本站小編為你精心準(zhǔn)備了不同材料外遮陽(yáng)節(jié)能量對(duì)比分析參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫(xiě)作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：運(yùn)用建筑節(jié)能軟件PKPM對(duì)理想化建筑模型的各類型外遮陽(yáng)進(jìn)行全年能耗值計(jì)算。對(duì)比無(wú)外遮陽(yáng)的全年能耗值，發(fā)現(xiàn)不同材料外遮陽(yáng)均有利于建筑的節(jié)能。對(duì)比不同材料外遮陽(yáng)的節(jié)能量，發(fā)現(xiàn)不同材料外遮陽(yáng)的節(jié)能效果不同，鋼筋混凝土外遮陽(yáng)節(jié)能效果最優(yōu)，玻璃外遮陽(yáng)節(jié)能效果最差。對(duì)比各遮陽(yáng)形式間不同材料的節(jié)能量最大差值，發(fā)現(xiàn)不同形式外遮陽(yáng)節(jié)能效果對(duì)材料的敏感性不同，擋板式外遮陽(yáng)對(duì)材料最敏感，垂直式外遮陽(yáng)對(duì)材料最不敏感。

關(guān)鍵詞：外遮陽(yáng)；節(jié)能量；能耗值；遮陽(yáng)材料；遮陽(yáng)形式

建筑能耗是社會(huì)總能耗的重要組成部分，建筑節(jié)能對(duì)于緩解能源資源危機(jī)、解決社會(huì)發(fā)展矛盾具有重要作用[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)建筑運(yùn)行能耗約占全社會(huì)總能耗的1/3[2]，政府非常重視建筑節(jié)能工作。建設(shè)部門(mén)已經(jīng)制定了較為完備的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范體系，而節(jié)能計(jì)算也成為建筑設(shè)計(jì)工作中的必備環(huán)節(jié)[3]。采用合理的外遮陽(yáng)可降低外窗太陽(yáng)輻射形成的建筑空調(diào)負(fù)荷，是建筑節(jié)能的有效途徑[4]。建筑節(jié)能是綠色建筑的重要指標(biāo)，隨著綠色建筑的發(fā)展，外遮陽(yáng)的作用也越來(lái)越重要[5]。國(guó)外有學(xué)者從采光、自控系統(tǒng)等角度對(duì)外遮陽(yáng)進(jìn)行研究，如Konstantoglou等[6]研究了建筑遮陽(yáng)的動(dòng)態(tài)操作與采光的關(guān)系，Kirintat等[7]系統(tǒng)研究了外遮陽(yáng)的仿真建模。國(guó)內(nèi)學(xué)者多以某地區(qū)建筑為例從能耗的角度對(duì)外遮陽(yáng)進(jìn)行研究，如肖先波等[8]以湖州和上海居住建筑為例，利用DeST能耗模擬軟件分析水平遮陽(yáng)板深度與建筑能耗之間的關(guān)系；楚洪亮等[9]以上海為居住建筑為例，通過(guò)軟件模擬分析了南向遮陽(yáng)設(shè)施對(duì)建筑能耗的影響；陶求華等[10]以廈門(mén)和上海辦公建筑為例，利用Energy-plus軟件模擬計(jì)算出北向房間外窗采用不同遮陽(yáng)設(shè)施的全年建筑照明能耗和空調(diào)能耗，進(jìn)而分析了北外窗遮陽(yáng)的必要性及優(yōu)化選擇；向俊米等[11]以長(zhǎng)沙市居住建筑為例，利用EcotectAnalysis軟件模擬得出建筑外遮陽(yáng)的最優(yōu)組合方案；李雪等[12]以長(zhǎng)沙地區(qū)住宅為例，利用Energy-plus軟件對(duì)光伏遮陽(yáng)、固定外遮陽(yáng)、卷簾遮陽(yáng)及水平百葉遮陽(yáng)的節(jié)能效果進(jìn)行模擬，并對(duì)其進(jìn)行了綜合能效研究；管玲俐等[13]以南京地區(qū)公共建筑為例，從建筑能耗和炫光的角度分析了百葉外遮陽(yáng)在不同季節(jié)的最優(yōu)開(kāi)啟度；劉國(guó)丹等[14]以青島教學(xué)樓為例，采用EcotectAnalysis軟件對(duì)教室南向外遮陽(yáng)形式與建筑能耗的關(guān)系進(jìn)行了研究；李運(yùn)江等[15]以武漢地區(qū)建筑為例，采用PKPM節(jié)能軟件分析了南向不同類型外遮陽(yáng)對(duì)建筑全年能耗的影響；陳麗華等[16]以合肥地區(qū)建筑為例，運(yùn)用節(jié)能軟件模擬計(jì)算不同形式外遮陽(yáng)建筑的能耗值，分析外遮陽(yáng)形式與建筑節(jié)能之間的關(guān)系。國(guó)外學(xué)者從建筑能耗角度對(duì)外遮陽(yáng)的研究較少，國(guó)內(nèi)學(xué)者大多是從遮陽(yáng)形式、設(shè)置朝向、遮陽(yáng)尺寸等角度研究外遮陽(yáng)與建筑能耗的關(guān)系。現(xiàn)有研究中很少?gòu)牟牧系慕嵌葘?duì)外遮陽(yáng)與建筑能耗間關(guān)系進(jìn)行研究。基于此，文章選取鋼筋混凝土、玻璃鋼、織物、金屬和玻璃5種常用的外遮陽(yáng)材料進(jìn)行研究，以合肥地區(qū)公共建筑為研究對(duì)象，建立一棟理想的建筑模型，運(yùn)用PKPM節(jié)能軟件進(jìn)行模擬計(jì)算。通過(guò)對(duì)比不同材料外遮陽(yáng)建筑的能耗值和節(jié)能量，分析外遮陽(yáng)材料與建筑節(jié)能之間的關(guān)系，為建筑外遮陽(yáng)的設(shè)計(jì)與研究提供一定的理論參考。

