建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中體形系數(shù)的規(guī)定范文

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摘要：

現(xiàn)行的建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對體形系數(shù)作強(qiáng)制性規(guī)定，但標(biāo)準(zhǔn)研究制定體形系數(shù)相關(guān)規(guī)定時對建筑使用模式的假設(shè)與實際情況之間有很大差別，而且標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于體形系數(shù)的強(qiáng)制性規(guī)定限制了實際中建筑師對建筑體形的設(shè)計。本文針對建筑使用模式和建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能對建筑能耗的影響，分析了建筑體形系數(shù)與建筑能耗的關(guān)系，認(rèn)為在嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)，為降低采暖能耗，對建筑體形系數(shù)限值是合理的，但出于降低建筑總能耗的目，仍需謹(jǐn)慎設(shè)計建筑體形；但對于南方地區(qū)，建議不對體形系數(shù)進(jìn)行限制。在氣候適宜的地區(qū)，為充分利用自然通風(fēng)、自然采光，可以適當(dāng)放大體形系數(shù)。

關(guān)鍵詞：

建筑節(jié)能；體形系數(shù)；使用模式；能耗模擬

建筑物的體形系數(shù)是我國建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中的重要概念[1]，體形系數(shù)越大，單位體積通過單位外表面積的得熱或散熱就越多，反之亦然。而且，室內(nèi)外溫差越大，這一規(guī)律表現(xiàn)得越明顯，因此標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定控制體形系數(shù)。從1986年頒布的我國第一部建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（JGJ26-86）起，到嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（JGJ26-2010，夏熱冬冷地區(qū)的居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（JGJ134-2010）以及《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-2005），均對體形系數(shù)做了強(qiáng)制性規(guī)定[2]。而且建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的各項指標(biāo)如傳熱系數(shù)、窗墻比等均據(jù)此設(shè)定了不同的限值要求。如果不滿足該指標(biāo)要求則需要進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的權(quán)衡判斷，以評價擬建建筑是否符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。我國建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的編制思路是“先北方（嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)）后南方”，而且標(biāo)準(zhǔn)中限制體形系數(shù)的前提是假定建筑在采暖或空調(diào)季，暖通空調(diào)系統(tǒng)連續(xù)運行，即為“全空間、全時間”的運行模式[3]。我國北方城鎮(zhèn)居住建筑大部分采用集中采暖系統(tǒng)，在整個采暖期內(nèi)，對全部的建筑空間進(jìn)行采暖，這與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中假設(shè)的建筑使用方式基本相同。但在夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)，廣泛存在的是一種“部分空間、部分時間”的空調(diào)采暖方式，其運行模式與標(biāo)準(zhǔn)制定中假設(shè)的運行模式有較大差別。本文考慮建筑的使用模式，分析體形系數(shù)與建筑能耗、建筑節(jié)能之間的關(guān)系，對建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中體形系數(shù)的規(guī)定進(jìn)行探討。

1、研究方法

本文選取北京和上海分別作為寒冷地區(qū)和夏熱冬冷地區(qū)的典型代表，考慮建筑的使用模式及提升圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能對建筑能耗的影響，利用建筑能耗模擬軟件對不同體形系數(shù)的建筑進(jìn)行模擬，計算得到建筑全年能耗。由于建筑本身是一個復(fù)雜的、多因素相互耦合作用的系統(tǒng)，因此系統(tǒng)有效的建筑能耗性能分析往往需要借助一些能耗模擬軟件來完成。目前常用的能耗分析軟件有DOE-2，eQUEST，Ener-gyPlus，ESP-r，DeST等[4]。根據(jù)現(xiàn)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于建筑體形系數(shù)的限值規(guī)定（見表1），選取不同體量、不同體形系數(shù)的建筑為對象，利用建筑能耗模擬軟件eQUEST計算得到其能耗結(jié)果。

2、模擬計算

2.1建筑模型建筑模型分為A戶型組和B戶型組，A戶型組的4個建筑模型體形系數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)限值范圍內(nèi)，B戶型組4個建筑模型的體形系數(shù)均大于A戶型組中對應(yīng)建筑層數(shù)的模型的體形系數(shù)，且當(dāng)把模型運用到上海地區(qū)時，B戶型組模型的體形系數(shù)已超出上海居住建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的體形系數(shù)限值。建筑層高相同，均為2.9m，A戶型組和B戶型組所對應(yīng)的體形系數(shù)如圖1所示，體形系數(shù)隨著建筑層數(shù)（建筑樓高）的增加而減小。建筑朝向為建筑長邊朝南北方向，建筑模型參數(shù)見表2。

