辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方案影響因素及對策分析

1、辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)影響因素及對策分析鄭愛武(西安工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院陜西 西安710032)HJ*1/2【摘 要】能源問題是當(dāng)今人類社會面臨的嚴(yán)重問題之一，本文針對目前辦 公建筑能耗現(xiàn)狀，結(jié)合實(shí)際情況，分析了能源消耗的影響因素，重點(diǎn)對辦公建筑 節(jié)能的總體規(guī)劃及設(shè)計(jì)方面的措施進(jìn)行了探討，旨在營造舒適的辦公環(huán)境的同時(shí) 實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，降低能耗的目的，以供設(shè)計(jì)低耗能建筑參考。關(guān)鍵詞辦公建筑；節(jié)能設(shè)計(jì)；能耗Factors and CountermeasuresAnalysis of energy saving effect ofoffice buildi ngZheng Ai-wu(Architecture

2、and Civil Engin eeri ng Xi' an Tech no logy Un iversity Xi 'an Sha nxi 710032 )【Abstract 】The energy problem is one of the serious problems facinghuman society today ， in view of the present situation of energy con sumpti on of office buildi ng ， comb ined with the actual situati on，an alyze

3、s the in flue nee factors of en ergy con sumpti on ， the paper focuses on the overall planning and design of the office building energy-saving measures ， aiming to create a comfortable office en vir onment and achieve en ergy-sav ing emissi on reducti on， to reduceenergy consumption the objective ，

4、for the design of low energyarchitecture refere nee.【Key words 】 Office buildings ； Energy-saving design ； Energy HJ 1. 我國建筑能耗現(xiàn)狀隨著中國城市化進(jìn)程的加快，建筑物的市場需求數(shù)量日益旺盛，建筑能耗的 的總量也在逐年上升，在能源總消費(fèi)量中所長的比例已從上世紀(jì)七十年代末的 10%，上升到目前的1 /3左右。而我國建筑節(jié)能技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，與 氣候接近西歐式或北美國家相比，我國外墻單位面積能耗為發(fā)達(dá)國家同類建筑的 3.5 一 4.5倍，窗戶單位能耗為23倍，屋面3 一 6

5、倍。2. 我國公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)現(xiàn)狀公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)分為兩部分，建筑和建筑熱工設(shè)計(jì)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的權(quán)衡判斷。在建筑和建筑熱工設(shè)計(jì)中的強(qiáng)制性條文中，對建筑的體形系數(shù)、不同窗墻比下的門窗傳熱系數(shù)和窗子遮陽系數(shù)、外墻屋頂外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)、與 非采暖空調(diào)房間相鄰的隔墻的傳熱系數(shù)等作了強(qiáng)制性規(guī)定，當(dāng)設(shè)計(jì)建筑滿足這些強(qiáng)制性條文時(shí)，如果其中某些指標(biāo)不滿足，則應(yīng)進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能的權(quán)衡判 斷。在工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師可能根據(jù)具體情況，調(diào)整各種參數(shù)，使設(shè)計(jì)建筑既滿 足功能和創(chuàng)意的需求，又滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的最低要求。為便于設(shè)計(jì)人員了解建筑和 圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能對能耗的影響，以利于設(shè)計(jì)低耗能建筑，本文針對辦公建筑節(jié)

6、能設(shè)計(jì)中的影響因素進(jìn)行模擬分析，以確定各影響因素對能耗影響的大小。3. 辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)當(dāng)中的影響因素3.1能源消耗方面的影響。節(jié)能方法過于單一。在進(jìn)行辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，很多人注重的是圍護(hù)結(jié)構(gòu)方面的節(jié)能操 作，而且重點(diǎn)放在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能方面，其實(shí)這種節(jié)能理念是比較單一的、片 面的。在實(shí)際過程中的節(jié)能效果也不太理解。 在一般的設(shè)計(jì)流程中，辦公建筑在 能源消耗方面受到的主要影響因素是服務(wù)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)和人員活動等三個(gè)方面 的影響。而在整體的節(jié)能設(shè)計(jì)中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)占據(jù)的建筑設(shè)計(jì)面積是非常小的， 根 本無法代替整體建筑工作當(dāng)中的節(jié)能水平， 在這當(dāng)中，影響因素較大的是建筑當(dāng) 中的形體要素、建筑設(shè)計(jì)

