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《公共建筑节能设计标准》GB50189
(2007-08-01 09:37:03)| 分类： 外墙保温 |
1 建筑与建筑热工设计
1．1一般规定
1．1．1建筑总平面的布置和设计，宜利用冬季日照并避开冬季主导风向，利用夏季自然通风。建筑的主朝向宜选择本地区最佳朝向或接近最佳朝向。
1．1．2严寒、寒冷地区建筑的体形系数应小于或等于0.40。当不能满足本条文规定时，必须按GB50189-2005第4.3节的规定进行权衡判断。
1.2 围护结构热工设计
我国幅员辽阔、气候条件差异很大，为了使建筑热工设计与地区气候相适应，《民用建筑热工设计规范》GB50176将全国划分成五个区，即严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和地区（见全国建筑热工设计分区图）。
《公共建筑节能设计标准》GB50189又将严寒地区划分的严寒地区A区和严寒地区B区。
http://coforum.163.com/upload/forum/86/1175077258749.gif
1.2.1各城市的建筑气候分区应按表1.2.1确定。
表 1.2.1 主要城市所处气候分区 气候分区
代表性城市
严寒地区A区
海伦、博克图、伊春、呼玛、海拉尔、满洲里、齐齐哈尔、富锦、哈尔滨、牡丹江、克拉玛依、佳木斯、安达
严寒地区B区
长春、乌鲁木齐、延吉、通辽、通化、四平、呼和浩特、抚顺、大柴旦、沈阳、大同、本溪、阜新、哈密、鞍山、张家口、酒泉、伊宁、吐鲁番、西宁、银川、丹东
寒冷地区
兰州、太原、唐山、阿坝、喀什、北京、天津、大连、阳泉、平凉、石家庄、德州、晋城、天水、西安、拉萨、康定、济南、青岛、安阳、郑州、洛阳、宝鸡、徐州
夏热冬冷地区
南京、蚌埠、盐城、南通、合肥、安庆、九江、武汉、黄石、岳阳、汉中、安康、上海、杭州、宁波、宜昌、长沙、南昌、株洲、永州、赣州、韶关、桂林、重庆、达县、万州、涪陵、南充、宜宾、成都、贵阳、遵义、凯里、绵阳
夏热冬暖地区
福州、莆田、龙岩、梅州、兴宁、英德、河池、柳州、贺州、泉州、厦门、广州、深圳、湛江、汕头、海口、南宁、北海、梧州
表 1.2.1 主要城市所处气候分区 气候分区
代表性城市
严寒地区A区
海伦、博克图、伊春、呼玛、海拉尔、满洲里、齐齐哈尔、富锦、哈尔滨、牡丹江、克拉玛依、佳木斯、安达
严寒地区B区
长春、乌鲁木齐、延吉、通辽、通化、四平、呼和浩特、抚顺、大柴旦、沈阳、大同、本溪、阜新、哈密、鞍山、张家口、酒泉、伊宁、吐鲁番、西宁、银川、丹东
寒冷地区
兰州、太原、唐山、阿坝、喀什、北京、天津、大连、阳泉、平凉、石家庄、德州、晋城、天水、西安、拉萨、康定、济南、青岛、安阳、郑州、洛阳、宝鸡、徐州
夏热冬冷地区
南京、蚌埠、盐城、南通、合肥、安庆、九江、武汉、黄石、岳阳、汉中、安康、上海、杭州、宁波、宜昌、长沙、南昌、株洲、永州、赣州、韶关、桂林、重庆、达县、万州、涪陵、南充、宜宾、成都、贵阳、遵义、凯里、绵阳
夏热冬暖地区
福州、莆田、龙岩、梅州、兴宁、英德、河池、柳州、贺州、泉州、厦门、广州、深圳、湛江、汕头、海口、南宁、北海、梧州
1.2.2根据建筑所处城市的建筑气候分区,围护结构的热工性能应分别符合表1.2.2-1、表1.2.2-2、表1.2.2-3、表1.2.2-4、表1.2.2-5以及表1.2.2-6的规定，其中外墙的传热系数为包括结构性热桥在内的平均值Km
。当建筑所处城市属于温和地区时应判断该城市的气象条件与表1.2.1中的哪个城市最接近,围护结构的热工性能应符合那个城市所属气候分区的规定，当本条文的规定不能满足时,必须按GB50189-2005第4.3节的规定进行权衡判断。
