斯維爾軟件在水利工程建筑物節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用

曾宇光

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院 山西太原 030024）

斯維爾軟件在水利工程建筑物節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用

曾宇光

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院 山西太原 030024）

文中介紹了節(jié)能設(shè)計的原理（包括節(jié)能設(shè)計的依據(jù)、基本概念、計算方法），又結(jié)合水工建筑物的工程實例，闡述了斯維爾節(jié)能設(shè)計軟件在實際水利工程建筑物中的運用。

建筑；節(jié)能；節(jié)能設(shè)計軟件；電算

1 工程概況

本文以山西省東山供水工程的分調(diào)度中心大樓為論述對象，該建筑物為地上局部4層（兩個樓梯間局部突出）、1層半地下室的框架結(jié)構(gòu)綜合樓。地上1層地面距室外地坪1.35 m，半地下室、地上1至4層層高分別為 3.9 m、4.2 m、3.6 m、3.6 m、3.0 m。該綜合樓地上3層以下平面縱向長度為50.8 m，橫向長度為16.1 m；4層兩個樓梯間的長、寬皆為9 m、3.8 m。地上高度為15.75 m，北向角度為149°。建筑外墻：半地下室為300 mm厚防水混凝土，1至4層為300 mm厚加氣混凝土砌塊。半地下室有一部分為餐廳、廚房（需采暖），其余部分為戊類物品庫房（不需采暖）。半地下室?guī)旆坎糠猪敯鍨榭販嘏c非控溫樓板；庫房與餐廚之間隔墻為采暖與非采暖隔墻。該建筑物立面圖見圖1。

本文主要介紹該工程的節(jié)能設(shè)計。

圖1 建筑物立面圖

2 節(jié)能設(shè)計的原理

2.1 節(jié)能設(shè)計依據(jù)

調(diào)度中心屬于公共建筑，節(jié)能設(shè)計依據(jù)現(xiàn)行的《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》（GB50189-2015），以下簡稱《標準》。

2.2 節(jié)能設(shè)計的基本概念

2.2.1 節(jié)能設(shè)計基本指標

節(jié)能設(shè)計有兩個名詞：體形系數(shù)、窗墻面積比。

體形系數(shù)是外表面積（主要是外墻面積和屋頂面積、過街門洞面積）與地上體積（外表面積所包圍的體積）之比，單位為m2/m3。

窗墻面積比是建筑某一立面的窗戶洞口面積與該立面的外墻面積之比，單位為“m2/m2”。

2.2.2 節(jié)能設(shè)計有關(guān)名詞

1）熱阻

式中：R——多層結(jié)構(gòu)熱阻，m2.K/W；《標準》有限值要求的熱阻，比如周邊地面和非周邊地面的熱阻。但注意λ＜1.16的材料不計入熱阻計算；

R1、R2、…Rn——各層材料熱阻，m2.K/W；

δ1、δ2、…δn——各層材料厚度，m；

λ1、λ2、…λn——各層材料導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m.K)；

R0——圍護結(jié)構(gòu)熱阻，m2.K/W；

Ri——內(nèi)表面換熱阻，m2.K/W（一般取0.11）；

Re——外表面換熱阻，m2.K/W（一般取0.04）。

2）傳熱系數(shù)

式中：K——圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，W/（m2.K）；

R0——圍護結(jié)構(gòu)熱阻，m2.K/W；——外墻平均傳熱系數(shù)，W/（m2.K）；

φ——外墻主體部位傳熱系數(shù)的修正系數(shù)，可查《標準》附錄A的表A.0.3取值；

Kq——外墻主體部位傳熱系數(shù)，W/（m2.K）。

2.2.3 設(shè)計建筑與參照建筑

設(shè)計建筑是正在設(shè)計的達到節(jié)能標準要求的建筑。

參照建筑是圍護結(jié)構(gòu)采用熱工性能權(quán)衡判斷時，作為計算全年采暖和空調(diào)能耗的假想建筑。其形狀、大小、朝向以及內(nèi)部空間與設(shè)計建筑一樣，但其體形系數(shù)、窗墻比、圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)、屋頂透明部分與屋頂?shù)拿娣e比應(yīng)符合《標準》要求。

