不同参数对民用建筑能效测评相对节能率的影响研究

不同参数对民用建筑能效测评相对节能率的影响研究

张苏承 黄小红 李荣凯

江苏城工建设科技有限公司，江苏 常州 213125

[摘要]：相对节能率作为民用建筑能效测评的重要指标，是建筑选型、布置、结构、材料及设备选用的综合体现。选取玻璃幕墙公建和典型居建，利用PKPM-EEP建模计算分析，研究外窗传热系数、遮阳系数、外墙保温板及楼板保温隔声板导热系数和厚度、暖通设备制冷制热性能系数对相对节能率的影响规律。结果表明：遮阳系数的增加会降低相对节能率，传热系数的增加使选取公建相对节能率下降，但会小幅增加选取居建相对节能率；外墙保温板导热系数增加会使相对节能率下降，厚度增加会提升相对节能率，但楼板保温隔声板的影响方式却相反；制冷制热性能系数的增加均会提升相对节能率，对所选公建，制热性能系数的影响程度远大于制冷性能系数，但居建的影响模式相反。

[关键词]：能效测评；相对节能率；传热系数；遮阳系数；导热系数；厚度；性能系数

引言

建筑能效标识应该以建筑能效测评结果为依据，建筑能效测评是指对反映建筑能源消耗量及建筑物用能系统效率等性能指标进行计算、核查与必要的检测，并给出其所处等级的活动^[2]。能效测评内容包括：基础项、规定项和选择项。基础项为按照现行建筑节能标准的要求和方法，计算或实测得到的单位建筑面积能耗量的项目，主要以相对节能率作为指标。规定项为按国家现行有关建筑节能设计标准的规定，围护结构及供暖空调、照明系统需满足的要求；选择项为对规定项中未包括且国家鼓励的节能环保新技术进行加分的项目。

基础项相对节能率作为能效测评最重要也是最基础的指标，是建筑物选型、布置、结构、材料及设备选用的综合体现，其计算公式如下：

——测评标识建筑基础项相对于比对建筑基础项的节能率；

——居住建筑：测评标识建筑全年单位建筑面积供暖空调能耗量（kW·h）；公共建筑：测评标识建筑的供暖空调、照明全年总能耗量（kW·h）；

——居住建筑：比对建筑全年单位建筑面积供暖空调能耗量（kW·h）；公共建筑：比对建筑的供暖空调、照明全年总能耗量（kW·h）。

本文选取玻璃幕墙形式的公共建筑以及典型的一个居住建筑作为研究对象，利用PKPM-EEP软件建模计算分析，对外窗传热系数、遮阳系数、外墙保温板导热系数和厚度、楼板保温隔声板导热系数和厚度、多联式空调（热泵）机组性能系数对建筑物相对节能率的影响规律进行了研究。

1模型建立

1.1 公共建筑

常州金融广场6#楼位于常州市金融商务区，地上建筑面积35807.6m²，27层，建筑高度99.85m，钢筋混凝土框架-核心筒结构，围护结构主要为玻璃幕墙，该建筑设计使用年限50年，抗震设防烈度7度，一类高层民用建筑，主要作商业及办公用。

根据设计院提供的节能设计报告以及建筑、暖通、电气设计图纸，利用PKPM-EEP进行基础节能计算模型的建立（模型外观如图1所示）。根据现场勘察及询问，现场并未安装暖通及冷热源设备，系由业主自行安装，因此为了更加符合真实使用场景，暖通设备采用多联式空调（热泵）机组，制冷和制热性能系数均设为4.0。

图1 模型示意图

1.2 居住建筑

溧阳市燕山新区33#地块1#楼，建筑面积4692m²，地上18层，建筑面积4385.20m²，地下1层，建筑面积306.80 m²，建筑高度53.05m，设计使用年限为50年，剪力墙结构，抗震设防烈度7度。

根据设计院提供的节能设计报告以及建筑、暖通、电气设计图纸，利用PKPM-EEP进行基础节能计算模型的建立（模型外观如图2所示）。由于该建筑为毛坯房，现场并未安装暖通及冷热源设备，系由业主自行安装，因此为了更加符合真实使用场景，暖通设备采用多联式空调（热泵）机组，制冷和制热性能系数均设为3.5。

图2 模型示意图

2结果分析

2.1公共建筑

在其他参数不变的情况下，改变遮阳系数，得到对应的相对节能率，见图3。随着遮阳系数的增加比对建筑供暖能耗下降且幅度较大，空调能耗增加但增加幅度可以忽略不计，标识建筑供暖能耗也有所下降，但下降幅度略小于比对建筑，空调能耗上升幅度较大。从图中可以看出相对节能率随着遮阳系数的增加而下降，遮阳系数增加0.2，相对节能率下降幅度达到10.6%。

图3 遮阳系数和相对节能率的关系

固定其他参数不变，修改外窗（透明幕墙）传热系数，利用软件计算出相应的相对节能率，如图4所示。随着传热系数的增加，比对建筑的供暖和空调能耗基本没有变化，标识建筑的空调能耗有所下降，但下降幅度较小，供暖能耗随着传热系数的增加而增加，增长幅度较为明显。从图中可以看出，标识建筑的相对节能率随着传热系数的增加而下降，传热系数增加2.00 W/(m²·K)，相对节能率下降5.6%。

