建筑節(jié)能熱工性能綜合評(píng)定方法對(duì)比

龍 源

（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院重慶400015）

建筑節(jié)能熱工性能綜合評(píng)定方法對(duì)比

龍 源

（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院重慶400015）

本文對(duì)我國(guó)目前建筑節(jié)能圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能綜合評(píng)定方法進(jìn)行比較,以重慶市新、舊居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所采用的不同評(píng)定方法，以工程項(xiàng)目為實(shí)例進(jìn)行對(duì)比分析，并用doe-2為內(nèi)核熱工計(jì)算軟件對(duì)體形系數(shù)、窗墻面積比、外墻平均傳熱系數(shù)進(jìn)行模擬，提出不同熱工性能綜合評(píng)定方法在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中影響節(jié)能率的不同，為設(shè)計(jì)人員在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中提供參考。

建筑節(jié)能；熱工性能；評(píng)定方法

1 引言

近年來(lái)隨著能源危機(jī)的不斷出現(xiàn),節(jié)能減排已成為各國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重大問(wèn)題。我國(guó)屬于發(fā)展中國(guó)家,對(duì)能源的需求巨大，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而不斷增加能源消耗。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)建筑能耗已占到全社會(huì)總能耗的1/3，已成為社會(huì)能耗大戶，我國(guó)近年來(lái)大力推進(jìn)建設(shè)領(lǐng)域的建筑節(jié)能，不斷完善建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系以及評(píng)定方法。節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)與評(píng)定方法密不可分，節(jié)能評(píng)定方法是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的必要手段，節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)要求建筑設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)階段對(duì)所設(shè)計(jì)的建筑進(jìn)行建筑能耗分析，以評(píng)價(jià)建筑方案是否節(jié)能。

2010年建設(shè)部和重慶市先后頒布了新修訂居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)《夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ134-2010）、《重慶居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ50-102-2010）和《重慶市居住建筑節(jié)能65%設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ50-071-2010），此次新修訂標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能綜合評(píng)定方法進(jìn)行較大的改動(dòng)，設(shè)計(jì)人員對(duì)新的評(píng)定方法還存在理解不夠現(xiàn)象，有的設(shè)計(jì)人員仍停留在原評(píng)定方法的思維上，在設(shè)計(jì)建筑節(jié)能時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些困難和問(wèn)題。文本以重慶市新、舊標(biāo)準(zhǔn)中不同評(píng)定方法對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行模擬分析，對(duì)比兩種不同評(píng)定方法的差異，希望對(duì)設(shè)計(jì)人員在節(jié)能建筑設(shè)計(jì)中有所幫助和參考。

2 建筑節(jié)能評(píng)定指標(biāo)體系

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的氣候特征和區(qū)域性，我國(guó)劃分為嚴(yán)寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖、溫和5個(gè)區(qū)域。不同區(qū)域的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)在考慮各自的節(jié)能目標(biāo)和各種節(jié)能設(shè)計(jì)要素的基礎(chǔ)上，所采用的評(píng)定指標(biāo)體系也差異。但就建筑節(jié)能評(píng)定指標(biāo)體系總體而言，我國(guó)目前建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，有兩套并行的評(píng)定指標(biāo)體系，即規(guī)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)和性能性評(píng)定指標(biāo)。

規(guī)定性評(píng)定指標(biāo)主要包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)、體形系數(shù)、窗墻面積比等規(guī)定性指標(biāo)，其值在節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中都有明確的規(guī)定限值。這種方法簡(jiǎn)便易行,實(shí)際運(yùn)用中只需把握好幾個(gè)主要參數(shù),并將其控制在規(guī)定限值以內(nèi)即可,但這種方法比較適合造型比較規(guī)整、簡(jiǎn)單的建筑；對(duì)于目前造型新穎、奇特、復(fù)雜的建筑就不適應(yīng)，特別是在一定程度上限制了設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造能力的發(fā)揮。

