夏熱冬冷地區綠色建筑的節能效益

劉琳 梁惠

摘要：由于全球能源消耗量較大且資源日漸緊缺，全球范圍內有關于夏熱冬冷地區的建筑節能建筑研究較多，但是針對夏熱冬冷地區建筑進行節能改造以及效益評價的研究較少。本文主要對夏熱冬冷地區建筑的圍護結構、照明系統、窗墻改造提出改造措施。并根據其改造效果論述其節能效益，針對經濟、環境和社會三大效益進行綜合分析。

Abstract： Due to the large amount of global energy consumption and the increasing scarcity of resources， there are many researches on building energy-saving buildings in the hot summer and cold winter regions around the world. However， there are few studies on the energy-saving reconstruction and benefit evaluation of buildings in the hot summer and cold winter regions. This article proposes reform measures for the building envelope， lighting system and window wall reconstruction in hot summer and cold winter areas. According to its transformation effect， it discusses its energy-saving benefits and comprehensively analyzes the three major economic， environmental and social benefits.

關鍵詞：綠色建筑；節能技術；夏熱冬冷；效益分析

Key words： green building；energy-saving technology；hot summer and cold winter；benefit analysis

中圖分類號：TU111.19 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）25-0224-02

0 引言

通常情況下綠色建筑的節能設計要求符合國家建筑節能規定，并且在此基礎上以減少能耗、提高能效為目標。只有對圍護及其它系統進行合理設計，保證圍護結構性能、調節控制模式等有更好的節能效益，才能到達綠色建筑的節能效益目標。

1 綠色建筑節能發展現狀

綠色建筑的節能設計長久以來主要以建筑優化、設備系統、能源利用、管理控制等方面為主要發展目標。現階段在綠色建筑的節能設計方面，已經能夠到達建筑結構優化、圍護性能提升、高效照明、建筑遮陽等技術應用。

進行建筑節能設計目的是要實現能源的綜合利用。例如，充分利用可再生能源及熱電冷聯供技術等。此外，照明系統的光控技術以及感應開關設計也均屬于建筑節能設計的綜合利用方式。但是，當前階段，對這兩項技術的使用效果較差。

節能技術應用有強弱之分，應用程度較廣的節能技術手段同樣會受到多種條件限制，因此開展起來難度較大。從建筑行業總體發展情況看，綠色建筑節能設計具有一定難度，但總體方向仍然朝著具有可適用性角度發展。

針對綠色建筑節能改造現狀而言，在我國北方取暖地區，設施建筑節能改造發展較為成熟，并且近年來有較為完善的的技術體系，在逐漸發展中擁有較為標準的示范工程參考。對夏熱冬冷地區居民區建筑圍護結構的節能改造技術己經發展成熟，并且在多個地區的適用下得到論證。除此之外，也有專門針對綠色建筑節能方面的照明系統進行改造的措施，并且實踐發現有關于排水系統以及其它可再生能源利用技術的發展已較為成熟。在節能環保思想逐漸成熟的推動下，相關業內人員對節能建筑圍護結構改造后的節能效果進行評價，主要認為圍護結構在改造后具有較明顯的經濟效益。

2 綠色建筑節能技術

2.1 圍護結構設計

近年來我國夏熱冬冷地區的冬季熱負荷具有逐年減少的特點，其中研究實踐發現在冬季制熱能耗與以往相比降低數據可達到3.83%，但是在各個地區的夏季，居民區內使用空調的能耗有小幅度增長。造成這一現象的主要原因是傳熱系數在一定程度上有所減小。近年來，夏熱冬冷地區開展綠色節能建筑，圍護結構在夜間散熱效果受到影響，導致居民區室內蓄熱負荷增加，說明空調的使用效率有所降低，并且會導致在第二天空調系統在開啟的過程中需要提供的預冷負荷不斷增加，最終導致使用空調的制冷能耗增加。

2.2 照明系統

由于夏熱冬冷地區在夏季時圍護結構會受熱，從而使建筑物中透明圍護結構的太陽輻射受熱情況占據主導地位。實踐發現建筑物外圍遮陽系數的改變在一定程度上也能夠使建筑通過窗戶的日射產生受熱現象，從而減少太陽輻射對建筑物形成的負荷值。因此在關于照明系統中，將窗戶遮陽系數由標準限值的基礎上對其進行提升，能夠有效使遮陽系數性能提升從而使建筑物全年太陽輻射受熱量降低，同時也能夠使夏季空調能耗降低。

2.3 窗墻安裝技術

在對建筑節能進行研究中，控制窗墻比可以有效減少夏熱冬冷地區在夏季時投過窗戶的受熱量，不僅如此也可以在冬季時有效減低窗戶的熱損失。針對某地區建筑物窗墻安裝技術進行分析，發現在將建筑物中各個朝向窗墻比從之前的U.7減小到U.4之后，該地區建筑全年在溫差傳熱的影響下，能夠受到的熱損失降低7600左右，除此之外全年透過窗戶的日射受熱也能夠有效降低7300左右。通過數據發現，在我國夏熱冬冷地區，建筑物節能的透明圍護結構在一定程度上能夠有效改善其節能效果，并且在夏季中，效果更為明顯。

