1、.大廈能耗分析摘 要 我國(guó)建筑總能耗約占社會(huì)終端能耗的20.7%。其中，北方城鎮(zhèn)建筑采暖和農(nóng)村生活用煤約為1.6億噸標(biāo)煤/年，占我國(guó)2004年煤產(chǎn)量的11.4%；建筑用電和其它類型的建筑用能（炊事、照明、家電、生活熱水等）折合為電力，總計(jì)約為5500億度/年，占全國(guó)社會(huì)終端電耗的27%29%。本文將利用能耗模擬軟件DeST等工具通過(guò)對(duì)青島市香港花園香島大廈這一具體的項(xiàng)目建立一個(gè)能耗分析模擬計(jì)算模型，對(duì)香島大廈從建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)方案、維護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)、用戶行為參數(shù)等做出一個(gè)耗能評(píng)估，主要對(duì)墻體材料針、外墻窗墻比、空調(diào)系統(tǒng)等對(duì)其具體情況提出一些優(yōu)化的簡(jiǎn)易方法。對(duì)于這樣的能耗分析進(jìn)行推廣，有利于對(duì)大范圍

2、的城市建筑的能源消耗進(jìn)行合理優(yōu)化，降低能源的消耗，促進(jìn)能源的可持續(xù)利用和發(fā)展。 關(guān)鍵詞：DEST 建筑能耗 窗墻比 材料AbstractChina's total energy consumption of building energy consumption accounts for about 20.7% of the community. Among them, the northern towns and rural life, building heating coal about 1.6 million tonnes of coal / year, accounting

3、for China's coal production in 2004 to 11.4%; building electricity and other types of building energy (cooking, lighting, appliances, hot life water, etc.) is converted into electricity, a total of about 550 billion kWh / year, representing the National Social terminal power consumption of 27% 2

4、9%. This article will use the energy simulation software tools such as by DeST Qingdao Building, Garden Island this specific project to build a simulation model for energy analysis, building on the Island design from architectural planning, maintenance of energy-saving design, user behavior paramete

5、rs to make an energy assessment, the main material on the needle wall, external window wall ratio, air-conditioning system optimized for its specific circumstances some simple method. For such energy analysis to promote, help on a wide range of city buildings reasonably optimize energy consumption,

6、reduce energy consumption, promote sustainable energy use and development.Key words: DEST building energy consumption ratio of window to wall material:目錄第一章 緒論11.1論文綜述11.2論文課題、研究?jī)?nèi)容3第二章 建筑能耗分析所采用的工具和方法42.1 工具軟件：Dest-c簡(jiǎn)介42.2建立能耗模型的理論依據(jù)62.2.1建筑物耗冷量指標(biāo)構(gòu)成62.2.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗冷計(jì)算及分析62.2.3 建筑能耗的模擬計(jì)算方法7第三章 香島大廈能耗模型的建立

7、和分析83.1 模擬工具83.2模擬對(duì)象的地理位置、氣象條件83.3模型的建立以及參數(shù)的設(shè)置93.3.1參數(shù)的設(shè)置93.3.2 模型建立113.4 香島大廈能耗模擬部分結(jié)果15第四章 香島大廈圍護(hù)結(jié)構(gòu)比較、分析164.1研究不同窗墻比對(duì)建筑影響164.1.1 方案2模擬結(jié)果174.1.2 方案3模擬結(jié)果174.1.3 方案4模擬結(jié)果184.1.5 不同窗墻比方案的結(jié)果分析19不同窗墻比方案計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表4.4204.2不同外墻保溫層厚度對(duì)建筑負(fù)荷的影響20不同的外墻保溫層厚度不同，隔熱能力各不相同，現(xiàn)選定幾種常見(jiàn)外墻材料進(jìn)行建筑負(fù)荷的對(duì)比分析。204.2.1方案1模擬結(jié)果214.2.2方案2模

8、擬結(jié)果224.2.3方案3模擬結(jié)果244.2.4方案4模擬結(jié)果254.2.5 不同外墻保溫層材料及不同厚度對(duì)建筑能耗的對(duì)比分析274.3不同外窗類型對(duì)建筑負(fù)荷的影響274.3.1 方案一能耗分析結(jié)果284.3.2 方案二能耗分析結(jié)果294.3.3 方案三能耗分析結(jié)果304.3.4 方案四能耗分析結(jié)果314.3.5 不同外窗類型下建筑能耗分析的對(duì)比32第五章 結(jié)論、總結(jié)與建議33第六章 參考文獻(xiàn)34致謝36- II -青島市香港花園香島大廈建筑能耗分析第一章 緒論1.1論文綜述當(dāng)今世界，能源問(wèn)題已經(jīng)成為人們?nèi)找骊P(guān)注的問(wèn)題。中國(guó)是世界上人口最多的國(guó)家，也是世界上的能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。目前，我國(guó)的能

9、源產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)和俄羅斯，居世界第三位，雖然中國(guó)資源總量較大，但是人均占有量少，人均能源資源可采儲(chǔ)量遠(yuǎn)低于世界水平,分別是石油11.3%，天然氣3.8%，煤51.3%。經(jīng)濟(jì)、能源與環(huán)境的協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)現(xiàn)代化目標(biāo)的重要前提，人口過(guò)多、資源相對(duì)不足是我國(guó)面臨的巨大挑戰(zhàn)。我國(guó)建筑用能的特點(diǎn)是：(1)建筑規(guī)模大：近幾年由于住房制度改革，建筑增長(zhǎng)速度快；(2)建筑熱工性能差：房屋建筑保溫、隔熱和氣密性卻很差，由于空氣滲透的熱量占全部熱損失的一半以上，這些建筑需要大量的建造能耗和使用能耗。(3)采暖效率低：采暖設(shè)備落后，供暖效率低成本高，對(duì)環(huán)境污染大，同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)室溫冷暖不勻現(xiàn)象嚴(yán)重。在建筑能