性能性評(píng)定指標(biāo)由建筑熱環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)和能耗指標(biāo)兩部分組成，對(duì)傳熱系數(shù)、體形系數(shù)、窗墻比等參數(shù)不再作硬性的規(guī)定。設(shè)計(jì)人員可自行確定具體的技術(shù)參數(shù)，只要最終能同時(shí)滿足建筑熱環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)和能耗指標(biāo)的要求即可。性能性指標(biāo)又分為兩類，限值法和權(quán)衡對(duì)比法。限值法[2]：是指評(píng)價(jià)建筑物的節(jié)能效果在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的計(jì)算條件下，計(jì)算建筑物的節(jié)能綜合指標(biāo)，即采暖年耗電量和空調(diào)年耗電量之和，并與該建筑所在城市的節(jié)能綜合指標(biāo)限值相比較，如果計(jì)算值不高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，就認(rèn)為該建筑達(dá)到了節(jié)能要求，如果計(jì)算值高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，則認(rèn)為該建筑未達(dá)到節(jié)能要求。權(quán)衡對(duì)比法[2]：是指評(píng)價(jià)將被評(píng)估建筑物的采暖空調(diào)能耗和相應(yīng)的參照建筑物的采暖空調(diào)能耗作對(duì)比，根據(jù)對(duì)比的結(jié)果來(lái)判定所設(shè)計(jì)的建筑物是否符合節(jié)能要求。其中參照建筑是對(duì)比評(píng)定法中一個(gè)非常重要的概念，參照建筑是一個(gè)假想建筑，它與評(píng)估對(duì)象在大小、形狀等方面完全一致，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定性指標(biāo)的要求，因此參照建筑是符合節(jié)能要求的建筑。將被評(píng)估建筑與參照建筑進(jìn)行能耗的計(jì)算對(duì)比，如果被評(píng)估建筑的能耗不高于參照建筑的能耗，則認(rèn)為它滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求；如果評(píng)估建筑的能耗高于參照建筑的能耗，則認(rèn)為該建筑達(dá)不到節(jié)能要求。本文主要就是分析限值法和權(quán)衡對(duì)比法的差異。

表1 體形系數(shù)與節(jié)能率關(guān)系

3 性能性指標(biāo)模擬對(duì)比

本文將以《重慶市居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(DB50/5024—2002)限值法和《居住建筑節(jié)能50%設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(DBJ50-102-2010)權(quán)衡對(duì)比法為模擬參照標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行兩種方法的對(duì)比分析。

3.1 體形系數(shù)[1]采用不同性能評(píng)定方法與節(jié)能率的關(guān)系

由于體形系數(shù)的變化同時(shí)會(huì)影響窗墻面積比和外墻平均傳熱系數(shù)的變化，在分析模擬過(guò)程中本文采取了同比縮小窗墻比和保持外墻平均傳熱系數(shù)不變的處理。分析建筑模型參數(shù)如下：

別墅、洋房：窗墻面積比，東0.15、南0.25、西0.15、北0.22；外墻平均傳熱系數(shù)1.37W/m2.K；屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)1W/m2.K；外窗傳熱系數(shù)2.8W/m2.K；其它參數(shù)也都保持不變。高層住宅：窗墻面積比，東0.14、南0.24、西0.14、北0.16；外墻平均傳熱系數(shù)1.37 W/m2.K；屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)1W/m2.K；外窗傳熱系數(shù)2.8W/m2.K；其它參數(shù)也都保持不變。如表1、圖1、圖2所示。

圖1 別墅、洋房建筑體形系數(shù)與節(jié)能率關(guān)系曲線圖

圖2 高層住宅建筑體形系數(shù)與節(jié)能率關(guān)系曲線圖

體形系數(shù)是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積和與其所包圍的體積之比值[1]。一般來(lái)說(shuō)體形系數(shù)越大夏季外部的熱量傳入室內(nèi)的熱量就越多，空調(diào)耗能就越大。反之，冬季室內(nèi)的熱量就散失得越多，采暖耗能就越大。但我們從模擬數(shù)據(jù)來(lái)看，不管是別墅、洋房和高層住宅建筑限值法的節(jié)能率呈線性變化，體形系數(shù)越大耗能越多，節(jié)能率越??；而權(quán)衡對(duì)比法節(jié)能率隨體形系數(shù)的變化不大，在某些情況下體形系數(shù)增大節(jié)能率反而升高，如別墅、洋房在當(dāng)體形系數(shù)從0.5～0.55區(qū)間時(shí)節(jié)能率升高，高層建筑在體形系數(shù)小于0.3時(shí)節(jié)能率還有降低的趨勢(shì)。

3.2 窗墻面積比[1]采用不同評(píng)定方法與節(jié)能率的關(guān)系

為分析出各朝向窗墻比在不受其它因素的影響的變化，在分析模擬時(shí)當(dāng)其中一個(gè)朝向的窗墻比變化時(shí)其它朝向保持不變，各朝向窗墻面積比為：東0.13、南0.17、西0.13、北0.17。其它參數(shù)如屋面、外墻、外窗等都保持不變。如表2、表3所示.

