PKPM軟件在建筑能效測評中的應用

許浩天 祝健

PKPM軟件在建筑能效測評中的應用

許浩天 祝健

合肥工業大學土木與水利工程學院

以安徽省合肥市某居住建筑為例，介紹了PKPM軟件在建筑能效測評中的應用。描述了該建筑在PKPM軟件環境下的建模過程，并通過PKPM軟件對該建筑的全年能耗進行了模擬，計算了其相對節能率。計算結果表明，該建筑的相對節能率達6.29%，符合安徽省對居住建筑的節能要求。

PKPM能效測評節能

0引言

能效測評是指對建筑能源消耗量及其用能系統效率等性能指標進行計算、檢測，并給出其所處水平的活動[1]。建筑能效測評以單棟建筑為對象，且包括與該建筑相聯的管網和冷熱源設備，民用建筑的用能設備主要是指采暖空調系統和照明兩大類。

在建筑能效測評過程中，用模擬計算軟件對建筑的供暖空調等系統的運行過程進行模擬計算，得出建筑的能耗參考值，并與比對建筑進行比較，即可得出實際建筑的相對節能率。相對節能率是建筑能效測評的基礎項，對測評結果和能效標識的評定均具有較大影響。目前常用的模擬計算軟件有PKPM、DeST、DesignBuilder等等。本文主要介紹PKPM軟件在建筑能效測評中的應用，對其在建筑能耗模擬及相對節能率的計算中的應用做了詳細闡述。

1PKPM軟件介紹

1）PKPM軟件概況。PKPM軟件系中國建筑科學研究院開發，是一個系列軟件，除了建筑、結構、設備（給排水、采暖、通風空調、電氣）設計于一體的集成化CAD系統以外，目前PKPM還有建筑節能系列（節能計算、能效測評、綠色建筑）、建筑概預算系列（鋼筋計算、工程量計算、工程計價）、施工系列軟件（投標系列、安全計算系列、施工技術系列）、施工企業信息化等等。功能較為齊全，在建筑行業有著廣泛的應用。

2）能效測評模塊介紹。本文介紹的是PKPM節能系列軟件中的能效測評模塊，該測評軟件具有建筑節能分析、建筑能耗分析以及節能率計算等功能。PKPM能效測評模塊提供了大量不同保溫體系的墻體，屋面和樓板類型，可根據建筑實際情況進行選取，也可直接讀取設計中的各種門、窗、墻、屋面、柱、房間等設計參數，自動計算建筑物的體形系數和窗墻比等參數。可依據國家和地方現行規范標準，并按項目所在地的全年氣象數據，對實際建筑和比對建筑進行全年8760小時的逐時能耗分析計算，計算出每平方米建筑面積的年采暖、空調冷熱量指標和耗電量指標，計算其相對節能率，并依據相關規范標準規定，計算評估建筑能效等級。

2項目概況

1）基本情況。測評建筑位于安徽省合肥市境內，為商住樓單體，南向，共30層，建筑物高度85.80m，采用框架剪力墻結構。建筑總占地面積4739.81m2，總建筑面積40474m2，其中1～3層公共部分建筑面積為4368m2，居住部分建筑面積為31334m2。采用PKPM能效測評軟件模擬計算的對象為該建筑的居建部分。

2）建筑熱工設計。建筑外墻采用25mm厚玻化微珠無機保溫砂漿作為保溫層，基層墻體選用200mm厚煤矸石燒結空心砌塊。建筑屋面采用40mm厚粉煤灰陶粒混凝土作為找平層、55mm厚的擠塑聚苯板作為屋面的外保溫層。底面接觸室外空氣的架空層附加20mm厚擠塑聚苯板作為保溫層。內隔墻采用200mm厚普通混凝土空心砌塊，不采取保溫措施。建筑外窗采用5mm+9A+5mm中空玻璃，且在建筑設計時外窗設計為凹窗，具有有效的固定混合遮陽措施。建筑外門選用節能外門，室內戶門選用夾板門。

3模擬計算過程及結果

3.1建模

PKPM軟件支持多種建模方式，可直接從DWG文件中提取建筑模型，也可使用建模軟件進行建模，軟件也提供了自帶的建模工具，可以快速高效地完成建筑模型的建立。

本建筑的建模采用從AutoCAD直接導入的方式。打開建筑的平面圖，首先在AutoCAD界面下對圖形進行修正，僅保留墻（wall）、窗（window）、門（door）的圖層，并閉合外墻線，刪除不必要的內墻及對計算結果無影響的構件，以便導入PKPM建模時，能夠快速準確地被識別。修改好平面圖后，打開PKPM軟件，在PKPM軟件的界面中分別將墻、窗、門的圖層進行“構件導入”，將其轉化為PKPM軟件可識別的墻、窗、門圖形，即可得到如圖1所示的PKPM環境下的平面圖。

