办公建筑节能设计方案影响因素及对策分析

1、办公建筑节能设计影响因素及对策分析郑爱武(西安工业大学建工学院陕西 西安710032)HJ*1/2【摘 要】能源问题是当今人类社会面临的严重问题之一，本文针对目前办 公建筑能耗现状，结合实际情况，分析了能源消耗的影响因素，重点对办公建筑 节能的总体规划及设计方面的措施进行了探讨，旨在营造舒适的办公环境的同时 实现节能减排，降低能耗的目的，以供设计低耗能建筑参考。关键词办公建筑；节能设计；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. 我国建筑能耗现状随着中国城市化进程的加快，建筑物的市场需求数量日益旺盛，建筑能耗的 的总量也在逐年上升，在能源总消费量中所长的比例已从上世纪七十年代末的 10%，上升到目前的1 /3左右。而我国建筑节能技术远远落后于发达国家，与 气候接近西欧式或北美国家相比，我国外墙单位面积能耗为发达国家同类建筑的 3.5 一 4.5倍，窗户单位能耗为23倍，屋面3 一 6

5、倍。2. 我国公共建筑节能设计现状公共建筑节能设计分为两部分，建筑和建筑热工设计和围护结构热工性能的权衡判断。在建筑和建筑热工设计中的强制性条文中，对建筑的体形系数、不同窗墙比下的门窗传热系数和窗子遮阳系数、外墙屋顶外围护结构的传热系数、与 非采暖空调房间相邻的隔墙的传热系数等作了强制性规定，当设计建筑满足这些强制性条文时，如果其中某些指标不满足，则应进行围护结构热工性能的权衡判 断。在工程设计中，设计师可能根据具体情况，调整各种参数，使设计建筑既满 足功能和创意的需求，又满足节能标准的最低要求。为便于设计人员了解建筑和 围护结构热工性能对能耗的影响，以利于设计低耗能建筑，本文针对办公建筑节

6、能设计中的影响因素进行模拟分析，以确定各影响因素对能耗影响的大小。3. 办公建筑节能设计当中的影响因素3.1能源消耗方面的影响。节能方法过于单一。在进行办公建筑节能设计过程中，很多人注重的是围护结构方面的节能操 作，而且重点放在外围护结构的节能方面，其实这种节能理念是比较单一的、片 面的。在实际过程中的节能效果也不太理解。 在一般的设计流程中，办公建筑在 能源消耗方面受到的主要影响因素是服务设计、建筑设计和人员活动等三个方面 的影响。而在整体的节能设计中，围护结构占据的建筑设计面积是非常小的， 根 本无法代替整体建筑工作当中的节能水平， 在这当中，影响因素较大的是建筑当 中的形体要素、建筑设计

7、的位置、自然通风采光能力以及平面功能等。人居环境的舒适性。随着人们生活水平的不断提高，物质条件的日益完善，人们对于办公环境的 舒适程度也有了更高的要求，这就使得各种需要用电的设备不断增多，从而导致办公建筑在能源消耗方面不断增加，从而使得办公建筑在设计过程中将面临更 加严峻的考验。单一的讲究节能。什么是建筑的能源消耗，其实质就是在建筑物完成之后，实际应用过程当中 小号的能源总量，其中包括空调、灯光、通风以及热水等个个需要消耗能源的方 面。当然也不排除建筑使用的材料、建筑过程中设施设备在生产和维护过程中小 号的能源。所以，在办公建筑的节能设计当中，千万不要单一的考虑节能一个方 面，而应该在建筑设计

8、开始时就把节能融入到建筑设计的每一个环节中，把节能观念贯彻到真题的办公建筑设计工作中。3.2窗体、墙体之间的比数影响。（1）从采光、建筑艺术和室内人员感觉角度考虑，公共建筑的窗墙比往往 偏高，从建筑节能角度，宜适当降低窗墙比，为了具体分析窗墙比的影响，将窗 墙比的取值范围加大，具体分析影响大小。计算结果见以下各表。表中数据为计 算条件下的耗能量与参照建筑耗能量之比。(2) 计算地点北京(参照建筑围护结构热工性能按 0.5窗墙比w C取值, 窗墙比取实际值)见表1 OA I0.3Q.35EM広 450,50-55东0.购胃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时北O.9W20.<N200.fl 购fill),阳5(3) 计算地点北京(参照建筑围护结构热工性能按0.4窗墙比w 0取值,窗墙比取0.45)见表2o比0,30. J50. J5 i :0.550.15a ss4.awsi.).9m1.0000L00063.9649仇施几0,97)4LOOOO()P99?8Q.SQ55D一的対n. wu西0,650”997B&l.tXXWT. (JOT 1畀00炖J,0031i. mm北0.叫*U.'wti?0 w»lT.