10、耗中以采暖能耗數(shù)量最多。據(jù)北方35個(gè)城市的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，有24個(gè)城市住宅建筑供暖單位建筑面積的平均耗煤量比1980至1981年住宅通用設(shè)計(jì)計(jì)算耗煤量高出348。與此同時(shí)，供暖期度日數(shù)相近的城市，其平均供暖能耗相差達(dá)1.2倍。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)以供暖空調(diào)為主的建筑能耗占全國(guó)能耗的10.7，占供暖地區(qū)社會(huì)總能耗的21.4。目前我國(guó)每年新建建筑中，只有1015能達(dá)到國(guó)家制定的強(qiáng)制性節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，80以上為高耗能建筑；既有的400億平米建筑中，95以上是高能耗建筑，單位面積采暖所消耗能源相當(dāng)于氣候條件相近的發(fā)達(dá)國(guó)家的3倍，但熱舒適度卻不及人家，這是因?yàn)槲覀兊慕ㄖo(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能差，采暖用能的23白白跑掉了。中國(guó)

11、正處于房屋建筑的高峰期，預(yù)測(cè)在未來(lái)的15年，還將建成約200億m2的房屋，數(shù)量如此巨大而我國(guó)能源狀況充分反映了能源發(fā)展中存在的問(wèn)題。如果再不注重節(jié)能降耗問(wèn)題，這將對(duì)社會(huì)造成沉重的能源負(fù)擔(dān)和嚴(yán)重的環(huán)境污染，制約我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展。 我國(guó)已經(jīng)編制和正在編制的居住建筑與公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)改善建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能，以及提高設(shè)備和系統(tǒng)能源利用效率，做到節(jié)能50。實(shí)踐證明，新建居住建筑節(jié)能投資和既有建筑節(jié)能改造成本，約為80120元m2，只要采取經(jīng)濟(jì)實(shí)用、切合實(shí)際的節(jié)能措施，一般可以通過(guò)產(chǎn)生的節(jié)能效益在5年左右得到回收。 我國(guó)蘊(yùn)含的節(jié)能潛力 我國(guó)建筑總能耗約占社會(huì)終端能耗的20.7%。其中，北方

12、城鎮(zhèn)建筑采暖和農(nóng)村生活用煤約為1.6億噸標(biāo)煤/年，占我國(guó)2004年煤產(chǎn)量的11.4%；建筑用電和其它類型的建筑用能（炊事、照明、家電、生活熱水等）折合為電力，總計(jì)約為5500億度/年，占全國(guó)社會(huì)終端電耗的27%29%。 1、北方城鎮(zhèn)采暖能耗 我國(guó)北方城鎮(zhèn)采暖能耗占全國(guó)建筑總能耗的36%，為建筑能源消耗的最大組成部分。單位面積采暖平均能耗折合標(biāo)準(zhǔn)煤為20kg/m2·年，為北歐等同緯度條件下建筑采暖能耗的24倍。能耗高的主要原因有3個(gè)。一是圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫不良。二是供熱系統(tǒng)效率不高，各輸配環(huán)節(jié)熱量損失嚴(yán)重。三是熱源效率不高。由于大量小型燃煤鍋爐效率低下，熱源目前的平均節(jié)能潛力在15%20%。

13、 2、大型公共建筑能耗 目前我國(guó)有5億m2左右的大型公共建筑。耗電量為70300kWh/m2年，為住宅的1020倍，是建筑能源消耗的高密度領(lǐng)域。調(diào)查結(jié)果表明，這類建筑能源浪費(fèi)現(xiàn)象仍較嚴(yán)重，有很大的節(jié)能潛力。 3、住宅與一般公共建筑的非采暖能耗 我國(guó)城鎮(zhèn)的住宅總面積約為100億m2。除采暖外的住宅能耗包括照明、炊事、生活熱水、家電、空調(diào)等，折合用電量為1030kwh/m2·年，用電總量約占我國(guó)全年供電量的10%。一般公共建筑總面積約55億m2，用電總量約占我國(guó)全年供電量的8%。 目前這兩類建筑的能耗水平低于發(fā)達(dá)國(guó)家，這主要是由于建筑提供的服務(wù)水平不高。由于我國(guó)能源費(fèi)用相對(duì)于居民收入偏高

14、，絕大部分城鎮(zhèn)住宅的用電水平較低，生活熱水用量遠(yuǎn)小于發(fā)達(dá)國(guó)家水平。 隨著生活水平的提高，住宅和一般公共建筑內(nèi)用戶提出了更高的建筑服務(wù)水平要求。此外，近年來(lái)在一些大城市出現(xiàn)了一批高檔豪華住宅，戶均用電水平幾倍甚至幾十倍于普通住宅，此類高能耗住宅有大幅增長(zhǎng)的趨勢(shì)。對(duì)于能耗原本較低的一般辦公建筑進(jìn)行二次裝修和加裝中央空調(diào)系統(tǒng)，盲目提高建筑內(nèi)部的“豪華性”，也會(huì)造成此類建筑能耗的成倍增長(zhǎng)。 4、農(nóng)村生活能耗 我國(guó)農(nóng)村建筑面積約為240億m2，總耗電約900億度/年，生活用標(biāo)準(zhǔn)煤0.3億噸/年。 目前我國(guó)農(nóng)村的煤炭、電力等商品能源消耗量很低。根據(jù)調(diào)查，目前農(nóng)村建筑使用初級(jí)生物質(zhì)能源的能源利用效率很低，并

