公共建筑围护结构节能报告.docx
《公共建筑围护结构节能报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《公共建筑围护结构节能报告.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
公共建筑围护结构节能报告
公共建筑围护结构
传热系数改进对建筑节能的影响
——案例分析
姓名：
向金童
学号：
4059
学院：
城市建设学院
日期：
一、建筑概况
1、建筑地点：
武汉市；
2、建筑类型：
办公建筑；
3、建筑朝向：
坐北朝南；
4、建筑面积：
共3层，每层100㎡，建筑面积300㎡；
5、建筑物平面图、立体图：
6、建筑其他参数：
水平外围护
楼地（m2）
屋顶（m2）
天窗（m2）
建筑体形系数
综合窗墙比：
立面外围护
朝向
外墙（m2）
外门（m2）
外窗（m2）
窗墙比
东
南
西
北
二、基准建筑
“基准建筑”由《公共建筑节能设计标准》提供的数据确定。
即以20世纪80年代改革开放初期建造的公共建筑作为比较能耗的基础，称为“基准建筑”。
“基准建筑”围护结构、暖通空调设备及系统、照明设备的参数，都按当时情况选取。
在保持与目前标准约定的室内环境参数的条件下，计算“基准建筑”全年的暖通空调和照明能耗，将它作为100%。
我们再将这“基准建筑”按照《公共建筑节能设计标准》的规定进行参数调整，即围护结构、暖通空调、照明参数均按此标准规定设定，计算其全年的暖通空调能耗。
从而确定围护结构的改变对建筑能耗的影响。
“基准建筑”围护结构的构成、传热系数、遮阳系数，按照以往20世纪80年代传统做法。
查得上海的为：
外墙K值取W/（㎡·K），屋顶K值取W/（㎡·K），外窗K值取W/（㎡·K），遮阳系数SC取.
三、围护结构改进方案设计
本项目目的在于研究围护结构对于建筑物负荷的影响程度以及改变围护结构对于建筑的节能效果，故采取控制变量法进行模拟实验。
在“基准建筑”的基础上，分别改变外墙、外窗以及外窗的导热系数，在改变其中一种围护结构的导热系数时，控制另外两个围护结构的导热系数不变，继而可以得出外墙、外窗和屋面单一因素对于建筑负荷的影响大小。
同时，为了探讨综合改进围护结构导热系数对建筑负荷的影响，进而对外墙、外窗和屋面导热系数同时优化，得出综合优化结构。
围护结构物理参数以及优化改进方案设计如下表所示：
围护结构参数表
名称
代号
维护结构材料
构件号
导热系数
外墙
q1
24砖墙-4
12
外墙
q2
混凝土墙-珍-85
14
外墙
q3
陶粒砼墙-夹苯200
3
玻璃
b1
普通6mm单玻
玻璃
b2
3-镀low-e膜中空
屋面
w1
加气混凝土保温屋面
3
屋面
w2
轻质保温屋面-玻璃棉100
0
屋面
w3
水泥珍珠岩屋面
2
围护结构组合方式表
编号
措施
组合
0
无（参考基准）
q1+b1+w1
1
外墙优化1
q2+b1+w1
2
外墙优化2
q3+b1+w1
3
外窗玻璃优化
q1+b2+w1
4
屋面优化1
q1+b1+w2
5
屋面优化2
q1+b1+w3
6
综合优化1
q2+b2+w2
7
综合优化2
q3+b2+w3
四、围护结构优化模拟计算结果
1、“基准建筑”负荷计算结果
季节设定
月份
日期
采暖季开始日期
11
15
采暖季结束日期
3
15
空调季开始日期
6
1
空调季结束日期
8
30
项目统计
单位
统计值
总建筑空调面积
m2
项目负荷统计
全年最大热负荷
kW
全年最大冷负荷
kW
全年最大加湿量
kg/h
全年累计热负荷
kW·h
全年累计冷负荷
kW·h
全年累计加湿量
kg
项目负荷面积指标
全年最大热负荷指标
W/m2
全年最大冷负荷指标
W/m2
全年最大加湿量指标
g/h/m2
全年累计热负荷指标
kW·h/m2
全年累计冷负荷指标
kW·h/m2
全年累计加湿量指标
kg/m2
项目分季节负荷指标
采暖季热负荷指标
W/m2
空调季冷负荷指标
W/m2
2、“基准建筑”与优化建筑负荷汇总
项目统计
单位
项目编号
0
1
2
3
4
5
6
7
围护结构变化
