重慶地區村鎮建筑窗墻比節能效果分析

黎蓉，丁勇

（重慶大學 低碳綠色建筑國際聯合研究中心，重慶 400045）

重慶地區村鎮建筑窗墻比節能效果分析

黎蓉，丁勇

（重慶大學 低碳綠色建筑國際聯合研究中心，重慶 400045）

文章基于對重慶地區農村建筑的調研測試，統計分析出農宅的圍護結構、用能現狀等信息，并從中選出典型建筑，整合相應參數，建立模型。利用Designbuilder軟件對全年能耗進行動態模擬，研究建筑整體窗墻比的改變對能耗的影響程度，并通過增加模擬工況重點分析南向、北向的能耗變化規律。通過對對比工況的節能分析，判斷改善窗墻比的趨勢，為夏熱冬冷地區村鎮建筑窗墻比的合理設計以及建筑節能提供參考。

村鎮建筑；窗墻比；用能現狀；節能分析；能耗模擬

村鎮建筑是我國社會主義新農村建設的重要環節，對城鎮化發展全局具有重要意義。如何在促進我國新農村建設和保證農民生活水平提高的前提下，營造出一個健康、舒適的農村建筑室內環境，而不造成能耗的大幅度增長，是我國新農村建設必須面對和解決的戰略性問題[1]。

建筑本體性能的改善是實現建筑節能的重要措施之一，其中窗墻比是影響建筑本體性能的關鍵因素[2]。窗墻比的加大，一方面，由于玻璃的透射性導致房間的熱量增加，在改善冬季熱環境的同時，會加大夏季空調能耗。另一方面，由于玻璃的傳熱系數比外墻大，會增加室內外的換熱量。在增加夏季室內散熱的同時，也會造成冬季采暖能耗的增加。因此，合理的設置建筑窗墻比對建筑節能十分關鍵[3]。

根據調研結果：重慶地區農村建筑房屋結構形式以磚混為主，比例達95%，并以紅磚、灰磚、水泥空心磚作為主要材料。窗戶基本采用普通單層玻璃窗，窗框材料以鋁合金、塑鋼、木框為主。一般僅在主要功能房間開窗，且窗戶面積較小。82.8%的農宅設置外窗遮陽，形式以內遮陽為主。內遮陽主要采用窗簾、百葉等材料，外遮陽以固定外遮陽板為主。建筑外墻均未設置保溫隔熱措施；有近20%左右農宅屋面設置保溫隔熱，主要有蓄水屋面、種植屋面、彩鋼棚三種形式。

能源除了基本的電能，使用率較高的還有太陽能、天然氣、薪柴、液化石油氣以及沼氣。能源消耗主要用于照明、炊事、設備、生活熱水等方面[4]。

選定重慶地區典型農宅建立模型。該住宅共2層：一層主要功能房間為堂屋、廚房、餐廳、衛生間；二層主要功能房間為客廳、臥室。外墻構造為粘土磚+水泥砂漿+涂料，傳熱系數k為2.0w/(m2·k)；外窗構造為普通單層玻璃、鋁合金窗框，傳熱系數k為6.4 w/(m2·k)；屋頂傳熱系數k為2.8w/(m2·k)；無外遮陽，坐北朝南。

對配備空調系統改善室內熱濕環境的情形，設置二層客廳與主臥為空調區域，安裝分體式空調。冬季1月，客廳空調20:00～22:00開啟，溫度設定為18℃；夏季7～8月，客廳空調11：00～15:00開啟，臥室空調22:00～06:00開啟，溫度設定為26℃；過渡季節采用自然通風[5]。

根據《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》，得到各朝向外窗的窗墻面積比限值，如表1所示。

不同朝向窗墻面積比限值 表1

為了得到窗墻比變化與建筑性能、能耗變化之間的聯系，結合標準限值，選定限值增大50%、減少50%工況，對比分析窗墻比的改變對能耗是否具有顯著影響。特別地，選定南、北向，增加工況，分析不同朝向窗墻比變化對建筑能耗的影響情況。

工況選取 表2

利用Designbuilder軟件建立模型，設置實際參數，進行全年逐日能耗模擬計算。得到工況一，即標準狀況能耗。此時各朝向窗墻比取標準限值，東、西朝向窗墻比為0.35，南向為0.45，北向為0.40。全年能耗水平如圖1所示。

圖1 工況一能耗

各分項系統具體能耗為：照明系統575.77kW·h，設備系統738.44kW·h，空調制熱1599.54kW·h，空調制冷1600.62kW·h。建筑全年能耗4514.37kW·h，單位面積能耗為12.89kW·h/m2。其中，農村常用的炊事用能折合成電器使用計入設備部分。照明系統用電相對穩定，隨時間與環境影響較小，全年趨于平穩。制冷主要集中于7、8月份，制熱主要集中于1月，過渡季節采用自然通風改善室內熱濕環境。

4.3.1 窗墻比整體的改變

通過分析限值、限值增大50%、限值減少50%三種窗墻比情況下的全年能耗，得到窗墻比的改變對該地區農宅能耗是否具有顯著影響。工況一、六、七各分項能耗數據如表3所示。照明系統、設備系統能耗主要由建筑面積、人員密度、人員使用時間、照明功率密度、設備功率密度等參數決定，不受窗墻比影響。故重點分析空調系統、總能耗的變化。