表1.2.2-1 严寒地区A区围护结构传热系数限值
http://coforum.163.com/upload/forum/131/1175077531757.JPG
表1.2.2-1 严寒地区A区围护结构传热系数限值
http://coforum.163.com/upload/forum/131/1175077531757.JPG
1.2.3外墙与屋面的热桥部位的内表面温度不应低于室内空气露点温度。
1.2.4建筑每个朝向的窗(包括透明幕墙)墙面积比均不应大于0.70。当窗(包括透明幕墙)墙面积比小于0.40时，玻璃(或其它透明材料)的可见光透射比不应小于0.4。当不能满足本条文的规定时，必须按GB50189-2005第4.3节的规定进行权衡判断。
当某栋建筑单一朝向的窗墙面积比超过70%时，必须通过标准第4.3节规定的非常复杂的计算（借助专用计算机程序）才能证明该栋建筑是否符节能设计标准提出的要求。不能用透明幕墙与非透明幕墙面积加权法求得的传热系数来判断。
1.2.5夏热冬暖地区、夏热冬冷地区的建筑以及寒冷地区中制冷负荷大的建筑，外窗(包括透明幕墙)宜设置外部遮阳。外部遮阳的遮阳系数按GB50189-2005附录A确定。
1）遮阳系数：
有外遮阳时，遮阳系数= 玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮阳系数；
无外遮阳时，遮阳系数= 玻璃的遮阳系数。
2）水平遮阳板的外遮阳系数
水平遮阳板的外遮阳系数：SDH= ahPF2+bhPF+1（1）
遮阳板外挑系数： PF= A/B（2） 式中：SDH—水平遮阳板夏季外遮阳系数；
ah、bh、—计算系数，见表5-3；
PF —遮阳板外挑系数，当计算出的PF＞1时，取PF=1；
A —遮阳板外挑长度；
B —遮阳板根部到窗对边距离。
1.2.4建筑每个朝向的窗(包括透明幕墙)墙面积比均不应大于0.70。当窗(包括透明幕墙)墙面积比小于0.40时，玻璃(或其它透明材料)的可见光透射比不应小于0.4。当不能满足本条文的规定时，必须按GB50189-2005第4.3节的规定进行权衡判断。
当某栋建筑单一朝向的窗墙面积比超过70%时，必须通过标准第4.3节规定的非常复杂的计算（借助专用计算机程序）才能证明该栋建筑是否符节能设计标准提出的要求。不能用透明幕墙与非透明幕墙面积加权法求得的传热系数来判断。
1.2.5夏热冬暖地区、夏热冬冷地区的建筑以及寒冷地区中制冷负荷大的建筑，外窗(包括透明幕墙)宜设置外部遮阳。外部遮阳的遮阳系数按GB50189-2005附录A确定。
1）遮阳系数：
有外遮阳时，遮阳系数= 玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮阳系数；
无外遮阳时，遮阳系数= 玻璃的遮阳系数。
2）水平遮阳板的外遮阳系数
水平遮阳板的外遮阳系数：SDH= ahPF2+bhPF+1（1）
遮阳板外挑系数： PF= A/B（2） 式中：SDH—水平遮阳板夏季外遮阳系数；
ah、bh、—计算系数，见表5-3；
PF —遮阳板外挑系数，当计算出的PF＞1时，取PF=1；
A —遮阳板外挑长度；
B —遮阳板根部到窗对边距离。
3）垂直外遮阳系数
垂直遮阳板的外遮阳系数： SDV= avPF2+bvPF+1 （3）
遮阳板外挑系数： PF= A/B （4）
式中： SDV —水平遮阳板夏季外遮阳系数；
av、bv、—计算系数，见表5-3；
PF —遮阳板外挑系数，当计算出的PF＞1时，取PF=1；
A —遮阳板外挑长度；
B —遮阳板根部到窗对边距离。
4）当同时有水平遮阳板和垂直遮阳板时，水平遮阳板和垂直遮阳板组合成的综合遮阳，其外遮阳系数值应取水平遮阳板和垂直遮阳板的水平遮阳板的乘积。
