗或幕墙各个框、面板及面板边缘区域的表面温度场,与露点温度进行比较,确定是否出现结露。或者计算出框、面板及面板边缘区域的热阻值R,代入公式(C.6.3),不等式成立,则判断满足结露性能要求,反之不满足。一般情况下,窗框更容易出现结露,特别是铝合金窗框,如果已知窗框的传热系数的大概数值时,可按下列方法简单判断其是否结露:1根据窗框的传热系数Kf,计算窗框热阻Rf:
αi——门窗、幕墙框或面板内表面换热系数[W/(m2·K)],可取3.6;αe——门窗、幕墙框或面板外表面换热系数[W/(m2·K)],可取16。2将Rf代入公式(C.6.3),不等式成立,则判断满足结露性能要求,反之不满足。
C.9.1由于透过遮阳板的散射辐射计算比较复杂,因此,在计算过程中可做以下的简化:1水平遮阳板两边无限长;2垂直遮阳板两侧板无限长;3忽略遮阳板间的反射。水平遮阳板散射辐射透射比计算的几何关系如图4所示:
对于如图4所示水平遮阳板,当不存在水平遮阳构件时,门窗洞口受到的散射辐射照度为:
式中:Id——水平面的天空散射辐射(W/m2)。设置水平遮阳板后,外窗对天穹的“视系数”减少,为了简化计算,这里近似用∠BOC(角α)与∠AOC(90°)的比例来反映天空散射辐射的减少程度。有遮阳板时,门窗洞口受到的散射辐射为:
两者相比,即可得到水平遮阳的散射辐射的透射比计算公式。C.9.2与水平遮阳情况类似,垂直遮阳板散射辐射透射比计算的几何关系如图5所示:与水平遮阳情况类似,当无垂直遮阳构件时,门窗洞口受到的散射辐射照度为:
当设置垂直遮阳后,外窗对天穹的“视系数”减少。为了简
化计算,这里采用∠BQC(角β)与水平角(180°)的比例来反映天空散射辐射的减少程度。则当有垂直遮阳时,门窗洞口受到的散射辐射为:
与无垂直遮阳时所受散射辐射相比,即可得到散射辐射的透射比计算公式。
C.10.1百叶遮阳的遮光部位是百叶系统,百叶系统是由一组相同形状和特性的板条平行排列成面状的组件。入射到百叶系统的太阳辐射照度I0由直射辐射照度和散射辐射照度构成。
式中:I0——入射到百叶系统的太阳辐射照度;ID——直射辐射照度;Id——散射辐射照度。太阳辐射透过百叶系统的方式主要有三种:1入射光中的直射辐射部分直接通过百叶系统的透空部分的透射;2入射光中的直射辐射部分被百叶板条吸收、反射、透射后的散射透射;3入射光中的散射辐射部分被百叶板条吸收、反射、透射后的散射透射。计算百叶系统的透射性能时,应考虑板条的光学性能、几何形状和位置等因素,见图6。
计算百叶系统的遮阳性能时可采用以下模型和假设:1百叶板条为漫反射,并可以忽略百叶系统边缘的作用;2模型单元考虑两个相邻的百叶板条,每个板条分为k等分段,见图7;3忽略板条的轻微挠曲和厚度。当百叶系统的入射侧受到波长为λi的散射辐射时,该散射辐射在百叶板条中间进行反射、透过和吸收后,会有一部分的散射辐射仍然以散射辐射的形式通过百叶系统透射出去,其比例为τdif,dif(λj);一部分散射辐射被百叶系统反射到外部,其比例为ρdif,dif(λj);还有一部分的散射辐射被百叶系统所吸收,其比例为αdif(λj)。这三部分有以下关系式:
式中:τdif,dif(λj)——百叶系统对波长为λj的散射辐射的透射比;ρdif,dif(λj)——百叶系统对波长为λj的散射辐射的反射率;αdif(λj)——百叶系统对波长为λj的散射辐射的吸收率。
当把百叶板条等分成k段时(图7),则第i(1≤i≤k)段的两个表面上受到的散射辐射分别为:
式中:Id(λj)——百叶系统受到外侧入射的波长为λj的散射辐射(W/m2);In(λj)——百叶系统受到内侧入射的散射辐射,可忽略内侧环境对外部环境的散射辐射,取其为0。
解:公式(C.10.3-1)和公式(C.10.3-2)所组成的方程组,即可得到直射—散射的透射率和反射率。C.10.5百叶遮阳直射辐射的散射投射计算在ISO15099《ThermalPerformanceofWindows,DoorsandShadingDevices-detailedCalculations》中将百叶板板划分为五块,对于实际应用中的百叶遮阳板计算,将百叶板划分为两块,如图9所示,已经可以满足精度需要,其与ISO15099《ThermalPerformanceofWindows,DoorsandShadingDevices-detailedCalculations》中的误差可以控制在3%以内。
根据公式(C.10.1-5)、公式(C.10.1-6),以及i=1和2,可以得到以下公式:
这是一个线性方程组,未知数为Ef,1、Ef,2、Eb,1和Eb,2,其他角系数和百叶板透过率、反射率等参数也可以根据遮阳板材料特性得到,因此上述方程组可以简化为下式表示:
采用Gauss-Seidel迭代法,可以得到上述方程组的数值解。将数值解代入到公式(C.10.1-2)和公式(C.10.1-4)中,得到透过百叶遮阳系统的太阳散射辐射和反射到百叶系统外部的散射辐射,如下式所示:
结合入射太阳散射辐射参数,可以得到该遮阳系统对散射辐射的透过率和反射率以及吸收率。
这是我看到了最好用的一个建筑施工竣工验收统一用表网站,不光让提供企业级资料的统一监管,而且提供大量的免费资料,已经购买了此公司的模板,使用还可以,只是操作培训方面需要加强,不然有很多功能都不知怎么使用?
范例不错,但有些范例的填写数据太少了些,希望可以改进。
如果有培训视频就好了,每个省出的统表都不一样,都不知什么使用,关键还是培训要跟上。
如果购买了,在工程中使用不知是否方便,真的能在手机上,在工地上方便的编制表格吗?
感觉还可以,但有些表格是要购买才可以查看的,并没有全部免费啊。
提供填写说明和填表范例很有价值,在手机和电脑上都可以查看,非常方便,真的是随时随地使用的。
资料很有用,而且结构清晰,表格规范,关键是的可以免费使用,华软公司真是良心公司啊!