文章编号：1671-6612（2009）02-001-09
建筑能耗模拟——绿色建筑设计与建筑节能改造
的支持工具之二：案例分析
潘毅群1
赖艳红2
（1同济大学中德工程学院 上海 200092；2同济大学机械工程学院 上海 200092）
【摘 要】 建筑能耗模拟是绿色建筑设计和建筑节能改造的必不可少的支持工具。在《建筑能耗模拟——绿色
建筑设计与建筑节能改造的支持工具之一：基本原理与软件》的基础上，分别针对绿色建筑设计和建筑节能改造给出两个案例。
【关键词】 建筑能耗模拟；绿色建筑设计；建筑节能改造；案例分析 中图分类号 TU111 文献标识码 B
Building Energy Simulation – Supporting Tool for Green Building Design and Building Commissioning –
Part II: Case Study Pan Yiqun 1 Lai Yanhong 2
(1.Sino-German College of Applied Sciences, Tongji University, Shanghai, 200092;
2.School of Mechanical Engineering, Tongji University, Shanghai, 200092)
【Abstract 】 Building energy simulation is an important supporting tool for green building design and building commissioning. Two case studies are given respectively for green building design and building commissioning, based on the first part of the paper. 【Keywords 】 building energy simulation; green building design; building commissioning; case study
作者简介：潘毅群（1970-），女，博士，副教授。
收稿日期：2008-03-21
0 引言
建筑能耗模拟可以应用于两种类型的建筑：新
建建筑和既有建筑。对于新建建筑，通过建筑能耗的模拟与分析对设计方案进行比较和优化，使其符合相关的标准和规范，进行经济性分析等；对于既有建筑，通过建筑能耗的模拟和分析计算基准能耗和节能改造方案中能耗的节省和费用的节省等。美国绿色建筑标准LEED （Leadership in Energy and Environmental Design ）Credit EA1——优化能耗性能[1]中定义了三种评估建筑能耗性能的方法，建筑能耗模拟就是其中之一。而《国际测量与验证协议》
（International performance measurement and verification protocol, IPMVP ）[3]、美国能源部能效
与可再生能源办公室编写的《测量与验证导则》(M&V Guidelines: Measurement and Verification for
Federal Energy Projects)[4]和ASHRAE 标准委员会编写的M&V Guidelines: Measurement and Verification for Federal Energy Projects [5]这三个文献中详细规定和叙述了四种对于节能改造方案的节能量进行测试与认证的方法，其中方法D 为通过模拟部分或整个设备系统的能耗水平来确定节能量。因此对于绿色建筑设计和建筑节能改造来说，建筑能耗模拟都是非常重要的支持工具。 《建筑能耗模拟——绿色建筑设计与建筑节
能改造的支持工具之一：基本原理与软件》介绍了建筑能耗模拟的基本原理和常用软件以及一些专
用分析软件。本文从作者多年来所做的建筑能耗模拟案例中选择了两个典型案例，介绍具体的参数输
第23卷第2期 2009年4月 制冷与空调
Refrigeration and Air Conditioning V ol.23 No.2 Apr. 2009.1～9
·2·制冷与空调 2009年
入、建模步骤和遵照标准。
1 案例分析一：配合绿色建筑设计的能耗模拟[8]
美国绿色建筑标准LEED（Leadership in Energy and Environmental Design）Credit EA1——优化能耗性能[1]中定义的建筑能耗模拟（energy modeling）方法是对设计的绿色建筑建立模型，模拟计算建筑能耗，并将其与根据ASHRAE 90.1-2004[6]建立的基准建筑模型相比较，计算其节能百分比。LEED标准再根据该百分比打分。
本案例采用EnergyPlus[2]对上海某数据中心（data center）大楼在其设计阶段配合绿色建筑设计进行建筑能耗模拟，评价各项节能措施的节能效果。
1.1 建筑概况
这是一家国际著名IT公司位于上海的研发中心的两幢大楼，地上5层，1到4层的层高都是4.1m，第5层的层高是3.8m。楼的总高度是21.45m，总建筑面积是55413m2。大楼的主要功能是办公和数据中心。数据中心因安装了大量IT设备（如服务器，数据储存器，网络装置，监控器等）来满足各种功能，例如储存、管理、数字信息的处理和交换等，其能耗远远高于普通的办公建筑。在这两幢办公楼的设计中采用了多项节能措施，包括以下几个方面：
（1）建筑围护结构——外墙和屋顶的U值，
玻璃性能和遮阳措施等；
（2）照明系统——降低照明负荷密度；
（3）自然采光——在周边区域安装根据自然
采光自动调光的照明控制系统；
（4）空调系统——采用高效率的设备，采用
新型的节能空调系统，如地板送风系统、全热
转轮、冰蓄冷，空气侧免费供冷等。
1.2 模型建立
为了计算评估设计方案节能效果，分别建立了三个模型：中国规范模型、ASHRAE模型和设计模型。表1列出了三个模型的围护结构、内部负荷和空调系统的输入参数。
（1）中国规范模型
中国规范模型是根据中国现行的相关建筑规范[9]而建立的参考建筑模型。该模型采用在上海地区最为常用的空调系统，即办公部分采用变频冷剂（VRV）系统，IT室、UPS室和实验室等需24小时空调的空间采用风冷制冷机组。由于EnergyPlus 中还没有用于模拟VRV系统的具体模块，在建立模型时采用单元式直膨盘管空气源热泵（unitary air-to-air heat pump with DX coils）系统替代。
（2）ASHRAE模型
ASHRAE模型是根据ASHRAE90.1-2004标准第11章中列出的各项要求建立的参考建筑。围护结构的要求符合ASHRAE标准中规定的上海地区建筑围护结构的最低性能要求（基于供冷度日数和供暖度日数）。在该模型中没有外遮阳设施。室内的供暖、供冷是通过V A V系统、符合标准的离心式制冷机组和燃气锅炉提供。不包括生活热水系统。
（3）设计模型
设计模型综合了高效的建筑围护结构（在南向和西向立面装有遮阳设施）、高效照明系统与外区的自然采光、高效空调系统。采用地板送风系统。高效的计算机房空调系统应用于IT室、UPS室和实验室，该系统以最低的能耗、运行成本和噪音提供最大的制冷能力，来满足最新高密度IT服务器的需求。考虑到上海的潮湿天气，设有能量回收转轮从室内回风中回收热量或冷量，并安装预冷盘管对室外新风进行除湿。采用一次水变流量系统。采用冰蓄冷装置，总容量为365RT.H，冰蓄冷盘管在夜间低谷电价时段蓄冷８小时，而在白天高峰时段与冷机一起释放冷量。冰蓄冷冷机在白天也可以以空调工况运行。
在空气侧经济器中，采用的不是回风温度控制，而是回风焓值控制，即当室外新风焓值大于回风焓值时，新风量就为最小值。
表1 三个模型中的围护结构、内部负荷和空调系统
组组组组中中规范模型 ASHRAE
模型设设模型
围围围围
外外 U=0.97W/m2K U=0.673
W/m2K U=0.4021
W/m2K
第23卷第2期 潘毅群，等：建筑能耗模拟——绿色建筑设计与建筑节能改造的支持工具之二：案例分析 ·3· 屋顶 U=0.346 W/m 2K U=0.61W/m 2K U=0.4776 W/m 2K 窗户 SHGC=0.34, SC=0.4,
U=2.5W/m 2K
SHGC=0.26, SC=0.3, U=2.45 W/m 2K
SHGC=0.29, SC=0.34,
U=2.3W/m 2K 遮遮 无
南立面和西立面 渗渗渗
外外1 ACH ，，外0ACH
外外0.2 ACH ，，外0ACH
，组内内
