居住建筑能耗是建筑能耗的重要组成部分,相对于公共建筑来说,虽然基数较小,但是体量较大,而且随着城市建设的发展,它所占的比例也将越来越高。我国的建筑节能工作起步较晚,特别是居住建筑节能的发展与国外的差距甚大,所以建筑节能尤其是居住建筑的节能,应予以高度重视,作为重要课题来研究。
本文以重庆地区居住建筑为研究对象,针对实际的典型建筑进行大量的能耗模拟和性能化节能方案设计。首先分析了重庆地区围护结构的建筑节能技术,而后通过对90栋居住建筑的调研,统计分析了重庆地区各个节能参数(建筑体形系数、窗墙面积比、外围护结构构造、遮阳等几个方面)的分布规律,总结指出了重庆地区建筑节能工作的疏忽以及以后开展建筑节能工作的侧重点:在2005年重庆市强制执行《重庆市居住建筑界节能设计标准》后,所有住宅的外围护结构的热工性能基本符合标准要求,但是大多数住宅的体形系数都超标而且没有专门设置遮阳措施,不利于建筑本身的节能降耗。
其次分析了建筑平面形状特征与建筑体形系数的影响关系,为建筑师的建筑平面设计工作提供了参考意见:底面积A相同时,平面是正多边形的模型是同边数模型中体形系数最小的。如果底面积A和总高度H都相同,正多边形的边数越多,平面越趋向圆形,相对的模型体形系数越小,S正三棱柱>S正四棱柱>S正六棱柱>S圆柱体。再次通过DOE-2软件模拟分析了建筑长度X和进深Y对体形系数的影响以及由此带来的建筑能耗的变化规律。结果表明:建筑长度X与建筑进深Y对建筑体形系数S的影响效果相同,体形系数S随着长度X或进深Y的无限增大而逐渐减小至某一值;建筑长度X与建筑进深Y对建筑采暖能耗的影响效果相似,但是建筑长度X对建筑空调能耗的影响要大于建筑进深对空调能耗的的影响。紧接着模拟分析了建筑层高h和建筑总高度H对体形系数的影响以及由此带来的建筑能耗的变化规律。
结果表明:建筑体形系数S与建筑层高h两者之间呈线性负相关关系。而且建筑层数越多,层高h对体形系数S的影响就越小,而体形系数S对建筑能耗的影响越大;建筑体形系数S随着建筑总高度H的增加而减小。建筑总高度H对低层建筑和多层建筑的体形系数S影响非常大,而对其他建筑的体形系数影响就非常有限了。体形系数S逐渐减小,建筑采暖能耗、空调能耗和建筑总能耗也随之减小,而且体形系数S对建筑采暖能耗的影响明显大于对空调能耗的影响。而后又以退台式洋房、别墅建筑和联排建筑为研究对象,讨论分析了建筑凹凸变化与体形系数S和建筑能耗之间的影响关系。结果表明:建筑立面越有层次感,凹凸变化越多,建筑体形系数S则更大,相应地建筑采暖能耗和建筑总能耗也会增大,而且它们之间呈线性正相关关系。最后以一个工程实例分析了控制体形系数降低建筑能耗的经济可行性。证明建筑设计是建筑节能的第一步,建筑节能要从设计阶段抓起。没有节能设计理念的建筑将是“先天不足”的,要达到节能要求势必要付出巨大的经济代价。
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