关键词：外围护检测，节能效果评介，外围护热工缺陷检测，外围护节能系统检测
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河南热工缺陷传热系数检测机构/费用-河南基本建设科研院
为了更好地贯彻执行《居住建筑节能检测标准》JGJ/T132—2009，该标准编制组根据标准编制的情况编著了本书。全书共分五篇，一篇对标准的编制概况进行了描述，使读者能够清楚该标准的由来；第二篇对标准中的相关条文作了详细的释义，可以使读者更准确地理解、掌握标准中的条文；第三篇分专题对新旧标准的对比、围护结构热工缺陷检测方法、传热系数检测方法、外窗气密性能检测方法等进行了详细的论述，能够切实指导在节能检测工作中遇到的技术难题；第四篇编译了国外相关检测标准，使读者了解国外在建筑节能检测方面的技术发展情况；第五篇对节能检测过程中常用仪表的技术参数以及使用过程中的注意事项进行了介绍。
围护结构传热系数
是指在稳定传热条件下，围护结构两侧空气温差为1度（K，℃），1s内通过1平方米面积传递的热量，单位是瓦/（平方米·度）（W/㎡·K，此处K可用℃代替）。传热系数不仅和材料有关，还和具体的过程有关。传热系数以往称总传热系数。国家现行标准规范统一定名为传热系数。
中文名 围护结构传热系数 外文名 Theheat transfer coefficient of buildingenvelope 屋 面 0.3W／(m2．K) 外 墙 0.4W／(m2．K) 外 窗 2.0W／(m2．K)
目录
1 物理意义
2 围护结构热阻的计算
物理意义
当传热过程的温度差一定时，传热系数越大，则换热器的传热速率越高。减小任何一项热阻都可提高传热系数，但当某项热阻远高于其他项时，传热系数将主要取决于此控制项的热阻。壁面热阻通常很小，可忽略不计。垢层可产生相当大的热阻，因之换热器的传热面需定期清洗。换热器设计时，控制项的热阻需准确地确定。在考虑强化传热过程时，设法减少控制项的热阻。
传热系数的大小与冷热流体的性质、换热的操作条件（如流速、温度等）、传热面的结垢状况以及换热器的结构和尺寸等许多因素有关。对流传热十分复杂，垢层热阻又难以确定，传热系数的计算值与实际值往往相差较大。在设计换热器时，有实测值或生产中积累的经验作为参考。
围护结构热阻的计算
单层结构热阻：R=δ/λ(m*K/w)，式中：δ是材料层厚度（m），λ是材料导热系数[W/(m*k)]
多层结构热阻，R=R1+R2+----Rn=δ1/λ1+δ2/λ2+----+δn/λn，式中:R1、R2、---Rn是各层材料热阻（m*k/w），δ1、δ2、---δn是各层材料厚度（m），λ1、λ2、---λn是各层材料导热系数[W/(m*k)]
围护结构的传热阻R0=Ri+R+Re，式中: Ri是内表面换热阻（m*k/w）（一般取0.11），Re是外表面换热阻（m*k/w）（一般取0.04），R是围护结构热阻（m*k/w）
围护结构传热系数计算，K=1/ R0 (w/(m*k))，式中:R0是围护结构传热阻。外墙受周边热桥影响条件下，其平均传热系数的计算Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3)/( Fp +Fb1+Fb2+Fb3)，式中:Km是外墙的平均传热系数[W/（m*k）]，Kp是外墙主体部位传热系数[W/（m*k）]，Kb1、Kb2、Kb3是外墙周边热桥部位的传热系数[W/（m*k）]，Fp是外墙主体部位的面积，Fb1、Fb2、Fb3是外墙周边热桥部位的面积。
摘要：分析目前现行建筑围护结构热工性能指标和节能措施，并对热工指标不满足标准的建筑进行权衡判断，以此判定建筑的节能效果，并结合工程实例进行说明。
关键词：建筑围护结构、热工性能、建筑节能、权衡判断、PKPM
一、前言
上海属夏热冬冷地区，以公共建筑为例，空调是主要的能耗分项，一般其空调能耗占建筑总能耗的50%～60%，在空调能耗中20%～50%是为满足围护结构传热所带来的能耗，相当于围护结构传热所带来的能耗占建筑总能耗的10%～30%，改善围护结构热工性能，对建筑节能至关重要。
二、围护结构热工性能的标准
目前，上海地区的围护结构热工性能的设计标准，在国家及行业标准层面，除了执行《民用建筑热工设计规范》GB50176-93外，针对公共建筑、居住建筑，还分别执行《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2010、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005，在上海地方标准层面，制订了《上海市居住建筑节能设计标准》DG/TJ08-205-2008、《上海市公共建筑节能设计标准》DGJ 08-107-2012。
上海市地方标准比国家及行业标准更严格，新建高标准节能示范项目、绿色建筑示范项目、既有建筑节能改造项目强制要求采用上海市地方标准，以更好的实行建筑节能；对于一般的民用建筑，执行国家及行业标准即可，推荐采用上海市地方标准。
三、围护结构的节能要求
以上不同的标准中，均对建筑围护结构的体型系数、各部分的传热系数及热阻限值、不同朝向的窗墙比、外窗遮阳系数及气密性等级等热工性能参数作出了明确的要求。
