严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准 [附条文说明] JGJ26-2018 建标库

4.2 围护结构热工设计

4.2.1、4.2.2 本条文是强制性条文。
    建筑围护结构热工性能直接影响居住建筑供暖和空调的负荷与能耗,必须予以严格控制。由于我国幅员辽阔,各地气候差异很大。为了使建筑物适应各地不同的气候条件,满足节能要求,应根据建筑物所处的建筑气候分区,确定建筑围护结构合理的热工性能参数。本标准按照5个子气候区,分别提出了建筑外围护结构的热工性能限值。
    严寒和寒冷地区冬季室内外温差大,供暖期长,提高围护结构的保温性能对降低供暖能耗作用明显。确定建筑围护结构传热系数的限值时不仅应考虑节能率,而且也从工程实际的角度考虑了可行性、合理性。围护结构传热系数限值是通过对气候子区的能耗分析和考虑现阶段技术成熟程度而确定的。根据各个气候区节能的难易程度,确定了不同的传热系数限值。
    与上一版相比,在提高了围护结构热工性能限值的同时,简化了建筑层数的划分,将原先“4~8层”和“≥9层”的要求进行了合并。主要是因为随着围护结构热工性能的提高,特别是屋面性能的大幅提高,多高层建筑由于屋面传热造成的单位面积能耗的差异非常小。本标准对多高层建筑的体形系数统一了要求,因此多高层建筑在围护结构热工性能方面的差异也大幅降低。
    本条文是强制性条文,一般情况下对外围护结构的要求是必须满足的。一旦所设计的建筑超过本标准第4.2.1条规定的传热系数(或热阻)时,则要求按照本章第4.3节的规定进行围护结构热工性能的权衡判断,审查建筑物的供暖能耗是否能够符合标准要求。
    由于本标准第4.2.2条内围护结构的热工性能在能耗计算时无法体现,但这些性能对保证房间的热环境质量非常重要。因此,设计建筑必须满足本标准第4.2.2条的规定,不得降低要求。

4.2.4 居住建筑的南向的房间大都是起居室、主卧室。常常开设比较大的窗户,夏季透过窗户进入室内的太阳辐射热构成了空调负荷的主要部分。在南窗的上部设置水平外遮阳夏季可减少太阳辐射热进入室内,冬季由于太阳高度角比较小,对进入室内的太阳辐射影响不大。
    东西窗也需要遮阳,但由于当太阳东升西落时其高度角比较低,设置在窗口上沿的水平遮阳几乎不起遮挡作用,宜设置展开或关闭后可以全部遮蔽窗户的活动式外遮阳。
    冬夏两季透过窗户进入室内的太阳辐射对降低建筑能耗和保证室内环境的舒适性所起的作用是截然相反的。活动式外遮阳容易兼顾建筑冬夏两季对阳光的不同需求,所以设置活动式的外遮阳更加合理。窗外侧的卷帘、百叶窗等就属于“展开或关闭后可以全部遮蔽窗户的活动式外遮阳”,虽然造价比一般固定外遮阳(如窗口上部的外挑板等)高,但遮阳效果好,最能兼顾冬夏,应当鼓励使用。

4.2.5 从节能的角度出发,严寒和寒冷地区的居住建筑不宜设置凸窗,但节能并不是居住建筑设计所要考虑的唯一因素,因此本条文对凸窗的设置提出要求。设置凸窗时,凸窗的保温性能必须予以保证,否则不仅造成能源浪费,而且容易出现结露、淌水、长霉等问题,影响房间的正常使用。
    严寒地区冬季室内外温差大,凸窗更加容易发生结露现象,寒冷地区北向的房间冬季凸窗也容易发生结露现象,因此本条文提出“不应设置凸窗”的规定。

4.2.6 本条文是强制性条文。
    为了保证建筑节能,要求外窗以及敞开阳台的门具有良好的气密性能,以避免冬季室外空气过多地向室内渗漏。在《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》GB/T 7106-2008中规定用10Pa压差下,每小时每米缝隙的空气渗透量q1和每小时每平方米面积的空气渗透量q2作为外门窗的气密性分级指标。6级对应的性能指标是:0.5m3/(m·h)<q1≤1.5m3/(m·h),1.5m3/(m2·h)<q2≤4.5m3(m2·h)。
    随着围护结构传热性能的提高,建筑供暖能耗中空气渗透所占的比例越来越高,提高外窗气密性等级是减少这部分能耗的重要手段。本次修订提高了寒冷地区1~6层建筑外窗的气密性要求。

4.2.7 由于气候寒冷的原因,在北方地区大部分阳台都是封闭式的。封闭式阳台和直接连通的房间之间理应有隔墙和门、窗。有些设计省去了阳台和房间之间的隔断,这种做法不可取。一方面容易造成过大的供暖能耗;另一方面如若处理不当,房间可能达不到设计温度,阳台的顶板、窗台下部的栏板还可能结露。因此,本条第1款规定,阳台和房间之间的隔墙不应省去。本条第2款则规定,如果省去了阳台和房间之间的隔墙,则阳台就成为房间的一部分,阳台的外表面就必须当作房间的外围护结构来对待。
    北方地区,也常常有些封闭式阳台作为冬天的储物空间,本条第3款就是针对这种情况提出的要求。
    朝南的封闭式阳台,冬季常常像一个阳光间,本条第4款就是针对这种情况提出的要求。在阳台的外表面保温,白天有阳光时,即使打开隔墙上的门窗,房间也不会多散失热量。晚间关上隔墙上的门窗,阳台上也不会发生结露。阳台外表面的窗墙面积比放宽到60%,相当于考虑3m层高,1.8m窗高的情况。