2.2.4 公共建筑分類

《標準》3.1.1條把公共建筑分為兩類：甲類（建筑面積大于300m2）和乙類（建筑面積小于等于300m2）。

甲類建筑的體形系數(shù)有限值，要小于0.5。乙類建筑的體形系數(shù)沒有限值，其圍護結(jié)構(gòu)熱工性能只要滿足《標準》3.3.2條的限值即可。本工程為甲類公共建筑。

2.3 節(jié)能計算方法

建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能判定法和建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能權(quán)衡判斷法是建筑節(jié)能計算的兩種方法。

建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能判定法（以下簡稱“判定法”）即與建筑節(jié)能有關(guān)的所有項都要滿足《標準》的規(guī)定性指標，建筑圍護結(jié)構(gòu)判定為節(jié)能。

建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能權(quán)衡判斷法（以下簡稱“判斷法”）即如果所設(shè)計建筑不滿足“判定法”，其采暖和空調(diào)耗熱量性能小于參照建筑的，建筑圍護結(jié)構(gòu)判斷為節(jié)能。具體計算流程見圖2。

圖中：R——熱阻，m2.K/W；

K——傳熱系數(shù)，W/（m2.K）；

Er——參照建筑1 m2采暖面積全年供暖（本工程冬季室溫20℃）和空氣調(diào)節(jié)（本工程夏季室溫26℃）系統(tǒng)能耗，kWh/m2；

Ed——設(shè)計建筑1 m2采暖面積全年供暖（本工程冬季室溫20℃）和空氣調(diào)節(jié)（本工程夏季室溫26℃）系統(tǒng)能耗，kW h/m2。

2.4 節(jié)能電算軟件

本工程的電算軟件為綠建斯維爾節(jié)能設(shè)計軟件BECS2016（以下簡稱“軟件”）。

下面就以本工程為例介紹斯維爾節(jié)能軟件的運用。

3 斯維爾節(jié)能軟件的運用

3.1 模型的建立

3.1.1 條件圖的輸入

在“軟件”中調(diào)入天正建筑軟件繪制的本工程各層平面圖。核對各層平面圖的門窗、墻高信息是否準確。

3.1.2 模型檢查

依次點擊“軟件”工具條[檢查]下的各子工具條[重疊檢查]、[柱墻檢查]、[模型檢查]、[墻基檢查]，檢查各層平面圖是否正確。

3.1.3 建樓層框

點擊工具條[空間劃分]下的子工具條[建樓層框]，先框選出任一樓層的平面圖，然后指定對齊點、樓層號及層高，建起該樓層的模型。各個樓層的模型都建起了，整個樓的模型就建起來了。

3.1.4 搜索房間

點擊工具條[空間劃分]下的子工具條[搜索房間]。這步操作后，“軟件”自動生成本工程的建筑輪廓、房間對象及編號、每層建筑面積（3層以下每層皆為789.00 m2，4 層每個樓梯間面積皆為 34.20 m2）；定義庫房的房間功能為“空房間”，不需采暖。

3.1.5 模型觀察

點擊工具條[檢查]下的子工具條[模型觀察]。此時可對設(shè)計、參照建筑模型的每一層平面布局、房間是否采暖及門窗大小進行立體的觀察。

3.2 工程設(shè)置

點擊“軟件”工具條[熱工設(shè)置]下的子工具條[工程設(shè)置]：定義工程地理位置在“山西省榆社縣”；北向角度的選項為“選擇指北針”（“軟件”自動識別天正建筑圖上畫出的指北針）；建筑類型為“公共建筑”；標準選用“公共建筑節(jié)能設(shè)計標準2015.std（即《標準》）。

3.3 體形系數(shù)的輸出

點擊“軟件”工具條[計算]下的子工具條[數(shù)據(jù)提取]的“計算”按鈕，可知：本工程的外表面積2657.17m2，地上體積10 264.95 m3，體形系數(shù)0.26。