15、在陸續(xù)被燃煤等常規(guī)商品能源所替代。如果這類非商品能源完全被常規(guī)商品能源所替代，則我國(guó)建筑能耗將增加一倍。 5、長(zhǎng)江流域采暖需求 我國(guó)長(zhǎng)江流域以往的建筑設(shè)計(jì)都沒(méi)有考慮采暖。目前夏季空調(diào)已廣泛普及，而建設(shè)采暖系統(tǒng)、改善冬季室內(nèi)熱環(huán)境的要求也日趨增長(zhǎng)。 預(yù)計(jì)到2020年，長(zhǎng)江地區(qū)將有50億m2左右的建筑面積需要采暖。預(yù)計(jì)每年將新增采暖煤1億噸標(biāo)煤左右，接近目前我國(guó)北方建筑每年的采暖能耗總和。 根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)驗(yàn)，隨著城市發(fā)展，建筑將超越工業(yè)、交通等其它行業(yè)而最終居于社會(huì)能源消耗的首位，達(dá)到33%左右。我國(guó)城市化進(jìn)程如果按照發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展模式，使人均建筑能耗接近發(fā)達(dá)國(guó)家的人均水平，需要消耗全球目前消耗的能

16、源總量的1/4來(lái)滿足中國(guó)建筑的用能要求。因此，必須探索一條不同于世界上其他發(fā)達(dá)國(guó)家的節(jié)能途徑，大幅度降低建筑能耗，實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保的發(fā)展目標(biāo)，保證城市建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。1.2論文研究主要內(nèi)容 本文采用建筑能耗動(dòng)態(tài)模擬分析方法，采用DeST-c軟件（商建）版，以青島市香港花園香島大廈為例，建立該建筑的能耗模型，模擬計(jì)算該建筑全年冷、熱負(fù)荷狀況，分析該建筑的能耗狀況、優(yōu)化潛力。同時(shí)，利用此建筑能耗模型，對(duì)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，窗戶材料以及窗墻比等方面提出優(yōu)化方案，通過(guò)模擬結(jié)果選擇較為合理的節(jié)能措施。第二章 建筑能耗分析所采用的工具和方法2.1 工具軟件：Dest-c簡(jiǎn)介 建筑熱環(huán)境設(shè)計(jì)模擬工具包(DeST)

17、是清華大學(xué)空調(diào)實(shí)驗(yàn)室在十余年的科研成果的基礎(chǔ)上，研制開(kāi)發(fā)的面向建筑設(shè)計(jì)者的集成于AutoCAD14上的輔助設(shè)計(jì)計(jì)算軟件。DeST是國(guó)內(nèi)唯一可以對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行全年逐時(shí)模擬分析的軟件。為了實(shí)現(xiàn)“分階段模擬”的目標(biāo)，DeST 在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)中突出了自己的特點(diǎn)。以自然室溫為橋梁，聯(lián)系建筑物和環(huán)境控制系統(tǒng)自然室溫指當(dāng)建筑物沒(méi)有供暖空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，在室外氣象條件和室內(nèi)各種發(fā)熱量的聯(lián)合作用下所導(dǎo)致的室內(nèi)空氣溫度。它全面反映了建筑本身的性能和各種被動(dòng)性熱擾動(dòng)(室外氣象參數(shù)，室內(nèi)發(fā)熱量) 對(duì)建筑物的影響。這樣，當(dāng)分析模擬建筑熱性能時(shí)，可以立足于建筑，通過(guò)精確的建筑模型，模擬計(jì)算各室的自然室溫，繼承和擴(kuò)充DOE22與E

18、SP2r在建筑描述與模擬分析上的各種優(yōu)越性。而在研究空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，又可以以各室的自然室溫為對(duì)象，把自然室溫與建筑特性參數(shù)合在一起構(gòu)成建筑物模塊，這樣從系統(tǒng)的角度來(lái)看，建筑就可以成為若干個(gè)模塊，與其他部件模塊一起，靈活組成各種形式的系統(tǒng)，繼承TRNSYS 類軟件的各種優(yōu)越性。這是DeST 對(duì)建筑與系統(tǒng)解耦的基本方法。 實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程包含不同的設(shè)計(jì)階段，每個(gè)階段的設(shè)計(jì)目標(biāo)和側(cè)重點(diǎn)不同，隨著設(shè)計(jì)的不斷深入，信息量擴(kuò)大但同時(shí)可調(diào)節(jié)性降低。在不同的設(shè)計(jì)階段，已知和未知條件不同，隨著設(shè)計(jì)的展開(kāi)，各階段的已知和未知條件也在不斷轉(zhuǎn)化，前一階段的未知因素通過(guò)設(shè)計(jì)成為本階段的已知條件。例如，在初步設(shè)計(jì)階段，內(nèi)部發(fā)熱

