安徽建筑大學 王勇

安徽建元裝飾工程有限公司 王世好 張兵 楊德勝

　　【摘要】：隨著社會經濟的不斷發展，政府部門愈發重視建筑物的節能問題。為合理控制建筑物內的節能問題，本文通過分析不同類型外窗對合肥市住宅建筑能耗的影響，并利用Design Builder能耗模擬軟件計算每年的熱負荷和冷負荷，以此為基礎來獲得全年累計冷熱消耗量。同時，分析不同外窗的節能效率和經濟性，并從經濟性的投資回收期、差額凈現值兩個方面進行闡述。經過研究發現，在合肥市，LOW-E玻璃的節能性要超過其他玻璃。

　　【關鍵詞】：公共建筑;節能分析;外窗玻璃;經濟分析

　　一、 前言

　　近年來，我國建筑物數量呈現逐年遞增的態勢。城鄉建筑中有90%屬于高能耗建筑物，新建建筑物中高能耗建筑物甚至達到95%。建筑圍護結構設計是整個建筑節能的基礎環節，在以往圍護結構設計中外窗面積占到了1/3，通過外窗傳熱所產生的能耗是整個墻體的數倍。為進一步實現國家提倡的節約能耗戰略計劃，合肥市提出商業節能執行標準，規定城鎮新建建筑物節能高于50%，施工階段強制性標準達標率達到并超過98%。在信息化時代背景下，國內對窗體材料節能重視程度不足，但從目前外窗節能情況來看，利用節能窗作為建筑物外窗，具有效果顯著、投資少、收回快等特點，能有效滿足國家節能規定，所以加大外窗節能研究力度對提高建筑物能源利用率有重要意義[1]。

　　二、 工程概況

　　信達銀信廣場項目坐落于合肥市高新區黃山路與科學大道交口處，西至科學大道，東側為城市綠化。規劃用地總面積約14.43畝，總建筑面積63272.7平方米。地上分兩個單體，其中高層寫字樓(25F)36917.68平方米，多層寫字樓(6F)11172平方米;地下兩層，建筑面積14896.55平方米[2]。

　　三、 建模仿真及外窗改造方案

　　(一) 建模仿真軟件和建筑模型

　　在信息化時代背景下，通常利用Design Builder、DOE-2、BLAST等軟件作為能耗模擬軟件。本文主要使用Design Builder軟件來開展建模仿真工作，該軟件能準確模擬出項目的全年累計冷負荷和熱負荷、全年建筑總能耗、峰值熱負荷和冷負荷等內容[3]。

　　(二) 最初建筑模型參數設置

　　根據研究對象的工廠實際情況來確定軟件實際數值，其中建筑最初維護結構材料和參數如下：

　　1. 外墻結構：墻體材料200mm+水泥砂漿20mm+保溫材料20mm

　　2.屋頂結構：油氈5mm+陶土瓦25mm+巖棉240mm

　　3. 外墻：無遮陽設施+單片透明玻璃6mm+塑鋼窗框

　　(三) 外窗改造方案

　　目前合肥市常用的節能建筑外窗玻璃材料參數和價格如表1所示。本文通過對其中五種外窗方案進行模擬分析，給合肥市外窗玻璃選型提供最合理的方案[4]。

　　四、 外窗選型方案仿真結構及分析

　　(一) 外窗選型方案能耗仿真結構

　　全年總耗電量主要包括生活用熱水、房間耗電、全年制冷耗電等，全年總能耗是指全年總熱能耗和全年總耗電量之和。利用Design Builder軟件能準確計算出建筑物每年的熱負荷和冷負荷。經試驗發現，每年中旬是冷負荷的最高值，上旬是熱負荷的巔峰值，其全年總耗電量在136429.8KW*H。同時，就國內外窗節能情況而言，利用節能窗作為建筑物外窗，具有效果顯著、投資少、收回快等特點，能有效滿足國家節能規定，所以加大外窗節能研究力度對提高建筑物能源利用率有重要意義。通過從不同方面分析外窗玻璃存在的優勢，LOW-E中空玻璃節能效果最佳[5]。

　　(二) 外窗選型方案節能性和經濟性分析

　　1. 外窗選型方案節能性分析

　　以單片透明玻璃材料為基礎，科學分析出其他幾種外窗材料的節能效果和能耗效果(如表2所示)。表2節能效果主要體現在以下幾個方面：

　　(1) LOW-E中空玻璃在全年采暖能耗方面節能效果最佳，其與單片玻璃相比，采暖能耗降低了7.58%，尤其是冬季的熱負荷下降非常明顯。

　　(2) 從制冷節能效果方面來看，熱反射鍍膜玻璃性能完全符合標準要求，其制冷下降率最好，達到12.05%，且風氣冷負荷下降了7.85%。

　　(3) 全年制冷耗電量是整個耗電量的重要環節。由于窗體材料存在較強的差異性，其耗電量會出現不同程度的差距，下降頻率只有4.12%。但由于熱反射鍍膜玻璃在冬季采暖能耗要遠超基礎值，所以全年總能耗與基礎方案相比增加了1.22%。

　　2. 外窗選型方案經濟性分析

　　經濟性包括投資回收期和差額凈現值。差額凈現值是用來確定方案實際經濟效果的，當其數值超過0時，代表該方案具有一定可行性，且數值越高，方案可行性越高。具體計算如公式(1)所示。

(1)

　　五、 總結

　　綜上所述，利用模擬分析方法進一步分析多樣化窗體材料后，確定利用LOW-E中空玻璃作為窗體材料可達到全年總能耗最低值的目標，能給建筑企業帶來較大的經濟效益。因此，可將該種玻璃運用到所處氣候環境相同的建筑物內，且相比于普通單片透明玻璃而言，熱反射鍍膜中空玻璃和透明中空玻璃都具有較強的節能效果。基于此，本文通過分析不同類型外窗對合肥市住宅建筑能耗的影響，并利用Design Builder能耗模擬軟件計算每年的熱負荷和冷負荷，以此為基礎來獲得全年累計冷熱消耗量。同時，分析不同外窗的節能效率和經濟性，并從經濟性的投資回收期、差額凈現值兩個方面進行闡述。

　　參考文獻：

　　[1] 法國圣戈班玻璃廠. 帶有近紅外觀察系統的車輛用層壓窗玻璃和設備及其制備：CN202080006368.2[P]. 2021-09-07.

　　[2] 國家市場監督管理總局、國家標準化管理委員會. 建筑玻璃可見光透射比、太陽光直接透射比、太陽能總透射比、紫外線透射比及有關窗玻璃參數的測定：GB/T 2680-2021[S]. 2021.

　　[3] 法國圣戈班玻璃廠. 在窗玻璃的邊緣或外部面上具有母線的含加熱絲的窗玻璃:CN201880064737.6[P]. 2020-05-15.

　　[4] 代春泉,邢光雪,韓飛. 無源式建筑外窗節能機理及其工程應用研究 ——以中德生態園被動房體驗中心為例[J]. 建筑經濟，2019，40(8):111-115.

　　[5] 法國圣戈班玻璃廠. 具有外部發光信號的車輛窗玻璃、包含該窗玻璃的車輛和制造：CN201880003748.3[P]. 2019-08-06.