办办办, IT,
UPS, 大大
12 W/m 2 10W/m 2
照明
实验室 15 W/m 2 10 W/m 2
办公室, UPS
15.7 W/m 2
实实办 2509 kW
设
备 IT 240 kW 办办办 1 1750 人 人员
办办办 2
1750 人
空空空空 办办办 变变变变变变空空
变渗变空空(外外变渗变外外中外外外外)盘盘
外外外外外变外盘盘外外外空空 ，外：VAV 空空外空空空渗、全热转轮、 变变渗变 空气
空空
实实办, IT, UPS
定渗变空空
专用计算变机空空空空、
,地地空渗、空气侧经济器、全热转轮、变变渗变
二二二空空
定变二定
/一二变一二定变定二二变一, 二变变定变变外二定
, 一二变一二变变定变变外二定 一次水系统
空气源冷机
4 (COP=5.5), 台台台台变变变2(台台台台台η=80%),
,
双双变双双变一二冷外二冷二冷冷冷冷办 外冷冷外外
2台离心式制冷机(3802kW,
COP=5.949, 变流量), 2台螺杆式制冷机(1252kW, COP=5.54, 变流量), 用电高峰时期部分负荷由冰蓄冷供冷, 1台燃气锅炉(2100kW, η=95%), 变速冷却塔, 热水供水温度根据室外温度重整
模拟中采用上海地区的典型气象年作为天气参数的输入。模型的分区根据空气输送系统进行划分。外区分为东、南、西、北四个区。外墙内侧与内外区分隔处的距离为4米。机房和卫生间都是非空调区。实验室，IT 室和UPS 室均位于内区。每个模型中，一共有173个区，其中有133个空调区。办公室和大厅的室内供冷设定温度是25℃，供热设定温度是20℃，20℃至25℃之间为死区。而实
验室，IT 室和UPS 室的室内设定温度一直保持在24℃。办公室运行时间为工作日7:00～19:00，实验室、IT 室和UPS 室全年全天24小时运行。 1.3 模拟结果
1.3.1设计方案建筑的能耗费用节省
表2和图1给出了设计方案建筑与中国规范建筑、ASHRAE90.1标准建筑比较的全年能耗及能耗费用的模拟结果。结果显示了设计方案建筑的能耗
·4· 制冷与空调 2009年
性能远远好于中国规范建筑，全年能耗费用较中国规范建筑节省约27%。同时，设计方案建筑的能耗性能亦好于ASHRAE 标准建筑，全年能耗费用比
ASHRAE 标准建筑节省了约21%。按LEED 的评分标准可以得到4分。
表 2 中国规范建筑、ASHRAE 标准建筑和设计方案建筑的能耗总结
电
天然气
能耗及能耗费用 kWh 费用 (元) Nm 3 费用(元)
总费用 中国规范建筑 42,253,107 28,540,332 0 0 28,540,332 ASHRAE 90.1建筑 39,027,668
25,876,435
113,801
375,543
26,251,978 设计方案建筑 31,482,166 20,573,670 78,623 259,455 20,833,125
与中国规范建筑比较 7,707,206 27% 费用节省
与ASHRAE 标准建筑比较
5,418,853 21%
5,000,000
10,000,000
15,000,000
20,000,000
25,000,000
30,000,000
中国规范模型
ASHRAE 标准模型
设计方案模型
能耗费用 （元人民币）
图 1 中国规范建筑, ASHRAE 90.1标准建筑和设计方案建筑的能耗费用比较
1.3.2 基于ASHRAE 标准建筑的节能措施
基于ASHRAE 标准模型，模拟了四项节能措施，分别是：
方案1：带有遮阳的高效围护结构；
方案2：在带有遮阳围护结构的设计方案建筑中，周边外区采用自然采光；
方案3：过渡季节和冬季采用空气侧免费供冷； 方案4：冰蓄冷削峰系统。
表3和图2总结了四种方案与标准建筑比较全年能耗和全年能耗费用的节省。在这四个方案中，
空气侧免费供冷的节能效果最大，尤其是对于数据中心这种内部负荷远高于一般办公空间的建筑，效果非常显著。上海商业用电的峰谷电价比为4.38，采用冰蓄冷可以降低高峰用电需求，每年可节省能耗费用约20万元。尽管高效的围护结构对于内部负荷大的数据中心建筑，没有以上两种方案节能效果好，但是它对于提高室内舒适度有比较好的效果。与ASHRAE 标准建筑相比，在周边外区采用自然采光自动调光系统（设定照度为400lux ），也有着明显的节能效果。
第23卷第2期 潘毅群，等：建筑能耗模拟——绿色建筑设计与建筑节能改造的支持工具之二：案例分析 ·5·
表3 节能改造措施的能耗总结 电
天然气
能耗及能耗费用
kWh 费用 (元) Nm 3 费用 (元) 总费用
与标准建筑相比的费用节省
ASHRAE 90.1 39,027,668 25,876,435 113,801 375,543 26,251,978 ---- 方案 1 39,111,810 25,924,162 81,237 268,083 26,192,245 59,733 方案 2 38,535,122 25,500,245 48,574 160,293 25,660,538 591,440 方案 3 35,343,065 23,650,530 133,502 440,558 24,091,088 2,160,890 方案 4
39,181,630
25,675,701
113,801
375,543
26,051,244
200,734
22,000,000
22,500,00023,000,000
23,500,00024,000,00024,500,00025,000,00025,500,000
26,000,00026,500,000ASHRAE 标准模型
高性能围护结构
自然采光
空气侧免费供冷
冰蓄冷
能耗费
用（元人民币）
图2 节能改造方案与ASHRAE 90.1标准建筑的能耗费用比较
2 案例分析二：配合既有建筑节能改造的校验模拟[7]
文献[3]-[5]规定的四种对于建筑节能改造的节能量进行测试与认证的方法中，方法A 、B 、C 都是通过现场测量确定节能量，而方法D 则通过模拟来确定节能量。方法D 在无法采用前三种方法的情况下采用，例如，无法很方便地通过改造前后的现场测试确定节能量（空调系统改造后的节能量与天气状况密切相关，简单地进行改造前后的现场测试无法准确确定节能量）；被测试的部分与建筑其他系统相互影响、无法隔离（如，改进照明系统会使得室内照明负荷下降，从而影响到空调系统）；仅可获得整个建筑的能耗数据，而无法获得各建筑系统的分项能耗数据；需要进行基准年能耗量的调
整（气象参数、运行日程和出租率等参数都会对建
筑能耗产生影响，而这些因素与节能改造措施没有关系，因此需要把它们的影响剔除）。然而，方法D 也有一些不适用的情况，例如，有更为简单的方法（现场测量）可以得到节能量；较难模拟的建筑（外形不规则）；空调系统无法模拟；改造措施无法模拟；建筑及系统的数据无法充分获得。
在本案例中，采用逆向建模方法中的校验模拟方法对某既有建筑进行节能改造的节能量评估。该建筑位于上海浦东陆家嘴，建筑面积约300000m 2，建于1999年，是以办公和宾馆为主且集餐饮、娱乐多种功能为一体的综合性建筑。 2.1 模型建立与校验
本案例采用Visual DOE4.0建立建筑模型，采
·6·制冷与空调 2009年
用实际能耗数据对模型进行校验。
2.1.1气象参数
在初次模拟时采用DOE-2建立的上海市典型气象年的数据作为气象参数的输入，在校验模型中则采用2004年实际气象年数据取代标准气象年数据进行模拟计算。
2.1.2围护结构特性参数
表4列出了围护结构的相关特性参数，这些参数根据建筑实际情况设定并输入模型，模型校验前后保持一致。
表4 围护结构特性参数
建筑构件特性参数
外墙传热系数0.441 W/（m2﹒℃）
内墙传热系数2.196W/（m2﹒℃）
屋顶传热系数0.416W/（m2﹒℃）
门传热系数2.675W/（m2﹒℃），可见光传导率0.13，遮阳系数0.22 地面传热系数0.143W/（m2﹒℃）
地板
内部传热系数1.034W/（m2﹒℃）
吊顶传热系数4.229W/（m2﹒℃）
GL-1 传热系数2.675 W/（m2﹒℃），可见光传导率0.13，遮阳系数0.22 窗
GL-2 传热系数2.675 W/（m2﹒℃），可见光传导率0.35，遮阳系数0.44 天窗传热系数2.677 W/（m2﹒℃），可见光传导率0.08，遮阳系数0.13
2.1.3内部负荷
内部负荷包括照明、设备和人员负荷，模型校验前按设计值输入，而模型校验后的内部负荷做了较大的调整，如表5所示。内部负荷的调整是根据某工作日对该建筑末端能耗所进行的24h的逐时测试的结果而做的，同时对负荷率也进行了调整。
表5 内部负荷
