不同节能改造技术对建筑能耗的影响

郑桂兴 鲍虎

摘要：本文对节能设计软件BECS进行了详细介绍，并利用其进行建模，然后通过改变当前住宅的屋面保温材料、外墙保温材料、外窗结构以及外墙涂料颜色等方案，分析出不同节能改造技术对建筑耗能的影响。

关键词：节能改造技术；建筑耗能；影响

随着社会经济的不断发展，建筑耗能也在不断的增加，已经追赶上交通和工业的耗能，目前这三种耗能成为我国能源消耗的三个大户。随着人们生活水平的不断提高，城市化的进程在不断的加快，进而导致建筑耗能量日益增长。我国的建筑节能工作是在上个世界八十年代提出来并实施的，当前许多的建筑都是非节能建筑，并且能源消耗较高，对当前这种建筑进行节能改造工作，不仅可以降低建筑的能源消耗，还可以有效提高建筑的舒适度，所以目前在我国建筑行业中最重要的一项工作就是对建筑耗能的节能改造。

1.节能设计软件介绍

节能设计软件BECS主要对建筑节能的计算分析，是一个软件系统，可以计算并分析出各个建筑对冷热能量的消耗。BECS软件是在CAD基础上形成的，它不仅可以检查出建筑外围结构的规定指标，还可以计算出建筑耗能的指标[1]。BECS可以进行快速建模，在三维建模的时候可以对当前使用比较广泛的建筑设计软件如理正、TARCH等的图形文件，避免出现重复建模的现象，进而更加的便捷，这样就使得建立节能热工模型的工作量进一步减少，并且BECS还具有较强的后续处理功能，对各项数据可以自动生成然后进行分析，将建筑设计与节能一体化的思想贯彻到底[2]。该软件在对建筑节能计算分析的时候符合国家相关节能的标准，因而在全国范围内的公共建筑和居住建筑的节能设计和能耗评估等方面的工作得到广泛应用，进而该软件在我国建筑行业得到了高度认可和广泛使用。

现有住宅建筑的节能率的计算公式为：

2.建筑节能改造影响因素研究

2.1屋面保温材料

在建筑屋面节能改造方面，使用比较广泛的保温材料有发泡陶瓷保温板、聚氨酯硬泡喷涂以及B1级的挤塑聚苯板等，在不改变其他构造材料的前提下，选用不同厚度不同的保温材料利用BECS软件进行建模计算。通过对比得出相关结论，如图1所示在不同保温材料在厚度不同的情况下的总耗能。

图1 三种屋面保温材料总耗能分析图

通过BECS软件对建筑改造前的耗能进行计算，可以得出其电量总耗能为31.9kW·h/m2。从图1可以看出，对建筑总耗能影响最大的保温材料是聚氨酯硬泡喷涂，并且随着其厚度的不断增大，总耗能量也在不断的减少，慢慢成平衡状态。图1显示，如果发泡陶瓷保温板、聚氨酯硬泡喷涂以及B1级的挤塑聚苯板这三种材料的厚度都是30mm，那么其节能率分别是46.18%、50.13%、49.66%。如果材料的厚度在100mm的时候，那么其节能率分别是50.37%、52.96&、52.72%。通过上述节能率数据对比可发现，聚氨酯硬泡喷涂和B1级挤塑聚苯板这两种材料在能耗控制上没有太差的差距，但是发泡陶瓷保温板具有明显的优势。

2.2外墙保温材料

在建筑外墙节能改造方面，常用的有三种保温材料，分别是聚苯乙烯板、复合发泡水泥保温板、B1级挤塑聚苯板。在不改变其他构造材料的前提下，选用不同厚度不同的保温材料利用BECS软件进行建模计算。通过这三种保温材料在厚度不同的情况在使用在建筑外墙的结果分析。

现有住宅外墙的能耗随着保温材料厚度的增加到降低，并且通过BECS软件对建筑能耗的计算可以得出这三种保温材料对建筑节能效果从低到高的排序为：复合发泡水泥保温板<聚苯乙烯板

