居住建筑围护结构节能计算模型中常见问题解析

居住建筑围护结构节能计算模型中常见问题解析

卢淑霞

广东粤建设计研究院有限公司佛山分公司广东佛山528000

摘要：随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。节约能源是我建立资源节约型、环境友好型社会的必要选择。我国居住建筑数量多，能耗高，如不采取节能措施，建筑能耗高居不下将大大加重我国经济负担。居住建筑节能改造是降低建筑能耗最直接的办法，即是在不拆除重建的前提下，选取经济上合理、技术上可行的节能改造技术，降低建筑能耗。虽然节能改造技术己经发展成熟，但人们普遍对节能改造工作存在认识误区一一“节能不节钱”，使得我国节能改造并没有完全发挥出本身的价值。本文就居住建筑围护结构节能计算模型中常见问题展开探讨。

关键词：居住建筑；计算模型；节能计算；围护结构

引言

据《中国建筑能耗研究报告（2017年）》数据显示，2015年中国建筑能源消费占全国能源消费总量的20%，其中城镇居住建筑能耗约占及建筑总能耗的37.3%，若加上农村建筑能耗，则占建筑总能耗约60.2%。因此，在大力推行建筑节能的当下，注重居住建筑节能设计的意义不言而喻。

1居住建筑节能设计标准

我国于20世纪80年代中期才开始执行建筑节能战略，与此同时开始在全国范围内推进建筑节能工作。到目前为止，居住建筑节能的发展已经经历了三个阶段:第一阶段，实现建筑节能30%的目标;第二阶段，实现建筑节能50%的目标;第三阶段，实现建筑节能65%的目标。我国基本上大部分地区正处在第三阶段，即实现建筑节能65%，只有极少数地区正在准备或者已经开展第四阶段的的建筑节能工作。随着城市化进程的加快，人们对建筑室内环境要求的提高、对建筑用能设备使用的多样化，导致各类建筑的单位面积能耗处于不断攀升的状态，因此我国部分城市在实现了第三阶段的节能目标后有必要进行下一阶段的节能研究工作。

2节能改造增量成本分析与计算

节能改造项目是一项需要一定量投资，经过前期策划、设计、施工等一系列程序，在一定资源约束条件下，己形成固定资产为确定目标的一次性事业。既有居住建筑围护结构节能改造项目的增量成本，即满足本地节能标准和节能改造技术导则的前提下，所采取的节能技术的成本总和。该部分增量成本组成为工程费用、工程建设其他费、预备费。

既有居住建筑节能改造增量成本指在目前现有的技术水平和生产条件下，所导致节能改造直接和间接费用的支出。其按照我国现行建设项目投资构成和如图1：其中，工程费用包括设备及工器具购置费与建筑安装工程费，建筑安装工程费是指支付给从事节能改造工作的施工单位的费用，其构成了增量成本的关键部分;工程建设其他费是指节能改造工程从筹建到竣工验收交付使用为止的整个建设期间，除了建筑安装工程费以外的费用支出，例如建设管理费、节能改造设计费等;预备费是指在节能改造初期设计时难以预料，而在节能改造建设期间可能发生的工程费用。节能改造增量成本计算如下:

式中：Cj为建筑安装工程费;

Cq为工程建设其他费;

Cy为预备费.

3节能计算软件

目前常用的建筑节能计算软件主要有天正TBEC（P）建筑节能设计软件、PKPM建筑节能设计分析软件（PBECA）、斯维尔BECS建筑节能设计软件等。这些软件都是通过建立三维计算模型，同时在模型中准确设置项目信息，包括房间功能，围护结构的材料类型、热工参数，节能计算结果适用的判断标准，等等。各款软件各有优缺点，但使用方法和要求基本一致，计算模型都可以由CAD文件直接导入，计算结果可靠，但对体形复杂的建筑建模存在困难。

