安徽建筑大學(xué) 王勇
安徽建元裝飾工程有限公司 王世好 張兵 楊德勝
【摘要】：隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的不斷發(fā)展，政府部門(mén)愈發(fā)重視建筑物的節能問(wèn)題。為合理控制建筑物內的節能問(wèn)題，本文通過(guò)分析不同類(lèi)型外窗對合肥市住宅建筑能耗的影響，并利用Design Builder能耗模擬軟件計算每年的熱負荷和冷負荷，以此為基礎來(lái)獲得全年累計冷熱消耗量。同時(shí)，分析不同外窗的節能效率和經(jīng)濟性，并從經(jīng)濟性的投資回收期、差額凈現值兩個(gè)方面進(jìn)行闡述。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現，在合肥市，LOW-E玻璃的節能性要超過(guò)其他玻璃。
【關(guān)鍵詞】：公共建筑;節能分析;外窗玻璃;經(jīng)濟分析
一、 前言
近年來(lái)，我國建筑物數量呈現逐年遞增的態(tài)勢。城鄉建筑中有90%屬于高能耗建筑物，新建建筑物中高能耗建筑物甚至達到95%。建筑圍護結構設計是整個(gè)建筑節能的基礎環(huán)節，在以往圍護結構設計中外窗面積占到了1/3，通過(guò)外窗傳熱所產(chǎn)生的能耗是整個(gè)墻體的數倍。為進(jìn)一步實(shí)現國家提倡的節約能耗戰略計劃，合肥市提出商業(yè)節能執行標準，規定城鎮新建建筑物節能高于50%，施工階段強制性標準達標率達到并超過(guò)98%。在信息化時(shí)代背景下，國內對窗體材料節能重視程度不足，但從目前外窗節能情況來(lái)看，利用節能窗作為建筑物外窗，具有效果顯著(zhù)、投資少、收回快等特點(diǎn)，能有效滿(mǎn)足國家節能規定，所以加大外窗節能研究力度對提高建筑物能源利用率有重要意義[1]。
二、 工程概況
信達銀信廣場(chǎng)項目坐落于合肥市高新區黃山路與科學(xué)大道交口處，西至科學(xué)大道，東側為城市綠化。規劃用地總面積約14.43畝，總建筑面積63272.7平方米。地上分兩個(gè)單體，其中高層寫(xiě)字樓(25F)36917.68平方米，多層寫(xiě)字樓(6F)11172平方米;地下兩層，建筑面積14896.55平方米[2]。
三、 建模仿真及外窗改造方案
(一) 建模仿真軟件和建筑模型
在信息化時(shí)代背景下，通常利用Design Builder、DOE-2、BLAST等軟件作為能耗模擬軟件。本文主要使用Design Builder軟件來(lái)開(kāi)展建模仿真工作，該軟件能準確模擬出項目的全年累計冷負荷和熱負荷、全年建筑總能耗、峰值熱負荷和冷負荷等內容[3]。
(二) 最初建筑模型參數設置
根據研究對象的工廠(chǎng)實(shí)際情況來(lái)確定軟件實(shí)際數值，其中建筑最初維護結構材料和參數如下：
1. 外墻結構：墻體材料200mm+水泥砂漿20mm+保溫材料20mm
2.屋頂結構：油氈5mm+陶土瓦25mm+巖棉240mm
3. 外墻：無(wú)遮陽(yáng)設施+單片透明玻璃6mm+塑鋼窗框
(三) 外窗改造方案
目前合肥市常用的節能建筑外窗玻璃材料參數和價(jià)格如表1所示。本文通過(guò)對其中五種外窗方案進(jìn)行模擬分析，給合肥市外窗玻璃選型提供最合理的方案[4]。
四、 外窗選型方案仿真結構及分析
(一) 外窗選型方案能耗仿真結構