无（参考基准）
外墙优化1
外墙优化2
外窗玻璃优化
屋面优化1
屋面优化2
综合优化1
综合优化2
外墙导热系数w/（㎡·k）
外窗导热系数/SC
屋面导热系数w/（㎡·k）
总建筑空调面积
m2
项目负荷统计
全年最大热负荷
kW
全年最大冷负荷
kW
全年最大加湿量
kg/h
全年累计热负荷
kW·h
全年累计冷负荷
kW·h
全年累计加湿量
kg
项目负荷面积指标
全年最大热负荷指标
W/m2
全年最大冷负荷指标
W/m2
全年最大加湿量指标
g/h/m2
全年累计热负荷指标
kW·h/m2
全年累计冷负荷指标
kW·h/m2
全年累计加湿量指标
kg/m2
项目分季节负荷指标
采暖季热负荷指标
W/m2
空调季冷负荷指标
W/m2
3、节能计算表
围护结构优化节能计算表
项目统计
单位
项目编号
0
1
2
3
4
5
6
7
围护结构变化
无（基准建筑）
外墙优化1
外墙优化2
外窗玻璃优化
屋面优化1
屋面优化2
综合优化1
综合优化2
外墙导热系数W/（㎡·K）
外窗导热系数/SC
屋面导热系数w/（㎡·k）
总建筑空调面积
m2
项目负荷统计
全年最大热负荷
kW
全年最大冷负荷
kW
全年累计热负荷
kW·h
全年累计冷负荷
kW·h
项目负荷面积指标
全年最大热负荷指标
W/m2
全年最大冷负荷指标
W/m2
项目节能率
热负荷
0
%
%
%
%
%
%
%
冷负荷
0
%
%
%
%
%
%
%
4、典型日逐时负荷对比（2月1日、8月1日）
2月1日建筑逐时负荷（kw）
时刻
项目编号0
项目编号2
项目编号3
项目编号5
项目编号7
2月1日
7
2月1日
8
2月1日
9
2月1日
10
2月1日
11
2月1日
12
2月1日
13
2月1日
14
2月1日
15
2月1日
16
2月1日
17
2月1日
18
2月1日
19
2月1日
20
8月1日建筑逐时负荷（kw）
时刻
项目编号0
项目编号2
项目编号3
项目编号5
项目编号7
8月1日
7
8月1日
8
8月1日
9
8月1日
10
8月1日
11
8月1日
12
8月1日
13
8月1日
14
8月1日
15
8月1日
16
8月1日
17
8月1日
18
8月1日
19
8月1日
20
五、围护结构优化节能分析
随着我国城市化进程的加快和人民生活水平的不断提高，建筑能耗占总能耗的比重也越来越大。
我国的建筑能耗占社会能耗的1/3，建筑能耗的总量仍然在逐年上升。
随着城市化的进程加快和人民生活水平质量的改善，我国建筑能耗的比例最终将上升至35%左右。
尤其值得注意的是，大型公共建筑目前仅占城镇总建筑面积的5%-7%，但其用电量约为100-300千瓦时/（年·㎡）（不包括采暖用电），为住宅建筑用电量的10倍以上。
这其中，空调用电占50%-60%。
因此可见，供暖、空调系统的节能对于减少整个建筑能耗的意义是相当重大的。
建筑采用供暖、空调系统的目的在于为人员所在的室内提供一个舒适、卫生的空气环境。
为此在冬季或者夏季，为了满足室内舒适性，就需要将室内的热负荷和冷负荷排除。
显然，室内的热负荷和冷负荷越大，则需要的空调系统就越大，同时设备耗电量、设备容量相应必须满足负荷要求而相应的会增大。
在这种情况下，我们考虑从源头上对建筑的负荷进行降低。
既然供暖、空调的目的在于消除室内的热负荷与冷负荷，于是考虑如何减少建筑内的负荷，从而达到降低建筑能耗，实现节能的目标。
本项目的模拟实验中，根据《公共建筑节能设计标准》所确定的“基准建筑”，建筑面积300㎡，房间类型均为办公室；外墙K值取W/（㎡·K），屋顶K值取W/（㎡·K），外窗K值取W/（㎡·K），遮阳系数SC取。
其全年最大热负荷为，全年最大热负荷指标为㎡；全年最大冷负荷为，全年最大冷负荷指标w/㎡.可以看出无论是在冬季还是夏季，其负荷指标都是相当大的。
为了研究围护结构的导热系数对于建筑负荷的影响，在“基准建筑”的基础上，分别改变外墙、外窗和屋面的导热系数，同时对外墙、外窗和屋面进行综合优化，得到七组对照建筑，用于对比分析。
1、外墙导热系数对建筑负荷的影响
项目统计
单位
项目编号
0
1
