冷地区居住建筑两种节能评估方法对比分析.doc

有关建筑评估论文关于建筑学论文：夏热冬冷地区居住建筑两种节能评估方法对比分析摘要：本文以夏热冬冷地区居住建筑两种节能评估方法节能综合指标限值法和对比判定法为研究对象，通过对居住建筑高层、多层、低层的多个实例分析，以及计算机模拟计算，分析不同的建筑形态采用两种节能评估方法对节能综合指标的影响，得出两种节能评估方法各自的优缺点，对在夏热冬冷地区不同的建筑形态宜采用何种节能评估方法提出建议。关键词：夏热冬冷地区；节能综合指标限值法；对比判定法；实例分析前言按照我国建筑气候区域划分，地处我国中部的长江流域及其周围广大地区，属“夏热冬冷”地区。又由于其处于我国北方寒冷地区与南方炎热地区之间，通常也称“过渡地区”。夏热冬冷地区气候的显著特点是夏季闷热，冬季湿冷，昼夜温差小，年降水量大，日照偏小。夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准JGJ134-2001（以下简称标准）于2001年10月1日起正式施行，标志着国家已开始制定建筑节能相关的方针、政策和法规制度，来平衡该地区经济发展与环境保护，逐步改善住宅室内热环境，提高能源利用效率。该标准中的节能评估方法采用限值法。长期以来我国夏热冬冷地区的大部分城市都是采用限值法进行节能评估，近年来，随着建筑节能的发展，很多专家认为限值法已不能准确的评估建筑物能耗，建筑物的围护结构保温措施不能得到有效的保障，因此在2010年3月建设部对该标准进行修订后出版新的标准，新的标准中采用对比法进行节能评估。“节能综合指标限值法”和“对比判定法”这两种节能评估方法哪一种更适合夏热冬冷地区呢？本文就居住建筑的高层、多层、低层在围护结构材料一致的前提下，采用D O E-2软件，分别用“节能综合指标限值法”和“对比判定法”进行模拟分析，计算出不同的节能率，分析两种评估方法对不同建筑形态的影响。1、综合权衡计算中两种方法的定义在标准中，当居住建筑设计不能全部满足规定性指标要求时，如它们的体形系数、窗墙面积比，以及围护结构热工性能等不能全部达到各项规定性指标限值，就需要通过建筑围护结构热工性能权衡判断的方法，综合考虑体形系数、窗墙面积比、围护结构热工性能对能耗的影响。标准以DOE-2软件为计算工具进行采暖、空调年耗电量动态计算，将参照建筑在规定条件下计算得到的采暖、空调年耗电量之和作为综合权衡对比判据。因为“参照建筑”选取方式不同，综合权衡计算法又分为“节能综合指标限值法”与“对比评定法”。“节能综合指标限值法”依据的建筑模型是两个典型的六层建筑，这两栋建筑的建筑面积各2200m2左右，体形系数0.31和0.35，南北朝向，每层两个单元四户，每户建筑面积稍小于100m2，分为23个卧室，1个起居室，1个厨房，12个卫生间。卧室和起居室控制温度和换气次数，卫生间和厨房不控温。东西山墙不开窗，南北墙上的窗户都有水平遮阳。外墙的传热系数为1.54W/（m 2K），屋顶的传热系数为0.9 3 W/（m 2K），窗户的传热系数为3.1 W/（m 2K）。将这两栋典型建筑放到夏热冬冷地区9大城市的逐时气象条件下计算，把计算的结果按采暖度日数HDD18和空调度日数C D D 2 6回归，得到与H D D 1 8(CDD26)相对应的建筑耗热量（耗冷量）指标和采暖（空调）年耗电量关系，根据建筑所在地区采暖度日数与空调度日数，应用线性内插值法确定建筑物耗热量（耗冷量）指标采暖（空调）年耗电量的限值。此限值就是该城市居住建筑节能设计综合权衡对比的判据。如果建筑物采暖、空调年耗电量之和大于此限值，则说明建筑节能设计未满足标准综合权衡对比要求。“对比评定法”选取的“参照建筑”是一个用来与所设计建筑进行能耗对比的假想建筑，两者必须在形状、大小、朝向以及平面划分等方面完全相同。当所设计建筑的体形系数超标时，与其形状、大小一样的参照建筑的体形系数一定也超标，通过按同一比例调整参照建筑每个外墙和屋面的传热面积和绝热面积，使得参照建筑外围护的所有传热面积之和除以参照建筑的体积等于规定性指标中体形系数限值；同样，当所设计建筑开间窗墙面积比超标时，通过缩小参照建筑窗户面积的办法，控制窗墙面积比小于指标限值；另外，参照建筑外围护结构各部分传热系数应符合规定性指标要求。因此参照建筑是一栋完全符合节能要求的建筑，其空调、采暖年耗电量随设计建筑不同而变化，同一城市的居住建筑能耗限值不是一个固定的值。