按照《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 134-2010、《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005的要求设计的建筑，由于采用的节能设计减少了围护结构的传热损失，使建筑整体能达到50%节能率的目标；按照《上海市公共建筑节能设计标准》DGJ08-107-2012的要求设计的建筑，能使公共建筑整体达到65%节能率的目标；按照《上海市居住建筑节能设计标准》DG/TJ08-205-2008的要求设计的建筑，能使居住建筑整体达到65%节能率的目标。从节能率的数值也能看出，上海市地方标准比国家及行业标准更严格，在满足标准的情况下能达到更高的节能率。
需要指明的一点是，以上的节能率均只是单纯通过改进建筑围护结构的热工性能就能达到，不包含建筑内使用性能更好、效率更高的用能设备所带来的建筑节能效果，也不包含使用可再生能源所带来的建筑节能效果。目前上海设计机构、测评机构主流使用的节能率计算及能耗分析为中国建筑科学研究院开发的PKPM系列PBECA，该的“居住建筑”和“公共建筑”两个模块中都有用能设备的输入选项，但设备的性能在其内核中并不参与建筑节能率的计算，影响建筑节能率的只与建筑本体位置和围护结构的热工性能有关。
四、围护结构的节能措施
上海属夏热冬冷地区，其围护结构的节能措施主要集中在外窗和透明幕墙保温节能及外遮阳、外墙保温节能、屋面保温节能等方面。
外窗和透明幕墙保温节能一般采用传热系数更小的窗体结构，玻璃一般采用中空玻璃、Low-E玻璃，并增加中间层厚度或在中间层注入惰性气体等。以6+6A+6的普通中空玻璃为例，其传热系数为3.3W/??K，若中间层增加到12mm，其传热系数降低为2.9W/??K；若中间层注入氩气，其传热系数为3.0W/??K；若一面涂低辐射膜、中间层增加到12mm且注入氩气，其传热系数为2.1W/??K。外窗的传热系数除与玻璃有关外，还与窗框的传热系数以及窗框比有关，普通铝合金窗框的传热系数约为5.9W/??K，断热铝合金窗框的传热系数受断热桥高度影响约为1.9～4.0W/??K，多腔PVC塑料窗框的传热系数为2.0～2.2W/??K。而增加外遮阳系统，能大大减少夏季进入室内的热辐射，降低空调冷负荷，起到明显的节能效果。
外墙保温节能一般采用在外墙上增加保温层，保温层材料可以使用EPS板、XPS板、PU板、胶粉聚苯砂浆、泡沫玻璃板、岩棉板、酚醛泡沫板等，并可在非承重外墙上使用蒸汽加压混凝土砌块。以普通200mm厚钢筋混凝土墙面为例，其传热系数约3.59W/??K，若增加30mm厚XPS板保温层，其传热系数降低为0.9W/??K；若增加60mm厚XPS板保温层，其传热系数降低为0.51W/??K；若在非承重外墙上直接将钢筋混凝土更换为蒸汽加压混凝土砌块，其传热系数约为0.72W/??K。可以看出，增加保温层能够大大降低外墙的传热系数，起到明显的节能效果。
屋面保温节能与外墙保温节能类似，也是采用在屋面上增加保温层的做法，但受屋面防水要求、上人屋面的承载力要求的限制，一般采用硬质、抗水性和抗水蒸气渗透性良好的保温材料，如XPS板、PU板、泡沫玻璃板、酚醛泡沫板等，较少采用EPS板、岩棉板，增加保温层同样能够大大降低屋面的传热系数，起到明显的节能效果。
提高建筑外窗和透明幕墙的气密性，做好外墙与屋面热桥部位的保温措施，这些措施都能够改善围护结构的保温性能，改善建筑的节能效果。
五、围护结构热工性能的权衡判断
按照标准规定的体型系数、传热系数、窗墙比、遮阳系数、气密性等指标进行设计，建筑围护结构就能达到相应的节能效果。由于建筑设计的多样性和设计师的个人创造性，强调了建筑外形的艺术美感，尤其是玻璃幕墙的大量使用，使得建筑在某些参数上不能完全满足标准的要求。为了判断所设计建筑的节能效果，引入了权衡判断的概念，权衡判断不拘泥于围护结构某个局部的热工性能，而是着眼于建筑总体热工性能是否满足节能率的要求。
通过构建一个虚拟的参照建筑，该参照建筑在外形上与实际建筑完全一样，且参照建筑在围护结构的各方面均完全符合标准的要求，在标准工况下对参照建筑、实际建筑进行全年8760小时的逐时能耗分析，计算出每平方米建筑面积的全年采暖和空调能耗，如果实际建筑计算得出的能耗值低于参照建筑的能耗值，可判断实际建筑能达到标准要求的节能率。下面以实例来说明权衡判断的过程。
使用中国建筑科学研究院开发的PKPM系列PBECA，对上海市某公共建筑进行数学建模，以《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005为设计依据，其围护结构热工指标校核结果如下：
校核结果有6项指标不满足《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005的要求，须进行节能综合指标权衡判断。权衡判断时，参照建筑、实际建筑选用的围护结构热工性能参数如下表：
使用PKPM系列PBECA，采用典型气象年对参照建筑、实际建筑进行全年8760小时的逐时能耗分析，计算出每平方米建筑面积的全年采暖和空调能耗，计算结果如下：
计算结果 设计建筑 参照建筑
全年采暖和空调能耗kWh/? 54.79 59.75
该设计建筑的全年能耗小于参照建筑的全年能耗，节能率为54.15%，该公共建筑已经达到了《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005的节能要求。
通过以上的实例可以看出，权衡判断能比较公平的判断建筑总体热工性能，能保证建筑在设计多样化的情况下满足节能率的要求。今后随着计算的改进，将设备的节能效果纳入计算，将使建筑的节能效果更加明显。
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