2.2模型參數(shù)設(shè)置將圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)設(shè)置分為兩組，第一組按照建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的限值設(shè)置，第二組加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能，設(shè)置的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)優(yōu)于第一組，圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)設(shè)置如表3。在模擬中先將A戶型組和B戶型組的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)按照第一組圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置，然后再將體形系數(shù)較大的B戶型組的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能加強(qiáng)，按照第二組設(shè)置。模擬結(jié)果分析中將以上三組簡記為：A戶型組、B戶型組及B戶型圍護(hù)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)組。以下模型輸入?yún)?shù)均相同：（1）內(nèi)部負(fù)荷：人員密度40m2/p，照明7W/m2，設(shè)備5W/m2，廚房電器5W/m2。（2）居住建筑模擬均考慮自然采光，當(dāng)自然光能滿足室內(nèi)照度要求時調(diào)暗或關(guān)閉照明設(shè)備。（3）室內(nèi)設(shè)計溫度：夏季26℃，冬季18℃。（4）冷熱源采用分體式空調(diào)；制冷COP：2.89，制熱COP：3.16。（5）考慮居住建筑空調(diào)不設(shè)新風(fēng)，而采用開窗換氣，設(shè)置居住建筑滲透率為0.5ACH，并輔以滲透時間表，以模擬開窗行為。對于居住建筑，由于居住人群的生活習(xí)慣各異，使得居住建筑室內(nèi)負(fù)荷和用能系統(tǒng)運行時間表較難統(tǒng)一。居住建筑的使用情況具有很強(qiáng)的不確定性，大體有以下四種情景。為了使建筑能耗模擬結(jié)果更接近實際運行情況，需設(shè)定合適的使用情景。本研究中選用綜合了常見4種居住建筑情景的“綜合情景”來進(jìn)行模擬計算。在模擬過程中，為綜合考慮以上四種情景，分別對其設(shè)定不同的各類負(fù)荷（包括人員、照明、非廚房設(shè)備）和空調(diào)系統(tǒng)使用時間表，并且通過實際調(diào)研確定各種情景的用戶數(shù)占比。其中各類使用情景的用戶占比依次為40%、20%、15%和25%。另外，暖通空調(diào)系統(tǒng)使用方式為：北京地區(qū)采暖季連續(xù)供熱，采用“全部空間、全部時間”的運行模式，制冷季間歇制冷，采用“部分空間、部分時間”的運行模式；而上海地區(qū)則全年采用“部分空間、部分時間”的運行模式.。室內(nèi)負(fù)荷及空調(diào)系統(tǒng)時間表如圖2、圖3。

2.3計算結(jié)果通過軟件計算得到建筑全年能耗。北京地區(qū)采用連續(xù)的集中采暖，采暖能耗與其他能耗分別列出，結(jié)果如圖5、6。

3、結(jié)果分析

3.1圖5、圖6給出了北京地區(qū)居住建筑模型的計算結(jié)果，從三組模型結(jié)果可知，隨著體形系數(shù)的增加，單位面積采暖能耗有明顯的增加趨勢，而單位面積供冷能耗及照明能耗有降低趨勢。在相同的建筑層數(shù)（建筑高度）情況下，體形系數(shù)越大，建筑能耗越大。另外，如果加強(qiáng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能，體形系數(shù)較大的建筑的全年能耗也有可能小于體形系數(shù)較小的建筑。

3.2圖7給出了上海地區(qū)居住建筑模型的計算結(jié)果，從三組模型結(jié)果可知，隨著體形系數(shù)的增加，供熱能耗變化不明顯，供冷能耗及照明能耗減少，建筑總能耗有明顯的下降趨勢。相同的建筑層數(shù)（建筑高度），體形系數(shù)越大，建筑能耗越大。同樣，如果加強(qiáng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能，體形系數(shù)較大的建筑的全年能耗也有可能小于體形系數(shù)較小的建筑。

3.3分析體形系數(shù)供冷能耗及照明能耗降低的原因，可能是體形系數(shù)越大，單位建筑體積，受室外環(huán)境影響的面積越大，利用自然通風(fēng)的可能性越大，有利于降低夏季室內(nèi)負(fù)荷，建筑利用自然采光的潛力也越大，建筑利用自然采光滿足室內(nèi)照度要求的時間增長，降低照明能耗，進(jìn)而又降低了室內(nèi)負(fù)荷。3.4如圖8所示，當(dāng)體形系數(shù)較小的A戶型組采用情景二的使用模式時，其建筑能耗結(jié)果遠(yuǎn)大于體形系數(shù)較大的B戶型組建筑在情景三使用模式下的能耗。建筑的使用模式對建筑能耗的影響較大，采用不同的使用情景所計算得出的能耗結(jié)果差別很大。

4、結(jié)論

嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)由于室內(nèi)外溫差較大以及“全部時間、全部空間”的采暖方式，導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱引起的熱負(fù)荷比重很大，且建筑物的體形系數(shù)越大，其影響程度越大。因此，為降低建筑采暖能耗，嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)居住建筑設(shè)計仍需限制建筑體形系數(shù)，但考慮自然采光及自然通風(fēng)對降低建筑能耗的影響，建議適度放大對體形系數(shù)的限值。另一方面，對于以上海為代表的夏熱冬冷地區(qū)，考慮到這一地區(qū)冬季持續(xù)時間短、室內(nèi)外溫差遠(yuǎn)不如嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的大以及廣泛存在的“部分空間、部分時間”的間歇空調(diào)采暖運行方式等原因，建議不對建筑體形系數(shù)進(jìn)行限制。對于被動式建筑設(shè)計，由于自然通風(fēng)、自然采光有助于降低建筑空調(diào)及照明能耗，因此在氣候適宜的前提下，可以適當(dāng)放大體形系數(shù)以充分利用被動式能源，降低建筑能源需求。此外，建筑的使用模式對建筑能耗影響較大，建筑的節(jié)能設(shè)計應(yīng)因地制宜，適應(yīng)不同的建筑使用模式。

參考文獻(xiàn)：

[1]JGJ26-2010,嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[S]

[2]蘭兵,黃凌江.對建筑物體形系數(shù)與節(jié)能關(guān)系的質(zhì)疑[J].建筑節(jié)能,2013,41(05):65-70

[3]楊秀,張聲遠(yuǎn),齊曄,江億.建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與節(jié)能量估算[J].城市發(fā)展研究,2011,18(10):7-13

[4]潘毅群,左明明,李玉明.建筑能耗模擬——綠色建筑設(shè)計與建筑節(jié)能改造的支持工具之一:基本原理與軟件[J].制冷與空調(diào)(四川),2008,22(3):10-16+9

[5]DB11/891-2012,北京市居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[S]

[6]DGTJ08-205-2011,上海市居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[S]

作者：林美順 潘毅群 朱明亞 王秋澗 單位：同濟(jì)大學(xué)