1模型的建立

為便于對(duì)外遮陽(yáng)節(jié)能效果進(jìn)行定量分析研究，建立了一個(gè)理想化的建筑模型，如圖1所示。基本信息如下：地點(diǎn)位于合肥市，共3層，建筑總高12.90m，朝向正南，框架結(jié)構(gòu)，體型系數(shù)0.24，建筑面積3684.47m2，建筑表面積3596.93m2，體積14839.37m3，外窗尺寸為4.8m（寬）×2.7m（高），窗墻面積比0.34，各朝向外窗太陽(yáng)得熱系數(shù)均為0.33。為對(duì)比研究不同類型外遮陽(yáng)建筑節(jié)能效果，將建筑模型的平面功能進(jìn)行簡(jiǎn)化，省略相關(guān)輔助用房，僅保留主要辦公用房，使建筑各方向的平面功能、外墻面積及窗墻面比均相等。建筑模型的主要保溫隔熱材料為石墨模塑聚苯板（SEPS），主要物理參數(shù)：密度為22kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.033W/(m•K)，蓄熱系數(shù)為0.32W/(m2•K)。影響建筑能耗的主要圍護(hù)構(gòu)件的構(gòu)造做法如下（從外到內(nèi)）：（1）外墻：20mm厚水泥砂漿、30mm厚石墨模塑聚苯板、200mm厚煤矸石多孔磚、20mm厚石墨模塑聚苯板、20mm水泥砂漿，傳熱系數(shù)為0.64W/(m2•K)。（2）屋面：20mm厚水泥砂漿、5mmSBS改性瀝青防水卷材、20mm厚水泥砂漿、80mm厚石墨模塑聚苯板、輕集料混凝土找坡（最薄處30mm）、100mm厚鋼筋混凝土、20mm厚水泥砂漿，綜合傳熱系數(shù)為0.44W/(m2•K)。（3）外窗：塑框Low-E中空玻璃（6+12A+6)，傳熱系數(shù)為2.00W/(m2•K)。《建筑遮陽(yáng)工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定不同朝向遮陽(yáng)設(shè)計(jì)的優(yōu)先次序?yàn)槲飨颉|向、南向[17]。合肥地區(qū)屬于夏熱冬冷氣候區(qū)，外遮陽(yáng)設(shè)于西向可減少西曬改善室內(nèi)熱環(huán)境。故為了對(duì)不同材料外遮陽(yáng)建筑能耗值進(jìn)行對(duì)比研究，在模擬計(jì)算時(shí)將外遮陽(yáng)均設(shè)置在西向。另外，為了增加模擬計(jì)算數(shù)據(jù)的可比性，將不同形式遮陽(yáng)板的同種參數(shù)設(shè)置相同。遮陽(yáng)板具體參數(shù)設(shè)置如下：①水平遮陽(yáng)：水平板深度1m、水平板角度90°；②垂直遮陽(yáng)：垂直板深度1m、垂直板角度90°；③綜合遮陽(yáng)：水平板深度1m、水平板角度90°、垂直板深度1m、垂直板角度90°；④擋板遮陽(yáng)：擋板高度1m、出挑長(zhǎng)度1m。