1.2.6屋顶透明部分的面积不应大于屋顶总面积的20%，当不能满足本条文的规定时，必须按GB50189-2005第4.3节的规定进行权衡判断。
1.2.7建筑中庭夏季应利用通风降温，必要时设置机械排风装置。
1.2.8外窗的可开启面积不应小于窗面积的30%；透明幕墙应具有可开启部分或设有通风换气装置。
1.2.9严寒地区建筑的外门应设门斗，寒冷地区建筑的外门宜设门斗或应采取其他减少冷风渗透的措施。其他地区建筑外门也应采取保温隔热节能措施。
1.2.10外窗的气密性不应低于《建筑外窗气密性能分级及其检测方法》GB7107规定的4级。
1.2.11透明幕墙的气密性不应低于《建筑幕墙物理性能分级》GB/T15225规定的3级。
http://coforum.163.com/upload/forum/130/1175078669037.gif
垂直遮阳板的外遮阳系数： SDV= avPF2+bvPF+1 （3）
遮阳板外挑系数： PF= A/B （4）
式中： SDV —水平遮阳板夏季外遮阳系数；
av、bv、—计算系数，见表5-3；
PF —遮阳板外挑系数，当计算出的PF＞1时，取PF=1；
A —遮阳板外挑长度；
B —遮阳板根部到窗对边距离。
4）当同时有水平遮阳板和垂直遮阳板时，水平遮阳板和垂直遮阳板组合成的综合遮阳，其外遮阳系数值应取水平遮阳板和垂直遮阳板的水平遮阳板的乘积。
1.2.6屋顶透明部分的面积不应大于屋顶总面积的20%，当不能满足本条文的规定时，必须按GB50189-2005第4.3节的规定进行权衡判断。
1.2.7建筑中庭夏季应利用通风降温，必要时设置机械排风装置。
1.2.8外窗的可开启面积不应小于窗面积的30%；透明幕墙应具有可开启部分或设有通风换气装置。
1.2.9严寒地区建筑的外门应设门斗，寒冷地区建筑的外门宜设门斗或应采取其他减少冷风渗透的措施。其他地区建筑外门也应采取保温隔热节能措施。
1.2.10外窗的气密性不应低于《建筑外窗气密性能分级及其检测方法》GB7107规定的4级。
1.2.11透明幕墙的气密性不应低于《建筑幕墙物理性能分级》GB/T15225规定的3级。
http://coforum.163.com/upload/forum/130/1175078669037.gif
说明：
1.体型系数系指建筑物与室外大气接触的外表面积（不计算地面）与其所包围的建筑体积之比。体型系数越大，说明单位建筑空间所分担的热损失面积越大，能耗就越多。有研究资料表明，体型系数每增大0.01,耗热量指标约增加2-5%,一般宜控制在0.30以下。
2.GB50189条文说明第 4.2.2条指出：“外墙的传热系数采用平均传热系数，即按面积加权法求得的传热系数。”“对于透明幕墙，如金属幕墙，石材幕墙等幕墙，没有透明幕墙所要求的自然采光，视觉通透等功能要求，从节能的角度考虑，应作为实墙对待。”
第4.2.2条指出：“近年来公共建筑的窗墙面积比有越来越大的趋势，这是由于人们希望公共建筑更加通透明亮，建筑立面更加美观，建筑形态更为丰富。本条文把窗墙面积比的上限定为0.7已经是充分考虑了这种趋势。某个立面即使是采用全玻璃幕墙，扣除掉各层楼板以及楼板下面梁的面积(楼板和梁与幕墙之间的间隙必须放置保温隔热材料)，窗墙比一般不会再超过0.7。