2.4 建筑外遮陽

在夏熱冬冷地區長年以來因為在夏季時，不同朝向的太陽輻射日變化存在較大差異，從而會導致建筑物在一天范圍內受到不同朝向日輻射的影響。本研究某地區對不同朝向窗在夏季中逐時熱流量分析，發現正常天氣時，通常建筑物窗戶的熱流量峰值主要出現在東向6：00-10：00以及西向14：00-18：00，不僅如此，夏季峰值在南、北向的平均值中也較為明顯，從而得知在建筑物窗戶的遮陽技術中，針對建筑物的東、西向設置遮陽的節能效果會更加明顯。

3 綜合節能效益分析

3.1 圍護改造節能效益

在針對圍護結構進行節能改造中，主要對原建筑的外墻加40mm厚XPS板，同時也要對屋面墻加40mm厚XPS板，該措施能夠有效改善建筑物的保溫隔熱性能，因此，要將建筑物窗戶更換為塑鋼中空玻璃窗或者是其他類型的有助于外遮陽類型的材質，用來改善窗戶的整體性能。調查發現經過改造后的窗戶在建筑節能率方面可以達到50.78%，與原建筑采暖空調總耗電量相比有大幅度減少。

3.2 節水設施效益

冬暖夏涼地區綠色節能防護措施中，針對室內節水設施進行有效改造也能夠到達節能效果。假設按照以下數據進行計算：如果每戶坐便器、洗衣機、淋浴器、廚房水龍頭等出水工具均按照1個單位計算，其中一天范圍內坐便器沖洗大便次數1次，小便次數6次，洗衣機按每戶3人用水量進行技術，淋浴依照取每人兩周540s，廚房用水為180s。對其進行綠色節能用水設計改造后，平均每年能到達節水效果2837.7t，數據表面具有較為明顯的節水效果。

3.3 經濟效益

依照我國2017年銀行貸款率計算，假設其折現率為4.35%，在針對夏熱冬暖地區進行綠色建筑節能改造后，通常情況下建筑使用期限與最先失效的部位有較大聯系。在進行節能設計防護時，太陽能熱水器使用壽命最短，通常在15a左右，假設n=15。根據公式NPV=-C+T（P/A，i%，n），帶入公式計算可得NPV=30126元>0，數據結果說明該防護措施在經濟上具有良好效益。根據回收率及相關數據計算可得，綠色節能居住建筑防護改造的靜態投資回收期能夠到達7.66a，其中動態投資期為9.52a，由此得到n<15a。根據結論可以看出，該設計方案在經濟效益上具有明顯效果，由此得出設計方案合理可行。不僅如此，根據各改造項目的投資回收期來看，在關于照明系統改造與太陽能熱水器系統的良好運用方面，都具有較為良好的投資回報率，因此在節能設計中應該優先考慮。現階段在建筑設計中對節水設施改造的經濟效果仍然存在較大不足之處，主要原因在于節水型器具的價格較高，因此只適合在初次裝修時進行設計并使用。

3.4 環境及社會效益

節能建筑設計在環境效益的提升上有著明顯效果，例如對某小區節約用電量進行研究，發現節能設計對全年節約用電量有大幅度降低。除了在節約用電量方面外，節水效果也有顯著提高，節水設計長久以來都在保護環境要求的范圍之內，能夠在一定程度上減少水源污染，在節能設計中，按照節約每噸水減少排放0.1355kg CO2進行計算，能夠減少排放CO2共0.38t。綠色節能效益在保護環境減少污染方面來看，節能改造設計具有較為良好的節能減排效果，因此具有較好的環境效益。

社會效益分析對綠色節能住宅進行改造設計，研究發現不僅能夠有效使建筑本身得到良好的效益，也會對建筑周圍的環境以及社會產生更加積極的影響，從而展現良好的社會效益。具體主要表現在，針對節能設計改造后，建筑室內環境可以得到改善，從而滿足社會發展下，居民對生活品質的要求。節能設計也對其他建筑節能改造具有良好的示范作用，從而有效達到推動我國綠色居住建筑節能改造的目的。

4 總結

綜上所述，在綠色節能設計中，圍護結構是建筑節能改造的重要環節，并且通過對建筑不同部位節能改造的綜合效果進行分析，發現屋面保溫層厚度在40-80mm效果最佳，其中外墻保溫層厚度主要保證在40-100mm。在照明系統改造后所顯示出的效益中發現，在使用三年內回收照明并激進型改造投資，可更快更好的實現綠色照明節能效果，從而降低建筑能耗。在節水設施改造過程中，只有針對室內裝修時考慮節能效果，才能獲得更好的經濟效益。在太陽能節能設計中，建議在太陽能資源豐富的地區推廣使用。由于夏熱冬冷地區太陽能資源與其他地區相比較少，因此不建議使用，要在上海、江蘇、浙江、安徽等太陽能資源豐富的地區進行太陽能熱水系統改造。

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