7、的位置、自然通風(fēng)采光能力以及平面功能等。人居環(huán)境的舒適性。隨著人們生活水平的不斷提高，物質(zhì)條件的日益完善，人們對于辦公環(huán)境的 舒適程度也有了更高的要求，這就使得各種需要用電的設(shè)備不斷增多，從而導(dǎo)致辦公建筑在能源消耗方面不斷增加，從而使得辦公建筑在設(shè)計(jì)過程中將面臨更 加嚴(yán)峻的考驗(yàn)。單一的講究節(jié)能。什么是建筑的能源消耗，其實(shí)質(zhì)就是在建筑物完成之后，實(shí)際應(yīng)用過程當(dāng)中 小號的能源總量，其中包括空調(diào)、燈光、通風(fēng)以及熱水等個(gè)個(gè)需要消耗能源的方 面。當(dāng)然也不排除建筑使用的材料、建筑過程中設(shè)施設(shè)備在生產(chǎn)和維護(hù)過程中小 號的能源。所以，在辦公建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)當(dāng)中，千萬不要單一的考慮節(jié)能一個(gè)方 面，而應(yīng)該在建筑設(shè)計(jì)

8、開始時(shí)就把節(jié)能融入到建筑設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)中，把節(jié)能觀念貫徹到真題的辦公建筑設(shè)計(jì)工作中。3.2窗體、墻體之間的比數(shù)影響。（1）從采光、建筑藝術(shù)和室內(nèi)人員感覺角度考慮，公共建筑的窗墻比往往 偏高，從建筑節(jié)能角度，宜適當(dāng)降低窗墻比，為了具體分析窗墻比的影響，將窗 墻比的取值范圍加大，具體分析影響大小。計(jì)算結(jié)果見以下各表。表中數(shù)據(jù)為計(jì) 算條件下的耗能量與參照建筑耗能量之比。(2) 計(jì)算地點(diǎn)北京(參照建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能按 0.5窗墻比w C取值, 窗墻比取實(shí)際值)見表1 OA I0.3Q.35EM広 450,50-55東0.購胃rj, W770.厲砂川0.昕Z0. 9706 U. 9686o wnl.

9、OOU底卿tl0.95W0.96100, 96)*0.99931,000r«x»畀00時(shí)北O(jiān).9W20.<N200.fl 購fill),陽5(3) 計(jì)算地點(diǎn)北京(參照建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能按0.4窗墻比w 0取值,窗墻比取0.45)見表2o比0,30. J50. J5 i :0.550.15a ss4.awsi.).9m1.0000L00063.9649仇施幾0,97)4LOOOO()P99?8Q.SQ55D一的対n. wu西0,650”997B&l.tXXWT. (JOT 1畀00燉J,0031i. mm北0.叫*U.'wti?0 w»lT.

10、tXKK)i.txnoLOOMhOkM(4 )從計(jì)算結(jié)果可以看出窗墻比的影響大小與建筑的朝向和地區(qū)有關(guān)，不 同地區(qū)空調(diào)供冷量和采暖供熱量所占比例明顯不同，所以窗墻比的影響大小取決于其對空調(diào)和采暖耗能量的影響大小。(5)窗墻比的影響隨朝向不同而不同，對于北向，窗墻比的變化對耗能量影響比較有規(guī)律，窗墻比增加 0.05，耗能量約增加1.52.0 %。左右，對于東西 向，窗墻比增加0.05，耗能量約增加11.3 %。左右；對南向的影響，與地區(qū)有 關(guān)，對于北方地區(qū)，在某些窗墻比范圍內(nèi)，窗墻比的加大，耗能量反呈遞減趨勢， 分析原因，因南向房間，全年接受太陽輻射得熱量較多， 使得冬季采暖供熱量減 少，同時(shí)夏

11、季空調(diào)供冷量增加，但兩者之和減少。而對于南方廣州地區(qū)，能耗隨 著南向窗墻比的增大而增大，對于上海地區(qū)，空調(diào)耗能為主，采暖也占一定比例, 南向變化不明顯(6)因此，從全年耗能角度考慮，對于空調(diào)能耗和采暖能耗相當(dāng)，或采暖 能耗所占比例較大的地區(qū)，南向窗墻比在一定范圍內(nèi)變化，對全年能耗影響不大， 設(shè)計(jì)師有一定的選擇空間。4. 現(xiàn)代辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的有效對策分析4.1地面保溫。如果辦公建筑地下沒有大型空間，地底下的溫度變化要比室外的溫度變化小很多，與此同時(shí)，在冬天，這種類型的建筑物，地面散熱主要也是通過靠近外墻的地方傳播擴(kuò)散掉，這個(gè)傳播的距離有0.52.2米的長度，這段距離也要適當(dāng) 的采取一定的保溫措

