公共建筑围护结构节能报告

1、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：201408704059学院：城市建设学院日期： 2015.4.7 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)100.00 100.00 0.00 建筑体形系数0.483综合窗墙比：0.17 立面外围护朝向外墙(m2)外门(m2)外窗(m2)窗墙比东96.00 0.00 24.00 0.20 南91.80 16.20 12.00

2、0.10 西96.00 0.00 24.00 0.20 北96.00 0.00 24.00 0.20 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

3、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2.00 W/(·K)，屋顶K值取1.50 W/(·K)，外窗K值取6.4 W/(·K)，遮阳系数SC取0.8.三、 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

4、，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q124砖墙-4122.185外墙q2混凝土墙-珍-85140.486外墙q3陶粒砼墙-夹苯2004288495130.194玻璃b1普通6mm单玻6.4玻璃b23-镀low-e膜中空2.1屋面w1加气混凝土保温屋面31.605屋面w2轻质保温屋面-玻璃棉1004576700700.437屋面w3水泥珍珠岩屋面20.269围护结构组合方式表编号措施组合0无（参考基准）q1+b1+w11外

5、墙优化1q2+b1+w12外墙优化2q3+b1+w13外窗玻璃优化q1+b2+w14屋面优化1q1+b1+w25屋面优化2q1+b1+w36综合优化1q2+b2+w27综合优化2q3+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m2300.00 项目负荷统计 全年最大热负荷kW49.27 全年最大冷负荷kW50.16 全年最大加湿量kg/h4.02 全年累计热负荷kW·h35607.07 全年累计冷负荷kW·

6、h46338.62 全年累计加湿量kg1039.75 项目负荷面积指标 全年最大热负荷指标W/m2164.23 全年最大冷负荷指标W/m2167.19 全年最大加湿量指标g/h/m213.40 全年累计热负荷指标kW·h/m2118.69 全年累计冷负荷指标kW·h/m2154.46 全年累计加湿量指标kg/m23.47 项目分季节负荷指标 采暖季热负荷指标W/m235.92 空调季冷负荷指标W/m248.23 2、“基准建筑”与优化建筑负荷汇总项目统计单位项目编号01234567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

7、化2外墙导热系数 w/(·k)2.1850.4860.1942.1852.1852.1850.4860.194外窗导热系数/SC6.46.46.42.16.46.42.12.1屋面导热系数 w/(·k)1.6051.6051.6051.6050.4370.2690.4370.269总建筑空调面积m2300.00300.00300.00300.00300.00300.00300.00300.00项目负荷统计 全年最大热负荷kW49.2735.3930.4941.8747.9446.2123.9017.69 全年最大冷负荷kW50.1643.0741.6245.0448.754

8、8.5736.8734.99 全年最大加湿量kg/h4.024.034.044.024.024.024.094.13 全年累计热负荷kW·h35607.0720112.7917189.3229506.9133947.0033455.0710412.416369.76 全年累计冷负荷kW·h46338.6245045.5144264.7640705.8245914.8345508.6138248.3237510.87 全年累计加湿量kg1039.751065.501072.491038.671041.331040.211093.631134.86项目负荷面积指标 全年最大热负

9、荷指标W/m2164.23117.96101.65139.56159.79154.0379.6858.98 全年最大冷负荷指标W/m2167.19143.56138.72150.15162.50161.90122.89116.64 全年最大加湿量指标g/h/m213.4013.4413.4513.4013.4013.4013.6213.76 全年累计热负荷指标kW·h/m2118.6967.0457.3098.36113.16111.5234.7121.23 全年累计冷负荷指标kW·h/m2154.46150.15147.55135.69153.05151.70127.49

10、125.04 全年累计加湿量指标kg/m23.473.553.573.463.473.473.653.78项目分季节负荷指标 采暖季热负荷指标W/m235.9220.6417.8629.9634.3033.9310.806.70 空调季冷负荷指标W/m248.2344.1343.2742.6347.5547.2736.4234.883、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01234567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)2.1850.4860.1942.1852.1852.185

11、0.4860.194外窗导热系数/SC6.4/0.86.4/0.86.4/0.82.1/0.56.4/0.86.4/0.82.1/0.52.1/0.5屋面导热系数 w/(·k)1.6051.6051.6051.6050.4370.2690.4370.269总建筑空调面积m2300.00 300.00 300.00 300.00 300.00 300.00 300.00 300.00 项目负荷统计 全年最大热负荷kW49.27 35.39 30.49 41.87 47.94 46.21 23.90 17.69 全年最大冷负荷kW50.16 43.07 41.62 45.04 48.75

