基于DeST的公共建筑节能特性研究

段立英，王志勇*，俞 龙

(1. 湖南工业大学 土木工程学院，湖南 株洲 412007；2. 沈阳建筑大学 市政与环境学院，沈阳 110168)

随着城市化的快速发展，公共建筑越来越多，公共建筑能耗所占建筑总能耗的比例也与日俱 增.如何有效降低公共建筑能耗，提高能源使用效率，是我国建筑节能领域的一项重点工程.建筑围护结构节能和暖通空调系统节能是公共建筑节能的主要技术措施[1].本文拟通过DeST 软件技术模拟分析这2 项措施对公共建筑能耗的影响，旨在为公共建筑节能提供参考.

1 建筑概况

研究对象为某酒店，属于甲类公共建筑.该建筑位于上海市浦东新区(东经119°55′～121°20′，北纬30°47′～32°02′)，属于夏热冬冷地区.建筑为框架体系结构，总用地面积24 810.5 m2，总建筑面积68 571.4 m2，共9 层，总高度38 m.建筑朝向为南偏东13.2°，体型系数为0.17，东面朝向、南面朝向、西面朝向和北面朝向窗墙比分别为0.35，0.32，0.37 和0.38.

2 模拟分析方法

各种建筑能耗模拟软件特点各异，且各有利弊[2].为了最大限度地满足我国生活环境的特点及保证模拟计算数据的准确性与真实性，本次建筑能耗模拟采用清华大学研发的能耗模拟软件DeST[3].

分别以建筑围护结构热工性能参数与空调设 备性能参数为变量，利用能耗模拟分析软件DeST-C(商业建筑)对某公共建筑进行了365 天的逐时能耗模拟计算，比较围护结构热工参数与空调设备性能参数这2 个变量对夏热冬冷地区公共建筑能耗的影响.通过计算2 个变量对某公共建筑的能耗降低幅度，分析对夏热冬冷地区公共建筑能耗影响的主控因素，探讨建筑围护结构热工性能参数与空调设备性能参数对模拟建筑不同季节的能耗影响.

3 建筑模型及计算参数

3.1 建筑模型

模拟分析模型表面积为16 053.44 m2，其中节能计算面积为23 992.14 m2，一层为大厅，层高6.0 m，其余8 层为居住层，均为4.0 m，全为酒店式居住房间.建筑平面图见图1～图3.

图1 1 层平面图

图2 2 层平面图

图3 3～9 层平面图

利用模拟分析软件DeST-C 建立某公共建筑能耗分析模型.模型根据建筑墙体中线进行建立，其建筑模型立面见图4.

图4 建筑模型立面

3.2 计算参数

根据建筑各房间的使用功能设置其房间设备的使用参数，其中，照明功率密度参照《建筑照明设计标准》GB50034-2013[4]进行设置；建筑空调运行时间依据《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2015)[5]进行设置，具体见表1 和表2.

表1 照明功率密度值 W·m-2

表2 空调运行时间

建筑各房间照明开关时间根据生活经验及参考文献[5]设置，具体见表3.

表3 照明开关时间 %

建筑各房间人员密度参照《旅馆建筑设计规范》JGJ62-2014[6]进行设置，人员逐时在室率根据生活经验及文献[6]设置，具体见表4 和表5.建筑各房间电器设备功率密度值参照文献[5]进行设置，电器设备逐时使用率根据生活经验及文献[5]设置，见表6 和表7.

表4 人员密度值 m2·p-1

表5 人员逐时在室率 %

表6 电器设备功率密度值 W·m-2

根据DeST 能耗模拟软件默认储存的上海市气象数据进行计算，气象数据如图5 所示.

表7 电器设备逐时使用率 %

建筑室内设计参数根据《室内空气质量标准》GB/T18883-2002[7]进行设置，具体如表8 所示.

表8 室内设计参数

图5 上海市典型气象年逐月气象数据

3.2.1 围护结构

该公共建筑模拟模型根据文献[5]的限值设置建筑围护结构的热工参数，具体设置参数如表9 所示.

表9 围护结构热工参数对比 W·(m2·K)-1

3.2.2 空调设备

该公共建筑模拟模型根据文献[5]限值设置设计建筑空调设备性能参数，具体参数见表10.

表10 设备性能参数设置

4 模拟结果分析

该公共建筑模拟计算中其照明功率密度值、照明开关时间、人员密度值、人员逐时在室率、电器设备功率密度值、电器设备逐时使用率、空调运行时间、室内设计参数等均统一设置，围护结构热工参数与空调设备性能参数分别设置.通过DeST-C(商业建筑)计算模拟某公共建筑365 天的逐时能耗，设计建筑与参照建筑全年单位面积空调负荷均根据上海市典型气象年的气象数据计算.表11 为该公共建筑改变维护结构热工参数导致的空调负荷模拟计算结果，表12 为该公共建筑改变空调设备性能系数导致的空调负荷模拟计算结果.

表11 改变维护结构热工参数设计建筑及参照建筑全年单位面积空调负荷

表12 改变空调设备性能系数设计建筑及参照建筑全年单位面积空调负荷

由表11～表12 所示，设计建筑与参照建筑能耗模拟结果可知：

1)当改变建筑空调设备性能参数时，模拟建筑能耗降低8.8%；当改变建筑围护结构热工参数时，模拟建筑能耗降低5.9%，说明改变建筑空调设备性能参数相对于改变围护结构热工参数对该公共建筑的能耗影响更大.

2)模拟建筑夏季空调总能耗比冬季总能耗明显偏大，说明了夏热冬冷地区夏季所占全年季节比例较大的特点.

3)由表11～表12 中(参考建筑空调负荷-设计建筑空调负荷)/参考建筑空调负荷的值可知，围护结构热工参数的改变使空调负荷降低幅度达到了7.26%，采暖负荷达到1.76%；空调设备性能的改变使空调负荷降低幅度达到7.66%，采暖负荷达到11.1%，说明对于夏热冬冷地区，空调设备性能的选择对其冬季采暖能耗影响较大，围护结构热工参数对其夏季制冷能耗影响较大.

5 结论

1)改变建筑的空调设备性能参数相对于改变围护结构热工参数对浦东新区某公共建筑的能耗降低幅度更高；对于夏热冬冷地区而言，空调设备对其建筑能耗的影响占据较大的作用.

2)对于夏热冬冷地区，夏季所占全年季节比例较大，全年夏季空调总能耗比全年冬季采暖总能耗明显偏大.

3)夏热冬冷地区的冬季空调设备性能发挥主要作用，夏季围护结构则发挥主要作用.围护结构与空调设备的参数设置要根据实际情况而定，在不同地区不同情况下具有不用的参考价值.

公共建筑类型多样，功能各异，能源消耗量远超于其他建筑，加强优化公共建筑的节能技术措施及提升公共建筑节能率对我国建筑节能工作领域的进一步发展具有重要的意义.