2分析方法

此次研究中建筑節(jié)能計(jì)算的主要依據(jù)是《合肥市公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。此標(biāo)準(zhǔn)是以《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2015為基礎(chǔ)，結(jié)合合肥地區(qū)的具體氣候環(huán)境而設(shè)置，具有更嚴(yán)格的節(jié)能要求，一般公共建筑的節(jié)能率均要求達(dá)到65%以上。依據(jù)以上設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定模擬計(jì)算主要參數(shù)[18]：夏季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度26℃，冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度20℃，人均使用面積10m2/人，照明功率9W/m2，電器設(shè)備功率15W/m2，新風(fēng)量30m3/hp。文中采用全年能耗值和節(jié)能量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)對(duì)不同材料外遮陽(yáng)的節(jié)能效果進(jìn)行對(duì)比分析。建筑的能耗值E包括供暖和空調(diào)兩個(gè)方面，其計(jì)算公式[19]：E=EC+EH，式中，E為全年供暖和空調(diào)總耗電量，EC為全年空調(diào)耗電量，EH為全年供暖耗電量，單位均為kW•h/m2。為了更直觀地對(duì)比不同類型外遮陽(yáng)的節(jié)能效果，采用節(jié)能量作為指標(biāo)進(jìn)行分析。此處建筑節(jié)能量定義的是將設(shè)置不同類型外遮陽(yáng)后的能耗值與無(wú)外遮陽(yáng)的能耗值做對(duì)比，其計(jì)算公式為WJ=W-WZ，（1）式中，WJ為建筑的全年總節(jié)能量，W為無(wú)外遮陽(yáng)的建筑全年總耗電量，WZ為設(shè)外遮陽(yáng)的建筑全年總耗電量，單位均為kW•h/m2。建筑能耗模擬采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑工程軟件研究所開(kāi)發(fā)的節(jié)能設(shè)計(jì)軟件PKPM，此軟件在全國(guó)建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐中被廣泛采用，已成為節(jié)能審查的重要依據(jù)。因此，軟件模擬可以提供較準(zhǔn)確的節(jié)能數(shù)據(jù)。對(duì)設(shè)置不同材料外遮陽(yáng)建筑的能耗值進(jìn)行計(jì)算，并從3個(gè)方面對(duì)比分析各數(shù)據(jù)：（1）無(wú)外遮陽(yáng)與各種材料外遮陽(yáng)的建筑能耗值對(duì)比。（2）以無(wú)外遮陽(yáng)全年能耗值為參照，對(duì)比分析各種遮陽(yáng)形式下不同材料外遮陽(yáng)的節(jié)能量。（3）對(duì)比同種遮陽(yáng)形式下不同材料遮陽(yáng)板之間節(jié)能量的最大差值，分析不同形式外遮陽(yáng)間節(jié)能效果對(duì)材料的敏感性。

3計(jì)算結(jié)果分析

3.1能耗值對(duì)比分析

經(jīng)模擬計(jì)算可得設(shè)置不同材料外遮陽(yáng)建筑的全年能耗值，如表1所示。由表1可見(jiàn)，無(wú)外遮陽(yáng)建筑全年能耗值為142346.64kW•h，設(shè)置不同材料外遮陽(yáng)建筑的全年總能耗均小于此值。因此，總體而言，設(shè)置不同材料的外遮陽(yáng)均有利于建筑節(jié)能。然而，設(shè)置不同材料外遮陽(yáng)建筑的節(jié)能效果不盡相同，需要進(jìn)一步的研究。補(bǔ)充說(shuō)明：研究發(fā)現(xiàn)設(shè)置各類型外遮陽(yáng)建筑的節(jié)能量相對(duì)于建筑全年能耗值而言，其數(shù)值很小。然而，一般建筑物設(shè)計(jì)使用年限為50年，重要的紀(jì)念性建筑為100年以上[20]。所以，從建筑的全壽命周期而言，此研究具有重要意義。