照明负荷/(W/m2) 设备负荷/(W/m2)
校验前校验后校验前校验后
人员密度/（人/100m2）办公部分20 12 30 15 10.9 宾馆10 15 15 5 4.3 饭店20 30 12 10 71.4 办公大堂30 10 15 1 20 宾馆大堂30 30 15 1 20 商店30 30 15 10 21.7 会议室10 15 10 5 20 车库10 8 10 1 0.1 仓库10 8 10 1 0.1 机房20 8 30 1 0.1 注：1）车库、仓库和机房为非空调空间。2）空调空间的夏季室内设定温度为24℃，冬季为22℃。
2.1.4空调系统和分区
表6列出了空调系统的输入参数。办公部分的空调系统在非办公时间（18:00～7:00）不运行。办公标准层空间被划分为内区和外区，分隔线离外墙距离为4.2m。外区的风机动力箱带有再热盘管。模型校验根据空调系统的特性参数和现场测试结果，对输入参数进行了调整。另外，根据空调系统运行的实际情况，12月16日到4月1日之间停止供冷，其他时间均供冷；5月15日到12月1日之间停止供热，其他时间均供热。冬季（12月、1月、2月）因加湿所消耗的燃气量根据室内外空气状态估算得出。
第23卷第2期潘毅群，等：建筑能耗模拟——绿色建筑设计与建筑节能改造的支持工具之二：案例分析·7·
表6 空调系统输入参数
输入参数
校验前校验后
末端裙房和办公区：风机动力箱；宾馆：四管制风机盘管系统
供冷设定温度/℃24±2
供热设定温度/℃22±2
制冷机1台离心式冷水机组，制冷量由软件根
据负荷自动计算，COP=5.5
8台冷水机组，其中6台4220kW/台，COP=4.89，
2台1408kW/台，COP=4.28
冷水出水温度/ o C 5.6 6.5
冷却塔1台，单速风扇，自动计算6台90kW/台，水流量1814.4L/s，双速风扇，电动机效率0.9
冷却水温度/ o C 29.5/35.1 32.2/37.8 冷水二次泵* 定速，扬程490kPa[50m]，效率0.8（电动机效率0.9）
燃气锅炉 1
台，自动计算，效率0.7 效率0.85
热水温度/ o C 70/53.3 55/45 热水泵* 定速，扬程400kPa[40.8m]，效率0.8（电动机效率0.9）
* 校验后设定值与校验前一致。
2.1.5新风与渗透率
根据设计值，新风量为9.5L/(人﹒s)（34.2m3/（人·h）），渗透空气换气次数在空调系统开启时为0，空调系统关闭时0.2次/h。模型校验时考虑到该建筑密封性很好，办公部分、裙房部分、地下室外区渗透空气换气次数调整为0.1次/h，内区为0。
2.1.6非空调系统
非空调系统包括照明系统、办公设备、电梯、厨房设备、洗衣房设备、游泳池设备、生活热水系统等。其中，照明系统和办公设备的能耗可以用DOE-2工具计算得到，其他的设备和系统则根据设计值和现场测定估算或者现场记录得到。
2.2 校验模拟结果
模型校验前的模拟结果与实际能耗之间的误差较大，与2004年实际能耗之间的误差大于±20%。图3显示了校验后的能耗模拟结果与2004年实际能耗的比较。表7给出了校验后的模拟误差。从图3可以看出，经过校验之后的模拟结果与实际能耗吻合得较好。从表7也可以看出，校验后的模拟误差符合M&V Guidelines的规定，但月误差不满足ASHRAE的要求。
a电耗
·8·制冷与空调 2009年
b天然气耗量
图3校验后的能耗模拟结果与2004年实际能耗的比较
表7 可接受的模拟误差范围与校验模拟误差%
可接受的模拟误差校验模拟误差（与2004年数据比较）
指标
M&V Guidelines ASHRAE IPMVP 电天然气
E m±15 ±5 ±20 ±7.1 ±13.1
E y ±10 没有规定没有规定±1.2 ±3.1
δm±10 ±15 ±5 ±4.71 ±8.92
经过校验的模型与实际建筑仍有一定的差距，分析误差的原因主要有以下几点：
①实际的各功能空间的使用时间与负荷率具有一定的随机性，例如酒店某一天有一个大型的旅游团入住，会使客房率大幅上升等。而在模型中无法真实反映这种随机性。
②由于燃气消耗中仅供暖和生活热水部分用模型计算得到，燃气锅炉采用程序自动设定容量，没有按设计容量输入。
③所有空调通风设备，包括制冷机、冷却塔、水泵、风机、空调箱、风机动力箱等的特性参数基本按照设计值或额定值输入，设计值或额定值与实际运行参数之间可能会有一定的差距。
④冷却塔、水泵、风机的特性曲线很难找到，采用Visual DOE4.0默认值。
⑤模型中整幢大厦的冷水由一个系统提供，而实际的冷水系统分高低区。
⑥冬季和过渡季高低区各有一台1400kW （400冷吨）的制冷机常开，以满足内区的冷负荷要求，但其运行时间可能非常短，模型中无法准确模拟，因此将12月16日到4月1日设为非供冷时段，即制冷机、冷却塔和冷水泵、冷却水泵在此期间停机。
以上造成误差的原因基本上都是无法或很难避免的，并且校验模型的误差已在可接受的范围之内，因此将该模型作为基本模型（base case）。
2.3 节能措施模拟分析
在基准模型的基础上，分析三种可行的节能措施对能耗的影响。
1）节能措施一：将冷水泵和热水泵由定流量变为变流量（流量变化范围为25％～100％）；
2）节能措施二：冬季、过渡季利用冷却塔免费供冷；
3）节能措施三：在不降低办公区照度（500lx）的前提下，更换办公区灯具，将照明负荷由12W/m2降低至9.31W/m2。
表8列出了三种节能措施的模拟结果，节能措施一的节能效果最好，而节能措施二则没有任何节能效果，分析原因，主要是由于上海过渡季和冬季的室外空气湿度较高，冷却塔免费供冷无法发挥作
用。
第23卷第2期 潘毅群，等：建筑能耗模拟——绿色建筑设计与建筑节能改造的支持工具之二：案例分析 ·9·
表8 三种节能措施的节能效果模拟
单位电耗 单位天然气耗量
一次能耗
消耗量/(kWh/m 2)
节省量/(kWh/m 2)
节省 百分比/%
消耗量/(Nm 3/m 2)
节省量/(Nm 3/m 2)
节省 百分比/% 消耗量/(MJ/m 2)
节省量/(MJ/m 2)
节省 百分比/%
基本模型 180 7.39
1955
节能措施一 172 8 4.4 7.39 0 0 1879 76 3.9 节能措施二 180 0 0 7.39 0 0 1955 0 0 节能措施三
177
3
1.7
7.43 -0.04 -0.5 1927 28 1.4
3 结语
本文分析了两个案例——配合绿色建筑设计的能耗模拟和配合建筑节能改造的校验模拟。配合绿色建筑设计的能耗模拟采用建筑能耗模拟软件分别建立基准建筑模型和设计建筑模型，其中基准建筑模型遵照相关的建筑标准如中国的《公共建筑节能标准》、美国的ASHRAE 90.1-2004等建立，设计方案模型根据设计方案建立，模拟计算设计方案模型与基准建筑模型相比的能耗费用节省百分比。LEED 标准再根据该百分比进行打分。本文所分析的案例——某数据中心大楼因采取了高效的围护结构、自然采光、高效空调系统等多项节能措施，其设计方案建筑的能耗性能远远好于中国规范建筑，全年节省能耗费用约27%，亦优于ASHRAE 标准建筑，节省能耗费用约21%，按LEED 的评分标准可以得到4分。
配合建筑节能改造的校验模拟是用于既有建筑模拟分析的逆向建模方法中较为复杂的一种方法。在进行校验模拟之前，首先应收集数据，包括：建筑围护结构特性参数、几何尺寸、逐月和逐时的能耗数据、空调系统和其他系统的铭牌数据、运行时间表、部分空调系统和其他系统的现场测试数据、天气参数等。然后将收集的数据输入软件，建立模型。在输入时，要注意内部负荷、空调分区、运行时间表、渗透率等问题。进而将模型模拟结果与实际能耗数据进行比较，如果两者的模拟结果相差较大，就需要对模型进行修正，直至达到相关标准的规定。经过修正的模型就可以作为基准模型，可用来计算比较各种节能改造措施的节能效果。本文详细分析了对上海陆家嘴某综合办公楼进行校验模拟过程中的各项参数的调整，经过校验的模型作为基准模型模拟分析了三种可行的节能措施的
节能效果。
通过这两个案例分析说明，建筑能耗模拟是绿色建筑设计和建筑节能改造必不可少的分析工具。
参考文献：
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modeling for two office buildings with data center for green building design[J]. Energy and Buildings, 2008. [9] GB 50189-2005.公共建筑节能设计标准[S].北京:中国
建筑工业出版社, 2005.