全年總耗電量主要包括生活用熱水、房間耗電、全年制冷耗電等，全年總能耗是指全年總熱能耗和全年總耗電量之和。利用Design Builder軟件能準確計算出建筑物每年的熱負荷和冷負荷。經(jīng)試驗發(fā)現，每年中旬是冷負荷的最高值，上旬是熱負荷的巔峰值，其全年總耗電量在136429.8KW*H。同時(shí)，就國內外窗節能情況而言，利用節能窗作為建筑物外窗，具有效果顯著(zhù)、投資少、收回快等特點(diǎn)，能有效滿(mǎn)足國家節能規定，所以加大外窗節能研究力度對提高建筑物能源利用率有重要意義。通過(guò)從不同方面分析外窗玻璃存在的優(yōu)勢，LOW-E中空玻璃節能效果最佳[5]。
(二) 外窗選型方案節能性和經(jīng)濟性分析
1. 外窗選型方案節能性分析
以單片透明玻璃材料為基礎，科學(xué)分析出其他幾種外窗材料的節能效果和能耗效果(如表2所示)。表2節能效果主要體現在以下幾個(gè)方面：
(1) LOW-E中空玻璃在全年采暖能耗方面節能效果最佳，其與單片玻璃相比，采暖能耗降低了7.58%，尤其是冬季的熱負荷下降非常明顯。
(2) 從制冷節能效果方面來(lái)看，熱反射鍍膜玻璃性能完全符合標準要求，其制冷下降率最好，達到12.05%，且風(fēng)氣冷負荷下降了7.85%。
(3) 全年制冷耗電量是整個(gè)耗電量的重要環(huán)節。由于窗體材料存在較強的差異性，其耗電量會(huì )出現不同程度的差距，下降頻率只有4.12%。但由于熱反射鍍膜玻璃在冬季采暖能耗要遠超基礎值，所以全年總能耗與基礎方案相比增加了1.22%。
2. 外窗選型方案經(jīng)濟性分析
經(jīng)濟性包括投資回收期和差額凈現值。差額凈現值是用來(lái)確定方案實(shí)際經(jīng)濟效果的，當其數值超過(guò)0時(shí)，代表該方案具有一定可行性，且數值越高，方案可行性越高。具體計算如公式(1)所示。
五、 總結
綜上所述，利用模擬分析方法進(jìn)一步分析多樣化窗體材料后，確定利用LOW-E中空玻璃作為窗體材料可達到全年總能耗最低值的目標，能給建筑企業(yè)帶來(lái)較大的經(jīng)濟效益。因此，可將該種玻璃運用到所處氣候環(huán)境相同的建筑物內，且相比于普通單片透明玻璃而言，熱反射鍍膜中空玻璃和透明中空玻璃都具有較強的節能效果?；诖?，本文通過(guò)分析不同類(lèi)型外窗對合肥市住宅建筑能耗的影響，并利用Design Builder能耗模擬軟件計算每年的熱負荷和冷負荷，以此為基礎來(lái)獲得全年累計冷熱消耗量。同時(shí)，分析不同外窗的節能效率和經(jīng)濟性，并從經(jīng)濟性的投資回收期、差額凈現值兩個(gè)方面進(jìn)行闡述。
參考文獻：
[1] 法國圣戈班玻璃廠(chǎng). 帶有近紅外觀(guān)察系統的車(chē)輛用層壓窗玻璃和設備及其制備：CN202080006368.2[P]. 2021-09-07.
[2] 國家市場(chǎng)監督管理總局、國家標準化管理委員會(huì ). 建筑玻璃可見(jiàn)光透射比、太陽(yáng)光直接透射比、太陽(yáng)能總透射比、紫外線(xiàn)透射比及有關(guān)窗玻璃參數的測定：GB/T 2680-2021[S]. 2021.
[3] 法國圣戈班玻璃廠(chǎng). 在窗玻璃的邊緣或外部面上具有母線(xiàn)的含加熱絲的窗玻璃:CN201880064737.6[P]. 2020-05-15.
[4] 代春泉,邢光雪,韓飛. 無(wú)源式建筑外窗節能機理及其工程應用研究 ——以中德生態(tài)園被動(dòng)房體驗中心為例[J]. 建筑經(jīng)濟，2019，40(8):111-115.
[5] 法國圣戈班玻璃廠(chǎng). 具有外部發(fā)光信號的車(chē)輛窗玻璃、包含該窗玻璃的車(chē)輛和制造：CN201880003748.3[P]. 2019-08-06.