12、 48.57 36.87 34.99 全年累计热负荷kW·h35607.07 20112.79 17189.32 29506.91 33947.00 33455.07 10412.41 6369.76 全年累计冷负荷kW·h46338.62 45045.51 44264.76 40705.82 45914.83 45508.61 38248.32 37510.87 项目负荷面积指标 全年最大热负荷指标W/m2164.23 117.96 101.65 139.56 159.79 154.03 79.68 58.98 全年最大冷负荷指标W/m2167.19 143.56 138

13、.72 150.15 162.50 161.90 122.89 116.64 项目节能率热负荷028.18%38.11%15.02%2.71%6.21%51.48%64.09%冷负荷014.14%17.03%10.20%2.81%3.16%26.50%30.24%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72月1日728.75 13.90 21.68 26.70 1.95 2月1日831.16 18.90 25.41 29.49 7.58 2月1日924.90 13.69 19.95 23.42 4.06 2月1

14、日1021.46 10.72 17.14 20.09 2.46 2月1日1119.09 8.58 15.29 17.79 1.55 2月1日1220.84 10.50 17.47 19.59 3.29 2月1日1316.97 6.84 13.91 15.77 1.14 2月1日1415.42 5.49 12.48 14.27 0.57 2月1日1514.75 5.06 11.81 13.65 0.43 2月1日1614.47 5.05 11.43 13.43 0.41 2月1日1716.99 7.83 13.78 16.00 1.67 2月1日1819.79 10.90 16.44 18.84

15、 3.90 2月1日1920.60 11.94 17.18 19.67 5.14 2月1日2021.00 12.52 17.49 20.09 5.86 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78月1日729.12 18.09 24.95 27.18 8.40 8月1日845.09 36.84 41.12 43.67 28.56 8月1日942.17 35.38 38.29 41.04 27.89 8月1日1041.10 35.13 36.84 40.14 27.65 8月1日1140.43 34.96 35.79 39.57 27.35 8月1日123

16、4.95 29.78 30.04 34.16 22.06 8月1日1338.36 33.30 33.06 37.60 25.31 8月1日1438.85 33.84 33.31 38.09 25.65 8月1日1539.41 34.33 33.60 38.61 25.89 8月1日1638.62 33.40 33.23 37.77 25.38 8月1日1735.88 30.46 30.36 34.98 22.30 8月1日1836.50 30.87 29.50 35.55 21.22 8月1日1932.68 26.90 27.19 31.69 18.73 8月1日2029.74 23.69 2

17、5.42 28.75 16.74 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

18、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2.185 W/(·K)，屋顶K值取1.605 W/(·K)

19、，外窗K值取6.4 W/(·K)，遮阳系数SC取0.8。其全年最大热负荷为49.27kw，全年最大热负荷指标为164.23w/；全年最大冷负荷为50.16kw，全年最大冷负荷指标167.19 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012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)2.1850.4860

20、.194外窗导热系数/SC6.4/0.86.4/0.86.4/0.8屋面导热系数 w/(·k)1.6051.6051.605总建筑空调面积m2300.00 300.00 300.00 项目负荷统计 全年最大热负荷kW49.27 35.39 30.49 全年最大冷负荷kW50.16 43.07 41.62 项目负荷面积指标 全年最大热负荷指标W/m2164.23 117.96 101.65 全年最大冷负荷指标W/m2167.19 143.56 138.72 项目节能率热负荷028.18%38.11%冷负荷014.14%17.03%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

21、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2.185 w/(·k)减小到0.194 w/(·k)时，建筑的全年最大热负荷减少了38.11%，全年最大冷负荷减少了17.03%。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03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)2.1852.185外窗导热系数/SC6.4/0.82.1/0.5屋面导热系数 w/(&

22、#183;k)1.6051.605总建筑空调面积m2300.00 300.00 项目负荷统计 全年最大热负荷kW49.27 41.87 全年最大冷负荷kW50.16 45.04 项目负荷面积指标 全年最大热负荷指标W/m2164.23 139.56 全年最大冷负荷指标W/m2167.19 150.15 项目节能率热负荷015.02%冷负荷010.20%如上表所示，尽管外窗与外墙的综合窗墙比只有0.17，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6.4 w/(·k)减小到2.1 w/(·k)，综合遮阳系数由0.8变为0.5时，建筑的全年最大热负荷减少

23、了15.02%，全年最大冷负荷减少了10.20%。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045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)2.1852.1852.185外窗导热系数/SC6.4/0.86.4/0.86.4/0.8屋面导热系数 w/(·k)1.6050.4370.269总建筑空调面积m2300.00 300.00 300.00 项目负荷统计 全年最大热负荷kW49.27 47.94 46.21 全年最大冷负荷kW50.16 48.75 48.57 项目负荷面积指标 全年最大热负荷指标W/m2164.23 159.79 154.03 全年最大冷负荷指标W/m2167.19 162.50 161.90 项目节能率热负荷02.71%6.21%冷负荷02.81%3.16%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、