建筑能耗的模拟与分析 发表时间：2019-01-11T14:47:16.667Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第30期作者：高冠盛[导读] 目前，在缓解经济发展与能源短缺矛盾的各种途径中，建筑节能被认为是最直接有效的方式。 天津天地伟业科技有限公司天津市 300000 摘要：目前，在缓解经济发展与能源短缺矛盾的各种途径中，建筑节能被认为是最直接有效的方式。建筑节能是我国可持续发展战略的一个重要组成部分，办公建筑由于其能耗比较高、节能潜力大更是建筑节能的重点。建筑设计过程的节能考虑十分重要，建筑能耗模拟也正对建筑设计过程中的节能决策发挥着越来越重要的作用。在这种背景下，建筑能耗模拟技术作为建筑节能设计中强有力的工具，得到了前所未有的重视。 关键词：建筑能耗；模拟软件；能耗模拟与分析的应用 正文 首先谈一下建筑能耗的概念。建筑能耗有两种定义方法：广义建筑能耗是指从建筑材料制造、建筑施工，一直到建筑使用的全过程能耗。狭义的建筑能耗，即建筑的运行能耗，就是人们日常用能，如采暖、空调、照明、炊事、洗衣等的能耗，他是建筑能耗中的主导部分。随着经济收入的增长和生活质量的提高，建筑消费的重点将从“硬件（装修和耐用的消费品）”消费转向“软件（功能和环境品质）”消费，因此保障室内空气品质所需的能耗（空调、通风、采暖、热水供应）将会迅速上升。而在建筑能耗中，空调能耗又占有主要比例，约为2/3左右。建筑能耗与工业能耗、农业能耗及交通运输能耗共称为民生能耗，我国空调能耗占有总能耗的22%左右。 建筑能耗包括室内能耗、新风能耗、附加能耗。室内能耗包括围护结构能耗、空气渗透能耗、室内热源散热形成的能耗。具体的计算可参照《实用供热空调设计手册》进行计算。空调区的建筑能耗，应根据所服务空调区的同时使用情况、空调系统的类型及调节方式，按各空调区逐时能耗的综合最大值或各空调区能耗的累计值确定，并应计入各项有关的附加能耗。各空调区逐时能耗模拟的综合最大值，是从同时使用的各空调区逐时能耗相加之后得到的数列中找出最大值；各空调区能耗的累计值，即找出各空调区逐时能耗的最大值并将它们相加在一起，而不考虑它们是否同时发生。 建筑环境是由室外的气候条件、室内的各种热源的发热状况以及室内外通风状况所决定的。建筑环境控制系统的运行情况也必须随着建筑环境状况的变化而进行相应的调节，以实现满足舒适性以及其它要求的建筑环境。由于建筑环境的变化是由众多因素所决定的一个复杂过程，因此只有通过计算机模拟计算的方法才能有效地预测建筑环境在没有环境控制系统时和存在环境控制系统时可能出现的状况。 建筑能耗模拟除了需要建筑设计的数据，当地的室外气象资料也是非常重要的信息。建筑能耗模拟是全年8760h逐时的动态模拟，因此需要逐时的气象数据。建筑能耗模拟所需要的气象参数包括太阳辐射、温度、湿度、风速、风向、云量、大气压力等约10到13种数据。模拟往往采用典型气象年的气象数据。典型气象年的数据可以根据过去多年的气象数据，通过一定的方法建立。 模拟软件是建筑能耗模拟的工具。现在有许多个大型工程中得到应用。不同类型的模拟软件，各个软件有各自的特点，并且面对众多的模拟软件，要进行比较和做出选择并还在不断的发展。有些模拟软件计算详细精确，但是不容易。选择软件时首先要考虑清楚所要解决的问使用起来很复杂，要求的专业知识较高，它们在过去通常用于研究目的，例如DOE-2，BLAST，ESP-r，TRN-SYS和Energy-Plus。这些详细的建筑能耗模拟软件通常是逐时、逐区模拟建筑能耗，考虑了影响建筑能耗的各个因素，如建筑围护结构、HVAC系统、照明系统和控制系统等。在建筑物寿命周期分析（LCC）中，建筑能耗模拟软件可对建筑物寿命周期的各环节进行分析，包括设计、施工、运行、维护、管理。另外还有一些相对简单的软件，例如Energy-10，ENER-WIN和EnergyScheming等。这些软件可以进行建筑全年能耗的评估，用于系统方案的比较选择。在国内，清华大学的建筑能耗模拟软件Dest影响较大，并已经在几个大型工程中得到应用。 面对众多的模拟软件，要进行比较和做出选择并不容易。选择软件时首先要考虑清楚所要解决的问题，软件并非功能越强大就越好，因为这种软件往往更昂贵，并且由于使用复杂而更易出错。另外要考虑软件使用的成本，包括培训、计算机资源等。 建筑能耗模拟的主要应用之一是建筑物能耗预测与设计优化。对于一个建筑物来说，建筑造型及其围护结构形式对它的能耗有决定性的影响。它们直接影响到建筑物与室外环境的热量传递、自然通风、自然采光，而与这些相关的负荷占建筑采暖通风空调负荷的70％以上。因此，不同的建筑设计形式将导致很大的能耗差别。但是建筑设计形式对能耗的影响是复杂的，很难简单地进行判断。例如加大外窗的面积可以增加自然采光，冬天可以增加太阳辐射热量，减少采暖能耗，但夜晚又会增加向室外的传热，增大采暖能耗；夏季还会增加室内的得热量，增大空调的能耗。这样要判断建筑设计的优劣必须依靠计算机的动态能耗模拟。 目前，国内已经有越来越多的人开始利用建筑节能技术耗模拟技术来分析建筑设计与能耗的关系。魏玲等人利用建筑能耗模拟分析了窗户对建筑能耗的影响，得到了减少南京地区全年空调建筑物由热传递及太阳辐射引起的窗户能耗的3条措施。陈红兵等人利用软件研究了天津地区窗户对建筑能耗的影响。周孝清等人利用DOE-2软件对广州一办公楼的不同外围护结构进行了能耗模拟，提出了围护结构设计的优化方案。刘洋等人利用Energy-Plus软件对天津某住宅小区的建筑能耗进行了模拟，并与实测结果比较，肯定了对Energy-Plus建筑设计的指导作用。曹毅然等人利用DEST软件模拟分析了上海混凝土砌块别墅建筑外围护结构的热工性能及其对建筑物能耗的影响，并给出了节能的方案。吴靖杰等人在一个节能住宅单体设计过程前期运用DOE-2进行建筑能耗模拟，并以计算结果为指导，结合实际做出了优化设计方案。 空调系统的性能预测与设计优化也是建筑能耗模拟的主要应用之一。目前空调系统的设计中，一般通过计算出最大的冷负荷来确定设备容量和数量。但实际上空调系统要运行在各种气候条件和室内使用方式下，它大部分运行时间不是在最大负荷而是在部分负荷下运行。这些部分负荷工况的特点不同，使得空调系统在实际运行中常常出现问题。如果能在空调设计时进行动态能耗模拟，了解可能出现的各种工况，在设计中就可以选择合理的系统形式，确定合适的设备容量和数量，采取有效的控制方案，从而使设计优化。 另外，建筑能耗模拟对于建筑节能标准的制定和实施也发挥重要作用。美国的DOE-2是目前最精确的动态模拟软件，它参与了许多国家的建筑节能标准制定。我国颁布的《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》在制定过程中，也采用了DOE-2进行动态模拟计算。另外，在评估一个设计方案是否满足节能标准时，同样少不了模拟软件的帮助。
目 录 推行合同能源管理 实施节能技术改造 ...................................................................... 南昌高新区管委会 （1） 建设绿色智慧的节约型高校 ...................................................................... 顺德职业技术学院 （8） 全面采取管理技术措施 建设节能绿色医疗单位 ............................................................ 深圳市疾病预防控制中心（18）
1 推行合同能源管理 实施节能技术改造 南昌高新区管委会 案例摘要： 南昌高新区管委会秉承可持续发展理念，积极贯彻落实党中央、国务院和省委省政府关于建设节约型机关和推进生态文明建设的决策部署，始终把节能理念贯穿于机关运行体系之中。近年来，通过实施合同能源管理推进节能改造，大力推广运用新技术、新产品、新能源，有效提高了建筑物和设备设施运行的能效水平，节能降耗取得了明显成效。与2015年相比，2016年单位建筑面积能耗下降24.5%，人均能耗下降30.5%，人均水耗下降70.7%。 一、单位概况 南昌高新技术产业开发区创建于1991年3月，地处南昌市城东，紧邻艾溪湖、瑶湖及赣江，1992年11月被国务院批准为国家级高新区。高新区管委会办公大楼（高新大厦）分为南楼和北楼，总建筑面积4.05万平方米，内有多个部门合署办公，用能人数约380人。 图1 高新大厦办公楼外观