12、施。但如果辦公建筑下有大型空間，因?yàn)榇髽堑牡匕宀皇峭?全暴露在外部環(huán)境中，這就給保溫工作造就了有利條件，如在辦公間地下室中， 沒有安置保溫設(shè)備，就需要在辦公建筑最下層的地板上采取移動的保溫措施，或者在地板下填充一定厚度的保溫材料，實(shí)現(xiàn)保溫功效。4.2墻體防曬操作。如何防止西曬是辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面。當(dāng)然，可以采用遮陽的方式防止西曬。但有時(shí)候由于經(jīng)濟(jì)原因及圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式方面的限制，往往難以 應(yīng)用或應(yīng)用效果不佳。這時(shí)可以應(yīng)用緩沖層的概念，即在建筑西側(cè)設(shè)置防曬墻。防曬墻一般采用混凝土材料，其離開建筑主體有一段距離。這樣，在夏季其可以 有效的阻擋太陽光的直射，并且防曬墻與建筑之間的空隙能夠形成

13、煙囪效應(yīng)， 起 到拔風(fēng)作用，從而有利于建筑西側(cè)的自然通風(fēng)。 防曬墻離開建筑一段距離，還可 以保證建筑西側(cè)室內(nèi)空間的自然采光。在北方的冬季，其還能阻擋西北風(fēng)的侵襲。并且，由于采用了混凝土材料，防曬墻具有較好的蓄熱性，在陽光照度好的時(shí)候,其蓄積熱量，在建筑西側(cè)形成一個(gè)熱保護(hù)層，可以有效緩解外部氣溫對室內(nèi)環(huán)境 的影響。例如，清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院辦公樓由于用地條件的限制，將主入口設(shè)在了西側(cè)，因此為了防止西曬，實(shí)施方案在建筑西側(cè)設(shè)置了一面距辦公樓主體 4.5 m的大尺度的防曬墻，混凝土防曬墻的吸熱性能和這段距離的拔風(fēng)效應(yīng)，有 效地阻止了西曬對建筑主體的熱影響。防曬墻的工作原理與雙層玻璃幕墻的工作 原理

14、很相似，可以這樣說，防曬墻是雙層玻璃幕墻的變體，它較雙層玻璃幕墻更 為經(jīng)濟(jì)。4.3多功能遮陽構(gòu)件。遮陽構(gòu)件已不僅僅只是單一遮陽功能的構(gòu)件，而是與通風(fēng)、太陽能的利用等 結(jié)合在一起的多功能構(gòu)件。在雙層玻璃幕墻中應(yīng)用遮陽技術(shù)，不僅起到遮陽作用， 還對改善和提高玻璃幕墻的隔熱性能及節(jié)約能源消耗方面具有積極意義。另外， 若將遮陽構(gòu)件與太陽能光電和光熱轉(zhuǎn)換板相結(jié)合， 不僅可以避免遮陽構(gòu)件由于自 身吸熱而導(dǎo)致的溫度升高和熱傳遞等問題，還可以巧妙地將吸收的熱量轉(zhuǎn)換成對 建筑有用的能源加以利用，這也是建筑遮陽構(gòu)件符合多功能發(fā)展的方向。5. 結(jié)論（1）在目前的節(jié)能設(shè)計(jì)中，往往只注重圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能，而缺乏整體的節(jié) 能構(gòu)思，圍護(hù)結(jié)構(gòu)只是建筑設(shè)計(jì)的一部分，其中建筑的選址、體型系數(shù)、平面功 能、自然通風(fēng)和采光等對建筑能耗有較大的影響。（2）對于采暖能耗所占比例較大的北方地區(qū)，應(yīng)最大限度的利用當(dāng)?shù)刈匀唤绲挠欣麠l件，滿足人們對室內(nèi)環(huán)境的人體工程學(xué)的需求， 在初步設(shè)計(jì)的前期為 建筑今后運(yùn)行過程中的節(jié)能創(chuàng)造有利條件；南向窗墻比可在一定范圍內(nèi)適當(dāng)加 大，雖然影響設(shè)備最大容量，但從能耗角度分析，影響不明顯，可以給設(shè)計(jì)師一定的選擇空間。(3) 對于以空調(diào)耗能為主的南方地區(qū)，窗子傳熱系數(shù)對能耗的影響較小(4) 在設(shè)計(jì)空調(diào)