窗墻比整體改變能耗對比 表3

隨著窗墻比增大50%、減小50%，制冷能耗分別增大18.85%，減小21.72%；建筑全年能耗分別增大7.14%，減小7.96%。窗墻比的變化對空調能耗影響效果顯著，建筑全年能耗有相應增大、減小，但比例不及窗墻比變化比例明顯。這與農村特定的生活習慣、經濟水平有較大關系[6]。

4.3.2 北向窗墻比

為詳細分析北向窗墻比變化對建筑能耗的影響情況，特增加分析工況二、三。固定東、西、南向窗墻比，北向窗墻比依次增大50%、減小50%，模擬得到表4數據。

北向窗墻比改變能耗對比 表4

通過數據可以看出，北向窗墻比的改變對建筑能耗的影響不顯著。究其原因，主要與建筑北向外窗有關。所選取的模型建筑，一層與二層的北向建筑外窗面積較小，且所在的房間未設置空調系統，故其窗墻比的變化對能耗影響較小。對于該建筑而言，其北向窗墻比的改變對建筑能耗的影響不顯著。

4.3.3 南向窗墻比

為詳細分析南向窗墻比變化對建筑能耗的影響情況，特增加分析工況四、五。固定東、西、北向窗墻比，南向窗墻比依次增大50%、減小50%，模擬得到表5數據。

南向窗墻比改變能耗對比 表5

隨著南向窗墻比增大50%、減小50%，空調系統制冷能耗分別增大4.77%，減小19.38%；建筑全年能耗分別增大1.61%，減小7.33%；空調系統制熱能耗變化較小。分析可得：南向窗墻比的變化對空調制冷能耗、建筑全年能耗影響顯著，特別是窗墻比由限值至減小50%時，能耗變化明顯。所以，可考慮適當降低南向窗墻面積比，達到建筑節能效果。

①重慶地區農村建筑房屋結構形式以磚混為主，窗戶基本采用普通單層玻璃窗，窗框材料以鋁合金、塑鋼、木框為主。82.8%的農宅設置外窗遮陽，形式以內遮陽為主。建筑外墻均未設置保溫隔熱措施；有近20%左右農宅屋面設置保溫隔熱。能源除電能，使用率較高的還有太陽能、天然氣、薪柴等能源。

②模擬得到典型農宅全年能耗為4514.37kW·h，單位面積能耗為12.89kW·h/m2，整體用能水平相對較低。

③對于該重慶地區典型農村建筑而言，窗墻比整體增大50%、減小50%，制冷能耗分別增大18.85%，減小21.72%，全年能耗分別增大7.14%，減小7.96%。窗墻比的變化對空調系統制冷能耗影響效果顯著；全年能耗有相應增大、減小，比例不及窗墻比變化比例明顯。所以，可在一定比例內適當的增大窗墻比，改善室內風、光、熱環境。

④所選模型建筑，一層與二層的北向建筑外窗面積較小，且所在的房間未設置空調系統，故其窗墻比的變化對能耗影響較小。對于該建筑，北向窗墻比的改變對建筑能耗的影響不顯著。

⑤南向窗墻比的變化對空調制冷能耗、建筑全年能耗影響顯著。特別地，南向窗墻比由限值至減小50%時，能耗變化明顯。因此，可考慮適當降低南向窗墻面積比，達到建筑節能效果。

[1]楊國峰，徐興華.農村建筑節能前景廣闊[J].磚瓦世界，2009(2)：11+27.

[2]劉歡，張子平，趙士永，付素娟.窗墻比對華北農村住宅能耗影響規律研究[J].河北工程大學學報(自然科學版)，2015(2)：69-72+85.

[3]簡毅文，江億.窗墻比對住宅供暖空調總能耗的影響[J].暖通空調，2006(6)：1-5.

[4]黃春雨.重慶地區村鎮住宅建筑用能模型研究[D].重慶：重慶大學，2014.

[5]江德明.窗墻比對居住建筑能耗的影響 [J].建筑技術，2009(12)：1099-1102.

[6]糜旭峰.夏熱冬冷地區住宅節能設計中窗墻比與能耗的關系分析[A].中國核工業勘察設計協會2014年優秀論文集[C].2014.

根據對合肥市不同區域內數十個綠色建筑項目的土壤進行檢測和取樣分析，場地土壤氡濃度最大值為16850.41Bq/m3，最大值均值為8459.59Bq/m3。目前已明確土壤氡濃度分布的城市較少，由于多方面原因，這些城市的土壤氡濃度調查結果并不能作為工程勘察設計階段判定該城市土壤濃度平均值的指導依據，應實事求是，根據現場情況進行土壤氡濃度進行檢測，這有利于指導建筑的選址以及采取適當的防氡、降氡措施。特別是在提倡“四節一環保”的綠色建筑工程中，土壤氡濃度檢測是一項必不可少的工作。

參考文獻

[1]王喜元.中國土壤氡概況[M].北京：科學出版社，2008.

[2]劉漢斌，范光.民用建筑工程場地土壤氡濃度測量[J].視界核地質科學，2004(21).

[3]GB50325-2010，民用建筑工程室內環境污染控制規范[S].

[4]CSUS/GBC05-2014，綠色建筑檢測技術標準[S].

TU201.5

A

1007-7359（2016）05-0050-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.05.012

夏熱冬冷地區能源自維持住宅示范工程建模、測試及技術集成（2013BAL01B03-6）。

黎蓉（1992-），女，重慶人，重慶大學在讀碩士。