被动式节能建筑是采用被动式节能技术的建筑。被动式节能技术，是指通过建筑自身的布局、材料、做法等契合气候辅以空调设备间歇运行达到舒适与节能的技术。区别于主动式节能技术将室内空间与自然相隔离，再用高效节能的空调设备创造宜人环境的做法。采用的做法是尽可能因势利导，充分利用现有的自然条件，使建筑最大限度地适应周围环境。 广州气象监测预警中心位于广州市番禺区大石街，规划用地面积5.4万平方米，建筑面积9597.7平方米，绿化率达到67％，属于一类办公建筑。建筑分为A、B两栋，A栋为四层，B栋为2层，A栋设半地下层车库。建筑布局开敞自然，借鉴岭南建筑庭园、天井与冷巷等空间手法和被动技术，营造了一系列富有岭南特色的建筑空间，创造了步移景异舒适宜人的办公环境。以低造价、普通材料、适宜技术满足现代功能，是具有典型意义的绿色建筑。 一、屋顶绿化 屋顶被称为“建筑第五立面”的屋顶，一直是都市中尚待开垦的“处女地”，处于一种被忽略、被遗忘甚至被糟蹋的地位。一方面是城市绿化面积和水面面积被越来越多的高密度建筑物蚕食，另一方面大量的屋顶却仍然素面朝天，未被有效利用，甚或成了“垃圾仓库”，这是目前城市建设及管理上的一个死角。而被众多生态环境专家、城市规划专家、建筑设计专家所推崇的屋顶绿化，则既能兼顾建筑景观，同时又能改善城市生态环境。 屋顶绿化不仅仅是绿地向空中发展，节约土地、开拓城市空间的有效办法。也是建筑艺术与园林艺术的完美结合，在保护城市环境，提高人居环境质量方面更是起着不可忽视的作用。
它有改善城市环境面貌，提高市民生活和工作环境质量；缓解大气浮尘，净化空气；保护建筑物顶部，延长屋顶建材使用寿命；缓解城市热岛效应；保温隔热，减少空调的使用，节约能源；消弱城市噪音能诸多作用。 广州气象监测预警中心采用了大面积的屋顶绿化，屋顶绿化占绿化面积49%，起到了保温隔热和调节室外热环境的作用。不仅使屋面产生隔热作用，还让建筑与自然环境融为一体，达到了生态节能的作用。 二、节能立面 广州市气象监测预警中心采用了垂直绿化的方式。项目利用坡地地形，使建筑物西侧立面为山坡所遮蔽，绿化率高达67%，室外透水地面面积为40193平方米，透水地面面积占室外面积比例高达84%。 项目还种植了乡土植物。利用开挖地下室的土方，采取削高低平衡土方的方法，创造性还原以丘陵自然地貌的场地，并辅以岭南气候植被，达到嵌入自然环境中的地景式建筑形象。主要的乔木有细叶榄仁、香樟、凤凰木、细叶榕、垂榕、粉单竹、黄金间碧玉等等。 建筑物南北向布置，利用坡地地形，使建筑物西侧立面被山坡所遮蔽，避免了建筑西晒造成额外增加的能耗问题。外墙采用加气混凝土模块，屋面采用大面积种植屋面的做法，外窗采用Low－E玻璃，配合地面景观植被设计，有效降低建筑室外温度和热岛效应。
建筑能耗模拟综述 , , , 为什么要进行建筑模拟 建筑环境是由室外气候条件、室内各种热源的发热状况以及室内外通风状况所决定。建筑环境控制系统的运行状况也必须随着建筑环境状况的变化而不断进行相应的调节，以实现满足舒适性及其它要求的建筑环境。由于建筑环境变化是由众多因素所决定的一个复杂过程，因此只有通过计算机模拟计算的方法才能有效地预测建筑环境在没有环境控制系统时和存在环境控制系统时可能出现的状况，例如室内温湿度随时间的变化、采暖空调系统的逐时能耗、以及建筑物全年环境控制所需的能耗。建筑模拟主要在如下两方面得到广泛的应用：建筑物能耗分析与优化和空调系统性能分析和优化。 随着人们对建筑环境质量要求的不断提高和对建筑节能的日益重视，建筑模拟也越来越成为建筑与建筑环境控制系统的设计、评价、分析工作中必不可少的重要工具之一。 建筑模拟技术的发展 得益于计算机技术的发展，在建筑及环境控制领域，本世纪60 年代中期就开始了对建筑环境及控制系统动态模拟的研究。初期的研究内容主要是传热的基础理论和负荷的计算方法，例如一些简化的动态传热算法，如度日法，bin 法等等，在这一阶段，建筑模拟的主要目的是改进围护结构的传热特性。在经历了上个世纪70 年代的全球石油危机之后，建筑模拟受到了越来越多的重视，同时随着计算机技术的飞速发展和普及，大量复杂的计算变为可行。于是在上个世纪七十年代中期，逐渐形成了至今在美国两个著名的建筑模拟程序：BLAST 和DOE-2。欧洲也于上个世纪70 年代初开始研究模拟分析的方法，产生的具有代表性的软件是ESP-r。在70 年代末期，随着模块化集成思想的出现，空调和其它能量转换系统及其控制的模拟软件也逐渐出现，在美国，先后开发出TRNSYS和HV ACSIM+。与此同时，亚洲各个国家也逐渐认识到建筑模拟技术的重要性，先后投入大量力量进行研究开发，主要有日本的HASP和中国清华大学的BTP。 进入九十年代，模拟技术的研究重点逐渐从模拟建模（Simulation Modeling）向应用模拟方法（Simulation Method）转移，即研究如何充分地利用现有的各种模型和模拟软件，使模拟技术能够更广泛更有效地应用于实际工程的方法和步骤，而使其不仅仅是停留在院校及研究机构中。时至今日，建筑模拟技术通过40 余年的不断发展，已经在建筑环境等相关领域得到了较广泛的应用，贯穿于建筑设计的整个生命周期里，包括设计、施工、运行、维护和管理等。主要表现在以下几方面： 建筑冷/热负荷计算，用于空调设备的选择； 在设计或者改造建筑时，对建筑进行能耗分析； 建筑能耗的管理和控制模式的制订，帮助制订建筑管理控制模式，以挖掘建筑的最大节能潜力；
此报告书是一项基于DEST做的能耗模拟报告，本人可代做。有意者见下方联系方式。 江北嘴金融城3号项目 建筑能耗分析报告 项目名称：江北嘴金融城3号项目 委托单位：重庆江北嘴置业有限公司 咨询单位： 报告日期： 2016-08
目录 1、项目概况 (1) 2、节能目标 (1) 3、参考依据 (2) 4、模型分析 (2) 4.1模型建立 (2) 4.2 建筑构造 (3) 4.3 计算参数 (4) 4.3.1 气象数据 (4) 4.3.2材料热工参数 (4) 4.3.3 构建热工参数 (4) 4.3.4空调系统 (5) 4.3.5设备性能参数 (8) 4.3.6空调运行时间 (11) 4.4模拟结果 (12) 5 结论 (12)
1、项目概况 重庆市属于中亚热带温润季风气候，年平均气温16-18℃，最热月份平均气温26-29℃，最冷月平均气温4－8℃。年均风速在1.5 m/s左右，静风频率大。夏季以NW为主导风，过渡季节(春秋季节)以NW为主导风，冬季以N为主导风向。 重庆市江北嘴金融城(CBD)3号项目位于江北城中央商务区A02地块，地处江北嘴黄花园北桥头，总用地面积约为1.995万平方米。包括3栋一类高层建筑。其中：1号楼高139.55米（±0.00至屋面）；2号楼高180.25米（±0.00至屋面）；3号楼高126.45米（±0.00至屋面）。1、2、3号楼的功能为写字楼。三栋建筑在吊层连通，功能为商业、车库、食堂以及设备房等。总建筑面积：263424.98m2。1号楼地上31层，2号楼地上39层，3号楼地上27层，地下均为4层。3栋建筑均属于一类高层建筑，1号楼、2号楼、3号楼的主要建筑户型相似。 图一江北嘴金融城3号效果图 2、节能目标 夏热冬冷地区夏季炎热冬季湿冷，随着经济的发展，人民生活水平的不断提高，建筑能耗呈稳步上升趋势，加大了我国能源压力，制约了国民经济的持续性
德国节能改造案例 新建筑节能法规对老建筑的节能改造也采取了一些强制措施，例如新建筑节能法规要求对旧的锅炉进行强制性改造，改造完成期限取决于锅炉的类型，但至2008年所有锅炉必须全部改造完成。根据德国相关部门的统计，德国家庭的平均能源消耗中，供热能耗是最大的，占到49%，远远大于汽车35%的能耗。因此，德国老建筑的节能改造也主要集中在建筑热绝缘性能的改造上。 Sabine Glaser公寓节能改造 从外观上看，德国路德维希港的公寓楼Sabine Glaser与大街上其他楼房并无二致。但这座具有70年历史的老楼房并非如呈现在眼前的外观那样简单，它是德国第一座从大能耗住宅改建为节能住宅的旧楼房。由于最新绝缘技术和建筑技术的应用，Sabine Glaser100平方米公寓的供暖账单从每年700欧元猛减至每年100欧元。 为一座老房子供暖，每年每平方米将消耗掉相当于20升油的能源，并导致每平方米产生60公斤的二氧化碳。现在，这所房子被授予3升房的称号，屋如其名，改造后的Sabine Glaser每年每平方米消耗的能源相当于3升油，与以前20升的能耗相比，建筑能耗实现了大幅度降低。 德国新的建筑节能法规EnEV规定，新建建筑和改建建筑每平方米耗油量必须低于7升。不过，化工公司BASF在Sabine Glaser公寓楼的节能改造中制定了更大的节能目标，让一座旧物业的节能效果远远超出最新的德国建筑节能标准。
改造后的公寓装有150多个传感器，用于监控室温、建筑的能量流和空气质量，以便对能源消耗和热损失进行严格的监控。例如，当住户出去度假时，研究者经过一年的测试，发现能耗实际上小于每平方米3升。 新型节能材料 绝缘材料在大幅度降低房屋燃料消耗方面起着最重要的作用。建筑外墙被加上了20cm厚的NEOPOR板，这是由BASF公司开发的一种新型热绝缘材料。这种基于聚苯乙烯的材料含有可以形成热反射的石墨微片，使热辐射很难穿透建筑物。 NEOPOR的热传导性远低于普通住宅建筑中常用的泡沫聚苯乙烯，这样只需要相当于传统聚苯乙烯绝缘材料一半的数量，NEOPOR绝缘材料便可达到相同的热绝缘效果，这对空心墙间几乎没有空隙的旧楼房而言极为理想。房屋原有的屋顶和天花板中的绝缘材料也由NEOPOR取代。据计算，生产一块面积为1m2、厚为20cm的NEOPOR热绝缘板大约需要10升原油，但是评估显示，它可以在50年的时间内节约大约1200升的供暖用油。 房屋的内墙涂有一层特殊的石膏，有助于夏天房间不使用空调的情况下就可以保持凉爽。这种石膏也是由BASF设计，石膏含有充满蜡粒的微囊体，蜡粒中储存潜热，如果外面温度很热，蜡就融化从而吸收热量，而不会让室内温度升高。试验显示，2cm厚的新石膏涂层与20cm 厚的木砖墙具有相同的热吸收能力。 减少热桥效应