3.2節(jié)能量對(duì)比分析

表1由（1）式計(jì)算可得各遮陽(yáng)形式下不同材料外遮陽(yáng)建筑的節(jié)能量，為便于對(duì)比分析，將其繪制成節(jié)能量柱狀圖，如圖2所示。由圖2可見(jiàn)，設(shè)置不同材料外遮陽(yáng)建筑的節(jié)能量不同，鋼筋混凝土材質(zhì)遮陽(yáng)板建筑節(jié)能量最大，之后依次為金屬、玻璃鋼、織物，玻璃材質(zhì)外遮陽(yáng)節(jié)能量最小。節(jié)能量越大說(shuō)明建筑節(jié)能效果越好，據(jù)此可對(duì)不同材料外遮陽(yáng)節(jié)能效果進(jìn)行優(yōu)劣排序。同種材料外遮陽(yáng)在不同遮陽(yáng)形式下的建筑節(jié)能量不同，下面對(duì)各材料遮陽(yáng)板的節(jié)能效果進(jìn)行對(duì)比分析。（1）鋼筋混凝土外遮陽(yáng)：擋板式外遮陽(yáng)建筑節(jié)能量最大，為1471.61kW•h，之后依次為綜合式、水平式、垂直式。對(duì)比具體數(shù)據(jù)可知，綜合式外遮陽(yáng)節(jié)能量接近于水平式與垂直式外遮陽(yáng)節(jié)能量之和，水平式外遮陽(yáng)節(jié)能量相當(dāng)于2倍多的垂直式外遮陽(yáng)節(jié)能量。（2）玻璃鋼、織物、金屬外遮陽(yáng)：金屬外遮陽(yáng)節(jié)能量略小于鋼筋混凝土外遮陽(yáng)，玻璃鋼外遮陽(yáng)節(jié)能量基本為鋼筋混凝土外遮陽(yáng)節(jié)能量的一半，織物外遮陽(yáng)節(jié)能量略小于玻璃鋼外遮陽(yáng)，此3種材料外遮陽(yáng)節(jié)能數(shù)據(jù)的變化與鋼筋混凝土外遮陽(yáng)相似，不再贅述。（3）玻璃外遮陽(yáng)：此材料外遮陽(yáng)建筑節(jié)能量數(shù)據(jù)變化與其他材料完全不同，綜合式外遮陽(yáng)節(jié)能量最大，超過(guò)其他三種遮陽(yáng)形式之和，擋板式外遮陽(yáng)節(jié)能量最小，水平式外遮陽(yáng)節(jié)能量與垂直式相同。鋼筋混凝土和金屬是不透光材料，玻璃鋼、玻璃和織物基本屬于透光材料。由圖3可知，不透光材料外遮陽(yáng)的節(jié)能量遠(yuǎn)大于透光材料，即不透光材料遮陽(yáng)板更有利于建筑節(jié)能。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，各遮陽(yáng)形式下不同材料遮陽(yáng)板之間建筑節(jié)能量的最大差值不同，即鋼筋混凝土外遮陽(yáng)與玻璃外遮陽(yáng)節(jié)能量的差值不同，不同外遮陽(yáng)形式下建筑節(jié)能量最大差值見(jiàn)圖3。從圖3可以看出，擋板式遮陽(yáng)各材料間建筑節(jié)能量差值最大，為1329.54kW•h，之后依次為水平式、綜合式，而垂直式外遮陽(yáng)節(jié)能量的最大差值最小，為240.61kW•h。若同種遮陽(yáng)形式下不同材料外遮陽(yáng)板建筑的節(jié)能量差值越大，則說(shuō)明該遮陽(yáng)形式的節(jié)能效果受材料的影響越大，即節(jié)能效果對(duì)材料的敏感度也越大，反之亦然。由上述分析得出：擋板式外遮陽(yáng)的節(jié)能效果對(duì)材料的敏感度最大，其次是水平式遮陽(yáng)和綜合式遮陽(yáng)，垂直式外遮陽(yáng)的節(jié)能效果對(duì)材料的敏感度最小。