從模擬數(shù)據(jù)來(lái)看，采用限值法時(shí)，節(jié)能隨窗墻面積比的增大而降低，且大致呈線性趨勢(shì)，特別是東向；而采用權(quán)衡對(duì)比法時(shí)，這種規(guī)律和趨勢(shì)不明顯，如東向窗墻面積比從0.1～0.3時(shí)對(duì)節(jié)能率的影響很小，其范圍僅在0.1%內(nèi)，西向窗墻面積比還出現(xiàn)了在0.1～0.25區(qū)間節(jié)能率反而升高的趨勢(shì)。

3.3 外墻平均傳熱系數(shù)與節(jié)能率的關(guān)系

表2 東、西向窗墻比與節(jié)能率

表3 南、北向窗墻比與節(jié)能率

在分析外墻平均傳熱系數(shù)時(shí)模型的其它參數(shù)都保持不變。如表4、圖3所示。

表4 外墻平均傳熱系數(shù)與節(jié)能率關(guān)系

圖3 外墻平均傳熱系數(shù)與節(jié)能率關(guān)系曲線圖

當(dāng)采用限值法時(shí)外墻平均傳熱系數(shù)與節(jié)能率呈線性趨勢(shì)，隨外墻平均傳熱系數(shù)的增大而降低，采用權(quán)衡對(duì)比法時(shí)，傳熱系數(shù)到大于1.2時(shí)節(jié)能率下降的趨勢(shì)不明顯。

4 結(jié)論

（1）從體形系數(shù)、窗墻面積比以及外墻平均傳熱系數(shù)分別采用限值法和權(quán)衡對(duì)比法進(jìn)行性能性評(píng)定節(jié)能率的情況來(lái)看，兩種方法得出的結(jié)果及規(guī)律有較大差異，在一些取值范圍內(nèi)成相反的規(guī)律性；（2）從體形系數(shù)來(lái)看，權(quán)衡對(duì)比法比限值法的變化要小，進(jìn)一步佐證了要達(dá)到節(jié)能率要求，采用權(quán)衡對(duì)比法適合目前建筑造型新穎、奇特、復(fù)雜的趨勢(shì)，更能發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性，且體形系數(shù)過(guò)小反而不容易達(dá)到節(jié)能率的要求；（3）各朝向的窗墻面積比，采用限值法呈明顯的線性關(guān)系，而采用權(quán)衡對(duì)比法時(shí)這種規(guī)律不明顯，在窗墻面積比過(guò)小時(shí)與限值法有相反的規(guī)律性。

因此限值法和權(quán)衡對(duì)比法作為兩種不同的性能性指標(biāo)評(píng)定方法對(duì)相同建筑模擬計(jì)算的節(jié)能率規(guī)律有較大的差異，設(shè)計(jì)人員在對(duì)建筑進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)采用不同性能性指標(biāo)評(píng)定方法有所理解，不要盲目增加外墻保溫效果，追求過(guò)小的體形系數(shù)和窗墻比。另外由于本文篇幅有限，只對(duì)體形系數(shù)、窗墻面積比及外墻平均傳熱系數(shù)做了模擬分析，分析的數(shù)量和范圍還不夠，僅以此文對(duì)兩種不同的性能性評(píng)定方法做了簡(jiǎn)要對(duì)比分析說(shuō)明差異，供設(shè)計(jì)人員參考，其它因素對(duì)節(jié)能率的影響的對(duì)比還待進(jìn)一步分析。

[1]DBJ50-102—2010.重慶地區(qū)《居住建筑節(jié)能50%設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[S].

[2]胡吉士，方子晉.《建筑節(jié)能與設(shè)計(jì)方法》[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2005，5.

責(zé)任編輯：李 紅

Contrastbetween Comprehensive Evaluation Methodson Building Energy Efficiency Thermal Performance

By comparing the existing comprehensive evaluationmethods on thermal performance of palisade structure,analyzing the contrastbetween the differentevaluationmethodsadopted by new and old residential energy-saving standard based on actual projects and simulating the shape coefficient,area ratio ofw indow towalland averageheat transfercoefficientofexteriorwallw ith doe-2 as thekernel thermal calculation software,the author presents the different influence on the energy-saving ratio of different comprehensive evaluationmethods on thermal performance in hope of providing some references for thedesignersin thebuilding energy efficiency design.

building energy efficiency;thermal performance;evaluationmethods

TU111.1

A

1671-9107（2012）05-0048-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.05.048

2012-04-17

龍?jiān)矗?980-），女，大學(xué)本科，主要從事建筑設(shè)計(jì)與綠色建筑研究。