圖1導入PKPM軟件后的建筑平面圖

在此平面圖中進行材料編輯，輸入建筑圍護結構（包括墻體、保溫材料、門窗等）所采用的材料及門窗尺寸參數。選材根據該建筑設計的實際情況，可在PKPM軟件自帶的材料庫里進行選擇，系統將自動計算生成相應的熱工性能參數，也可根據實際材料手動編輯其名稱及熱工參數。編輯結束后，即生成用來三維建模的標準層，根據建筑層高及層數，將標準層進行組裝，并加上屋頂模型，即可生成建筑三維模型（見圖2）。建模完成后，可對圍護結構的材料及熱工參數進行檢查、補充、修正，即可進行下一步的建筑能耗模擬計算。

圖2建筑三維模型

3.2耗能設備選型

耗能設備選型是模擬計算的重要依據，一般根據建筑的設計或實際使用情況進行選型，以使計算結果更加準確，更加接近實際能耗情況，使之具有更高的參考價值。本文模擬的耗能設備主要是暖通空調及照明系統。

測評對象為住宅建筑，未配備集中式空調系統，空調設備根據合肥地區的氣候特點及當地住戶習慣，選用空氣源熱泵單元式空氣調節機（家用分體式空調機），夏季制冷，冬季供暖。空調設備規格型號和設備安裝數量見表1。照明燈具均選用T5熒光燈進行計算。

表1空調設備參數表

3.3計算條件

①計算城市：合肥（北緯31.87°，東經117.23°）。

②氣候分區：夏熱冬冷地區。

③節能計算總建筑面積：31334 m2。

④室內計算溫度，冬季全天為18℃；夏季全天為26℃。

⑤室外氣象計算參數采用典型氣象年。

⑥采暖和空調時，換氣次數為1.0次/h。

⑦室內照明得熱為0.0141kWh/(m2·d)，室內其他得熱平均強度為4.3W/m2。

合肥地區的室外氣象參數可從PKPM軟件自帶的數據庫中調用。將以上各項參數設定完成后，即可進行模擬分析計算，PKPM軟件將自動生成計算結果。

3.4計算結果

3.4.1建筑負荷與能耗分析

PKPM所生成的計算結果主要有各負荷構件的冷熱負荷計算值（表2）、建筑逐月冷熱負荷分析及建筑設備耗能情況（圖3～9）。從圖表中可以直觀地看出各類能源在全年各月及各設備系統的消耗量及分布比例情況。

圖3逐月熱負荷分析分布圖

圖4逐月冷負荷分析分布圖

圖5建筑物各種設備用能情況

圖6各能源消耗量分布圖

圖7建筑能耗分布

圖8建筑物逐月能耗統計

圖9建筑物逐月峰值能耗統計

表2建筑全年負荷計算一覽表

3.4.2建筑年能耗計算

1）實際建筑年能耗計算

通過PKPM軟件計算，得到該建筑物的年能耗如表3所示。

表3實際建筑年耗能量

2）比對建筑年能耗計算比對建筑是按照《安徽省居住建筑節能設計標準》（DB 34/1466-2011）給定的虛擬建筑，其節能率為50%[2]。各參數均采用《安徽省居住建筑節能設計標準》(DB 34/1466-2011)所提供的參數[2]，經PKPM計算得到的比對建筑物的年能耗如表4所示。耗能量，kWh/m2；B0為比對建筑全年單位面積總耗能量，kWh/m2。

表4比對建筑年耗能量

通過前述計算結果可知：B1=28.40kWh/m2，B0= 30.30kWh/m2。代入式（1），即求得該建筑的相對節能率為6.29%。

4結論

注：單位面積能耗針對總建筑面積計算，即能耗/總建筑面積。

3）相對節能率的計算

相對節能率的計算公式：

本文模擬分析計算結果表明，該建筑暖通空調及照亮系統能耗值均處在合理范圍內，各項能耗指標正常。該建筑相對于比對建筑的相對節能率達6.29%，能夠符合建筑所在地安徽省對于居住建筑節能50%的要求。

式中：η為相對節能率；B1為實際建筑全年單位面積總

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.民用建筑能效測評標識管理暫行辦法[Z].2009

[2]安徽省居住建筑節能設計標準(DB 34/1466-2011)[S].2011

The Applic a tion of PKPM in Building Ene rgy Effic ie nc y Eva lua tion

XU Hao-tian,ZHU Jian
School of Civil and Hydraulic Engineering,Hefei University of Technology

A residential building in Hefei,Anhui Province was taken for example,and the application of PKPM in building energy efficiency evaluation was introduced.The process of the modeling for this building was described,and the annual energy consumption of the building was simulated by PKPM and the relative energy-saving rate was calculated.Calculation results showed that the relative energy-saving rate of this building was up to 6.29%,and it reached the requirements of the energy conservation of residential buildings in Anhui province.

PKPM,energy efficiency evaluation,energy-saving

1003-0344（2014）05-078-4

2013-7-9

許浩天（1989～），男，碩士研究生；合肥市屯溪路193號合肥工業大學土木與水利工程學院（230009）；E-mail:347405527@qq.com