基于DesignBuilder的绿色建筑能耗影响因素分析

丰繁，李晓娟，徐乐

（福建农林大学交通与土木工程学院，福建 福州 350108）

0 前言

目前，随着这些年建筑行业的迅猛发展，建筑业已然成为现今中国的支柱产业之一。据统计，中国的建筑能耗占中国总能耗的30%[1]。而改革传统建筑发展模式是节约资源的最佳途径之一[2]。能耗模拟方面，杨立稳[3]模拟了16种工况下的能耗并提出了评价建筑节能水平的两个基准，李晴[4]模拟分析得出在建筑高度固定时，体型系数越大的建筑节能性越弱的结论；对建筑能耗模拟软件方面，Afshin Fathalian[5]使用DesignBuilder软件模拟伊朗Semnan办公楼的年度能耗提出了三种策略来管理能耗，Minjae Shi[6]等人回顾了HVAC暖通空调热分区的定义及其在建筑能源模拟程序中的应用，高昊[7]等人建立了基于EnergyPlus的天津市CBD建筑能耗预测模型以进行CBD建筑能耗的设计参数灵敏性分析。借助于DesignBuilder软件模拟和分析绿色建筑的围护结构参数和自然通风方案，然后对建筑物能耗的各影响因素分析其各因素对建筑物的冷热负荷和年度能耗变化的影响，最后采用HVAC系统模型进行能耗模拟和对比分析，为降低绿色建筑能耗、提升建筑使用者的节能意识提供有价值的建议。

1 建筑项目概况及模型建立

1.1 建筑项目概况

模拟所用建筑均位于福州市，福州位于亚热带地区常年平均温为16℃～20℃，夏季平均温为24～29℃，夏季中午平均为36℃，受气候影响供冷期大于供热期。因此夏季空调使用量远大于冬季。

①围护结构特点：门窗采用PA断桥铝合金双中空(双银lowE 6无色+12 Ar 6无色+12Ar+6无色)，各壁的主要传热参数如表1所示。

各壁的主要传热参数 表1

1.2 模型建立

1.2.1 HAVC模型的建立

采用系统自带模型建立了地源热泵空调系统。配置为一对一，头部为20m，输入功率为3.5kW。组合空调机组的参数如表2所示。

1个VRF-D-7.1安装在负极层的蓄电室，其余的VRF-L-1-2.2安装在变压器室和配电室。各型号VRF空调系统的参数如表3所示。

1.2.2 围护结构参照建筑模型的建立

参考建筑物中使用的HVAC系统。参数如表4所示。

图1 墙对负荷的影响

组合空调机组参数 表2

各型号VRF空调系统的参数 表3

“福建公共建筑能效设计标准”参数 表4

2 数据模拟分析

2.1 围护结构节能效果分析

围护结构对负荷影响如图1所示。

从上图可以看出，本项目外墙保温能使夏季冷负荷减少1.86%，屋面保温技术能使夏季冷负荷降低3.5%，门窗做法的采用节能设计可使夏季冷负荷降低1.1%，内墙保温技术能降低夏季冷负荷1.77%。楼板保温技术能降低夏季冷负荷3.75%，门窗比采用节能设计可是夏季冷负荷降低3.01%，由数据分析可知楼板的节能措施是降低能耗最有效可以降低3.75%。

2.2 自然通风的节能效果分析

图2 渡季节自然通风对负荷的影响

自然通风的主要作用是是缩短建筑的供冷时间。根据标准，原供冷季节为5月15日至9月15日。自然通风设计使建筑凉爽。该季节由6月1日缩短到8月31日，冷却周期比标准缩短了1个月。过渡季自然通风能耗的节能效果如图2所示。

由图可知自然通风在过渡季平均每月降低冷负荷1.6%。过渡季自然通风风机、水泵、空调能耗的节能效果如图3所示。

图3 过渡季节自然通风风机的节能效果

由图可知自然通风对风机影响不大，过渡季自然通风水泵能耗降低9.8%，夏季能降低空调能耗22%。

2.3 HVAC系统节能分析

HVAC是供热通风与空气调节。本文探讨采用地源热泵系统的HVAC空调是否比传统HVAC空调系统节能。采用传统空调系统的能耗数据如图4所示。

图4 采用传统空调系统的能耗数据

采用地源热泵空调系统的能耗数据如图5所示。

图5 采用地源热泵空调系统的能耗数据

由图4和图5可以明显看出使用地源热泵的空调系统各项能耗都少于传统空调，经过计算后发现使用地源热泵系统能节能30%。

2.4 案例评价结果分析

结合表4和表5可以看出，虽然环境因素在整个评价体系中比重最大，但是其评价总分为18.01，处于中间排名位置，这表明在这标段的地铁施工过程中，环境因素提高了整个地铁建设的风险系数，这表明环境状况仍是施工过程中影响程度最大的因素，也验证了工程概况中施工地理位置为地质条件的困难性，因而施工过程中应特别重视环境对于施工安全风险的影响。

3 结语

首先通过多种方法并阅读相关研究成果，归纳出地铁施工安全风险因素，然后运用结构方程模型构建地铁施工安全风险评价体系，计算出建立的模型中各指标间的路径系数，从而算出个指标的权重，以得到工程项目的施工安全整体评价。通过福州地铁实际工程案例的施工风险评价的计算，验证了所建立的评价体系的合理性，因而为地铁施工安全风险评价提供了一定的依据。但是我国幅员辽阔，各个城市之间的地理环境具有差异性，因而对于风险因素的选择还具有一定的不足，还需要进一步完善。