工业建筑节能设计统一标准 GB51245-2017
4.4 工业建筑围护结构热工性能的权衡判断
4.4.1 当一类工业建筑进行权衡判断时,设计建筑围护结构的传热系数最大限值不应超过表4.4.1的规定。
表4.4.1 建筑围护结构的传热系数最大限值
续表 4.4.1
续表 4.4.1
4.4.2 在送入新风无法使房间维持足够正压的情况下,一类工业建筑参照建筑的换气次数应按表4.4.2的规定取值。
表4.4.2 一类工业建筑参照建筑的换气次数取值
注:表中数据适用于一面或两面有门、窗、暴露面的房间,当房间有三面或四面有门、窗、暴露面时,表中数值应乘以系数1.15。
4.4.3 一类工业建筑参照建筑的形状、大小、朝向、窗墙面积比、内部的空间划分、使用功能、使用特点应与设计建筑完全一致。参照工业建筑的所有计算取值,应完全按照本标准的规定限值。当设计建筑的窗墙面积比或屋顶透光部分面积大于本标准第4.1.11条或第4.1.12条的规定时,参照建筑的窗墙面积比和屋顶透光部分的面积取值应按本标准第4.1.11条和第4.1.12条的规定取值。
4.4.4 一类工业建筑围护结构热工性能权衡判断计算应采用参照建筑对比法,步骤应符合下列规定:
1 应采用统一的供暖、空调系统,计算设计建筑和参照建筑全年逐时冷负荷和热负荷,分别得到设计建筑和参照建筑全年累计耗冷量Qc和全年累计耗热量QH;
2 应采用统一的冷热源系统,计算设计建筑和参照建筑的全年累计能耗,同时将各类型能源耗量统一折算成标煤比较,得到所设计建筑全年累计综合标煤能耗E设和参照建筑全年累计综合标煤能耗E参;
3 应进行综合能耗对比,并应符合下列规定:
1)当E设/E参≤1时,应判定为符合节能要求;
2)当E设/E参>1时,应判定为不符合节能要求,并应调整建筑热工参数重新计算,直至符合节能要求为止。
4.4.5 当进行一类工业建筑围护结构热工性能权衡判断优化时,宜根据经济成本投资回收期进行优化方案的设计比较。
4.4.6 二类工业建筑围护结构热工性能计算可采用稳态计算方法,当实际换气次数与余热强度等不符合表4.3.3-1表4.3.3-5的条件时,可根据热量平衡关系式计算所对应的传热系数推荐值。
条文说明
4.4.1 本条为强制性条文,必须严格执行。
为保证建筑物围护结构的基本热工性能,设定进行建筑围护结构热工性能权衡判断计算的准入条件。除温和地区以外,进行权衡判断的建筑围护结构应符合本标准的性能要求,若不符合,采取措施提高相应热工参数,使其达到准人条件后方可按照本节规定进行权衡判断,满足本标准节能要求。然而,当室内发热量比较大时,围护结构通风换气的重要性会高于其保温性能要求,此时盲目增加保温,不仅会带来高投资,对于建筑的运行节能也没有效果。通过对不同气候地区典型厂房不同室内发热量情况下的能耗进行模拟计算,建议对严寒、寒冷地区室内发热量不大于10W/m³的一类工业建筑设置围护结构热工性能权衡判断准入条件。对于夏热冬冷地区和夏热冬暖地区,由于设置的围护结构热工性能准入条件较为宽松,同时考虑围护结构冬季不结露要求,因此,表4.4.1中的限值规定适用于这些气候区域里所有室内发热量情况的一类工业建筑。
4.4.2 换气次数是影响室内热环境和能耗的重要指标。对于一类工业建筑,空调期或供暖期室外的新鲜空气进入室内,一方面,有利于确保室内的卫生条件,另一方面,又要消耗大量的新风负荷,换气次数的不同,将会直接影响能耗模拟结果的大小。因此在进行权衡判断时,需要规范换气次数的设置。考虑厂房的空间差异,对不同体积厂房的换气次数提出了不同的要求。对于空气调节的工业建筑,若室内为正压,则不考虑空气渗透负荷,在进行权衡判断时,换气次数设为0;对于夏季空调且室内正压,冬季供暖且无新风的工业建筑,夏季换气次数设为0,冬季换气次数按照表4.4.2的规定取值;对于夏季、冬季都采用空气调节,且室内均无法保证正压的工业建筑,夏季、冬季换气次数按照表4.4.2的规定取值。若设计建筑已进行换气次数考虑,参照建筑的换气次数与设计建筑一致。