19、量和外界氣象參數(shù)是已知條件，在這些因素作用下建筑物的熱特性是未知的；而到了方案設(shè)計(jì)階段，建筑物的熱特性成為已知因素，設(shè)計(jì)者需要在此基礎(chǔ)上對(duì)空調(diào)方案進(jìn)行比較、取舍，并為進(jìn)一步的設(shè)備選擇提供依據(jù)。建筑模擬軟件的作用是為建筑環(huán)境及其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供輔助分析數(shù)據(jù)，因此，實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程的特點(diǎn)和邏輯關(guān)系應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)在軟件的模擬過(guò)程中。DeST 在開(kāi)發(fā)過(guò)程中融合了實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程的階段性特點(diǎn)，將模擬劃分為建筑熱特性分析、系統(tǒng)方案分析、AHU 方案分析、風(fēng)網(wǎng)模擬和冷熱源模擬共5 個(gè)階段，為設(shè)計(jì)的不同階段提供準(zhǔn)確實(shí)用的分析。結(jié)果，如建筑熱特性的模擬計(jì)算提供建筑本體的熱特性數(shù)據(jù)，方案模擬則提供方案設(shè)計(jì)的模擬分析結(jié)果，由此

20、實(shí)現(xiàn)建筑環(huán)境及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分階段模擬。分階段模擬對(duì)計(jì)算模型提出了一定的要求，對(duì)于每一個(gè)設(shè)計(jì)階段而言，上一階段的設(shè)計(jì)屬于既定的計(jì)算條件，而下一階段的設(shè)計(jì)尚未進(jìn)行，相關(guān)部件和控制方式未知，因此必須明確后續(xù)階段的計(jì)算方法。由于當(dāng)前階段的模擬分析目的是評(píng)價(jià)這一階段的設(shè)計(jì)是否滿足要求以及存在哪些問(wèn)題，并對(duì)下一階段設(shè)計(jì)提出要求，因此,DeST 沒(méi)有采用DOE22 和TRNSYS 的“缺省模式”，而采用“理想化”方法來(lái)處理后續(xù)階段的部件特性和控制效果，即假定后續(xù)階段的部件特性和控制效果完全理想，相關(guān)部件和控制能滿足任何要求(冷熱量、水量等) ，這樣處理有以下優(yōu)點(diǎn)：a) 排除后續(xù)設(shè)計(jì)階段的“缺省模式”對(duì)本

21、設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)效果的干擾突出本設(shè)計(jì)階段的模擬分析目的，獲得該階段設(shè)計(jì)方案的客觀評(píng)價(jià)結(jié)果；b) 由于采用相同的輸入和假設(shè)，模擬結(jié)果具有可比性和實(shí)際的指導(dǎo)意義；c) 實(shí)現(xiàn)當(dāng)前階段的模擬完全不需要下一階段的設(shè)計(jì)信息，不給當(dāng)前階段的設(shè)計(jì)工作增加額外的工作量；d) 可以得到對(duì)下一階段的需求，為下階段設(shè)計(jì)提供有益的信息。由于建筑物及其環(huán)境控制系統(tǒng)都十分復(fù)雜，模擬計(jì)算的描述和定義工作是非常繁雜的，如果采用文件和表格的方式對(duì)建筑及其系統(tǒng)進(jìn)行描述和定義，不僅工作量巨大，而且很容易出錯(cuò)。為了簡(jiǎn)化描述定義工作，DeST 開(kāi)發(fā)了圖形化的工作界面，所有模擬計(jì)算工作都在基于AutoCAD 開(kāi)發(fā)的用戶界面上進(jìn)行，其程序可在W

22、indows 操作系統(tǒng)下運(yùn)行。由于界面開(kāi)發(fā)基于常用的設(shè)計(jì)繪圖軟件,而且與建筑物相關(guān)的各種數(shù)據(jù)(材料、幾何尺寸、內(nèi)擾等) 通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)接口與用戶界面相連,因此用戶通過(guò)界面進(jìn)行建筑物的描述，以及調(diào)用相關(guān)模擬模塊進(jìn)行計(jì)算都十分方便，也很容易掌握。DeST 還將模擬計(jì)算的結(jié)果以Excel 報(bào)表的形式輸出，方便用戶查詢和整理。 盡管DeST 的模擬思路是整合建筑環(huán)境及其控制系統(tǒng)的各階段模擬分析工作，但是由于融合了模塊化的思想，繼承了TRNSYS 類軟件模塊靈活的優(yōu)點(diǎn)，其計(jì)算模塊具有較好的開(kāi)放性和可擴(kuò)展性，DeST 可以作為建筑環(huán)境及其控制系統(tǒng)模擬的通用性平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)模塊的不斷完善和軟件的功能擴(kuò)展。12.

23、2建立能耗模型的理論依據(jù)2.2.1建筑物耗冷量指標(biāo)構(gòu)成建筑物耗冷量指標(biāo)是指在自然氣候條件下，為保持室內(nèi)設(shè)定的溫度，單位建筑面積在單位時(shí)間內(nèi)所消耗的需由空調(diào)等降溫設(shè)備提供的冷量，單位為W/m2。建筑物耗冷量由整棟房屋的屋頂、外墻、地面、外窗和門的傳熱耗冷量、房間通風(fēng)換氣耗冷量和室內(nèi)人員、設(shè)備、照明等熱擾所引起的耗冷量三大部分組成。其計(jì)算公式見(jiàn)下式：QR=QRT+QINT+QI,R （2.1）式中: QR建筑物耗冷量指標(biāo)； QRT通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱耗冷量指標(biāo)； QINT通風(fēng)換氣耗冷量指標(biāo)； QI,R室內(nèi)人員、設(shè)備和照明的耗冷量指標(biāo)。2.2.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗冷計(jì)算及分析單位建筑面積通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱耗冷量

