1、辦公建筑節能設計影響因素分析建研科技股份有限公司 趙志安 邱相武摘要 公共建筑節能設計標準已經開始實施，為便于設計人員了解建筑和圍護結構熱工性能對能耗的影響，有利于結合工程實際情況，合理調整設計參數，在滿足節能標準的前提下，盡量滿足設計的個性化需求，本文針對公共建筑中的辦公建筑節能設計影響因素進行模擬分析，供設計低耗能建筑參考。關鍵詞 公共建筑 節能設計 能耗 辦公建筑1 引言公共建筑節能設計標準GB 50189-2005于2005年7月1日實施，按照標準要求，進行公共建筑節能設計分為兩部分，建筑和建筑熱工設計和圍護結構熱工性能的權衡判斷。在建筑和建筑熱工設計中的強制性條文中，對建筑的體形系數

2、、不同窗墻比下的門窗傳熱系數和窗子遮陽系數、外墻屋頂外圍護結構的傳熱系數、與非采暖空調房間相鄰的隔墻的傳熱系數等作了強制性規定，當設計建筑滿足這些強制性條文時，設計建筑即滿足節能標準的要求，如果其中某些指標不滿足，則應進行圍護結構熱工性能的權衡判斷，要求設計建筑的能耗小于參照建筑的能耗。在工程設計中，設計師可能根據具體情況，調整各種參數，使設計建筑既滿足功能和創意的需求，又滿足節能標準的最低要求。為便于設計人員了解建筑和圍護結構熱工性能對能耗的影響，以利于設計低耗能建筑，本文針對辦公建筑節能設計中的影響因素進行模擬分析，以確定各影響因素對能耗影響的大小。2 分析方法以實際建筑物作為分析的建筑模

3、型，該建筑滿足節能標準對當地設計建筑的要求，其各項熱工性能均達到節能標準的規定值（上限值），即該建筑是一個剛剛滿足節能標準的建筑，按照公共建筑節能設計標準附錄B中規定的空調系統形式、房間設備功率、人員密度、照明功率密度、新風量、各種時間表等條件，計算能耗，以其能耗作為參考，在一定范圍內分別改變對能耗有影響的建筑物的窗墻比、窗子傳熱系數、窗子的遮陽系數，以分析各種因素對能耗的影響大小。計算軟件采用本公司開發的公共建筑節能設計計算軟件PBEC的修改版計算。3 影響因素分析3.1 參照建筑該建筑為一辦公樓建筑，地下三層，地上三十九層，建筑面積63891m2,地上52321m2.地上高度136.80

4、m, 筒中筒結構，典型標準層東西長40.5m,寬29.9m,裙樓部分各層建筑面積大于典型標準層面積，廁所和電梯在內筒中央區。各朝向的窗墻比：北向 0.62，西向 0.55，南向 0.64，東向 0.59,體形系數 0.12，整個建筑物平均窗墻比0.6，假設新風系統按層劃分。3.2 窗墻比的影響從采光、建筑藝術和室內人員感覺角度考慮，公共建筑的窗墻比往往偏高，從建筑節能角度，宜降低窗墻比，為分析窗墻比的影響，將窗墻比的取值范圍加大，以分析影響大小。計算結果見以下各表。表中數據為計算條件下的耗能量與參照建筑耗能量之比。計算地點北京（參照建筑圍護結構熱工性能按0.5<窗墻比0.7取值,窗墻比取

5、實際值）窗墻比0.30.350.40.450.50.550.60.65東0.99710.99770.99810.99850.99900.99941.0000-南0.97640.97440.97260.97060.96860.96671.00130.9996西0.95940.96030.96100.96190.99931.0001.00091.0016北0.99020.99200.99360.99500.99650.99810.9995-計算地點北京（參照建筑圍護結構熱工性能按0.4<窗墻比0.5取值,窗墻比取0.45）窗墻比0.30.350.40.450.50.550.60.65東0.9

