斯维尔软件在水利工程建筑物节能设计中的应用

曾宇光

（山西省水利水电勘测设计研究院 山西太原 030024）

斯维尔软件在水利工程建筑物节能设计中的应用

曾宇光

（山西省水利水电勘测设计研究院 山西太原 030024）

文中介绍了节能设计的原理（包括节能设计的依据、基本概念、计算方法），又结合水工建筑物的工程实例，阐述了斯维尔节能设计软件在实际水利工程建筑物中的运用。

建筑；节能；节能设计软件；电算

1 工程概况

本文以山西省东山供水工程的分调度中心大楼为论述对象，该建筑物为地上局部4层（两个楼梯间局部突出）、1层半地下室的框架结构综合楼。地上1层地面距室外地坪1.35 m，半地下室、地上1至4层层高分别为 3.9 m、4.2 m、3.6 m、3.6 m、3.0 m。该综合楼地上3层以下平面纵向长度为50.8 m，横向长度为16.1 m；4层两个楼梯间的长、宽皆为9 m、3.8 m。地上高度为15.75 m，北向角度为149°。建筑外墙：半地下室为300 mm厚防水混凝土，1至4层为300 mm厚加气混凝土砌块。半地下室有一部分为餐厅、厨房（需采暖），其余部分为戊类物品库房（不需采暖）。半地下室库房部分顶板为控温与非控温楼板；库房与餐厨之间隔墙为采暖与非采暖隔墙。该建筑物立面图见图1。

本文主要介绍该工程的节能设计。

图1 建筑物立面图

2 节能设计的原理

2.1 节能设计依据

调度中心属于公共建筑，节能设计依据现行的《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2015），以下简称《标准》。

2.2 节能设计的基本概念

2.2.1 节能设计基本指标

节能设计有两个名词：体形系数、窗墙面积比。

体形系数是外表面积（主要是外墙面积和屋顶面积、过街门洞面积）与地上体积（外表面积所包围的体积）之比，单位为m2/m3。

窗墙面积比是建筑某一立面的窗户洞口面积与该立面的外墙面积之比，单位为“m2/m2”。

2.2.2 节能设计有关名词

1）热阻

式中：R——多层结构热阻，m2.K/W；《标准》有限值要求的热阻，比如周边地面和非周边地面的热阻。但注意λ＜1.16的材料不计入热阻计算；

R1、R2、…Rn——各层材料热阻，m2.K/W；

δ1、δ2、…δn——各层材料厚度，m；

λ1、λ2、…λn——各层材料导热系数，W/(m.K)；

R0——围护结构热阻，m2.K/W；

Ri——内表面换热阻，m2.K/W（一般取0.11）；

Re——外表面换热阻，m2.K/W（一般取0.04）。

2）传热系数

式中：K——围护结构传热系数，W/（m2.K）；

R0——围护结构热阻，m2.K/W；——外墙平均传热系数，W/（m2.K）；

φ——外墙主体部位传热系数的修正系数，可查《标准》附录A的表A.0.3取值；

Kq——外墙主体部位传热系数，W/（m2.K）。

2.2.3 设计建筑与参照建筑

设计建筑是正在设计的达到节能标准要求的建筑。

参照建筑是围护结构采用热工性能权衡判断时，作为计算全年采暖和空调能耗的假想建筑。其形状、大小、朝向以及内部空间与设计建筑一样，但其体形系数、窗墙比、围护结构的传热系数、屋顶透明部分与屋顶的面积比应符合《标准》要求。

2.2.4 公共建筑分类

《标准》3.1.1条把公共建筑分为两类：甲类（建筑面积大于300m2）和乙类（建筑面积小于等于300m2）。

甲类建筑的体形系数有限值，要小于0.5。乙类建筑的体形系数没有限值，其围护结构热工性能只要满足《标准》3.3.2条的限值即可。本工程为甲类公共建筑。

2.3 节能计算方法

建筑围护结构热工性能判定法和建筑围护结构热工性能权衡判断法是建筑节能计算的两种方法。

建筑围护结构热工性能判定法（以下简称“判定法”）即与建筑节能有关的所有项都要满足《标准》的规定性指标，建筑围护结构判定为节能。

建筑围护结构热工性能权衡判断法（以下简称“判断法”）即如果所设计建筑不满足“判定法”，其采暖和空调耗热量性能小于参照建筑的，建筑围护结构判断为节能。具体计算流程见图2。

图中：R——热阻，m2.K/W；

K——传热系数，W/（m2.K）；

Er——参照建筑1 m2采暖面积全年供暖（本工程冬季室温20℃）和空气调节（本工程夏季室温26℃）系统能耗，kWh/m2；

Ed——设计建筑1 m2采暖面积全年供暖（本工程冬季室温20℃）和空气调节（本工程夏季室温26℃）系统能耗，kW h/m2。

2.4 节能电算软件

本工程的电算软件为绿建斯维尔节能设计软件BECS2016（以下简称“软件”）。

下面就以本工程为例介绍斯维尔节能软件的运用。

3 斯维尔节能软件的运用

3.1 模型的建立

3.1.1 条件图的输入

在“软件”中调入天正建筑软件绘制的本工程各层平面图。核对各层平面图的门窗、墙高信息是否准确。

3.1.2 模型检查

依次点击“软件”工具条[检查]下的各子工具条[重叠检查]、[柱墙检查]、[模型检查]、[墙基检查]，检查各层平面图是否正确。

3.1.3 建楼层框

点击工具条[空间划分]下的子工具条[建楼层框]，先框选出任一楼层的平面图，然后指定对齐点、楼层号及层高，建起该楼层的模型。各个楼层的模型都建起了，整个楼的模型就建起来了。