但是，与非透明的外墙相比，在可接受的造价范围内，透明幕墙的热工性能相差得较多。因此，不宜提倡在建筑立面上大面积应用玻璃(或其他透明材料的)幕墙。如果希望建筑的立面有玻璃的质感，提倡使用非透明的玻璃幕墙，即玻璃的后面仍然是保温隔热材料和普通墙体。当建筑师追求通透、大面积使用透明幕墙时，要根据建筑所处的气候区和窗墙比选择玻璃(或其他透明材料)，使幕墙的传热系数和玻璃(或其他透明材料)的遮阳系数符合本标准第4.2.2条的几个表的规定。虽然玻璃等透明材料本身的热工性能很差，但近年来这些行业的技术发展很快，镀膜玻璃(包括Low-E玻璃)、中空玻璃等产品丰富多彩，用这些高性能玻璃组成幕墙的技术也已经很成熟，如采用Low-E中空玻璃、填充惰性气体、暖边间隔技术和断热桥型材龙骨或双层皮通风式幕墙完全可以把玻璃幕墙的传热系数由普通单层玻璃的6.0W/(m2·K)以上降到1.5 W/(m2·K)。在玻璃间层中设百叶或格栅则可使玻璃幕墙具有良好的遮阳隔热性能。
在第4．2．2条的几个表中对严寒地区的窗户(或透明幕墙)和寒冷地区北向的窗户(或透明幕墙)，未提出遮阳系数的限制值，此时应选用遮阳系数大的玻璃(或其他透明材料)，以利于冬季充分利用太阳辐射热。对窗墙比比较小的情况，也未提出遮阳系数的限制，此时选用玻璃(或其他透明材料)应更多地考虑室内的采光效果。
1.体型系数系指建筑物与室外大气接触的外表面积（不计算地面）与其所包围的建筑体积之比。体型系数越大，说明单位建筑空间所分担的热损失面积越大，能耗就越多。有研究资料表明，体型系数每增大0.01,耗热量指标约增加2-5%,一般宜控制在0.30以下。
2.GB50189条文说明第 4.2.2条指出：“外墙的传热系数采用平均传热系数，即按面积加权法求得的传热系数。”“对于透明幕墙，如金属幕墙，石材幕墙等幕墙，没有透明幕墙所要求的自然采光，视觉通透等功能要求，从节能的角度考虑，应作为实墙对待。”
第4.2.2条指出：“近年来公共建筑的窗墙面积比有越来越大的趋势，这是由于人们希望公共建筑更加通透明亮，建筑立面更加美观，建筑形态更为丰富。本条文把窗墙面积比的上限定为0.7已经是充分考虑了这种趋势。某个立面即使是采用全玻璃幕墙，扣除掉各层楼板以及楼板下面梁的面积(楼板和梁与幕墙之间的间隙必须放置保温隔热材料)，窗墙比一般不会再超过0.7。
但是，与非透明的外墙相比，在可接受的造价范围内，透明幕墙的热工性能相差得较多。因此，不宜提倡在建筑立面上大面积应用玻璃(或其他透明材料的)幕墙。如果希望建筑的立面有玻璃的质感，提倡使用非透明的玻璃幕墙，即玻璃的后面仍然是保温隔热材料和普通墙体。当建筑师追求通透、大面积使用透明幕墙时，要根据建筑所处的气候区和窗墙比选择玻璃(或其他透明材料)，使幕墙的传热系数和玻璃(或其他透明材料)的遮阳系数符合本标准第4.2.2条的几个表的规定。虽然玻璃等透明材料本身的热工性能很差，但近年来这些行业的技术发展很快，镀膜玻璃(包括Low-E玻璃)、中空玻璃等产品丰富多彩，用这些高性能玻璃组成幕墙的技术也已经很成熟，如采用Low-E中空玻璃、填充惰性气体、暖边间隔技术和断热桥型材龙骨或双层皮通风式幕墙完全可以把玻璃幕墙的传热系数由普通单层玻璃的6.0W/(m2·K)以上降到1.5 W/(m2·K)。在玻璃间层中设百叶或格栅则可使玻璃幕墙具有良好的遮阳隔热性能。
在第4．2．2条的几个表中对严寒地区的窗户(或透明幕墙)和寒冷地区北向的窗户(或透明幕墙)，未提出遮阳系数的限制值，此时应选用遮阳系数大的玻璃(或其他透明材料)，以利于冬季充分利用太阳辐射热。对窗墙比比较小的情况，也未提出遮阳系数的限制，此时选用玻璃(或其他透明材料)应更多地考虑室内的采光效果。
第4．2．2条的几个表对幕墙的热工性能的要求是按窗墙面积比的增加而逐步提高的，当窗墙面积比较大时，对幕墙的热工性能的要求比目前实际应用的幕墙要高，这当然会造成幕墙造价有所增加，但这是既要建筑物具有通透感又要保证节约采暖空调系统消耗的能源所必须付出的代价。
本标准允许采用“面积加权”的原则，使某朝向整个玻璃(或其他透明材料)幕墙的热工性能达到第4．2．2条的几个表中的要求。例如某宾馆大厅的玻璃幕墙没有达到要求，可以通过提高该朝向墙面上其他玻璃(或其他透明材料)热工性能的方法，使该朝向整个墙面的玻璃(或其他透明材料)幕墙达标。”
