分析办公建筑节能设计影响因素
来源：UC论文网2015-11-22 20:24
摘要 公共建筑节能设计标准已经开始实施，为便于设计人员了解建筑和围护结构热工性能对能耗的影响，有利于结合工程实际情况，合理调整设计参数，在满足节能标准的前提下，尽量
摘要 公共建筑节能设计标准已经开始实施，为便于设计人员了解建筑和围护结构热工性能对能耗的影响，有利于结合工程实际情况，合理调整设计参数，在满足节能标准的前提下，尽量满足设计的个性化需求，本文针对公共建筑中的办公建筑节能设计影响因素进行模拟分析，供设计低耗能建筑参考。
关键词 公共建筑 节能设计 能耗 办公建筑
1 引言
《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005于2005年7月1日实施，按照标准要求，进行公共建筑节能设计分为两部分，建筑和建筑热工设计和围护结构热工性能的权衡判断。在建筑和建筑热工设计中的强制性条文中，对建筑的体形系数、不同窗墙比下的门窗传热系数和窗子遮阳系数、外墙屋顶外围护结构的传热系数、与非采暖空调房间相邻的隔墙的传热系数等作了强制性规定，当设计建筑满足这些强制性条文时，设计建筑即满足节能标准的要求，如果其中某些指标不满足，则应进行围护结构热工性能的权衡判断，要求设计建筑的能耗小于参照建筑的能耗。在工程设计中，设计师可能根据具体情况，调整各种参数，使设计建筑既满足功能和创意的需求，又满足节能标准的最低要求。为便于设计人员了解建筑和围护结构热工性能对能耗的影响，以利于设计低耗能建筑，本文针对办公建筑节能设计中的影响因素进行模拟分析，以确定各影响因素对能耗影响的大小。
2 分析方法
以实际建筑物作为分析的建筑模型，该建筑满足节能标准对当地设计建筑的要求，其各项热工性能均达到节能标准的规定值（上限值），即该建筑是一个刚刚满足节能标准的建筑，按照公共建筑节能设计标准附录B中规定的空调系统形式、房间设备功率、人员密度、照明功率密度、新风量、各种时间表等条件，计算能耗，以其能耗作为参考，在一定范围内分别改变对能耗有影响的建筑物的窗墙比、窗子传热系数、窗子的遮阳系数，以分析各种因素对能耗的影响大小。计算软件采用本公司开发的公共建筑节能设计计算软件PBEC的修改版计算。
3 影响因素分析
3.1 参照建筑
该建筑为一办公楼建筑，地下三层，地上三十九层，建筑面积63891m2,地上52321m2.地上高度136.80 m, 筒中筒结构，典型标准层东西长40.5m,宽29.9m,裙楼部分各层建筑面积大于典型标准层面积，厕所和电梯在内筒中央区。各朝向的窗墙比：北向 0.62，西向 0.55，南向 0.64，东向 0.59,体形系数 0.12，整个建筑物平均窗墙比0.6，假设新风系统按层划分。
3.2 窗墙比的影响
从采光、建筑艺术和室内人员感觉角度考虑，公共建筑的窗墙比往往偏高，从建筑节能角度，宜降低窗墙比，为分析窗墙比的影响，将窗墙比的取值范围加大，以分析影响大小。计算结果见以下各表。表中数据为计算条件下的耗能量与参照建筑耗能量之比。
计算地点北京（参照建筑围护结构热工性能按0.5<窗墙比≤0.7取值,窗墙比取实际值）
| 窗墙比 | 0.3 | 0.35 | 0.4 | 0.45 | 0.5 | 0.55 | 0.6 | 0.65 |
| 东 | 0.9971 | 0.9977 | 0.9981 | 0.9985 | 0.9990 | 0.9994 | 1.0000 | -- |
| 南 | 0.9764 | 0.9744 | 0.9726 | 0.9706 | 0.9686 | 0.9667 | 1.0013 | 0.9996 |
| 西 | 0.9594 | 0.9603 | 0.9610 | 0.9619 | 0.9993 | 1.000 | 1.0009 | 1.0016 |
| 北 | 0.9902 | 0.9920 | 0.9936 | 0.9950 | 0.9965 | 0.9981 | 0.9995 | -- |
计算地点北京（参照建筑围护结构热工性能按0.4<窗墙比≤0.5取值,窗墙比取0.45）
| 窗墙比 | 0.3 | 0.35 | 0.4 | 0.45 | 0.5 | 0.55 | 0.6 | 0.65 |
| 东 | 0.9981 | 0.9987 | 0.9995 | 1.0000 | 1.0006 | 0.9649 | 0.9658 | -- |
| 南 | 0.9714 | 0.9486 | 0.9988 | 1.0000 | 0.9978 | 0.9955 | 0.9933 | 0.9911 |