3.4 節(jié)能計算方法的確定

工程建筑地點在榆社縣（山西氣候分區(qū)查得榆社縣屬于寒冷A區(qū)）。工程選定外墻選用30 mm厚擠塑聚苯板保溫，外墻的最大傳熱系數(shù)為0.55，大于《標準》表3.3.1-3寒冷地區(qū)、體形系數(shù)S≤0.30時外墻的傳熱系數(shù)限值0.50，不滿足“判定法”要求的外墻傳熱系數(shù)的限值。本工程舍棄“判定法”進行節(jié)能計算，采用“判斷法”進行計算。

3.5 工程構(gòu)造試算

在“軟件”工具條［設(shè)置］子工具條下的[工程構(gòu)造]中進行定義本工程的熱工構(gòu)造的設(shè)定。

3.6 能耗試算

點擊工具條 [計算]子工具條下的 [數(shù)據(jù)提取]的“計算”按鈕；再進行[能耗計算]，檢查工程構(gòu)造是否滿足“判斷法”節(jié)能要求。

工程構(gòu)造設(shè)置要配合能耗試算，直至滿足節(jié)能要求。

3.7 工程構(gòu)造確定

經(jīng)反復(fù)試算最后確定了本工程熱工構(gòu)造：

屋面：60 mm厚擠塑聚苯板保溫。

外墻：30 mm厚擠塑聚苯板保溫。

采暖與非采暖隔墻：200 mm厚加氣混凝土砌塊砌筑。

控溫與非控溫樓板上加30mm厚擠塑聚苯板保溫。

外窗選型為兩種：塑料窗框空氣厚度12 mm的中空白玻璃的平開窗（外窗構(gòu)造一）；辦公樓正門為全玻璃門，在“軟件”中把此門改為窗，選型為斷橋鋁合金空氣厚度9 mm的中空白玻璃窗（外窗構(gòu)造二）。

地面分為兩種做法：庫房（非采暖）部分為水泥砂漿地面，餐廚（采暖）部分為鋪地磚地面。周邊地面（距外墻內(nèi)表面2 m以內(nèi)地面）構(gòu)造做法：地面做法以下鋪50 mm厚擠塑聚苯板保溫。非周邊地面做法：庫房部分為水泥砂漿地面（非周邊地面構(gòu)造一），餐廚部分鋪30 mm厚擠塑聚苯板保溫（非周邊地面構(gòu)造二）。

3.8 能耗計算結(jié)果輸出

點擊工具條[計算]子工具條下的[節(jié)能檢查]，“軟件”“自動形成滿足“判定法”的[規(guī)定指標]和滿足“判斷法”的[性能指標]的Excel表各一張。

本工程節(jié)能計算采用“判斷法”，由[性能指標]Excel表中可見：設(shè)計、參照建筑的能耗計算值分別為30.59 kW h/m2及32.26 kWh/m2，標準要求設(shè)計建筑的能耗不大于參照建筑的能耗，結(jié)論為本工程“性能指標滿足節(jié)能要求”。

點擊[性能指標]表底部按鈕[輸出報告]，“軟件”自動生成包含所有節(jié)能信息的滿足節(jié)能“判斷法”的節(jié)能設(shè)計報告。

點擊工具條 [計算]子工具條下的 [報審表]，“軟件”自動生成表頭為“民用建筑節(jié)能工程設(shè)計審查備案登記表（公共建筑部分）”的報審表，可供審查單位對本工程的節(jié)能計算進行審查。

Application of the Svill Software in the Energy Saving Design of the Water Conservancy Project's Structure

ZENG Yu-guang

The paper introduces the principle of energy-saving design including the basis of energy-saving design，the basic conception and the computing method，and in combination with an actual construction example，narrates the application of the Svill Software of energy-saving design in a water conservancy project's structure.

structure；saving energy；software of energy-saving design；computer calculation

TV698.1

B

2017-03-01

2017-04-10

曾宇光（1977-），女，1999年畢業(yè)于太原理工大學建筑工程專業(yè)，工程師。

1006-8139（2017）03-013-03