夏熱冬冷地區(qū)《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》節(jié)能率模擬分析

丁 云 黃 倞 李治中 陳 上 肖 瀟

夏熱冬冷地區(qū)《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》節(jié)能率模擬分析

丁 云 黃 倞 李治中 陳 上 肖 瀟

（湖北省建筑科學(xué)研究設(shè)計院 武漢 430071）

選取夏熱冬冷地區(qū)10棟不同類型的典型公共建筑，運用軟件模擬建筑物全年能耗，對比分析15版《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》相對05版標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能情況。通過模擬計算，驗證了15版標(biāo)準(zhǔn)在05版標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，因為圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能改善、空調(diào)供暖照明設(shè)備能效提高，建筑全年總能耗減少約20%～23%。

夏熱冬冷地區(qū)；公共建筑；能耗模擬；節(jié)能率

0 引言

我國新建公共建筑的建筑節(jié)能發(fā)展大致經(jīng)歷2個階段。第一階段到2000年，新建公共建筑相對1980年代的通用設(shè)計建筑節(jié)能50%；第二階段到2010年相對上一階段再節(jié)能30%[1]。2015年發(fā)布實施的新版《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱“15標(biāo)準(zhǔn)”）在2005版標(biāo)準(zhǔn)（以下簡稱“05標(biāo)準(zhǔn)”）節(jié)能水平的基準(zhǔn)上，進(jìn)行了修訂和完善，對于新建公共建筑的節(jié)能水平提出了新的要求，即與05標(biāo)準(zhǔn)相比，全年總能耗減少約20%～23%[2]。

15標(biāo)準(zhǔn)分別對5個氣候區(qū)典型城市的7種典型建筑進(jìn)行了能耗模擬，其中夏熱冬冷地區(qū)典型城市是以上海為例進(jìn)行模擬計算。實際上，夏熱冬冷地區(qū)各個城市氣候也存在一定差異，本文選取筆者工作所在地湖北省武漢市作為典型城市，選取10棟典型建筑涵蓋了大型辦公建筑、小型辦公建筑、大型酒店、小型酒店、商場建筑和醫(yī)院建筑作為對象，通過DesignBuilder軟件模擬計算建筑能耗，對15標(biāo)準(zhǔn)中夏熱冬冷地區(qū)公共建筑節(jié)能率的提升進(jìn)行進(jìn)一步分析驗證。選取的典型建筑，由于學(xué)校建筑多位單體較小的建筑群，且05標(biāo)準(zhǔn)未提供學(xué)校建筑相關(guān)限值參數(shù)，對單棟建筑模擬對比分析意義不大，同時收集的相關(guān)數(shù)據(jù)資料較少，故未選取典型的學(xué)校建筑進(jìn)行分析研究。

1 研究方法

1.1 DesignBuilder簡介

DesignBuilder是基于EnergyPlus開發(fā)的建筑能耗模擬軟件，具備綜合用戶圖形界面，可用來全面模擬分析建筑的供暖、制冷、照明、通風(fēng)以及其他能源消耗[3]。

1.2 建立模型

選取位于武漢市的10棟典型建筑，利用DesignBuilder軟件建立典型建筑模型，建筑物理信息如表1所示，部分建筑物理模型示意圖如圖1、2所示。

表1 典型建筑物理模型基本信息

表2 典型建筑主要圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置

1.3 參數(shù)設(shè)置

對建立的典型建筑模型，分別按05標(biāo)準(zhǔn)和15標(biāo)準(zhǔn)中夏熱冬冷地區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)限值進(jìn)行設(shè)置，如表2所示。

圖1 某商場建筑DB模型

圖2 某大型酒店DB模型

2 對比分析

2.1 DB模擬結(jié)果

模擬結(jié)果包含照明能耗、空調(diào)供暖能耗、設(shè)備能耗，如圖3所示，各典型建筑左側(cè)為按05標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的模擬結(jié)果，右側(cè)為按15標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的模擬結(jié)果。

圖3 各典型建筑全年能耗情況

照明能耗、空調(diào)供暖能耗、設(shè)備能耗之和即為模擬的全年總能耗，換算成單位面積能耗，如圖4所示。

圖4 各典型建筑全年單位面積能耗情況

2.2 結(jié)果分析

2.2.1 單位面積能耗

參照《民用建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51161—2016），夏熱冬冷地區(qū)民用建筑能耗劃分為居住建筑非供暖能耗和公共建筑非供暖能耗。公共建筑非供暖能耗指標(biāo)的約束值[4]如表3所示。

表3 夏熱冬冷地區(qū)公共建筑非供暖能耗指標(biāo)約束值和引導(dǎo)值

續(xù)表3 夏熱冬冷地區(qū)公共建筑非供暖能耗指標(biāo)約束值和引導(dǎo)值

按15標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)設(shè)置模擬各典型建筑全年單位面積能耗如表4所示。