学习建筑能耗模拟与分析的体会和收获 姓名: 梁付伟 学号： 班级： 学院：
学习建筑能耗模拟与分析的体会和收获 摘要：学习建筑能耗模拟与分析仅仅五周的时间，课时虽然少，但我从中学到的知识以及处理问题的理念是不能够用短短五周的时间来衡量的。建筑能耗包括室内能耗、新风能耗、附加能耗。通过能耗模拟与能耗分析，可以建立建筑的节能式设计，提高资源的利用率，节约能源。学习这门课，我体会到科研人员的不易，使我收获的不仅仅是知识，更重要的是一种学习态度和对人生的态度。 关键词：建筑、节能、能耗模拟、能耗分析、体会、收获 正文：首先谈一下建筑能耗的概念。建筑能耗有两种定义方法：广义建筑能耗是指从建筑材料制造、建筑施工，一直到建筑使用的全过程能耗。狭义的建筑能耗，即建筑的运行能耗，就是人们日常用能，如采暖、空调、照明、炊事、洗衣等的能耗，他是建筑能耗中的主导部分。随着经济收入的增长和生活质量的提高，建筑消费的重点将从“硬件（装修和耐用的消费品）”消费转向“软件（功能和环境品质）”消费，因此保障室内空气品质所需的能耗（空调、通风、采暖、热水供应）将会迅速上升。而在建筑能耗中，空调能耗又占有主要比例，约为2/3左右。建筑能耗与工业能耗、农业能耗及交通运输能耗共称为民生能耗，我国空调能耗占有总能耗的22%左右。 建筑能耗包括室内能耗、新风能耗、附加能耗。室内能耗包括围护结构能耗、空气渗透能耗、室内热源散热形成的能耗。具体的计算可参照《实用供热空调设计手册》进行计算。空调区的建筑能耗，应根据所服务空调区的同时使用情况、空调系统的类型及调节方式，按各空调区逐时能耗的综合最大值或各空调区能耗的累计值确定，并应计入各项有关的附加能耗。各空调区逐时能耗模拟的综合最大值，是从同时使用的各空调区逐时能耗相加之后得到的数列中找出最大值；各空调区能耗的累计值，即找出各空调区逐时能耗的最大值并将它们相加在一起，而不考虑它们是否同时发生。 例如：当采用变风量集中式空调系统时，由于系统本身具有自适应各空调区建筑能耗变化的调节能力，此时即应采用各空调区逐时建筑能耗的综合最大值；当采用定风量集中式空调系统或末端设备没有室温控制装置的风机盘管系统时，由于系统本身不能适应各空调区建筑能耗的变化，为了保证最不利情况下达到空
绿色建筑节能技术应用案例分析 20世纪70年代欧美发达国家提出了绿色建筑理念，在全球可持续发展的大环境下得到进一步的发展。如今在我国，建筑总能耗（包括建材生产和建筑能耗）约为全国能耗总量的30%，其中用于建材生产的能耗占到全国总能耗的12.48%。在建筑能耗中，围护结构材料保温性能差、保温技术落后，传热性能高达73%～77%。为减轻能源负担和保护生态环境，走可持续发展道路，中铁九局模范履行社会责任，以总部大厦工程建设为契机，率先在东北地区打造绿色节能示范工程。 1、绿色建筑的概念及特点 1.1 绿色建筑的概念 绿色建筑也称生态建筑、可持续建筑，是指在建筑的全寿命周期（物料生产、建筑规划、设计、施工、运营维护及拆除、回用过程）内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、最低限度地影响环境，以健康为主，适度舒适，实现“人、自然、建筑”三者和谐统一的建筑。 1.2 绿色建筑的特点
绿色建筑在设计与建造过程中，充分考虑建筑物与周围环境的协调，利用光能、风能等自然界中的能源，最大限度地减少能源的消耗以及对环境的污染。绿色建筑的室内布局十分合理，尽量减少使用合成材料，充分利用阳光，节省能源，为居住者创造一种接近自然的感觉。以人、建筑和自然环境的协调发展为目标，在利用天然条件和人工手段创造良好、健康的居住环境的同时，尽可能地控制和减少对自然环境的使用和破坏，充分体现向大自然的索取和回报之间的平衡。 2、采用的节能技术 针对LEED2009-NC及绿色建筑评价标准等相关标准规范的核心技术要求，结合工程实际，主要从节约土地、建筑节能、建筑节水、节约材料资源、室内环境质量5个方面提出绿色节能技术在工程中的应用。 2.1 节约土地 根据项目位置特点和绿色建筑要求，综合实现低碳交通，降低建筑对环境的影响，合理最大化空间利用措施，结合设计和管理，使得本工程在符合国家规划要求的情况，最大化提高土地利用率，降低环境影响，实现“人、自然、建筑”三者和谐统一。
被动式节能建筑案例分 析 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】
被动式节能建筑是采用被动式节能技术的建筑。被动式节能技术，是指通过建筑自身的布局、材料、做法等契合气候辅以空调设备间歇运行达到舒适与节能的技术。区别于主动式节能技术将室内空间与自然相隔离，再用高效节能的空调设备创造宜人环境的做法。采用的做法是尽可能因势利导，充分利用现有的自然条件，使建筑最大限度地适应周围环境。 广州气象监测预警中心位于广州市番禺区大石街，规划用地面积万平方米，建筑面积平方米，绿化率达到67％，属于一类办公建筑。建筑分为A、B 两栋，A栋为四层，B栋为2层，A栋设半地下层车库。建筑布局开敞自然，借鉴岭南建筑庭园、天井与冷巷等空间手法和被动技术，营造了一系列富有岭南特色的建筑空间，创造了步移景异舒适宜人的办公环境。以低造价、普通材料、适宜技术满足现代功能，是具有典型意义的绿色建筑。 一、屋顶绿化 屋顶被称为“建筑第五立面”的屋顶，一直是都市中尚待开垦的“处女地”，处于一种被忽略、被遗忘甚至被糟蹋的地位。一方面是城市绿化面积和水面面积被越来越多的高密度建筑物蚕食，另一方面大量的屋顶却仍然素面朝天，未被有效利用，甚或成了“垃圾仓库”，这是目前城市建设及管理上的一个死角。而
被众多生态环境专家、城市规划专家、建筑设计专家所推崇的屋顶绿化，则既能兼顾建筑景观，同时又能改善城市生态环境。 屋顶绿化不仅仅是绿地向空中发展，节约土地、开拓城市空间的有效办法。也是建筑艺术与园林艺术的完美结合，在保护城市环境，提高人居环境质量方面更是起着不可忽视的作用。 它有改善城市环境面貌，提高市民生活和工作环境质量；缓解大气浮尘，净化空气；保护建筑物顶部，延长屋顶建材使用寿命；缓解城市热岛效应；保温隔热，减少空调的使用，节约能源；消弱城市噪音能诸多作用。 广州气象监测预警中心采用了大面积的屋顶绿化，屋顶绿化占绿化面积49%，起到了保温隔热和调节室外热环境的作用。不仅使屋面产生隔热作用，还让建筑与自然环境融为一体，达到了生态节能的作用。 二、节能立面 广州市气象监测预警中心采用了垂直绿化的方式。项目利用坡地地形，使建筑物西侧立面为山坡所遮蔽，绿化率高达67%，室外透水地面面积为40193平方米，透水地面面积占室外面积比例高达84%。 项目还种植了乡土植物。利用开挖地下室的土方，采取削高低平衡土方的
建筑能耗模拟软件的特点及应用中存在的问题 [摘要]本文对现有主要建筑能耗模拟软件的特点进行了介绍,在此基础上,结合，他人的实际应用经验,分析了专业人员在软件应用中经常遇到的问题,最后对建筑能耗模拟软件的发展提出了一些建议。 [关键词]建筑能耗;建筑节能;模拟软件 [Abstract]In this paper, the character is tic soft current main energy consumptions imulation software were first lying troduced. And then, with the others’ experience, the common problems occurred during the application process were analyzed. Finally, some suggestions on development of building energy consumption simulations of tware were presented. [Keywords]building energy consumption, building energy efficiency, simulation software 一、建筑能耗模拟软件的目的和使用意义 目前,建筑节能已经成为一个越来越重要的热门话题。建筑能耗模拟软件在建筑节能领域中也发挥着越来越重要的作用。由于建筑的热湿过程以及建筑热工部件机理的复杂性,相应的热工计算复杂,计算量巨大。只有通过计算机这个能够在短时间内大量重复人脑活动的工具,才可能完成这样复杂的运算。因此,在进行建筑能耗计算时,能耗模拟软件具有不可替代的作用。在使用这些软件之前,首先应该了解软件的主要用途和目的,主要包括如下4方面。 1)建筑负荷和能耗的模拟:为后续的节能设计、节能评估、节能审计以及节能措施的制定提供参考。 2)优化分析:通过不同工况的模拟,进行围护结构、设备、暖通空调系统、控制系统和控制策略等的优化,得出最佳结果;同时还可以进行各种方案的比对,通过经济性分析得出最佳方案。 3)设备与系统各种运行状况的预测:在内外扰动等复杂因素的作用下,系统中参数的变化很复杂。通过建筑能耗模拟软件能够比较方便地预测各种工况下的系统参数。