2
围护结构变化
无（参考基准）
外墙优化1
外墙优化2
外墙导热系数w/（㎡·k）
外窗导热系数/SC
屋面导热系数w/（㎡·k）
总建筑空调面积
m2
项目负荷统计
全年最大热负荷
kW
全年最大冷负荷
kW
项目负荷面积指标
全年最大热负荷指标
W/m2
全年最大冷负荷指标
W/m2
项目节能率
热负荷
0
%
%
冷负荷
0
%
%
通过上述的表格的分析，可以看出在保持外窗、屋面的导热系数不变的情况下，外墙的导热系数对于整个建筑的负荷影响是很显著的。
当导热系数越小时，建筑全年最大负荷越小；当外墙导热系数由w/（㎡·k）减小到w/（㎡·k）时，建筑的全年最大热负荷减少了%，全年最大冷负荷减少了%。
同时，也可以在表中看到，对于相同的外墙优化方式，全年最大热负荷的节能效果明显优于全年最大冷负荷的节能效果。
2、外窗玻璃导热系数对建筑负荷的影响
项目统计
单位
项目编号
0
3
围护结构变化
无（参考基准）
外窗玻璃优化
外墙导热系数w/（㎡·k）
外窗导热系数/SC
屋面导热系数w/（㎡·k）
总建筑空调面积
m2
项目负荷统计
全年最大热负荷
kW
全年最大冷负荷
kW
项目负荷面积指标
全年最大热负荷指标
W/m2
全年最大冷负荷指标
W/m2
项目节能率
热负荷
0
%
冷负荷
0
%
如上表所示，尽管外窗与外墙的综合窗墙比只有，但是外窗导热系数优化对于建筑负荷的降低效果依旧显著。
当外墙导热系数由w/（㎡·k）减小到w/（㎡·k），综合遮阳系数由变为时，建筑的全年最大热负荷减少了%，全年最大冷负荷减少了%。
由此可知，对于《公共建筑节能设计标准》中对于窗墙比的控制规定对于外窗节能具有较大的节能效果。
但是此时也应考虑室内自然光照明的需求，不能一味的追求外窗节能而减小窗墙比，因此反而增大了室内照明负荷，同时外窗面积过小对室内人员心理也有一定影响。
3、屋面导热系数对建筑负荷的影响
项目统计
单位
项目编号
0
4
5
围护结构变化
无（参考基准）
屋面优化1
屋面优化2
外墙导热系数w/（㎡·k）
外窗导热系数/SC
屋面导热系数w/（㎡·k）
总建筑空调面积
m2
项目负荷统计
全年最大热负荷
kW
全年最大冷负荷
kW
项目负荷面积指标
全年最大热负荷指标
W/m2
全年最大冷负荷指标
W/m2
项目节能率
热负荷
0
%
%
冷负荷
0
%
%
在上表中，屋面导热系数的优化对于外墙的节能效果不如外墙显著，一个原因在于屋面导热系数选取的变化范围不如外墙导热系数变化范围大，因此节能效果有所降低；但是对于整个建筑的节能还是有贡献的。
4、围护结构综合优化对建筑负荷的影响
项目统计
单位
项目编号
0
6
7
围护结构变化
无（参考基准）
综合优化1
综合优化2
外墙导热系数w/（㎡·k）
外窗导热系数/SC
屋面导热系数w/（㎡·k）
总建筑空调面积
m2
项目负荷统计
全年最大热负荷
kW
全年最大冷负荷
kW
项目负荷面积指标
全年最大热负荷指标
W/m2
全年最大冷负荷指标
W/m2
项目节能率
热负荷
0
%
%
冷负荷
0
%
%
显然，对维护结构的导热系数进行综合优化后，节能效果是非常显著的，尤其是在全年最大热负荷上，相比于20世纪80年代的“基准建筑”，全年最大热负荷下降了%；同时全年最大冷负荷也下降了%。
六、围护结构优化节能总结
通过上述的具体数据分析可知，对于建筑本身而言，优化围护结构的导热系数对于降低建筑负荷，实现降低建筑能耗具有十分重要的意义和作用，无论是是外墙、外窗还是屋面，降低其导热系数均能实现较小建筑负荷；并且导热系数越小，对建筑负荷的降低越明显，进而达到《公共建筑节能设计标准》标准。
但是此时应当考虑减小围护结构导热系数而增加的材料成本投资，导热系数的确定应当综合考虑权衡。
本项目不做讨论。
对于公共建筑，作为节能设计标准的节能50%的目标，不仅仅应当在建筑围护结构这一方面进行改进，应当是在建筑围护结构、暖通空调设备和系统、照明设备以及其他设备的设计安装运行的基础上，综合节能的效果。
只有在建筑的设计、建设、管理过程中系统、综合的实施节能措施才能做到真正意义上的节能，降低建筑能耗。
升级会员 