3.1.4 搜索房间

点击工具条[空间划分]下的子工具条[搜索房间]。这步操作后，“软件”自动生成本工程的建筑轮廓、房间对象及编号、每层建筑面积（3层以下每层皆为789.00 m2，4 层每个楼梯间面积皆为 34.20 m2）；定义库房的房间功能为“空房间”，不需采暖。

3.1.5 模型观察

点击工具条[检查]下的子工具条[模型观察]。此时可对设计、参照建筑模型的每一层平面布局、房间是否采暖及门窗大小进行立体的观察。

3.2 工程设置

点击“软件”工具条[热工设置]下的子工具条[工程设置]：定义工程地理位置在“山西省榆社县”；北向角度的选项为“选择指北针”（“软件”自动识别天正建筑图上画出的指北针）；建筑类型为“公共建筑”；标准选用“公共建筑节能设计标准2015.std（即《标准》）。

3.3 体形系数的输出

点击“软件”工具条[计算]下的子工具条[数据提取]的“计算”按钮，可知：本工程的外表面积2657.17m2，地上体积10 264.95 m3，体形系数0.26。

3.4 节能计算方法的确定

工程建筑地点在榆社县（山西气候分区查得榆社县属于寒冷A区）。工程选定外墙选用30 mm厚挤塑聚苯板保温，外墙的最大传热系数为0.55，大于《标准》表3.3.1-3寒冷地区、体形系数S≤0.30时外墙的传热系数限值0.50，不满足“判定法”要求的外墙传热系数的限值。本工程舍弃“判定法”进行节能计算，采用“判断法”进行计算。

3.5 工程构造试算

在“软件”工具条［设置］子工具条下的[工程构造]中进行定义本工程的热工构造的设定。

3.6 能耗试算

点击工具条 [计算]子工具条下的 [数据提取]的“计算”按钮；再进行[能耗计算]，检查工程构造是否满足“判断法”节能要求。

工程构造设置要配合能耗试算，直至满足节能要求。

3.7 工程构造确定

经反复试算最后确定了本工程热工构造：

屋面：60 mm厚挤塑聚苯板保温。

外墙：30 mm厚挤塑聚苯板保温。

采暖与非采暖隔墙：200 mm厚加气混凝土砌块砌筑。

控温与非控温楼板上加30mm厚挤塑聚苯板保温。

外窗选型为两种：塑料窗框空气厚度12 mm的中空白玻璃的平开窗（外窗构造一）；办公楼正门为全玻璃门，在“软件”中把此门改为窗，选型为断桥铝合金空气厚度9 mm的中空白玻璃窗（外窗构造二）。

地面分为两种做法：库房（非采暖）部分为水泥砂浆地面，餐厨（采暖）部分为铺地砖地面。周边地面（距外墙内表面2 m以内地面）构造做法：地面做法以下铺50 mm厚挤塑聚苯板保温。非周边地面做法：库房部分为水泥砂浆地面（非周边地面构造一），餐厨部分铺30 mm厚挤塑聚苯板保温（非周边地面构造二）。

3.8 能耗计算结果输出

点击工具条[计算]子工具条下的[节能检查]，“软件”“自动形成满足“判定法”的[规定指标]和满足“判断法”的[性能指标]的Excel表各一张。

本工程节能计算采用“判断法”，由[性能指标]Excel表中可见：设计、参照建筑的能耗计算值分别为30.59 kW h/m2及32.26 kWh/m2，标准要求设计建筑的能耗不大于参照建筑的能耗，结论为本工程“性能指标满足节能要求”。

点击[性能指标]表底部按钮[输出报告]，“软件”自动生成包含所有节能信息的满足节能“判断法”的节能设计报告。

点击工具条 [计算]子工具条下的 [报审表]，“软件”自动生成表头为“民用建筑节能工程设计审查备案登记表（公共建筑部分）”的报审表，可供审查单位对本工程的节能计算进行审查。

Application of the Svill Software in the Energy Saving Design of the Water Conservancy Project's Structure

ZENG Yu-guang

The paper introduces the principle of energy-saving design including the basis of energy-saving design，the basic conception and the computing method，and in combination with an actual construction example，narrates the application of the Svill Software of energy-saving design in a water conservancy project's structure.

structure；saving energy；software of energy-saving design；computer calculation

TV698.1

B

2017-03-01

2017-04-10

曾宇光（1977-），女，1999年毕业于太原理工大学建筑工程专业，工程师。

1006-8139（2017）03-013-03