4.4.3 权衡判断是一种性能化的设计方法,具体做法就是先构想出一栋虚拟的建筑,称之为参照建筑,每一栋实际设计的建筑都对应一栋参照建筑,然后分别计算参照建筑和实际设计的建筑的全年供暖和空调的总能耗,并依照这两个总能耗的比较结果作出判断。建筑形状、大小、朝向以及内部的空间划分、使用功能、使用特点都与供暖和空调能耗直接相关,因此在这些方面参照建筑要与设计建筑完全一致。
4.4.4 由于实际工程采用的冷热源、供暖空调系统、负荷特性参数等与权衡判断计算时的假设并不相同,能耗的总值和单位面积能耗的绝对值都没有任何实际意义。为了避免产生歧义和简化计算,本标准没有采用所设计建筑全年累计综合能耗E设和参照建筑全年累计综合能耗E参的绝对值,而采用了二者的相对比值,作为判定建筑围护结构是否符合节能要求的判据。
4.4.5 提高建筑物的保温性能,可以减少建筑物的热量损失,从而减少供暖空调能耗费用,但这也会增加建筑的一次性投资。在进行围护结构节能权衡判断优化时,对可能产生的节能收益和节能投资费用进行计算,将节能投资回收期作为优化方案考虑的重要经济性指标。投资回收期(年)=优化初投资成本增加费用(元)/因采用此优化每年的节能收益(元)。对于投资回收期超过10年的节能优化方案不作为推荐优化方案。
4.4.6 对于二类工业建筑,围护结构传热系数推荐值是在中等劳动强度下的室内节能设计计算温度,在不同气候区,根据建筑物通风换气次数和室内余热强度的情况分别给出的。工业建筑的体形系数和窗墙对围护结构传热系数的影响较小,而通风换气次数和室内余热强度对围护结构传热系数的影响非常大。因此,当实际通风换气次数与计算条件存在较大差异时,需要进行围护结构热工性能权衡判断计算。
4.4.6 对于二类工业建筑,围护结构传热系数推荐值是在中等劳动强度下的室内节能设计计算温度,在不同气候区,根据建筑物通风换气次数和室内余热强度的情况分别给出的。工业建筑的体形系数和窗墙对围护结构传热系数的影响较小,而通风换气次数和室内余热强度对围护结构传热系数的影响非常大。因此,当实际通风换气次数与计算条件存在较大差异时,需要进行围护结构热工性能权衡判断计算。
围护结构热工性能权衡判断可以按照稳态计算方法进行。
稳态计算法:
式中:
Qn——室内余热量(W);
q——室内余热强度(W/m³);
V——建筑体积(m³);
Qq——墙体传热量(W);
Kq——围护结构外墙部位对应的平均传热系数[W/(m²·K)];
Qn——室内余热量(W);
q——室内余热强度(W/m³);
V——建筑体积(m³);
Qq——墙体传热量(W);
Kq——围护结构外墙部位对应的平均传热系数[W/(m²·K)];
Fq——围护结构外墙部位对应的面积(m²);
tn——室内节能设计计算温度(℃),按照表3.2.2选取;
te——供暖室外计算温度(℃),按现行国家标准《民用建筑供暖通风空气调节规范》GB50736选取;
Qw——屋面传热量(W);
Kw——围护结构屋顶部位对应的平均传热系数[W/(·K)];
Fw——围护结构屋顶部位对应的面积(m²);
Qc——通过窗户传热量(W):
te——供暖室外计算温度(℃),按现行国家标准《民用建筑供暖通风空气调节规范》GB50736选取;
Qw——屋面传热量(W);
Kw——围护结构屋顶部位对应的平均传热系数[W/(·K)];
Fw——围护结构屋顶部位对应的面积(m²);
Qc——通过窗户传热量(W):
Kc——围护结构窗户部位对应的平均传热系数【W/(m²·K)】;
Fc——围护结构窗户部位对应的面积(m²);
Qf——通风换气带走的热量(W);
Qf——通风换气带走的热量(W);
c——空气比热容,一般取0.28(W·h)/(kg·K);
ρ——空气密度,取供暖室外计算温度下的值(kg/m³);
L——换气次数(次/h)。
L——换气次数(次/h)。
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