24、包括屋頂、外墻、外窗和外門傳熱形成的傳熱耗冷量之和，見(jiàn)下式: QR=Qroof+Qwall+Qwindow+Qdoor （2.2）式中: Qroof一屋頂傳熱耗冷量指標(biāo); Qwall外墻傳熱耗冷量指標(biāo); Qwindow外窗傳熱耗冷量指標(biāo); Qdoor外門傳熱耗冷量指標(biāo)。遮陽(yáng)系數(shù)的計(jì)算，見(jiàn)式(2.6):遮陽(yáng)系數(shù)是對(duì)窗戶系統(tǒng)來(lái)講的，它指窗戶獲得的太陽(yáng)能與玻璃窗在透明、無(wú)遮蔽及其他情況相同時(shí)的得熱(太陽(yáng)能)量之比率，它是一個(gè)表征窗戶系統(tǒng)控制太陽(yáng)能的一個(gè)無(wú)量綱值。為0-1之間的值，值越小，阻擋太陽(yáng)自接輻射的性能越好。因此，窗的遮陽(yáng)系數(shù)從嚴(yán)格意義上說(shuō)是綜合遮陽(yáng)系數(shù)，可以將之定義如下:Ssc=Se.Sf.

25、Mw.Mn （2.6）式中:Ssc一窗的綜合遮陽(yáng)系數(shù); Se窗玻璃的遮蔽系數(shù);2.2.3 建筑能耗的模擬計(jì)算方法 建筑能耗計(jì)算和分析是建筑節(jié)能工作及節(jié)能評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，建筑能耗受當(dāng)?shù)貧夂驐l件、建筑熱環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、室內(nèi)空氣品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、建筑熱工性能、采暖空調(diào)設(shè)備性能和建筑使用管理情況等諸多方面共同制約。因此，建筑能耗計(jì)算是十分重要的前提條件。目前國(guó)內(nèi)外建筑能耗的計(jì)算方法主要借助建筑能耗模擬工具（軟件）。建筑能耗模擬工具中建筑物冷、熱負(fù)荷的計(jì)算方法無(wú)外乎穩(wěn)態(tài)法和動(dòng)態(tài)模擬法。穩(wěn)態(tài)法（簡(jiǎn)易估算方法）穩(wěn)態(tài)方法又稱穩(wěn)態(tài)簡(jiǎn)易計(jì)算法，該方法以穩(wěn)定傳熱為基礎(chǔ)，因而計(jì)算簡(jiǎn)單方便。采暖能耗計(jì)算時(shí)，由于采暖計(jì)算期時(shí)間較長(zhǎng)，溫

26、度的日際波動(dòng)周期較長(zhǎng)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)蓄熱對(duì)采暖計(jì)算期耗熱量的影響很小，在采暖計(jì)算期可以不考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱影響。而且一般只需知道建筑物在采暖計(jì)算期的單位面積耗熱量，并不需要知道耗熱量隨時(shí)間的變化。因此，穩(wěn)態(tài)計(jì)算方法適用于我國(guó)采暖區(qū)的采暖能耗計(jì)算。穩(wěn)態(tài)法包括：有效傳熱系數(shù)法、度日法、BIN方法、溫度濕頻法及滿負(fù)荷系數(shù)法等。動(dòng)態(tài)模擬法動(dòng)態(tài)模擬法以不穩(wěn)定傳熱為基礎(chǔ)，對(duì)各種影響因素考慮較細(xì)，得出的結(jié)果也比較精確。動(dòng)態(tài)法主要包括：反應(yīng)系數(shù)法/傳遞函數(shù)法、有限差分或有限元等數(shù)值方法。目前國(guó)內(nèi)外大多建筑能耗模擬工具均采用此法，用于計(jì)算全年8760小時(shí)建筑逐時(shí)冷熱負(fù)荷。建筑能耗模擬軟件主要用于建筑和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模擬分

27、析，以DOE-2，EnergyPlus和ESP2r等為代表。這類軟件的主要模擬目標(biāo)是建筑和系統(tǒng)的長(zhǎng)周期的動(dòng)態(tài)熱特性（往往以h為時(shí)間步長(zhǎng)），采用的是完備的房間模型和較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)模型及簡(jiǎn)化的或理想化的控制模型，適于模擬分析建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)熱特性，模擬建筑物的全年運(yùn)行能耗，預(yù)測(cè)建筑熱性能和不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式對(duì)能耗的影響。第三章 香島大廈能耗模型的建立和分析3.1 模擬工具 Dest-C能耗模擬軟件3.2模擬對(duì)象的地理位置、氣象條件 青島地處我國(guó)沿海中緯度地區(qū)，地理坐標(biāo)為北緯35°35'-37°09'，東經(jīng)119°30'-121°00&

28、#39;。青島市位于山東半島東南部，東、南瀕臨黃海，東北與煙臺(tái)市接壤，西與濰坊市接壤，西南與日照市接壤。青島包含7區(qū)5市，總面積10654平方公里，總?cè)丝?40.9萬(wàn)，其中市區(qū)1159平方公里，人口265.43萬(wàn)人。新區(qū)距老市區(qū)中心約6公里，面積1.5平方公里。經(jīng)過(guò)7年多的建設(shè)，一個(gè)現(xiàn)代化的新城區(qū)已經(jīng)在市區(qū)東部拔地而起。新區(qū)現(xiàn)總建筑面積383萬(wàn)平方米。青島地處山東半島東南部，位于東經(jīng)119°30121°，北緯35°35'37°09'，東南瀕臨黃海，東北與煙臺(tái)市毗鄰，西與濰坊市相連，西南與日照市接壤。全市總面積10654平方公里，其中市區(qū)1