| 西 | 0.9965 | 0.9978 | 0.9988 | 1.0000 | 1.0011 | 1.0022 | 1.0031 | 1.0041 |
| 北 | 0.9943 | 0.9962 | 0.9981 | 1.0000 | 1.0020 | 1.0036 | 1.0054 | -- |
计算地点上海（参照建筑围护结构热工性能按0.5<窗墙比≤0.7取值,窗墙比取实际值）
| 窗墙比 | 0.3 | 0.35 | 0.4 | 0.45 | 0.5 | 0.55 | 0.6 | 0.65 |
| 东 | 0.9949 | 0.9958 | 0.9966 | 0.9975 | 0.9983 | 0.9992 | 1.0000 | --- |
| 南 | 0.9996 | 0.9997 | 0.9997 | 0.9997 | 0.9999 | 0.9999 | 1.0000 | 1.0000 |
| 西 | 0.9949 | 0.9959 | 0.9970 | 0.9980 | 0.9990 | 1.0000 | 1.0009 | 1.0020 |
| 北 | 0.9906 | 0.9920 | 0.9936 | 0.9950 | 0.9966 | 0.9979 | 0.9995 | -- |
计算地点上海（参照建筑围护结构热工性能按0.4<窗墙比≤0.5取值,窗墙比取0.45）
| 窗墙比 | 0.3 | 0.35 | 0.4 | 0.45 | 0.5 | 0.55 | 0.6 | 0.65 |
| 东 | 0.9967 | 0.9979 | 0.9990 | 1.0000 | 1.0010 | 1.0020 | 1.0030 | -- |
| 南 | 0.9996 | 0.9997 | 0.9999 | 1.0000 | 1.0000 | 1.0001 | 0.9995 | 1.0004 |
| 西 | 0.9963 | 0.9975 | 0.9987 | 1.0000 | 1.0012 | 1.0024 | 1.0034 | 1.0132 |
| 北 | 0.9946 | 0.9965 | 0.9982 | 1.0000 | 1.0017 | 1.0034 | 1.0050 | -- |
从计算结果可以看出窗墙比的影响大小与朝向和地区有关，不同地区空调供冷量和采暖供热量所占比例明显不同，所以窗墙比的影响大小取决于其对空调和采暖耗能量的影响大小。
窗墙比的影响随朝向不同而不同，对于北向，窗墙比的变化对耗能量影响比较有规律，窗墙比增加0.05,耗能量约增加1.5—2.0‰左右，对于东西向，窗墙比增加0.05,耗能量约增加1—1.3‰左右；对南向的影响，与地区有关，对于北方地区，在某些窗墙比范围内，窗墙比的加大，耗能量反呈递减趋势，分析原因，因南向房间，全年接受太阳辐射得热量较多，使得冬季采暖供热量减少，同时夏季空调供冷量增加，但两者之和减少。而对于南方广州地区，能耗随着南向窗墙比的增大而增大，对于上海地区，空调耗能为主，采暖也占一定比例，南向变化不明显。
因此，从全年耗能角度考虑，对于空调能耗和采暖能耗相当，或采暖能耗所占比例较大的地区，南向窗墙比在一定范围内变化，对全年能耗影响不大，设计师有一定的选择空间。
3.3 窗子传热系数的影响
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3.4 窗子遮阳系数的影响
对节能标准中有遮阳系数限值的朝向，其窗子遮阳系数分别取值 0.5—0.8, 间隔0.05，其他计算条件同2.3.对于北京地区，窗子遮阳系数增加，采暖耗热量减少，空调耗冷量逐渐增加，而总和有减少的趋势；对于广州地区，窗子遮阳系数增加,耗能量增加，窗子遮阳系数增加0.05，总耗能量增加约2—2.6%。对于上海地区，变化介于北京和广州之间；因此，对于以空调为主的广州地区，减少遮阳系数，将明显减少耗能量，对于采暖耗能量占一定比例的地区，不能简单地一味追求降低窗玻璃本身的遮阳系数，应考虑合理设置活动遮阳设施，既减少空调能耗，又不影响冬季房间日射得热。可见，对于任何地区，合理设置活动遮阳设施是减少能耗的有效方法。
4 结论
（1）对于采暖能耗所占比例较大的北方地区，南向窗墙比可在一定范围内适当加大，虽然影响设备最大容量，但从能耗角度分析，影响不明显，可以给设计师一定的选择空间。
（2）对于以空调耗能为主的南方地区，窗子传热系数对能耗的影响较小。
（3）任何地区，合理设置活动遮阳设施都是减少能耗的有效方法，在设计中应引起重视。
（4）在设计空调系统时，应考虑办公建筑室内发热量大、间歇运行的特点，在过渡季应考虑变新风系 统，在夏季的夜间，当室外空气温度低于室内温度时，可考虑利用室外空气预冷房间。