生态校园：英国诺丁汉大学朱比丽分校 项目概况：朱比丽新校园项目设计的确定是通过1996年的一次竞标，诺丁汉大学的意图是将这一新校园塑造成为英国中部的一个可持续发展范例。最终，迈克.霍普金斯建筑师事务（Michael Hopkins&Partners）的设计以突出的生态设计特 征胜出，其最后的实施是与结构工 程公司阿热普（Ove Arup & Partners）, 景观建筑师麦卡锡（Battle McCarthy）共同合作完成的。项目于1997年底动工，1999年12月由女王正式为其揭幕开放使用，其总造价约五千万英镑。经过两年九个月的时间，霍普金斯的设计将一废旧的工业用地最终转变成了一个充满自然生机的公园式校园。 2001年，这一项目成为了英国皇家建筑师协会杂志的年度可持续性奖得主（RIBA Journal Sustainability Award）。 项目设计 项目的基地距主校园约有一英里，通过自行车和公交可以很方便的进入到诺丁汉城市中心。约12公顷的月牙形基地是在原有的自行车工厂用地的基础上更新再利用的。 这是对英国总的可持续发展策略在实践中的体现，即鼓励对位于城市中的工业等废地的充分再利用。基地的环境条件很具有挑战性：东北面是巨大的工业仓储设施，而在西南面则是典型的英国郊区住宅；如何有机的衔接这两个完全不一致的城市肌理，是面临的首要问题。霍普金斯的设计是建造一沿基地自然弯曲的水体，从而起到软化边界和缓冲的作用。校园的主要建筑体块也因此沿一线展开，并由一架空廊道贯穿；建筑群体的背面则由一林荫道连接，并与基地的两个出入口连
通。 整个新校园约41，000平方米的建筑面积，可供2，500个学生使用。位于基地中央，“漂浮”在水面上的螺旋倒锥形建筑物是校园的信息中心，包括图书馆和计算机设施，是整个校园的视觉焦点；考虑到无障碍设计，建筑内部不设楼梯，完全由一螺旋上升的坡道和位于中央的电梯贯通。与信息中心相对的建筑体块是中心教学与服务设施，包括银行，学生会，和倒插在中庭中的一300座的会议演示厅等。 在这一中央建筑体的北侧，带有两个中庭的建筑体块为商业学院使用；南侧并联的三个带有中庭的体块为教育学院使用；位于中央的大中庭是开放式的学生餐厅及多功能使用。
节能建筑案例 节能建筑案例一：北京中关村地区的大厦 这栋节能建筑是由国际上著名的建筑设计大师赫尔佐格、德梅隆主持设计的，该建筑的生态智能系统的设计是由世界上著名的德国超日建筑能量公司设计，其中五合国际受委托参与了TPT大厦前期高科与生态智能技术及双层玻璃幕墙设计技术咨询，该建筑在建成后将是中国首栋采用高科技生态节能技术的大型办公建筑。该建筑的设计理念是创新建筑形象、塑造生态节能、舒适健康办公环境等。优美的外观，大气的结构，舒适的环境，这栋节能建筑办公场所将是各个办公人员的梦之园。 节能建筑案例二：济南的太阳树国际公寓 济南的太阳树国际公寓在建筑上是采用欧洲成熟的建筑技术与一系列的节能科技措施，这栋建筑项目是以小高层板楼为主，设计理念在于建造“恒温恒湿”高舒适度，低能耗，尽量与自然环境相融合的新型生态科技公寓。住在该公寓里，你的感受就像是在躺在大自然的怀抱中，舒适而又贴心。 节能建筑案例三：英国伦敦的瑞士再保险大楼 该保险大楼在外观设计上采用螺旋式，顶部尖细，其造型可谓是独具一格；在修建上，福斯特事务所采用了很多的节能技术，尽可能的利用自然采光和通风，配有电脑控制的百叶窗，可根据自然条件情况自动开启或关闭百叶窗。由于其独特的造型与完美的建筑艺术，在2004
年，该大楼获得RTBA斯特林大奖。 节能建筑案例四：德国杜塞尔多夫市的维多利亚保险公司总部大楼 维多利亚保险公司的总部大楼是欧洲以栋非常著名的生态智能建筑，虽然改建主的系统不是最好的，但该建筑却拥有一套极其完整的技术系统。在2000,还获得了德国权威机构授予德国生态环保一等奖。该建筑的玻璃墙幕在夜光的照映中，显得是如此的梦幻与美丽，让人为之心醉。
建筑能耗模拟与分析论文 《住宅建筑能耗的特点及其评价指标的确定和节能途径》 住宅建筑能耗的特点及其评价指标的确定和节能途径 摘要:本文首先回顾了国际上对于建筑能耗的模拟的研究工作，然后对住宅建筑能耗的特点进行了分析，指出在研究的初始阶段，可以使用单位地板面积上的能耗等指标作为住宅建筑能耗的评价指标， 建筑能耗 但是由于这些指标都是针对某一特定的能耗系统提出的，因而都有一定的局限性，所以如何确定一个更为全面、更为客观的评价指标让是一个重要研究内容。 关键词:建筑能耗评价指标 正文:
一、前言 随着经济的发展和人民生活水平的提高，建筑能耗(这里狭义的建筑能耗概念)在各国国民经济总能耗中所占的比例越来越高，现在全世界每年约有1/3的能源用于维持建筑物内各能耗系统的正常运行。因此，在节约能源、保护环境的迫切要求下，提高能源使用效率、节约建筑能耗成为各国能源政策中的重要组成部分。无论是发达国家，还是发展中国家都在使用大量人力、财力和物力研究建筑能耗的特点、确定评价建筑能耗的指标，以达到约束现有建筑能耗水平、规划未来建筑能耗目标的目的。 住宅建筑能耗和商业建筑能耗是民用建筑能还得两个部分。住宅建筑与商业建筑相比，虽然功能单一，但是住宅建筑能耗更受室内居住人员的影响，因为更具有不确定性，从而给建筑能耗的研究带来很大困难。 下文首先回顾国际上对于住宅建筑能耗的研究工作，其次根据这些研究工作分析住宅建筑能耗的特点，最后指出确定住宅建筑能耗指标时必须考虑、解决的问题。 2、对建筑能耗研究工作的回顾
由于住宅建筑能耗是民用建筑能耗中的主要组成部分，因此从二十世纪七十年代开始，国际上已经广泛开始了对建筑能耗的研究。 Yan 研究了气候变化对于香港地区住宅电量消耗的影响，发现由于亚热带气候的原因，香港地区住宅电量消耗与室外空气干球温度有紧密联系，而且还受到室内人员的着衣情况、室外天空的云量的影响。同时还发现住宅用燃料种类和经济水平密切相关，即随着经济的发 建筑能耗 展，燃料种类已经从煤油转向了天然气和电能;根据对200个家庭的环境调查结果，发现香港家庭的主要用电设备是空调器(约占总用电量的36.8%)、冰箱(26.7%)和照明(10%)。 在日本，家用电器的价格和气候则是影响住宅建筑能耗的两个主要因素。例如家用空调的户拥有量直接受到气候和民族文化的影响:热水能耗(由于个人卫生)是日本住宅建筑能耗的一个重要部分，而挪威住宅建筑能耗主要是采暖能耗和照明能耗。
建筑外墙保温工程案例分析 摘要:文章结合工程案例较为全面地介绍了外墙外保温系统的应用。同时结合施工过程对聚苯板及聚苯颗粒外保温的施工工艺作了详细地介绍。 关键词:外墙外保温；聚苯板；胶粉聚苯颗粒 从国家推行建筑节能以来，各种保温节能施工技术发展很快，2007年，国家制订了许多相应的制度和措施。《建筑节能工程施工质量验收规范》（GB50411-2007）于2007年10月1日实施。建筑节能工程将作为单位建筑工程的一个分部工程，此分部工程验收合格后，才能进行单位工程竣工验收。可见建筑节能工程已经纳入工程质量体系。墙体节能工程作为一个分项工程，其中，外墙围护结构的热损耗较大，发展外墙保温技术已经成为实现建筑节能的重要环节。 1.工程概况 某住宅小区工程建筑结构为框架剪力墙结构，内外墙主要砌筑陶料盲孔砖，建筑总面积86万m2。目前施工的一、二、三期建筑面积约31.5万m2，其中外墙保温面积近10万m2。 从实施新建建筑节能65%的设计标准，其节能措施主要体现在外墙保温体系新型材料应用和施工技术革新上。采用胶粉聚苯颗粒粘贴聚苯板外墙保温外墙保温技术已相当成熟。该住宅小区满完成了面砖饰面外墙保温施工，达到了建筑节能65%的设计标准要求，满足国家及北京市工程竣工验收合格标准。 2.外墙外保温施工工艺 住宅小区采用的是胶粉聚苯颗粒粘贴聚苯板外墙保温系统。其施工工序及要求如下。 2.1界面砂浆处理层 1）清理主体施工时墙面遗留的钢筋头、废模板，堵填施工孔洞。 2）清除墙面的混凝土灰浆及浮灰，清理墙面的油污。 3）墙面松动、风化部分应剔除干净。 4）剔除墙表面大于或等于10mm的凸起物。