“限值法”与“对比法”的相同点在于将设计建筑与参照建筑进行能耗的综合权衡对比计算时，如果设计建筑的能耗不高于参照建筑的能耗，则认为它满足节能标准的要求；如果设计建筑的能耗高于参照建筑的能耗，则认为该建筑达不到节能要求，必须调整该建筑的热工性能，直到不高于参照建筑的能耗。2、部分夏热冬冷地区采用的建筑节能评估方法国家首次颁布的夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准中，采用“限值法”进行建筑节能综合权衡计算。随着建筑形态向多样化、复杂化发展，单一的权衡计算评估方法制约了建筑形态的发展，以固定建筑作为参照建筑的方法，已不能完全适应目前新形势下的建筑节能效果评估要求，迫切需要找到更加合理、科学的评估方法，来完善建筑节能综合权衡评估体系。2010年我国新修订夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准正式颁布实施，相比旧版标准做了较多的修改与完善，综合权衡对比计算中用“对比法”取代“限值法”是其中一个重点调整的项目，是新标准适应新形势下建筑节能要求的重要体现。根据不同城市的建筑以及气候特点，选择适合城市发展的节能评估方法是建筑节能设计的重点。目前夏热冬冷地区主要城市采用评估方法的情况如下：上海市从2001年10月起开始在居建节能设计标准中对比法、限值法并行使用；江苏省南京市采用对比法；四川省采用限值法；重庆市在今年即将发布的新修订地方标准中采用“对比法”替代原来的“限值法”。3、实例分析按照我国夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准要求，分别选取夏热冬冷地区高层、多层、别墅项目，以DOE-2软件为计算工具，采用“限值法”和“对比法”计算建筑物的节能综合指标。3.1高层建筑选取高层典型建筑5个进行模拟进行分析。其中高层4和高层5改变其外墙厚度分别用对比法和限值法使其达到节能率50%。在外围护结构采用普通做法时，高层建筑采用“限值法”比“对比法”节能率明显较高，甚至个别项目节能率相差12%以上。从高层4、5来看，在建筑物各项热工性能比较均衡的情况下，外墙分别采用2 5 m m和3 5 m m的膨胀聚苯板，用“限值法”进行计算节能率均在5 0%以上，而采用“对比法”节能率非常低。当分别调整外墙保温材料达到55mm和60mm厚时，采用“对比法”才能刚好达到节能率5 0%，然而对于高层建筑来说，膨胀聚苯板用于外墙外保温厚度达到6 0 m m，一是施工难度大，二是安全系数不高，三是浪费材料，四是不利于过渡季节的散热。3.2多层建筑选取5个多层建筑进行计算，总层数79层。多层建筑采用“对比法”和“限值法”节能率较为接近。从“对比法”与“限值法”选取“参照建筑”的定义看，出现这种情况恰好是因为对多层建筑综合权衡计算时，两种方法选取的“参照建筑”的形态比较相似，因此在边界条件一致的前提下，计算得到的节能率也应该是接近的。3.3低层建筑选取低层典型建筑5个进行模拟进行分析。其中低层4和低层5改变其外墙厚度分别用对比法和限值法使其达到节能率50%。在外墙保温材料采用4060mm的聚苯颗粒保温浆料时，低层建筑采用对比法节能率达到5 0%，而采用限值法，节能率达不到5 0%。主要是因为低层建筑体形系数一般较大，用限值法进行计算，需使外围护结构的热工性能节能效果非常好，节能率才能达到要求，如项目4和5，当采用限值法进行节能评估时，外墙保温材料甚至达到了100mm，外窗采用6高透光Low-E+12氩气+6透明，最终计算出来的节能刚好达到5 0%，而在夏热冬冷地区实际项目施工时，外墙保温材料做到100mm厚，对建筑物的实际保温性能影响已不大，且不利于过渡季节通风，还会带来很大的安全隐患。4、结论与建议在进行建筑物的节能评估时，限值法”和“对比法”各有优缺点，不能单纯的说哪一种更适合夏热冬冷地区，具体参照建筑的设置对计算结果影响非常大。当标准中的规定性指标设置合理，相应的参照建筑设定恰当时，“对比法”比“限值法”更能准确的表达建筑物各部分所承担的能耗，当围护结构某一部分热工性能明显优于标准规定性指标要求，而其他围护结构热工参数明显差于指标限值时，用限值法容易达到标准要求，而用对比法不易达到标准要求。对于多层和低层建筑，体形系数普遍较大，如用限值法计算，则