建筑体形系数与能耗指标.docx

建筑体形系数与采暖期耗热量指标

小议

编制单位：宁夏赛文节能股份有限公司
编制人：马妍
编制日期：2014年9月20日

摘要
建筑物耗热量指标是指在采暖期室外平均温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积，在单位时间内消耗的需要由室内采暖设备供给的热量。是进行供暖期室内热工环境设计的重要依据。体形系数是建筑物与室外大气接触的外表面积（不包括地面面积、不采暖楼梯间隔墙和门户面积）与其所包围的体积的比值。建筑物耗热量指标与建筑体形系数之间有一定的关系。本文将对建筑体形系数和建筑物耗热量指标之间的关系展开探讨，得出体形系数与建筑物耗热量指标相关结论。
关键词：建筑体形系数 建筑耗热量指标 建筑物面积系数

正文：
根据宁夏回族自治区地方标准《居住建筑节能设计标准》DB64/521-2008对建筑物耗热量指标解释为：在采暖期室外平均温度下，为保持室内计算温度，单位建筑面积，在单位时间内消耗的需要有室内采暖设备供给的热量。根据《民用建筑节能设计标准》DB/047-1999，建筑物耗热量指标应按照下式进行计算：
qh=qh.t+qinf-qi.h
其中qh为建筑物耗热量指标；qh.t为单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量；qinf为单位建筑面积的空气渗透耗热量；qi.h为单位建筑面积的建筑物内部得热量。qh.t值的大小由单位建筑面积所对应的维护结构面积成正比的关系，而单位建筑面积所对应的围护结构面积的大小与建筑体形系数又成一定的关系。此处对其进行探讨。
假设某x层层高为h建筑（外表面无明显的凹凸设计）长、宽分别为a、b，则有建筑面积为abx，建筑体积为a·b·x·h，建筑与大气解除的外表面积为ab+2axh+2bxh。
建筑体形系数=建筑与大气接触面积建筑体积
=ab+2axh+2bxha·b·x·h=2a+bab+1xh
通过上式可以看出，影响建筑体形系数的因素有建筑的长、宽和高。其各影线因素与建筑体形系数的关系如下图：

图一 建筑长度对体形系数的影响（宽20m，高30m）

图二 建筑宽度对体形系数的影响（长20m，高30m）

图三 建筑高度对体形系数的影响（长20m，宽20m）
对建筑体形系数计算公式进行求偏导，结果如下：
a‘=-2a2
b‘=-2b2
h‘=-1h2
从上面三幅图可以看出，分别随着建筑长、宽、高的增加，建筑体形系数减小。三个偏导方程进行分析，不论a、b、h取何值，其偏导均小于零。通过图形以及数据的分析，可以看出随着建筑长宽高的增加，建筑体形系数均为减小。因此在建筑规划设计中可以通过适当增加建筑物的长度、宽度和高度来控制建筑物的体形系数。
建筑采暖耗热量指标是单位建筑面积，在单位时间内消耗的需要由室内采暖设备供给的热量。这里不妨定义建筑面积系数来进行探讨。
定义：建筑面积系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的建筑面积的比值。
假设某x层层高为h（当定值进行分析）建筑（外表面无明显的凹凸设计）长、宽分别为a、b，则有建筑面积为abx，建筑面积为a·b·x，建筑与大气解除的外表面积为ab+2axh+2bxh，则有
建筑体形系数=建筑与大气接触面积建筑体积
=ab+2axh+2bxha·b·x=2ha+bab+1x
对上式进行分析，可以发现建筑面积系数跟建筑体形系数具有同样的单调性（即增减性），就是说随着建筑物的长、宽、高的增加，建筑物的，面积系数也是逐渐减小的状态。
上文论证了建筑面积系数与建筑体形系数具有同样的单调性，那么对于建筑体形系数较小的建筑而言，建筑单位面积所对应的建筑外围护结构的面积也相对较小。再假设建筑外围护结构的传热系数相同，那么就意味着建筑物体形系数较小的建筑单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量较小，因而建筑体形系数小的建筑物的建筑物耗热量指标较小。
通过以上的分析，我们可以得出如下结论：
1、随着建筑物的长、宽、高的增加，建筑体形系数相应的减小；
2、建筑物耗热量指标不仅与地方参数有关，并且与建筑物体形系数相关，而并非同样计算参数下，不同建筑具有相同的建筑物耗热量指标；
3、建筑物体形系数较小的建筑所对应的建筑物耗热量指标也应该相应的减小；
4、通过适当的增加建筑物的长度、宽度和高度可以降低建筑物耗热量指标等。
由于研究时间较短，研究较浅。具体体形系数所对应的建筑物耗热量指标还需进一步研究。
参考文献：
《城市热力网设计规范》CJJ34-2002
《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005
《居住建筑节能设计标准》DB64/521-2008
《高等数学》等