6、9810.99870.99951.00001.00060.96490.9658-南0.97140.94860.99881.00000.99780.99550.99330.9911西0.99650.99780.99881.00001.00111.00221.00311.0041北0.99430.99620.99811.00001.00201.00361.0054-計算地點上海（參照建筑圍護結構熱工性能按0.5<窗墻比0.7取值,窗墻比取實際值）窗墻比0.30.350.40.450.50.550.60.65東0.99490.99580.99660.99750.99830.99921.0000

7、-南0.99960.99970.99970.99970.99990.99991.00001.0000西0.99490.99590.99700.99800.99901.00001.00091.0020北0.99060.99200.99360.99500.99660.99790.9995-計算地點上海（參照建筑圍護結構熱工性能按0.4<窗墻比0.5取值,窗墻比取0.45）窗墻比0.30.350.40.450.50.550.60.65東0.99670.99790.99901.00001.00101.00201.0030-南0.99960.99970.99991.00001.00001.0001

8、0.99951.0004西0.99630.99750.99871.00001.00121.00241.00341.0132北0.99460.99650.99821.00001.00171.00341.0050-從計算結果可以看出窗墻比的影響大小與朝向和地區有關，不同地區空調供冷量和采暖供熱量所占比例明顯不同，所以窗墻比的影響大小取決于其對空調和采暖耗能量的影響大小。窗墻比的影響隨朝向不同而不同，對于北向，窗墻比的變化對耗能量影響比較有規律，窗墻比增加0.05,耗能量約增加1.52.0左右，對于東西向，窗墻比增加0.05,耗能量約增加11.3左右；對南向的影響，與地區有關，對于北方地區，在某些窗

9、墻比范圍內，窗墻比的加大，耗能量反呈遞減趨勢，分析原因，因南向房間，全年接受太陽輻射得熱量較多，使得冬季采暖供熱量減少，同時夏季空調供冷量增加，但兩者之和減少。而對于南方廣州地區，能耗隨著南向窗墻比的增大而增大，對于上海地區，空調耗能為主，采暖也占一定比例，南向變化不明顯。因此，從全年耗能角度考慮，對于空調能耗和采暖能耗相當，或采暖能耗所占比例較大的地區，南向窗墻比在一定范圍內變化，對全年能耗影響不大，設計師有一定的選擇空間。3.3 窗子傳熱系數的影響為比較窗子傳熱系數變化對能耗的影響，窗子傳熱系數分別取值2.0、2.3、2.5、2.7、3.0、3.5 W/(m2.K),參照建筑的圍護結構熱工

10、性能按0.4<窗墻比0.5取,窗墻比設定為0.45,分別對北京、上海、廣州進行計算，采用2.2的比較方法。對于上海地區，窗子傳熱系數每降低0.1 W/(m2.K),總能耗降低約2左右。對于廣州地區，窗子傳熱系數每降低0.1 W/(m2.K),總能耗降低約0.33左右,可見窗子傳熱系數的影響甚微。對于北京地區，窗子傳熱系數每降低0.1 W/(m2.K),總能耗降低約3左右，但也出現傳熱系數增加，總能耗減少（耗熱量增加，耗冷量減少）的情況，分析原因，主要是辦公建筑，空調運行方式為間歇運行，模擬條件為定新風量系統，北方地區氣候特點是夏季溫差較大，白天溫度高，夜間溫度低，傳熱系數增大后，夜間非空

11、調時間室內溫度會降低，建筑物的蓄熱量減少，使得工作時間的總能耗下降，在這種情況下，應存在一個最佳的窗子傳熱系數值。3.4 窗子遮陽系數的影響對節能標準中有遮陽系數限值的朝向，其窗子遮陽系數分別取值 0.52.6%。對于上海地區，變化介于北京和廣州之間；因此，對于以空調為主的廣州地區，減少遮陽系數，將明顯減少耗能量，對于采暖耗能量占一定比例的地區，不能簡單地一味追求降低窗玻璃本身的遮陽系數，應考慮合理設置活動遮陽設施，既減少空調能耗，又不影響冬季房間日射得熱。可見，對于任何地區，合理設置活動遮陽設施是減少能耗的有效方法。4 結論（1）對于采暖能耗所占比例較大的北方地區，南向窗墻比可在一定范圍內適當加大，雖然影響設備最大容量，但從能耗角度分析，影