6.3.1
夏季室内外温差与冬季相比要小,透光围护结构夏季隔热主要是控制太阳辐射进入室内。因此,本条规定了需要考虑夏季隔热的各气候区透光围护结构隔热性能(即:透光围护结构太阳得热系数与夏季建筑遮阳系数的乘积)宜满足的要求。其中:透光围护结构太阳得热系数的计算应采用夏季计算条件,建筑遮阳系数应采用夏季时段的结果。
6.3.3
保温性能好的玻璃未必遮阳性能就优良。比如普通的透光中空玻璃,其传热系数可以达到2.8W/(m2·K)左右,遮阳系数值也较高;单片绿色玻璃传热系数高达5.7W/(m2·K),但是其遮阳系数值较透明中空玻璃大幅降低。对于夏季,透光围护结构的隔热以遮阳隔热为主,因此从玻璃遮阳隔热的角度来看,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中空玻璃更加合适,建议不要使用普通的透光中空玻璃。
6.3.4
建筑遮阳的目的在于防止直射阳光透过玻璃进入室内,减少阳光过分照射加热建筑室内,是门窗隔热的主要措施。由于太阳的高度角和方位角不同,投射到建筑物水平面、西向、东向、南向和北向立面的太阳辐射强度各不相同。夏季,太阳辐射强度随朝向不同有较大差别,一般以水平面最高,东、西向次之,南向较低,北向最低。但我国幅员辽阔,有部分地区处于北回归线以南,该部分地区夏季北向也会有较大的太阳辐射,也该予以一定的关注。为此,建筑遮阳设计、选择的优先顺序应根据投射的太阳辐射强度确定,所以设计应进行夏季太阳直射轨迹分析。
透过窗户进入室内的太阳辐射热,是夏季室内过热和空调负荷的主要原因。设置遮阳不仅要考虑降低空调负荷,改善室内的热舒适性,减少太阳直射;同时也需要考虑非空调时间的采光以及冬季的阳光照射需求。
6.3.5
在玻璃幕墙、石材幕墙、金属板幕墙等各种幕墙构造背后添加保温材料之后,都属于非透光幕墙,在计算时都是当做墙体进行热工计算。如果背后添加的保温材料的热阻不小于1.0(m2·K)/W,再考虑幕墙本身的热阻,也就是基本保证此非透光幕墙构造的传热系数不大于0.7W/(m2·K),基本能满足隔热要求。如果室内侧还有实体墙,隔热效果就更好了。
分类:6 围护结构隔热设计
6.2 屋 面
6.2.1
本条为强制性条文。把屋面内表面最高温度作为控制围护结构隔热性能的强制性条文给予规定,是由于屋面所受到的太阳辐射比外墙更大,而且屋面内表面的表面放热系数还小于外墙内表面,屋面的内表面温度比外墙的内表面温度更难控制。在气候相同条件下屋面内表面平均辐射温度大于外墙内表面平均辐射温度,对室内热环境影响更大,所以将屋面的内表面最高温度限值在外墙基础上提高了0.5℃。
6.2.3
所提出的几种屋面隔热措施,经测试和实际应用证明行之有效。有些措施隔热效果显著,但应注意因地制宜,适当采用,如通风屋面中的导风檐口,宜在夏季多风地区采用;蓄水屋面和植被屋面,使用时应加强管理等。
6.2.4
为了保证种植屋面的隔热效果,避免屋面出现较大的热应力差,对屋面未覆土部分的热工性能作出了规定。
6.2.5
绿化屋面进行计算时应加入植被层和种植覆土等的附加热阻。热容方面,植被层可以假设为零,土层表面蒸发的作用归入植被层的附加热阻中。
植被层的可选植物丰富,各种植被层的作用有差别,并且不一定覆盖整个屋面,因此屋面绿化植被层的附加热阻采用各种植被层的附加热阻按面积加权平均计算。各种植被层的附加热阻分冬、夏两季考虑。冬季植物处于休眠状态,植被层有减少种植层表面空气流动的作用,夏季植被层的隔热效果主要受植被冠层茂密程度的影响。本规范附录B表B.7.1是根据植被特征、种植情况和茂密程度给出附加热阻参考值,其中佛甲草种植屋面的附加热阻是根据热工测量得出。
种植构造层包括种植土层、过滤层、排(蓄)水层等,应分别计算各层热阻。根据现行行业标准《种植屋面工程技术规程》JGJ
155,应用于屋面绿化的种植土有两类:改良土(湿密度为750kg/m3~1300kg/m3,有效水分为37%)和无机复合种植土(450kg/m3~650kg/m3,有效水分为45%)。分别取两类土的样品材料,测量其含水量符合要求的材料导热系数和蓄热系数,作为本规范附录B表B.7.2-1中夏季参考值。考虑到南方地区冬季降雨的影响,雨水进入土层后会使屋面热损失增加30%左右,种植土的导热系数用1.2进行修正。常用的排(蓄)水层材料有两类:塑料排(蓄)水板和陶粒,本规范附录B表B.7.2-2给出了相应的热工参数值。其中凹凸型排(蓄)水板与屋面形成空气层,具有空气层热阻,陶粒按30%含湿量给出导热系数和蓄热系数参考值。