4.2.8 随着外窗(门)本身保温性能的不断提高,窗(门)框与墙体之间的缝隙成了保温的一个薄弱环节,如果在安装过程中采用水泥砂浆填缝,这道缝隙很容易形成热桥,不仅大大减弱了窗(门)的良好保温性能,而且容易引起室内侧窗(门)周边结露,在严寒地区尤其要注意。

4.2.9 通常窗(门)的厚度小于墙厚,这样墙上洞口的侧面就被窗(门)分成了室内和室外两部分,必须对洞口的侧墙面进行保温处理,否则洞口侧面很容易形成热桥,不仅大大抵消门窗和外墙的良好保温性能,而且容易引起周边结露,在严寒地区尤其要注意。

4.2.10 受墙体施工精度的影响,为了降低外窗的加工难度、提高施工效率、保证外窗的安装质量,工程中在窗洞口设置附框的做法越来越多。由于附框多为金属材料,导热系数大,很容易形成热桥,加剧窗洞口部位的传热、增加结露风险。因此,需要特别重视附框的保温处理。

4.2.11 居住建筑室内表面发生结露会给室内环境带来负面影响,给居住者的生活带来不便。如果长时间的结露则还会滋生霉菌,对居住者的健康造成有害的影响。
    室内表面出现结露最直接的原因是表面温度低于室内空气的露点温度。
    一般说来,居住建筑外围护结构的内表面大面积结露的可能性不大,结露大都出现在金属窗框、窗玻璃表面、墙角、墙面、屋面上可能出现热桥的位置附近。本条文规定在居住建筑节能设计过程中,应注意外墙与屋面可能出现热桥的部位的特殊保温措施,核算在设计条件下可能结露部位的内表面温度是否高于露点温度,防止在室内温、湿度设计条件下产生结露现象。计算可按照现行国家标准《民用建筑热工设计规范》GB 50176的相关规定进行。
    外墙的热桥主要出现在梁、柱、窗口周边、楼板和外墙的连接等处,屋顶的热桥主要出现在檐口、女儿墙和屋顶的连接等处,设计时要注意这些细节。
    另外,热桥是出现高密度热流的部位,加强热桥部位的保温,可以减小供暖负荷。
    需要指出的是,要杜绝内表面的结露现象有时也是非常困难的。例如由于某种特殊的原因,房间内的相对湿度非常高,在这种情况下就很容易结露。本条文规定的是在“室内空气设计温、湿度条件下”不应出现结露,不包括室内特别潮湿的情况。

4.2.12 变形缝是保温的薄弱环节,加强对变形缝部位的保温处理,避免变形缝两侧墙出现结露问题,也可减小通过变形缝的热损失。
    变形缝的保温处理方式多种多样,例如在寒冷地区的某些城市,采取沿着变形缝填充一定深度的保温材料的措施,使变形缝形成一个与外部空气隔绝的密闭空腔。在严寒地区的某些城市,除了沿着变形缝填充一定深度的保温材料外,还采取将缝两侧的墙做内保温的措施。显然,后一种做法保温性能更好。

4.2.13 地下室或半地下室的外墙,虽然外侧有土壤的保护,不直接接触室外空气,但土壤不能完全代替保温层的作用,即使地下室或半地下室少有人活动,墙体也应采取良好的保温措施,使冬季地下室的温度不至于过低,同时也减少通过地下室顶板的传热。
    在严寒和寒冷地区,即使没有地下室,如果能将外墙外侧的保温延伸到地坪以下,超过当地冻土层的深度,会有利于减小周边地面以及地面以上几十厘米高的周边外墙(特别是墙角)的热损失,提高内表面温度,避免结露。

4.2.14 随着建筑围护结构热工性能的提高,严寒和寒冷地区的居住建筑在冬季通过围护结构的温差传热越来越小。而由于建筑气密性不佳通过冷风渗透造成的热损失占比越来越高。特别是随着大量装配式建筑的出现,由于建筑整体气密性而造成的能耗增大问题显得日益突出。
    影响建筑整体气密性的主要部位是外窗(门)框周边以及各种穿过墙、板的管线和洞口。装配式建筑中,各构件需要在施工现场进行拼接,构件间的缝隙是造成建筑整体气密性降低的主要原因。通常对这些缝隙的处理只是通过简单地填塞砂浆或抹灰来进行处理,由于砂浆的收缩和裂缝,以及界面间的缝隙造成漏风现象明显。因此,随着建筑节能性能的提升,有必要对这些部位采用弹性材料添堵、密封胶封堵、密封条粘贴等方法进行处理。

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