10、tXKK)i.txnoLOOMhOkM(4 )从计算结果可以看出窗墙比的影响大小与建筑的朝向和地区有关，不 同地区空调供冷量和采暖供热量所占比例明显不同，所以窗墙比的影响大小取决于其对空调和采暖耗能量的影响大小。(5)窗墙比的影响随朝向不同而不同，对于北向，窗墙比的变化对耗能量影响比较有规律，窗墙比增加 0.05，耗能量约增加1.52.0 %。左右，对于东西 向，窗墙比增加0.05，耗能量约增加11.3 %。左右；对南向的影响，与地区有 关，对于北方地区，在某些窗墙比范围内，窗墙比的加大，耗能量反呈递减趋势， 分析原因，因南向房间，全年接受太阳辐射得热量较多， 使得冬季采暖供热量减 少，同时夏

11、季空调供冷量增加，但两者之和减少。而对于南方广州地区，能耗随 着南向窗墙比的增大而增大，对于上海地区，空调耗能为主，采暖也占一定比例, 南向变化不明显(6)因此，从全年耗能角度考虑，对于空调能耗和采暖能耗相当，或采暖 能耗所占比例较大的地区，南向窗墙比在一定范围内变化，对全年能耗影响不大， 设计师有一定的选择空间。4. 现代办公建筑节能设计的有效对策分析4.1地面保温。如果办公建筑地下没有大型空间，地底下的温度变化要比室外的温度变化小很多，与此同时，在冬天，这种类型的建筑物，地面散热主要也是通过靠近外墙的地方传播扩散掉，这个传播的距离有0.52.2米的长度，这段距离也要适当 的采取一定的保温措

12、施。但如果办公建筑下有大型空间，因为大楼的地板不是完 全暴露在外部环境中，这就给保温工作造就了有利条件，如在办公间地下室中， 没有安置保温设备，就需要在办公建筑最下层的地板上采取移动的保温措施，或者在地板下填充一定厚度的保温材料，实现保温功效。4.2墙体防晒操作。如何防止西晒是办公建筑节能设计的一个重要方面。当然，可以采用遮阳的方式防止西晒。但有时候由于经济原因及围护结构形式方面的限制，往往难以 应用或应用效果不佳。这时可以应用缓冲层的概念，即在建筑西侧设置防晒墙。防晒墙一般采用混凝土材料，其离开建筑主体有一段距离。这样，在夏季其可以 有效的阻挡太阳光的直射，并且防晒墙与建筑之间的空隙能够形成

13、烟囱效应， 起 到拔风作用，从而有利于建筑西侧的自然通风。 防晒墙离开建筑一段距离，还可 以保证建筑西侧室内空间的自然采光。在北方的冬季，其还能阻挡西北风的侵袭。并且，由于采用了混凝土材料，防晒墙具有较好的蓄热性，在阳光照度好的时候,其蓄积热量，在建筑西侧形成一个热保护层，可以有效缓解外部气温对室内环境 的影响。例如，清华大学建筑设计研究院办公楼由于用地条件的限制，将主入口设在了西侧，因此为了防止西晒，实施方案在建筑西侧设置了一面距办公楼主体 4.5 m的大尺度的防晒墙，混凝土防晒墙的吸热性能和这段距离的拔风效应，有 效地阻止了西晒对建筑主体的热影响。防晒墙的工作原理与双层玻璃幕墙的工作 原理

14、很相似，可以这样说，防晒墙是双层玻璃幕墙的变体，它较双层玻璃幕墙更 为经济。4.3多功能遮阳构件。遮阳构件已不仅仅只是单一遮阳功能的构件，而是与通风、太阳能的利用等 结合在一起的多功能构件。在双层玻璃幕墙中应用遮阳技术，不仅起到遮阳作用， 还对改善和提高玻璃幕墙的隔热性能及节约能源消耗方面具有积极意义。另外， 若将遮阳构件与太阳能光电和光热转换板相结合， 不仅可以避免遮阳构件由于自 身吸热而导致的温度升高和热传递等问题，还可以巧妙地将吸收的热量转换成对 建筑有用的能源加以利用，这也是建筑遮阳构件符合多功能发展的方向。5. 结论（1）在目前的节能设计中，往往只注重围护结构的节能，而缺乏整体的节 能构思，围护结构只是建筑设计的一部分，其中建筑的选址、体型系数、平面功 能、自然通风和采光等对建筑能耗有较大的影响。（2）对于采暖能耗所占比例较大的北方地区，应最大限度的利用当地自然界的有利条件，满足人们对室内环境的人体工程学的需求， 在初步设计的前期为 建筑今后运行过程中的节能创造有利条件；南向窗墙比可在一定范围内适当加 大，虽然影响设备最大容量，但从能耗角度分析，影响不明显，可以给设计师一定的选择空间。(3) 对于以空调耗能为主的南方地区，窗子传热系数对能耗的影响较小(4) 在设计空调