6.1 外 墙
6.1.1
本条为强制性条文。建筑围护结构隔热性能是体现建筑和围护结构在夏季室外热扰动条件下的防热特性最基本的指标。主要是指外围护结构在室外非稳态热扰动条件下抵抗室外热扰动能力的一种特性,通常采用外围护结构内表面温度,以及温度波和热流波在围护结构中传播时的衰减和延迟特性来表示。
在我国南方地区夏季屋面外表面综合温度会达到60℃以上,西墙外表面温度达50℃以上,围护结构外表面综合温度的波幅可超过20℃,在这种强波动作用下,会造成围护结构内表面温度出现较大的波动,使围护结构内表面平均辐射温度大大超过人体热舒适热辐射温度,直接影响室内热环境的好坏和建筑能耗的大小。因此,把建筑外围护结构内表面最高温度作为控制围护结构隔热性能最重要的指标用强制性条文给予规定。
衰减与延迟也是体现围护结构隔热性能特性的基本指标,主要影响到围护结构内表面温度的波幅大小和峰值出现的时间,它与围护结构材料热物性和构造形式有关。在围护结构热阻相同的条件下,围护结构材料的热物性和构造形式不同,衰减倍数与延迟时间是不同的。由于其热过程机理和计算过程也比较复杂,在工程中评价围护结构的防热特性时,没有围护结构内表面温度对室内热环境的影响大。从工程应用的角度出发,本规范把衰减与延迟作为评价围护结构隔热性能特性的主要指标,但未作为强制性条文给予规定。
由于围护结构材料的热物性和构造形式不同,围护结构所体现出的隔热特性也不同。在我国夏热冬冷和夏热冬暖地区,无论是自然通风、连续空调还是间歇空调,热稳定性好的厚重围护结构与加气混凝土、混凝土空心砌块以及金属夹芯板等热稳定性差的轻质围护结构相比,外围护结构内表面温度波幅差别很大。规范编制组通过计算分析和实验、工程现场测试,在热阻相同条件下(0.52m2·K/W),连续空调室内温度为26℃时,实心页岩砖外墙内表面温度波幅值为1℃以内,加气混凝土外墙内表面温度波幅为2.0℃以上,金属夹芯板外墙内表面温度波幅为3.0℃以上。可以看出在热阻相同条件下,轻质围护结构比重质围护结构抵抗室外热扰动能力要差得多,所以对轻质围护结构内表面最高温度比重质围护表面最高温度的限值要宽松。
在《民用建筑热工设计规范》GB
50176-93中,隔热设计将围护结构内表面最高温度低于当地夏季室外计算温度最高值作为评价指标,相当于在自然通风条件下240mm实心砖墙(清水墙,内侧抹20mm石灰砂浆)的隔热水平。随着经济水平的发展和国家对建筑节能工作的重视,240mm砖墙的隔热水平远远达不到今天节能建筑墙体的热工性能,而且越来越多的建筑采用了空调方式进行室内环境的控制,这些情况都与30多年前发生了根本性的改变。但自然通风条件下围护结构隔热性能同样重要,尤其在评价被动建筑热性能时具有重要的作用,在南方还有许多建筑利用自然通风来改善室内热环境。因此,本规范采用自然通风和空调两种工况条件下来评价围护结构的隔热性能。
随着计算流体动力学技术的发展,虽然在传热计算上有得天独厚的优势,在自然通风状态下,对建筑物室内、外的换热这样一个耦合换热过程分析已经能够做到比较准确的数值计算。但在实际计算过程中,面临着边界条件参数难以确定等问题,而且对于建筑设计人员来讲掌握计算流体动力学分析也是一件复杂的工作。所以本规范提出了在给定边界条件下围护结构隔热性能的评价方法。
本规范表6.1.1给出了隔热设计的评价标准,评价仅围绕围护结构本身的隔热性能,只反映出围护结构固有的热特性,而不是整个房间的热特性。分别按空调房间还是自然通风房间给出不同的设计限值。具体评价标准的基准条件是外墙的两侧分别给定空气温度及变化规律,即外墙外表面为当地的夏季最热月典型日的逐时室外综合温度,自然通风房间外墙内侧空气温度平均值比室外空气温度平均值高1.5℃、波幅小1.5℃;空调房间外墙内侧空气温度为固定的26℃。由于围护结构重质与轻质对热稳定性影响很大,所以分别对重质围护结构和轻质围护结构的内表面最高温度作出不同的标准规定。
6.1.3
所提出的几种外墙隔热措施,是工程中普遍采用、经测试和实际应用证明行之有效的。有些措施隔热效果显著,但应注意使用条件,如墙面垂直绿化及淋水墙面,使用时应加强管理。