29、102平方公里，所轄膠州、即墨、平度、膠南、萊西5市9552平方公里。青島市采暖季室外計(jì)算溫度為-6 ，平均溫度0.9，日平均溫度5的天數(shù)為110天，平均相對(duì)濕度66%。夏季室外平均溫度28.1，最大值31.1，波幅在3.0左右。故規(guī)定每年11月15日到次年3月15日為采暖期，每年6月1日到8月30日為空調(diào)季。3.3模型的建立以及參數(shù)的設(shè)置3.3.1參數(shù)的設(shè)置由于DeST中室外計(jì)算參數(shù)中沒(méi)有青島相關(guān)參數(shù)，故采用了同青島地區(qū)地理位置及氣象條件最為接近的山東莒縣地區(qū)典型氣象年的室外計(jì)算參數(shù)。主要參數(shù)如下（由Dest軟件獲得）：圖3.1 青島市全年室外逐時(shí)干球溫度這個(gè)圖表表明了青島一年內(nèi)干球溫度的變

30、化情況，由圖表可知，日干球最低氣溫出現(xiàn)在一月到2月間 圖3.2 青島市各月平均干球溫度 表3.1 青島市全年溫度分布統(tǒng)計(jì)溫度范圍-10-10-5-50055101015152020252530303535時(shí)數(shù)17297867132311791050131715079952080圖3.5 青島市全年溫度分布統(tǒng)計(jì)圖表3.1 建筑主要功能房間設(shè)計(jì)參數(shù)房間最多人數(shù)（人/m2）燈光產(chǎn)熱量（W/ m2）最低新風(fēng)量m3/（人·h）室溫上下限相對(duì)濕度上下限普通辦公室0.11030夏2426冬202260%，35%會(huì)議室0.12020夏2426冬161860%，35%衛(wèi)生間0.11020樓梯間、走廊0

31、.05520空調(diào)運(yùn)行模式：每天7：00-20：00空調(diào)開(kāi)啟；其余時(shí)間關(guān)閉。采暖季：11月15日次年3月15日；供冷季：6月1日8月30日。3.3.2 模型建立 香島大廈 利用DeST建立模型如下圖 3.6-3.18所示： 圖3.7 建筑平面圖（第一層）圖3.8 建筑立面圖（第一層） 圖3.9建筑平面圖（第二層） 圖3.10建筑立面圖（第二層） 圖3.11 建筑平面圖（第三層） 圖3.12 建筑立面圖（第三層） 圖3.13 建筑平面圖（第四層） 圖3.14 建筑立面圖（第四層） 圖3.15 建筑平面圖（第五層） 圖3.16 建筑立面圖（第五層）3.4 香島大廈能耗模擬部分結(jié)果（1）建筑全年逐時(shí)冷

32、熱負(fù)荷曲線如圖3.19：圖3.19 全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線（縱軸坐標(biāo)：KW）由上圖可以看出：建筑全年逐時(shí)負(fù)荷呈現(xiàn)出隨時(shí)間波動(dòng)的變化，中間紅色部分是夏季冷負(fù)荷，兩頭藍(lán)色部分是冬季熱負(fù)荷。過(guò)渡季節(jié)負(fù)荷很小。（3）主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果：表3.3 主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果由模擬結(jié)果可知：此公共建筑采暖季平均熱負(fù)荷指標(biāo)為19.02W/m2；空調(diào)季平均冷負(fù)荷指標(biāo)為30.93W/m2。第四章 香島大廈圍護(hù)結(jié)構(gòu)比較、分析4.1研究不同窗墻比對(duì)建筑影響現(xiàn)假定幾種不同的窗墻比，通過(guò)模擬來(lái)分析不同的窗墻比對(duì)建筑的耗能影響。方案1：南向：0.5，東向：0.5，西向：0.416，北向：0.2 （原建筑）方案2：窗墻比：4個(gè)方向都是0

33、.5方案3：窗墻比：4個(gè)方向都是0.3方案4：窗墻比：4個(gè)方向都是0.24.1.1 方案2模擬結(jié)果（1）建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線圖4.1 建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線（縱軸坐標(biāo)：KW）（2）主要參數(shù)結(jié)果見(jiàn)表4.1表4.1 方案2主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果由上表可知方案2采暖季熱負(fù)荷指標(biāo)為20.47 W/m2，空調(diào)季冷負(fù)荷指標(biāo)為30.26 W/m2。4.1.2 方案3模擬結(jié)果（1）建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線圖4.2 建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線（縱軸坐標(biāo)：KW）主要參數(shù)結(jié)果見(jiàn)表4.2表4.2 方案3主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果由上表可知方案3采暖季熱負(fù)荷指標(biāo)為19.24 W/m2，空調(diào)季冷負(fù)荷指標(biāo)為27.84W/m2。4.1.

