辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)影響因素分析

1、辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)影響因素分析建研科技股份有限公司 趙志安 邱相武摘要 公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)開始實(shí)施，為便于設(shè)計(jì)人員了解建筑和圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能對(duì)能耗的影響，有利于結(jié)合工程實(shí)際情況，合理調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，在滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的前提下，盡量滿足設(shè)計(jì)的個(gè)性化需求，本文針對(duì)公共建筑中的辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)影響因素進(jìn)行模擬分析，供設(shè)計(jì)低耗能建筑參考。關(guān)鍵詞 公共建筑 節(jié)能設(shè)計(jì) 能耗 辦公建筑1 引言公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB 50189-2005于2005年7月1日實(shí)施，按照標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)行公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)分為兩部分，建筑和建筑熱工設(shè)計(jì)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的權(quán)衡判斷。在建筑和建筑熱工設(shè)計(jì)中的強(qiáng)制性條文中，對(duì)建筑的體形系數(shù)

2、、不同窗墻比下的門窗傳熱系數(shù)和窗子遮陽系數(shù)、外墻屋頂外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)、與非采暖空調(diào)房間相鄰的隔墻的傳熱系數(shù)等作了強(qiáng)制性規(guī)定，當(dāng)設(shè)計(jì)建筑滿足這些強(qiáng)制性條文時(shí)，設(shè)計(jì)建筑即滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求，如果其中某些指標(biāo)不滿足，則應(yīng)進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的權(quán)衡判斷，要求設(shè)計(jì)建筑的能耗小于參照建筑的能耗。在工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師可能根據(jù)具體情況，調(diào)整各種參數(shù)，使設(shè)計(jì)建筑既滿足功能和創(chuàng)意的需求，又滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的最低要求。為便于設(shè)計(jì)人員了解建筑和圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能對(duì)能耗的影響，以利于設(shè)計(jì)低耗能建筑，本文針對(duì)辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的影響因素進(jìn)行模擬分析，以確定各影響因素對(duì)能耗影響的大小。2 分析方法以實(shí)際建筑物作為分析的建筑模

3、型，該建筑滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)對(duì)當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)建筑的要求，其各項(xiàng)熱工性能均達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值（上限值），即該建筑是一個(gè)剛剛滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的建筑，按照公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)附錄B中規(guī)定的空調(diào)系統(tǒng)形式、房間設(shè)備功率、人員密度、照明功率密度、新風(fēng)量、各種時(shí)間表等條件，計(jì)算能耗，以其能耗作為參考，在一定范圍內(nèi)分別改變對(duì)能耗有影響的建筑物的窗墻比、窗子傳熱系數(shù)、窗子的遮陽系數(shù)，以分析各種因素對(duì)能耗的影響大小。計(jì)算軟件采用本公司開發(fā)的公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)計(jì)算軟件PBEC的修改版計(jì)算。3 影響因素分析3.1 參照建筑該建筑為一辦公樓建筑，地下三層，地上三十九層，建筑面積63891m2,地上52321m2.地上高度136.80

4、m, 筒中筒結(jié)構(gòu)，典型標(biāo)準(zhǔn)層?xùn)|西長(zhǎng)40.5m,寬29.9m,裙樓部分各層建筑面積大于典型標(biāo)準(zhǔn)層面積，廁所和電梯在內(nèi)筒中央?yún)^(qū)。各朝向的窗墻比：北向 0.62，西向 0.55，南向 0.64，東向 0.59,體形系數(shù) 0.12，整個(gè)建筑物平均窗墻比0.6，假設(shè)新風(fēng)系統(tǒng)按層劃分。3.2 窗墻比的影響從采光、建筑藝術(shù)和室內(nèi)人員感覺角度考慮，公共建筑的窗墻比往往偏高，從建筑節(jié)能角度，宜降低窗墻比，為分析窗墻比的影響，將窗墻比的取值范圍加大，以分析影響大小。計(jì)算結(jié)果見以下各表。表中數(shù)據(jù)為計(jì)算條件下的耗能量與參照建筑耗能量之比。計(jì)算地點(diǎn)北京（參照建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能按0.5<窗墻比0.7取值,窗墻比取

5、實(shí)際值）窗墻比0.30.350.40.450.50.550.60.65東0.99710.99770.99810.99850.99900.99941.0000-南0.97640.97440.97260.97060.96860.96671.00130.9996西0.95940.96030.96100.96190.99931.0001.00091.0016北0.99020.99200.99360.99500.99650.99810.9995-計(jì)算地點(diǎn)北京（參照建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能按0.4<窗墻比0.5取值,窗墻比取0.45）窗墻比0.30.350.40.450.50.550.60.65東0.9

6、9810.99870.99951.00001.00060.96490.9658-南0.97140.94860.99881.00000.99780.99550.99330.9911西0.99650.99780.99881.00001.00111.00221.00311.0041北0.99430.99620.99811.00001.00201.00361.0054-計(jì)算地點(diǎn)上海（參照建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能按0.5<窗墻比0.7取值,窗墻比取實(shí)際值）窗墻比0.30.350.40.450.50.550.60.65東0.99490.99580.99660.99750.99830.99921.0000