中央空调系统变频节能改造案例分析 一、前言 中央空调系统是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一，电能的消耗非常大，约占 建筑物总电能消耗的50%。由于中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量设计，而实际上在一年中，满负载下运行最多只有十多天，甚至十多个小时，几乎绝大部分时间负载都在70%以下运行。通常中央空调系统中冷冻主机的负荷能随季节气温变化自动调节负载，而与冷冻主机相匹配的冷冻泵、冷却泵却不能自动调节负载，几乎长期在100%负载 下运行，造成了能量的极大浪费，也恶化了中央空调的运行环境和运行质量。 随着变频技术的日益成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模 块等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量，达到节能 目的提供了可靠的技术条件。 二、1、原系统简介 某酒店的中央空调系统的主要设备和控制方式：100冷吨冷气主机2台，型号为三洋 溴化锂蒸汽机组，平时一备一用，高峰时两台并联运行；冷却水泵2台，扬程28M,配用功率 45 KW,冷水泵有3台，由于经过几次调整，型号较乱，一台为扬程32M，配用功率37KW, 一台为扬程32M，配用功率55KW, 一台为扬程50M，配用功率45KW。冷却塔6台，风扇电机5.5KW，并联运行。 2、原系统的运行 某酒店是一间三星级酒店。因酒店是一个比较特殊的场所，对客人的舒适度要求比较 高，且酒店大部分空间自然通风效果不好，所以对夏季冷气质量的要求较高。 由于中央空调系统设计时必须按天气最热、负荷最大时设计，且留有10%-20%左右的设 计余量。其中冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载，冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应的调节。这样，冷冻水、冷却水系统几乎长期在大流量、小温差的状态下运行，造成了能量的极大浪费。
《建筑节能设计计算文件编制要求》及使用实例 目录 1．建筑设计节能计算文件要求1（建筑专业） 2．建筑设计节能计算文件要求2(电气专业） 3．建筑设计节能计算文件要求3（暖通专业） 4．附表1~4 5．《某工程建筑节能计算报告书》 6．《某商业楼建筑节能计算审查表及报告书》
建筑设计节能计算文件要求 （建筑节能计算文件） ◇◇◇◇◇◇◇（项目名称） ×××××（归档号） 建筑专业 主持人： （设计总负责人） 审定人： 校审人： 计算人： ×××××（设计单位名称） ××年×月×日 注：1、审定人和计算人不能为同一人 2、封面应盖设计单位出图章及节能章
（居住建筑） 目录 一、体形系数计算书（页） 二、各朝向窗墙比计算书（页） 三、设计建筑屋顶和外墙保温做法表（表A-1）（页） 四、总体热工性能直接判定表（表A-2）（页） 注：1、如屋顶和外墙保温采用非推荐做法，在二、三项之间应增加围护结构热工计算书 2、当设计建筑物外窗窗墙比大于《居住建筑节能设计 标准》（DBJ11-602-2006）表5.3.1-1的规定值， 或外窗的传热系数大于表5.2.2的限值时，应以‘参 照建筑对比法计算表’（表A-3）取代‘总体热工性 能直接判定表’（表A-2）。 3、体形系数和各朝向窗墙比计算应有计算过程。 公共建筑（甲类）
目录 一、体形系数计算书（页） 二、各朝向窗（包括透明幕墙）窗墙比和总窗墙比计算书（页） 三、屋顶透明部分面积计算书（页） 四、甲类建筑热工性能判断表（附录D-1）（页） 五、设计建筑围护结构做法表（附录D-4）（页） 注：1、如屋顶和外墙保温采用非推荐做法，在三、四项之间应增加围护结构热工计算书。 2、体形系数和各朝向窗墙比、屋顶透明部分面积比计算应有计算过程。 公共建筑（乙类） 目录 一、体形系数计算书（页）
我们生活身边建筑节能的例子 1、家庭水装修前言： 泥沙、铁锈，导致喝着味道怪异，煮出来的茶不香，热水器加热速度变慢，原本莹白如玉的浴缸上还结了黄黄的水垢，……，这一切会使你的完美家居环境大打折扣，这情况虽不会马上凸现，但随着时间的积累，越发严重，可能会不断出现、无处不在的用水尴尬现象。 常言道“病从口入”，家庭用水的质量直接关系到您同您家人的身体健康，低劣的水质或入户供水的二次污染是导致各种疾患的重要原因之一。所以，水家装对新房装修来说意义深远。 2、什么是水装修的概念： 即运用生化与物理截流技术，在用户的终端对自来水进行深度处理，除去水中细菌、杂质、铁锈、胶体、病毒等对人体有害的物质，保留对人体有益的微量元素和矿物质，供用户全方位洁净用水（直接饮用、生活用水），以彻底杜绝水污染从口进入的可能性，提高生活品质的同时，呵护全家人健康，并对家中所有跟水有关的家用电器起到有效的维护，达到节能、延长电器寿命的效果。 3、全方位水装修的可行性： 立升家庭水装修-------用房屋装修千分之的成本，在供水管路的适当位置处配套安装的一套中央净水处理设备，最主要功能是整体改变局域用水，提高水质。以纯物理的方式，100%滤除水中的细菌、铁锈、胶体、杂质等有害物质，滤后的水水质标准达到国家桶装水标准准，可以直接饮用，十分方便。在杜绝家庭生活饮用、做饭、洗菜、甚至刷牙、洗澡等水污染对家人健康侵害同时，并对家中所有跟水有关的家用电器起到有效的维护作用，以减少热水器的结垢、洗衣机的磨损、按摩浴缸的堵赛等情况的发生，达到有效延长家电寿命、节省能源，提高生活品质的目的。 目前，在欧洲、北美市场已经相当普及，水装修----被称为“人类用水的第三次革命”。 2、节水马桶真假难辩费水马桶遭遇滑铁卢 从今年9月开始实施的《环境标志产品技术要求·陶瓷砖和卫生陶瓷》标准明确规定节水型便器平均用水量不超过6升。近日“科技节水世界共享——4.8升节水计划新闻发布会”上，世界卫生陶瓷巨头TOTO再次挑战“废水马桶”，率先提出4.8升水的概念，使“马桶节水工程”又向前跨越了一大步。但是记者在调查中发现，目前市场几乎所有的洁具销售都在力推节水型产品，但是否货真价实却真假难辩。 行业趋势：节水马桶是大势所趋 坐便器每年浪费的水资源已经构成城市浪费水资源的最主要部分。来自中国建筑卫生陶瓷协会的统计数据显示：日常生活中，马桶的冲洗用水占到日常总用水量的35%-45%，随着生
建筑能耗模拟综述 建筑能耗, 模拟, 建筑能耗, 模拟 1.1 为什么要进行建筑模拟 建筑环境是由室外气候条件、室内各种热源的发热状况以及室内外通风状况所决定。建筑环境控制系统的运行状况也必须随着建筑环境状况的变化而不断进行相应的调节，以实现满足舒适性及其它要求的建筑环境。由于建筑环境变化是由众多因素所决定的一个复杂过程，因此只有通过计算机模拟计算的方法才能有效地预测建筑环境在没有环境控制系统时和存在环境控制系统时可能出现的状况，例如室内温湿度随时间的变化、采暖空调系统的逐时能耗、以及建筑物全年环境控制所需的能耗。建筑模拟主要在如下两方面得到广泛的应用：建筑物能耗分析与优化和空调系统性能分析和优化。" n) i$ M( I. d 随着人们对建筑环境质量要求的不断提高和对建筑节能的日益重视，建筑模拟也越来越成为建筑与建筑环境控制系统的设计、评价、分析工作中必不可少的重要工具之一。# I. D$ C: D3 n+ k * V3 ~# @ I* } 1.2 建筑模拟技术的发展 1 v, I5 m: V1 v" O4 n- s/ D7 h3 r 得益于计算机技术的发展，在建筑及环境控制领域，本世纪60 年代中期就开始了对建筑环境及控制系统动态模拟的研究。初期的研究内容主要是传热的基础理论和负荷的计算方法，例如一些简化的动态传热算法，如度日法，bin 法等等，在这一阶段，建筑模拟的主要目的是改进围护结构的传热特性。在经历了上个世纪70 年代的全球石油危机之后，建筑模拟受到了越来越多的重视，同时随着计算机技术的飞速发展和普及，大量复杂的计算变为可行。于是在上个世纪七十年代中期，逐渐形成了至今在美国两个著名的建筑模拟程序：BLAST 和DOE-2。欧洲也于上个世纪70 年代初开始研究模拟分析的方法，产生的具有代表性的软件是ESP-r。在70 年代末期，随着模块化集成思想的出现，空调和其它能量转换系统及其控制的模拟软件也逐渐出现，在美国，先后开发出TRNSYS和HV ACSIM+。与此同时，亚洲各个国家也逐渐认识到建筑模拟技术的重要性，先后投入大量力量进行研究开发，主要有日本的HASP和中国清华大学的BTP。 进入九十年代，模拟技术的研究重点逐渐从模拟建模（Simulation Modeling）向应用模拟方法（Simulation Method）转移，即研究如何充分地利用现有的各种模型和模拟软件，使模拟技术能够更广泛更有效地应用于实际工程的方法和步骤，而使其不仅仅是停留在院校及研究机构中。时至今日，建筑模拟技术通过40 余年的不断发展，已经在建筑环境等相关领域得到了较广泛的应用，贯穿于建筑设计的整个生命周期里，包括设计、施工、运行、维护和管理等。主要表现在以下几方面：8 E8 g" b: @ Z 建筑冷/热负荷计算，用于空调设备的选择；+ Y3 V8 ]/ J5 Y 在设计或者改造建筑时，对建筑进行能耗分析；8 T& g9 R7 d; A2 y; P1 F. ^9 I' Z 建筑能耗的管理和控制模式的制订，帮助制订建筑管理控制模式，以挖掘建筑的最大节能潜力；& U7 ~" Z; M* h! G6 E5 ?9 C5 T