34、3 方案4模擬結(jié)果建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線圖4.3 建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線（縱軸坐標(biāo)：KW）表4.3 方案4主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果由上表可知方案4采暖季熱負(fù)荷指標(biāo)為21.33 W/m2，空調(diào)季冷負(fù)荷指標(biāo)為29.85 W/m2。4.1.5 不同窗墻比方案的結(jié)果分析不同窗墻比方案計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表4.4方案全年最大熱負(fù)荷指標(biāo)W/m2全年最大冷負(fù)荷指標(biāo)W/m2全年累計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)kW.h/m2全年累計(jì)冷負(fù)荷指標(biāo)kW.h/m2采暖季熱負(fù)荷指標(biāo)W/m2空調(diào)季冷負(fù)荷指標(biāo)W/m21115.92122.6463.7899.5919.0230.932117.30123.4366.7687.9220.4730.263111

35、.81112.9764.6583.9719.2427.844113.47118.3568.2986.9121.3329.85全年累計(jì)冷熱負(fù)荷柱形圖見(jiàn)圖4.4 圖4.4 全年累計(jì)冷熱負(fù)荷柱形圖（縱軸單位kW.h/m2）由上表及上圖可知3方案的全年累計(jì)冷負(fù)荷最小，1方案的全年累計(jì)熱負(fù)荷最小，而綜合考慮冷熱負(fù)荷時(shí)，3方案要稍優(yōu)于1方案，因此認(rèn)為1方案較為最優(yōu)，即窗墻比為0.3時(shí)最優(yōu)。4.2不同外墻保溫層厚度對(duì)建筑負(fù)荷的影響不同的外墻保溫層厚度不同，隔熱能力各不相同，現(xiàn)選定幾種常見(jiàn)外墻材料進(jìn)行建筑負(fù)荷的對(duì)比分析。4.2.1方案1模擬結(jié)果選用材料（1）建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線圖4.5 建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)

36、荷曲線（縱軸坐標(biāo)：KW）（2）主要參數(shù)結(jié)果見(jiàn)表4.6表4.6 方案1主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果由上表可知方案1采暖季熱負(fù)荷指標(biāo)為13.15 W/m2，空調(diào)季冷負(fù)荷指標(biāo)為31.14 W/m2。4.2.2方案2模擬結(jié)果選用材料（1）建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線圖4.6 建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線（縱軸坐標(biāo)：KW）（2） 主要參數(shù)結(jié)果見(jiàn)表4.7表4.7 方案2主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果由上表可知方案2采暖季熱負(fù)荷指標(biāo)為12.94 W/m2，空調(diào)季冷負(fù)荷指標(biāo)為30.46 W/m2。4.2.3方案3模擬結(jié)果選用材料（1）建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線 圖4.7 建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線（縱軸坐標(biāo)：KW）主要參數(shù)結(jié)果見(jiàn)表4.8表4.8方

37、案3主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果由上表可知方案3采暖季熱負(fù)荷指標(biāo)為13.10 W/m2，空調(diào)季冷負(fù)荷指標(biāo)為30.12 W/m2。4.2.4方案4模擬結(jié)果建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線圖4.8 建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線（縱軸坐標(biāo)：KW）主要參數(shù)結(jié)果見(jiàn)表4.9表4.9方案3主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果由上表可知方案4采暖季熱負(fù)荷指標(biāo)為12.99W/m2，空調(diào)季冷負(fù)荷指標(biāo)為30.55 W/m2。4.2.5 不同外墻保溫層材料及不同厚度對(duì)建筑能耗的對(duì)比分析不同外墻保溫層厚度模擬結(jié)果見(jiàn)表4.10方案/傳熱系數(shù)全年最大熱負(fù)荷指標(biāo)W/m2全年最大冷負(fù)荷指標(biāo)W/m2全年累計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)kW.h/m2全年累計(jì)冷負(fù)荷指標(biāo)kW.h/m2采暖季熱負(fù)

38、荷指標(biāo)W/m2空調(diào)季冷負(fù)荷指標(biāo)W/m21/0.3374.9695.8931.8185.6613.1531.142/0.19473.1692.0729.9085.2612.9430.463/0.34575.5196.3031.5585.6113.1031.124/0.19974.8295.6129.9985.3312.9930.55 全年累計(jì)冷熱負(fù)荷柱形圖見(jiàn)圖4.9圖4.9 全年累計(jì)冷熱負(fù)荷柱形圖（縱軸單位kW.h/m2）由上表及上圖可以看出，保溫層厚度增加，采暖負(fù)荷減少，空調(diào)冷負(fù)荷增加，經(jīng)綜合比較，認(rèn)為2方案的材料在這幾種里面最優(yōu)。4.3不同外窗類型對(duì)建筑負(fù)荷的影響不同的外窗類型，傳熱系數(shù)各不

39、相同，采光能力也有所差異，現(xiàn)通過(guò)對(duì)比幾種常見(jiàn)的外窗類型的耗能分析，來(lái)選取較合理的外窗類型。各方案如表4.11：方案1234外窗類型鍍Low-e膜中空（低透型）鍍Low-e膜中空（高透型）中透低輻射玻璃高透低輻射玻璃4.3.1 方案一能耗分析結(jié)果（1）建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線圖4.10 建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線（縱軸坐標(biāo)：KW）（2）主要參數(shù)結(jié)果見(jiàn)表4.12表4.12方案1主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果由上表可知方案3采暖季熱負(fù)荷指標(biāo)為19.24W/m2，空調(diào)季冷負(fù)荷指標(biāo)為27.84 W/m24.3.2 方案二能耗分析結(jié)果（1）建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線圖4.11 建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線（縱軸坐標(biāo)：KW）主要

