建筑围护结构热工性能在建筑节能中的应用

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1、建筑围护结构热工性能在建筑节能中的应用　　1引言　　《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2006）优选项第5.2.16条规定：建筑设计总能耗低于国家批准或备案的节能标准规定值的80%.《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）中指出：在公共建筑（特别是大型商场、高档旅馆酒店、高档办公楼等）的全年能耗中，大约50%~60%消耗于空调制冷与采暖系统，其中大约20%~50%由外围护结构传热所消耗（夏热冬暖地区大约20%,夏热冬冷地区大约35%,寒冷地区大约40%,严寒地区大约50%）。　　关于夏热冬暖地区的建筑节能研究，国内学

2、者已做了相当的工作。付祥钊（2002）、姬永洲（2009）从建筑围护结构层面对夏热冬暖地区的建筑节能技术做了全面分析和研究，指出该地区设计要注重通风、遮阳，围护结构要注重外窗玻璃，这是节能的关键。籍存德等（2006）分析了夏热冬暖地区办公建筑的耗能现状，并根据气候特点提出防晒墙和架空屋顶的设计，遮阳板的形式和选择及各朝向的玻璃优化等符合夏热冬暖地区的节能措施。林宪德（2003）根据台湾的气候特点，提出了隔热与遮阳并重的亚热带绿色建筑美学，并深入分析了各种绿色技术，指出了通风、遮阳、隔热、防潮对该地区建筑的重要性。林宪德（2010）设计的

3、台湾绿色魔法学校通过开口设计、遮阳设计、屋顶花园实现节能16.5%,通过风扇通风、浮力通风再节能10.6%.　　赵立华等（2008）对广州地区某窗墙面积比较大的公共建筑进行了动态模拟计算，结果表明：降低外窗的遮阳系数、外墙和屋顶的传热系数对减少建筑全年空调能耗和最大空调冷负荷有利，但降低窗的传热系数对减少建筑全年空调能耗和最大空调冷负荷不利。遮阳系数较小、传热系数较大的窗和传热系数较小的墙、屋顶组合起来节能效果最好，节能率达到9.95%.上述众多学者的研究成果表明，通过改善围护结构热工性能实现建筑能耗的降低，夏热冬暖地区的难度要远高于其

4、他地区。在标准执行过程中，大多数绿色建筑项目（袁小宜，2010;郑福居，2012;张磊，2014;余鸿高，2013）的节能率综合考虑围护结构、照明、空调等设备的节能效果及可再生能源利用量的计算。　　《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）（以下简称新版标准）中则明确针对建筑围护结构热工性能制定了评分规则，其中，评分项第5.2.3条规定：围护结构热工性能比国家现行相关建筑节能设计标准的规定提高幅度或者供暖空调全年计算负荷的降低幅度达到5%,得5分；达到10%,得10分。加分项第11.2.1条规定：围护结构热工性能比国家现行相关

5、建筑节能设计标准的规定高20%或者供暖空调全年计算负荷降低幅度达到15%,得2分。夏热冬暖地区围护结构热工性能的提高主要通过透明围护结构的遮阳系数的降低，其前提是建筑节能设计的各项规定性指标均满足标准要求，这在实际工程中往往很难做到。而供暖空调全年计算负荷的降低程度可通过比较计算得到，在建筑外形、内部功能分区、气象参数、建筑的室内供暖空调设计参数、空调供暖系统形式和设计的运行模式、系统设备参数等条件不变的情况下，计算设计建筑和参照建筑的负荷，并比较差异。随着新版标准的施行，有必要研究夏热冬暖地区提高建筑围护结构热工性能对降低建筑能耗的节

6、能潜力，以及实现建筑低能耗所需要采取的综合措施。　　2围护结构热工性能对建筑能耗的影响分析　　建筑屋顶传热系数、外墙传热系数、窗墙面积比、外窗遮阳系数、综合遮阳系数都会对建筑能耗产生不同程度的影响。外窗的遮阳系数对夏热冬暖地区建筑空调能耗的影响最大，尤其是大窗墙面积比的高层公共建筑，而外墙、屋面热工性能对建筑能耗的影响很小。本文算例一对大窗墙面积比的高层公共建筑的能耗进行了分析，算例二选取多层、小窗墙面积比的公共建筑，综合分析墙体、屋面、外窗的热工性能对建筑能耗的影响。　　2.1外窗遮阳系数对建筑能耗的影响　　算例一选取某窗墙面积比较大

7、的高层建筑进行节能计算，分析外窗遮阳系数降低对能耗的影响。建筑体形系数为0.17,设计建筑除挑空楼板的传热系数外，屋面、外墙和窗的传热系数均满足规定性指标且与参照建筑相同，室内参数按《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）附录B设置。各朝向综合遮阳系数取值依次为0.31、0.30、0.28、0.25、0.20,其中0.30、0.28、0.25分别对应参照建筑遮阳系数最小限值0.31降低5%、10%、20%后的值（表1），采用斯维尔节能设计软件20141212（SP3）版计算建筑能耗（表2）。　　由结果可知，当设计建筑综合遮阳

8、系数按照比参照建筑降低5%、10%、20%时，空调全年计算负荷降低幅度均小于5%,若按照新版标准的要求进行评价则均不能得分。遮阳系数为0.20时，空调负荷降低幅度达6.62%,仅满足新版标准5分档的要求，而