第4.2.5条指出：“公共建筑的窗墙面积比较大，因而太阳辐射对建筑耗能的影响很大。”“大量的调查和测试表明，太阳辐射通过窗进入室内的热量是造成室内过热的主要原因。”“夏季，南方水平面太阳辐射强度可高达1000W/m2 以上，在这种强烈的太阳辐射条件下，阳光直射到室内，将严重影响建筑室内热环境，增加建筑空调能耗。因此，减少窗的辐射传热是建筑节能中降低窗口得热的主要途迳，应采取适当的遮阳措施，防止直射光的不利影响。”“为了节约能源，应对窗口和透明幕墙采用外遮阳措施，尤其是南方办公建筑和宾馆更要重视遮阳。”“在严寒地区阳光充分进入室内，有利于降低冬季采暖能耗。这一地区采暖能耗在全年建筑总能耗中占主导地位，如果遮阳设施阻挡了冬季阳光进入室内，对自然能源的利用和节能是不利的。因此，遮阳措施一般不适用于北方严寒地区。”“在夏热冬冷地区，窗和透明幕墙的太阳辐射得热在夏季增大了空调负荷，冬季则减少了采暖能耗，应根据负荷分析确定采取何种形式的遮阳。”
本标准允许采用“面积加权”的原则，使某朝向整个玻璃(或其他透明材料)幕墙的热工性能达到第4．2．2条的几个表中的要求。例如某宾馆大厅的玻璃幕墙没有达到要求，可以通过提高该朝向墙面上其他玻璃(或其他透明材料)热工性能的方法，使该朝向整个墙面的玻璃(或其他透明材料)幕墙达标。”
第4.2.5条指出：“公共建筑的窗墙面积比较大，因而太阳辐射对建筑耗能的影响很大。”“大量的调查和测试表明，太阳辐射通过窗进入室内的热量是造成室内过热的主要原因。”“夏季，南方水平面太阳辐射强度可高达1000W/m2 以上，在这种强烈的太阳辐射条件下，阳光直射到室内，将严重影响建筑室内热环境，增加建筑空调能耗。因此，减少窗的辐射传热是建筑节能中降低窗口得热的主要途迳，应采取适当的遮阳措施，防止直射光的不利影响。”“为了节约能源，应对窗口和透明幕墙采用外遮阳措施，尤其是南方办公建筑和宾馆更要重视遮阳。”“在严寒地区阳光充分进入室内，有利于降低冬季采暖能耗。这一地区采暖能耗在全年建筑总能耗中占主导地位，如果遮阳设施阻挡了冬季阳光进入室内，对自然能源的利用和节能是不利的。因此，遮阳措施一般不适用于北方严寒地区。”“在夏热冬冷地区，窗和透明幕墙的太阳辐射得热在夏季增大了空调负荷，冬季则减少了采暖能耗，应根据负荷分析确定采取何种形式的遮阳。”
3.深圳市建科院和深圳三鑫公司对单层透明玻璃幕墙，阳光控制镀膜玻璃单层幕墙、双层透明玻璃幕墙（热通道宽450mm）透过玻璃幕墙进入室内的太阳辐射热进行实测，结果如下：
以上实测结果表明太阳辐射热透过外层玻璃，通过热通道后进入室内的太阳辐射热衰减比单层透明玻璃幕墙少，其原因是内层玻璃透射衰减，也就是说热通道本身对减少太阳辐射热的贡献不大。从各种双层玻璃幕墙工程实例看，不管是北京旺座中心双层玻璃幕墙、还是深圳广电中心双层玻璃幕墙工程都明确指出，夏季必须在热通道内设遮阳帘来阻止太阳辐射热进入室内。
http://coforum.163.com/upload/forum/120/1175078819288.gif
以上实测结果表明太阳辐射热透过外层玻璃，通过热通道后进入室内的太阳辐射热衰减比单层透明玻璃幕墙少，其原因是内层玻璃透射衰减，也就是说热通道本身对减少太阳辐射热的贡献不大。从各种双层玻璃幕墙工程实例看，不管是北京旺座中心双层玻璃幕墙、还是深圳广电中心双层玻璃幕墙工程都明确指出，夏季必须在热通道内设遮阳帘来阻止太阳辐射热进入室内。
http://coforum.163.com/upload/forum/120/1175078819288.gif
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