2.3外窗结构

外窗主要是由玻璃和窗框架组成，但是在节能工作中重点要改造的就是玻璃。在建筑工程的总面积中，外窗的面积有占有15%到20%。对当前建筑的外窗有多种改造方式，如在原有窗户不变的情况下加一层窗、将原窗户的窗框改成节能性窗框。

在外窗改造玻璃材料选择中有两种选择材料：6Low-E透明+12空气+6透明、6透明+12空气+6透明，在选择玻璃类型的时候要根据建筑所在地的气候进行。以下选择6透明+12空气+6透明类型的玻璃进行外窗改造试验。在改造的过程中，可以选择原有窗户不变的情况下加一层塑料窗，也可以选择将将原窗户的窗框改成多腔密封、隔热金属型材以及塑料等节能性窗框，然后通过BECS软件进行建模计算。

在玻璃材料上选择6透明+12空气+6透明，然后将窗框改成节能窗框，然后对其进行耗能分析。

想要保证外窗的节能效果最佳，那么在原有窗框不改变的情况下加一層塑料窗的效果更好，并且改造后的节能率比改造前的节能率提高了3.43%。如果要改变窗框的材质，那么塑料材质的节能效果要明显比另外两种材质的效果好，并且塑料材质和隔热金属型材多腔密封这两种材料与铝合金单玻璃相比，节能率明显提高，分别是3.07%、2.59%。

2.4外墙涂料颜色

以原来的住宅建筑模型为前提，在选择外墙涂料的时候选择不同的颜色，然后利用BECS软件进行建模计算，可以得到表1的数据。

外墙涂料的颜色对采暖耗电量指标没有影响，而采暖空调耗电量指标却随着外墙涂料的颜色的改变在不断增加，因此，外墙涂料的颜色越深，建筑在夏季的得热量越大，进而使得建筑的总耗能越大，对建筑的节能有不良的影响。

3.结束语

通过上诉研究分析可以得出以下结果：（1）当屋面的保温材料的厚度一致时，聚氨酯硬泡喷涂对建筑的节能效果影响最大，并且随着厚度的不断增加，建筑的总耗电量指标也在不断的降低，但是当增加到一定厚度以后，建筑的总耗电量指标下降的比较平缓。除此以外，当保温材料的厚度由30mm变成70mm的时候，建筑的采暖空调耗电量有明显的下滑幅度；当保温材料的厚度由70mm变成100mm的时候，建筑的采暖空调耗电量下滑幅度比较缓慢且平稳。（2）现有住宅外墙的能耗随着保温材料厚度的增加到降低，并且这三种保温材料对建筑节能效果从低到高的排序为：复合发泡水泥保温板<聚苯乙烯板

建筑的采暖空调耗电指标由26.48kW·h/m2降低至24.27kW·h/m2，并且总能耗的节能率也得到提高，由50.41%变成54.55%。（3）在外窗节能改造中，在原有窗框不改变的情况下加一层塑料窗的节能效果更好，并且改造后的节能率比改造前的节能率提高了3.43%。如果要改变窗框的材质，那么塑料材质的节能效果要明显比多腔密封、隔热金属型材这两种材质的效果好，并且塑料材质和隔热金属型材多腔密封这两种材料与铝合金单玻璃相比，节能率明显提高，分别是3.07%、2.59%。（4）空调耗电量指标随着外墙的太阳辐射吸收系数的不断增加而增加，当太阳辐射吸收系数变成0.8或0.84的时候，建筑的采暖空调能耗分别增加了7.98%2.25%，由此可知，外墙涂料的颜色越深，建筑在夏季的得热量越大，进而使得建筑的总耗能越大，对建筑节能有不良的影响。

参考文献：

[1]彭雯博.BECS软件在建筑节能设计中的应用[J].建筑·建材·装饰，2016，（16）：170.

[2]殷茜.BECS软件在建筑节能设计中的问题及精细化设计[J].建筑设计管理，2017，（4）：55-56，64.