图4 传热系数和相对节能率的关系

固定其他参数不变，改变多联式空调（热泵）机组的制冷及制热性能系数，计算出相应的相对节能率，如图5所示。在研究过程中发现：1）制冷及制热性能系数的变化对比对建筑供暖能耗没有影响；2）制热性能系数的增减只会影响标识建筑的供暖能耗，并不影响比对及标识建筑的空调能耗，且随着性能系数的增加，标识建筑的供暖能耗有所下降；3）制冷性能系数的变化会引起比对及标识建筑空调能耗的变化，不会对供暖能耗产生影响，随着性能系数的增加，比对及标识建筑空调能耗均有所下降，且下降速率基本相同；4）制冷及制热性能系数的增加均会导致建筑相对节能率的增加，但是随着制冷性能系数的增加，相对节能率增幅并不明显，制冷性能系数增加1.0，相对节能率增加0.8%。而制热性能系数对相对节能率影响远大于制冷性能系数，当制热性能系数增加1.0时，相对节能率增加3.7%。

图5 性能系数和相对节能率的关系

2.2居住建筑

固定其他参数不变，改变遮阳系数，计算相应的相对节能率结果如图6所示。随着遮阳系数的增加比对建筑的供暖能耗有所下降，但是下降幅度很小，比对建筑空调能耗有所上升，但是幅度也较小，标识建筑供暖能耗下降，空调能耗上升。随着遮阳系数的增加，相对节能率下降明显，遮阳系数增加0.2，相对节能率下降了3.5%。

固定其他参数不变，改变外窗传热系数，计算建筑能耗及相对节能率，图7展示了不同外窗传热系数于相对节能率的关系。随着传热系数的增加，标识建筑的供暖能耗增加，空调能耗减小，比对建筑的供暖及空调能耗保持不变。随着传热系数的增加，建筑相对节能率也随之上升，传热系数增加2.0 W/(m²·K)，相对节能率上升2.2%。

图6 遮阳系数和相对节能率的关系 图7 传热系数和相对节能率的关系

图8~11分别展示了外墙保温板、楼板保温隔声板的导热系数及厚度与相对节能率的关系，从图中可以看出随着外墙保温板导热系数的增加，标识建筑相对节能率有所下降，导热系数增加0.010W/(m·K)，相对节能率下降1.6%。但是随着楼板保温隔声板导热系数的增加，标识建筑相对节能率却有所上涨，但涨幅较小，导热系数增加0.010 W/(m·K)，相对节能率增加0.4%。随着外墙保温板厚度的增加，相对节能率一开始增加幅度较大，后面逐渐趋于平缓，厚度增加55mm，相对节能率增加5.1%。相反的是随着楼板保温隔声板厚度的增加，相对节能率下降，但下降幅度有限且后期逐渐趋于平稳，保温隔声板厚度增加44mm，相对节能率下降0.9%。

图8 外墙保温板导热系数和相对节能率的关系 图9 外墙保温板厚度和相对节能率的关系

图10 楼板保温隔声板导热系数和相对节能率的关系 图11 楼板保温隔声板厚度和相对节能率的关系

图12为不同性能系数工况下，计算所得的相对节能率关系曲线。研究中发现：1）制冷制热性能系数的增减对比对建筑的供暖及空调能耗没有影响；2）标识建筑的供暖能耗随着制热性能系数的增加而减小，空调能耗也会随着制冷性能系数的增加而下降；3）制冷及制冷性能系数的增加均会使相对节能率的增加，但是制热性能系数对相对节能率的影响远小于制冷性能系数。当固定制冷性能系数为3.5时，制热性能系数从3.0增加至4.0，相对节能率仅增加了1.7%，当固定制热性能系数3.5时，制冷性能系数从3.0增加至4.0时，相对节能率增加了24.2%。

图12 性能系数和相对节能率的关系

3 结论

本文选取了一个玻璃幕墙类公共建筑和一个典型居住建筑进行研究，利用PKPM-EEP进行建模计算，对影响建筑相对节能率的一些参数进行研究，结果如下：

1）对于大面积玻璃幕墙型式的公建，外窗的传热系数及遮阳系数的增加均会降低相对节能率，下降趋势基本呈线性，且遮阳系数对相对节能率影响较为明显；

2）对于大面积玻璃幕墙型式的公建，制冷和制热性能系数的增加均会使相对节能率增加，但是制热性能系数的对相对节能率的影响远大于制冷性能系数；

3）对于居住建筑，外窗遮阳系数的增加同样会导致相对节能率的下降，但外窗传热系数的增加却会导致相对节能率的增加；

4）对于居住建筑，外墙保温板导热系数的增加会导致相对节能率的下降，但楼板保温隔声板导热系数的增加，相对节能率却也随之增加，只不过增加幅度很小；外墙保温板厚度增加也会导致相对节能率的增加，但后期增加幅度趋于平稳；楼板保温隔声板厚度增加，相对节能率下降，但是下降幅度很小；

5）对于居住建筑，制冷和制热性能系数的增加均会使相对节能率增加，但是制冷性能系数的对相对节能率的影响远大于制热性能系数。

参考文献

[1] DGJ322/TJ 135-2012,民用建筑能效测评标识标准[S].

[2] DB32/T 3964-2020,民用建筑能效测评标识标准[S].