表4 15標(biāo)準(zhǔn)模擬各典型建筑全年單位面積能耗

模擬參數(shù)設(shè)置情況，與B類公共建筑更為接近，對照表3、表4，除醫(yī)院建筑外標(biāo)準(zhǔn)沒有給出指標(biāo)約束值外，只有大型辦公建筑C模擬結(jié)果略高于B辦公建筑的指標(biāo)約束值，其余各典型建筑模擬結(jié)果均滿足B類建筑的指標(biāo)約束值，其中大型酒店、商場建筑A、B、C均滿足B類建筑的指標(biāo)引導(dǎo)值。

在實際使用過程中，夏熱冬冷地區(qū)對于體量較小、且對于室內(nèi)溫濕度要求不高的公共建筑，在過渡季節(jié)直接開窗通風(fēng)，能夠一定程度降低空調(diào)供暖能耗。因此，其單位面積能耗指標(biāo)可能會低于上述模擬結(jié)果。

2.2.2 相對節(jié)能率

對比15標(biāo)準(zhǔn)模擬結(jié)果和05標(biāo)準(zhǔn)模擬結(jié)果，各項能耗節(jié)能情況如表5所示。

表5 15標(biāo)準(zhǔn)模擬結(jié)果相對05標(biāo)準(zhǔn)模擬結(jié)果各項能耗節(jié)能情況

續(xù)表5 15標(biāo)準(zhǔn)模擬結(jié)果相對05標(biāo)準(zhǔn)模擬結(jié)果各項能耗節(jié)能情況

對比15標(biāo)準(zhǔn)和05標(biāo)準(zhǔn)：（1）辦公建筑全年總能耗減少約24.17%，與15標(biāo)準(zhǔn)描述的總能耗減少20%～23%基本一致；（2）由于15標(biāo)準(zhǔn)與05標(biāo)準(zhǔn)附錄給出的商場、醫(yī)院建筑設(shè)備功率密度指標(biāo)相同，導(dǎo)致商場、醫(yī)院建筑（門診樓）設(shè)備能耗降低為0，建筑全年總能耗減少約為19.31%；若類比其他建筑模擬結(jié)果，設(shè)備能耗降低比例按25%計算，則建筑全年總能耗減少約22%，也能滿足15標(biāo)準(zhǔn)描述的總能耗減少20%～23%；（3）大型酒店建筑模擬結(jié)果全年總能耗減少約20.27%，滿足15標(biāo)準(zhǔn)描述的總能耗減少20%～23%；而小型酒店建筑由于空調(diào)供暖能耗降低幅度較小，使得總能耗減少幅度偏低約為16.70%；（4）辦公建筑、商場建筑、醫(yī)院建筑（門診樓），15標(biāo)準(zhǔn)與05標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于空調(diào)供暖運行時間、人員在室率、照明開關(guān)時間及電氣設(shè)備逐時使用率等參數(shù)限定基本相同，故各能耗降低幅度基本相同，照明能耗降低約18%，空調(diào)供暖能耗降低25%，設(shè)備能耗降低24%。

3 結(jié)論

（1）通過對選取的各類典型建筑全年能耗進(jìn)行動態(tài)模擬分析，驗證了15標(biāo)準(zhǔn)相對05標(biāo)準(zhǔn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能改善、空調(diào)供暖照明設(shè)備能效提高，使建筑全年總能耗減少20%～23%。

（2）按照15標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行模擬的典型建筑，其單位面積能耗基本滿足《民用建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51161—2016）夏熱冬冷B類建筑的指標(biāo)約束值，其中大型酒店、商場建筑能夠滿足B類建筑的指標(biāo)引導(dǎo)值。實際建筑使用過程中存在過渡季節(jié)開窗通風(fēng)的情況，其全年單位面積能耗會低于上述模擬結(jié)果。

[1] 徐偉,鄒瑜,孫德宇,等.GB50189—2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》動態(tài)節(jié)能率定量評估研究[J].暖通空調(diào),2015,45(10):7-11.

[2] GB 50189—2015,公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2015.

[3] 林波榮.綠色建筑性能模擬優(yōu)化方法[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2016:109-113.

[4] GB/T 51161—2016,民用建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2016.

Analysis on Energy Saving Rate of "Design Standards for Energy Efficiency of Public Buildings" in Hot Summer and Cold Winter Zone

Ding Yun Huang Liang Li Zhizhong Chen Shang Xiao Xiao

( Hubei Provincial Academy of Building Research and Design, Wuhan, 430071 )

Based on Annual energy consumption simulation of 10 typical public buildings in Hot summer and cold winter zone. Analysed on two versions of , one is released in 2015 and another is in 2005. The simulation results show that the new standard reduces the annual energy consumption of buildings by 20% - 23% with improving the thermal performance of envelopes, the energy efficiency of HVAC and lighting equipment.

Hot Summer and Cold Winter Zone; Public buildings; Energy consumption simulation; Energy saving rate

TU242

A

1671-6612（2019）05-466-05

丁 云（1983.12-），女，碩士研究生，高級工程師，E-mail：190300548@qq.com

黃 倞（1988.11-），男，碩士研究生，工程師，E-mail：214318537@qq.com

2018-10-17