7、-南0.99960.99970.99970.99970.99990.99991.00001.0000西0.99490.99590.99700.99800.99901.00001.00091.0020北0.99060.99200.99360.99500.99660.99790.9995-計(jì)算地點(diǎn)上海（參照建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能按0.4<窗墻比0.5取值,窗墻比取0.45）窗墻比0.30.350.40.450.50.550.60.65東0.99670.99790.99901.00001.00101.00201.0030-南0.99960.99970.99991.00001.00001.0001

8、0.99951.0004西0.99630.99750.99871.00001.00121.00241.00341.0132北0.99460.99650.99821.00001.00171.00341.0050-從計(jì)算結(jié)果可以看出窗墻比的影響大小與朝向和地區(qū)有關(guān)，不同地區(qū)空調(diào)供冷量和采暖供熱量所占比例明顯不同，所以窗墻比的影響大小取決于其對(duì)空調(diào)和采暖耗能量的影響大小。窗墻比的影響隨朝向不同而不同，對(duì)于北向，窗墻比的變化對(duì)耗能量影響比較有規(guī)律，窗墻比增加0.05,耗能量約增加1.52.0左右，對(duì)于東西向，窗墻比增加0.05,耗能量約增加11.3左右；對(duì)南向的影響，與地區(qū)有關(guān)，對(duì)于北方地區(qū)，在某些窗

9、墻比范圍內(nèi)，窗墻比的加大，耗能量反呈遞減趨勢(shì)，分析原因，因南向房間，全年接受太陽輻射得熱量較多，使得冬季采暖供熱量減少，同時(shí)夏季空調(diào)供冷量增加，但兩者之和減少。而對(duì)于南方廣州地區(qū)，能耗隨著南向窗墻比的增大而增大，對(duì)于上海地區(qū)，空調(diào)耗能為主，采暖也占一定比例，南向變化不明顯。因此，從全年耗能角度考慮，對(duì)于空調(diào)能耗和采暖能耗相當(dāng)，或采暖能耗所占比例較大的地區(qū)，南向窗墻比在一定范圍內(nèi)變化，對(duì)全年能耗影響不大，設(shè)計(jì)師有一定的選擇空間。3.3 窗子傳熱系數(shù)的影響為比較窗子傳熱系數(shù)變化對(duì)能耗的影響，窗子傳熱系數(shù)分別取值2.0、2.3、2.5、2.7、3.0、3.5 W/(m2.K),參照建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工

10、性能按0.4<窗墻比0.5取,窗墻比設(shè)定為0.45,分別對(duì)北京、上海、廣州進(jìn)行計(jì)算，采用2.2的比較方法。對(duì)于上海地區(qū)，窗子傳熱系數(shù)每降低0.1 W/(m2.K),總能耗降低約2左右。對(duì)于廣州地區(qū)，窗子傳熱系數(shù)每降低0.1 W/(m2.K),總能耗降低約0.33左右,可見窗子傳熱系數(shù)的影響甚微。對(duì)于北京地區(qū)，窗子傳熱系數(shù)每降低0.1 W/(m2.K),總能耗降低約3左右，但也出現(xiàn)傳熱系數(shù)增加，總能耗減少（耗熱量增加，耗冷量減少）的情況，分析原因，主要是辦公建筑，空調(diào)運(yùn)行方式為間歇運(yùn)行，模擬條件為定新風(fēng)量系統(tǒng)，北方地區(qū)氣候特點(diǎn)是夏季溫差較大，白天溫度高，夜間溫度低，傳熱系數(shù)增大后，夜間非空

11、調(diào)時(shí)間室內(nèi)溫度會(huì)降低，建筑物的蓄熱量減少，使得工作時(shí)間的總能耗下降，在這種情況下，應(yīng)存在一個(gè)最佳的窗子傳熱系數(shù)值。3.4 窗子遮陽系數(shù)的影響對(duì)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中有遮陽系數(shù)限值的朝向，其窗子遮陽系數(shù)分別取值 0.52.6%。對(duì)于上海地區(qū)，變化介于北京和廣州之間；因此，對(duì)于以空調(diào)為主的廣州地區(qū)，減少遮陽系數(shù)，將明顯減少耗能量，對(duì)于采暖耗能量占一定比例的地區(qū)，不能簡(jiǎn)單地一味追求降低窗玻璃本身的遮陽系數(shù)，應(yīng)考慮合理設(shè)置活動(dòng)遮陽設(shè)施，既減少空調(diào)能耗，又不影響冬季房間日射得熱?？梢?，對(duì)于任何地區(qū)，合理設(shè)置活動(dòng)遮陽設(shè)施是減少能耗的有效方法。4 結(jié)論（1）對(duì)于采暖能耗所占比例較大的北方地區(qū)，南向窗墻比可在一定范圍內(nèi)適當(dāng)加大，雖然影響設(shè)備最大容量，但從能耗角度分析，影