40、參數(shù)結(jié)果見(jiàn)表4.13表4.13方案2主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果由上表可知方案2采暖季熱負(fù)荷指標(biāo)為21.53 W/m2，空調(diào)季冷負(fù)荷指標(biāo)為28.44 W/m2。4.3.3 方案三能耗分析結(jié)果（1）建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線圖4.12 建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線（縱軸坐標(biāo)：KW）主要參數(shù)結(jié)果見(jiàn)表4.14表4.14方案3主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果由上表可知方案3采暖季熱負(fù)荷指標(biāo)為19.13 W/m2，空調(diào)季冷負(fù)荷指標(biāo)為28.02 W/m2。4.3.4 方案四能耗分析結(jié)果（1）建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線圖4.13 建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷曲線（縱軸坐標(biāo)：KW）主要參數(shù)結(jié)果見(jiàn)表4.15表4.15方案5主要參數(shù)計(jì)算結(jié)果由上表可知方案5

41、采暖季熱負(fù)荷指標(biāo)為19.15 W/m2，空調(diào)季冷負(fù)荷指標(biāo)為28.09 W/m2。4.3.5 不同外窗類型下建筑能耗分析的對(duì)比各種不同類型的外窗能耗分析主要參數(shù)對(duì)比，如表4.16。全年累計(jì)冷熱負(fù)荷柱形圖見(jiàn)圖4.14。方案全年最大熱負(fù)荷指標(biāo)W/m2全年最大冷負(fù)荷指標(biāo)W/m2全年累計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)kW.h/m2全年累計(jì)冷負(fù)荷指標(biāo)kW.h/m2采暖季熱負(fù)荷指標(biāo)W/m2空調(diào)季冷負(fù)荷指標(biāo)W/m21111.81112.9764.6583.9719.2727.842114.98115.9364.9282.3321.5328.443114.45118.8664.5684.0019.1328.024115.07113

42、.9164.5884.1521.1529.09圖4.14 全年累計(jì)冷熱負(fù)荷柱形圖（縱軸單位kW.h/m2）從上表及上圖可以看出全年累計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)1方案最低，全年累計(jì)冷負(fù)荷指標(biāo)1方案最低，綜合考慮1方案整體負(fù)荷指標(biāo)最低，故1方案較為合理。第5章 結(jié)論、總結(jié)與建議本文中以青島市香港花園香島大廈為研究對(duì)象，進(jìn)行了一次對(duì)能耗分析評(píng)價(jià)的學(xué)習(xí)、嘗試與研究，利用Dest-C軟件對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行了一次較為簡(jiǎn)單的建模，并對(duì)其進(jìn)行了能耗的分析討論。在此基礎(chǔ)上我還利用Dest軟件進(jìn)行了就外圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗在不同材料、不同分配比例等因素影響下的分析、比較，也因此對(duì)建筑能耗方面的知識(shí)有了一個(gè)重新的認(rèn)識(shí)和更多的了解，并把課堂

43、上的知識(shí)向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化。我獲得的結(jié)論有以下幾點(diǎn)：1、在其他參數(shù)不變的條件下，建筑的全年累計(jì)單位熱負(fù)荷隨著外窗傳熱系數(shù)的減小而減小；而建筑的全年累計(jì)單位冷負(fù)荷隨著外窗傳熱系數(shù)的減小而增大。上面建筑全年累計(jì)單位負(fù)荷隨外窗傳熱系數(shù)變化的特性也意味著，改善外窗的傳熱系數(shù)，對(duì)冬季的采暖有顯著作用，而對(duì)夏季的空調(diào)效果并不顯著；2、不同的窗墻比對(duì)于建筑保溫節(jié)能有較大的影響，其中0.3的窗墻比為一個(gè)較佳的比例，另外，南向的結(jié)構(gòu)窗墻比對(duì)于建筑的影響較為明顯，而東、西兩面的影響較小；3、透性的窗體材料主要對(duì)采暖季熱負(fù)荷指標(biāo)影響較大，空調(diào)季冷負(fù)荷指標(biāo)影響較小，如高透性窗體材料會(huì)明顯增大采暖熱負(fù)荷指標(biāo)。4、香島大廈由于大

44、量采用玻璃幕墻作為外墻材料，使其采光性能提升，但保溫性能受影響降低，在空調(diào)季增加冷負(fù)荷，在采暖季增加熱負(fù)荷。故建議在其他因素不考慮的情況下適當(dāng)減小窗墻比的比例。第六章 參考文獻(xiàn)1鄧宇春,清華大學(xué);陳鋒,清華大學(xué);江億,清華大學(xué) 建筑熱環(huán)境設(shè)計(jì)模擬工具包DeST1.0介紹期刊論文；全國(guó)暖通空調(diào)制冷2000年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集；2000清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系DEST開(kāi)發(fā)小組.DEST用戶使用手冊(cè)2004，4.12 GB50189-2005 公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 3左現(xiàn)廣.唐鳴放 國(guó)內(nèi)外建筑能耗調(diào)查與統(tǒng)計(jì)研究期刊論文 -重慶建筑2003(2)4武建勛 空調(diào)建筑統(tǒng)計(jì)能耗模型探討期刊論文 -暖通空調(diào)1996(6)5GBS 0189-2005.公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)6梁珍.趙加寧.路軍 公共建筑能耗主要影響因素的分析期刊論文 -低溫建筑技術(shù)2001(3)7龍惟定.潘毅群.范存養(yǎng).許雷.胡欣 上海公共建筑能耗現(xiàn)狀及節(jié)能潛力分析期刊論文 -暖通空調(diào)1998(6)8梁珍,趙加寧,郭駿;高層辦公建筑能耗調(diào)查與節(jié)能潛