4居住建筑节能计算模型中常见问题和错误

4.1外墙性能指标

外墙的主要性能指标有:传热系数和热惰性指标。传热系数的大小反映的是外墙保温性能的好坏。传热系数越小，外墙的保温性能就越好，相反则越差。不管是在冬季还是夏季，建筑物室外温度是呈周期性波动的，这就要求建筑物的外墙应该具备一定保温性能，即对外墙的传热系数有一定的要求，同时建筑物的外墙还应该具备一定的抵抗能力，来抵抗室外温度周期性变化，即建筑物外墙应该有一定的热惰性。热惰性指标是表征围护结构抵御温度波动和热流波动能力的无量纲指标，其值等于各构造层材料热阻与蓄热系数的乘积之和。热惰性指标越大，墙体抵御室外温度波动和热流波动的能力越大，相反则越小。

4.2窗墙比不准确

窗墙比是窗户洞口面积与房间立面单元面积（即建筑层高与开间定位线围成的面积）的比值。门窗是建筑围护结构中绝热性最差的构件，对建筑物的采暖、空调、照明能耗影响巨大。居住建筑设计存在外门窗越来越大的趋势，在改善居住建筑采光、通风的同时，空调季也带来了能耗增加的问题。在工程设计中，模型外墙门窗遗漏和模型门窗尺寸与设计不符是发生窗墙比计算不准确的主要原因。此类情形也主要发生在图纸设计的变更过程中，计算模型时未得到及时的修正。通过模型和图纸比对，外墙门窗遗漏情形最易被发现和纠正，模型门窗尺寸与设计不符的情况则相对较难发现，需要设计或校验人员仔细比对模型门窗和设计门窗的尺寸。

4.3屋顶对居住建筑节能的影响

屋顶也是建筑围护结构的重要组成部分，屋顶所产生的能耗大约占建筑总能耗的7%-8%，虽然屋顶能耗所占的比例不大，但是对顶层房间的影响却很大。在夏季，屋顶是建筑围护结构中受太阳辐射最强烈的部位，对于顶层房间，通过屋顶进入到房间的热量是造成顶层房间室内热环境质量和热舒适性差的主要原因。因此，对顶层房间的屋顶采取保温隔热措施，对减少建筑总能耗具有一定的作用。

4.4凸窗设置不准确

凸窗是近年来住宅建筑中较多出现的构件，具有一定的装饰性和功能性，深受设计师和用户的欢迎。其共同的特点是窗位置突出墙面，上下板与室外空气接触，采光面可以是一面、两面或者三面。由于其上下板一般均是结构热桥构件，且往往有尺寸限制，因此凸窗本身对建筑节能的影响是负面的。同时，在实际工程中常常发现凸窗构件的模型错误。凸窗模型错误主要反映在采光面设置的错误上，软件一般将凸窗三面默认设置为采光面，而实际设计中却存在多种形式，如果建模人员不顾及实际设计情况设置凸窗采光面，将影响到建筑的窗墙比，进而对整个节能方案产生影响。

4.5外窗对居住建筑节能的影响

外窗是建筑围护结构的重要组成部分，但同时也是影响室内热舒适性和建筑节能的关键因素，一般情况下外窗玻璃的传热系数较大，保温性能差，由此引起的热量损失较大，因此很有必要改善窗户的热工性能。窗户传热方式主要有:空气渗透、玻璃热辐射、温差热传导和空气对流根据窗户的传热方式及原理，可通过增加窗户的热阻、减少空气渗透量、合理选择窗户的形状及材料、适当控制窗户的大小(即控制窗墙比)来提高窗户的保温隔热性能，实现外窗节能的目的;同时还可以通过额外的手段一一采取遮阳技术来实现外窗节能。

结语

建筑节能计算模型是进行建筑节能计算的重要依据，其准确性直接影响到节能计算的可靠性和有效性。对节能设计采取何种节能方案，材料影响较大，因此在模型构建阶段应尽可能使其与设计相吻合，充分反映设计意图，校审阶段应对在实际工程中出现的常见、易发问题进行重点检查，从而保证节能计算的准确性。

参考文献

[1]龙雅婷.我国建筑能耗现状与节能设计分析[J].机械工程，2015(8):138-138.

[2]王志刚.建筑节能及新能源应用的研究[J].西安:西安科技大学，2016.