4結(jié)論

利用建筑節(jié)能軟件對(duì)無(wú)外遮陽(yáng)建筑和不同材料外遮陽(yáng)建筑分別建模計(jì)算，得出對(duì)應(yīng)的全年能耗值。以無(wú)外遮陽(yáng)建筑的全年能耗值為參照，對(duì)比分析了不同材料外遮陽(yáng)的能耗數(shù)據(jù)，最終得出以下結(jié)論：（1）總體而言，不同材料的外遮陽(yáng)均有利于建筑的節(jié)能。（2）不同材料的外遮陽(yáng)節(jié)能效果不同，鋼筋混凝土材料節(jié)能效果最優(yōu)，之后依次為金屬、玻璃鋼、織物，而玻璃外遮陽(yáng)節(jié)能效果最差；不透光材料外遮陽(yáng)的節(jié)能效果優(yōu)于透光材料。（3）相同材料下設(shè)置不同形式外遮陽(yáng)建筑的節(jié)能效果不盡相同，對(duì)于鋼筋混凝土、玻璃鋼、織物和金屬材料外遮陽(yáng)而言，擋板式遮陽(yáng)節(jié)能效果最優(yōu)，之后依次為綜合式、水平式、垂直式；設(shè)置玻璃材質(zhì)外遮陽(yáng)時(shí)，綜合式遮陽(yáng)節(jié)能效果最優(yōu)，水平式與垂直式遮陽(yáng)節(jié)能效果相同，擋板式遮陽(yáng)節(jié)能效果最差。（4）不同形式外遮陽(yáng)，其節(jié)能效果對(duì)材料的敏感性不同，擋板式外遮陽(yáng)的節(jié)能效果對(duì)材料最敏感，之后依次為水平式外遮陽(yáng)、綜合式外遮陽(yáng)，而垂直式外遮陽(yáng)節(jié)能效果受材料影響最小。

參考文獻(xiàn)：

[1]李東和,劉甦.夏熱冬暖地區(qū)被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)策略[J].山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào),2017,32(1):55-59.

[2]楊梅蘭.民用建筑節(jié)能技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)探討[J].建筑技術(shù),2012,43(2):163-165.

[3]陳麗華,陳科迪.基于建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的室內(nèi)熱環(huán)境比較研究[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,36(7):831-835.

[4]譚偉敏.從建筑遮陽(yáng)談建筑節(jié)能設(shè)計(jì)探索[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā),2017,44(13):55-56.

[5]楊維菊,馬建輝,徐光.建筑遮陽(yáng)的系統(tǒng)化策略研究[J].華中建筑,2015(10):74-77.

[8]肖先波,曹毅然,李德榮,等.夏熱冬冷地區(qū)水平遮陽(yáng)板深度與建筑能耗之間的關(guān)系[J].工業(yè)建筑,2014(4):49-51.

[9]楚洪亮,孫詩(shī)兵,萬(wàn)成龍.建筑遮陽(yáng)設(shè)施對(duì)建筑能耗的影響分析[J].山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào),2016,31(1):33-37.

[10]陶求華,李崢嶸,蔣福建.北外窗遮陽(yáng)的必要性及遮陽(yáng)設(shè)施的優(yōu)化選擇[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào),2013,36(9):151-158.

[11]向俊米,劉宏成.夏熱冬冷地區(qū)居住建筑的外遮陽(yáng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].建筑科學(xué),2016,32(12):80-84.

[12]李雪,彭晉卿,李念平,等.夏熱冬冷地區(qū)窗戶遮陽(yáng)系統(tǒng)的綜合能效研究[J].建筑科學(xué),2017,33(8):103-110.

[13]管玲俐,李蘇瀧.夏熱冬冷地區(qū)百葉外遮陽(yáng)對(duì)建筑能耗及炫光的影響[J].暖通空調(diào),2018,48(2):93-96.

[14]劉國(guó)丹,李漢云,康云星,等.基于能耗對(duì)教室南向窗口外遮陽(yáng)形式的研究[J].四川建筑科學(xué)研究,2018,44(1):108-113.

[15]李運(yùn)江,李易斌,張輝.基于采暖空調(diào)能耗的武漢地區(qū)建筑南向窗口遮陽(yáng)設(shè)計(jì)[J].土木建筑與環(huán)境工程,2016,38:1-5.

[16]陳麗華,曹穩(wěn).夏熱冬冷地區(qū)建筑外遮陽(yáng)節(jié)能效果對(duì)比研究[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,39(10):1381-1385.

[17]JGJ237-2011,建筑遮陽(yáng)工程技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2011.

[18]DB34/T5060-2016,合肥市公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].合肥：安徽省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳,2017.

[19]GB50189-2015,公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2015.

[20]GB50352-2005,中華人民共和國(guó)建設(shè)部.民用建筑設(shè)計(jì)通則[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2005

作者：曹穩(wěn) 陳麗華 張琴義 吳偉東 單位：安徽科技學(xué)院