不同節能改造技術對建筑能耗的影響

鄭桂興 鮑虎

摘要：本文對節能設計軟件BECS進行了詳細介紹，并利用其進行建模，然后通過改變當前住宅的屋面保溫材料、外墻保溫材料、外窗結構以及外墻涂料顏色等方案，分析出不同節能改造技術對建筑耗能的影響。

關鍵詞：節能改造技術；建筑耗能；影響

隨著社會經濟的不斷發展，建筑耗能也在不斷的增加，已經追趕上交通和工業的耗能，目前這三種耗能成為我國能源消耗的三個大戶。隨著人們生活水平的不斷提高，城市化的進程在不斷的加快，進而導致建筑耗能量日益增長。我國的建筑節能工作是在上個世界八十年代提出來并實施的，當前許多的建筑都是非節能建筑，并且能源消耗較高，對當前這種建筑進行節能改造工作，不僅可以降低建筑的能源消耗，還可以有效提高建筑的舒適度，所以目前在我國建筑行業中最重要的一項工作就是對建筑耗能的節能改造。

1.節能設計軟件介紹

節能設計軟件BECS主要對建筑節能的計算分析，是一個軟件系統，可以計算并分析出各個建筑對冷熱能量的消耗。BECS軟件是在CAD基礎上形成的，它不僅可以檢查出建筑外圍結構的規定指標，還可以計算出建筑耗能的指標[1]。BECS可以進行快速建模，在三維建模的時候可以對當前使用比較廣泛的建筑設計軟件如理正、TARCH等的圖形文件，避免出現重復建模的現象，進而更加的便捷，這樣就使得建立節能熱工模型的工作量進一步減少，并且BECS還具有較強的后續處理功能，對各項數據可以自動生成然后進行分析，將建筑設計與節能一體化的思想貫徹到底[2]。該軟件在對建筑節能計算分析的時候符合國家相關節能的標準，因而在全國范圍內的公共建筑和居住建筑的節能設計和能耗評估等方面的工作得到廣泛應用，進而該軟件在我國建筑行業得到了高度認可和廣泛使用。

現有住宅建筑的節能率的計算公式為：

2.建筑節能改造影響因素研究

2.1屋面保溫材料

在建筑屋面節能改造方面，使用比較廣泛的保溫材料有發泡陶瓷保溫板、聚氨酯硬泡噴涂以及B1級的擠塑聚苯板等，在不改變其他構造材料的前提下，選用不同厚度不同的保溫材料利用BECS軟件進行建模計算。通過對比得出相關結論，如圖1所示在不同保溫材料在厚度不同的情況下的總耗能。

圖1 三種屋面保溫材料總耗能分析圖

通過BECS軟件對建筑改造前的耗能進行計算，可以得出其電量總耗能為31.9kW·h/m2。從圖1可以看出，對建筑總耗能影響最大的保溫材料是聚氨酯硬泡噴涂，并且隨著其厚度的不斷增大，總耗能量也在不斷的減少，慢慢成平衡狀態。圖1顯示，如果發泡陶瓷保溫板、聚氨酯硬泡噴涂以及B1級的擠塑聚苯板這三種材料的厚度都是30mm，那么其節能率分別是46.18%、50.13%、49.66%。如果材料的厚度在100mm的時候，那么其節能率分別是50.37%、52.96&、52.72%。通過上述節能率數據對比可發現，聚氨酯硬泡噴涂和B1級擠塑聚苯板這兩種材料在能耗控制上沒有太差的差距，但是發泡陶瓷保溫板具有明顯的優勢。

2.2外墻保溫材料

在建筑外墻節能改造方面，常用的有三種保溫材料，分別是聚苯乙烯板、復合發泡水泥保溫板、B1級擠塑聚苯板。在不改變其他構造材料的前提下，選用不同厚度不同的保溫材料利用BECS軟件進行建模計算。通過這三種保溫材料在厚度不同的情況在使用在建筑外墻的結果分析。

現有住宅外墻的能耗隨著保溫材料厚度的增加到降低，并且通過BECS軟件對建筑能耗的計算可以得出這三種保溫材料對建筑節能效果從低到高的排序為：復合發泡水泥保溫板<聚苯乙烯板

2.3外窗結構

外窗主要是由玻璃和窗框架組成，但是在節能工作中重點要改造的就是玻璃。在建筑工程的總面積中，外窗的面積有占有15%到20%。對當前建筑的外窗有多種改造方式，如在原有窗戶不變的情況下加一層窗、將原窗戶的窗框改成節能性窗框。

在外窗改造玻璃材料選擇中有兩種選擇材料：6Low-E透明+12空氣+6透明、6透明+12空氣+6透明，在選擇玻璃類型的時候要根據建筑所在地的氣候進行。以下選擇6透明+12空氣+6透明類型的玻璃進行外窗改造試驗。在改造的過程中，可以選擇原有窗戶不變的情況下加一層塑料窗，也可以選擇將將原窗戶的窗框改成多腔密封、隔熱金屬型材以及塑料等節能性窗框，然后通過BECS軟件進行建模計算。

在玻璃材料上選擇6透明+12空氣+6透明，然后將窗框改成節能窗框，然后對其進行耗能分析。

想要保證外窗的節能效果最佳，那么在原有窗框不改變的情況下加一層塑料窗的效果更好，并且改造后的節能率比改造前的節能率提高了3.43%。如果要改變窗框的材質，那么塑料材質的節能效果要明顯比另外兩種材質的效果好，并且塑料材質和隔熱金屬型材多腔密封這兩種材料與鋁合金單玻璃相比，節能率明顯提高，分別是3.07%、2.59%。

2.4外墻涂料顏色

以原來的住宅建筑模型為前提，在選擇外墻涂料的時候選擇不同的顏色，然后利用BECS軟件進行建模計算，可以得到表1的數據。

外墻涂料的顏色對采暖耗電量指標沒有影響，而采暖空調耗電量指標卻隨著外墻涂料的顏色的改變在不斷增加，因此，外墻涂料的顏色越深，建筑在夏季的得熱量越大，進而使得建筑的總耗能越大，對建筑的節能有不良的影響。

3.結束語

通過上訴研究分析可以得出以下結果：（1）當屋面的保溫材料的厚度一致時，聚氨酯硬泡噴涂對建筑的節能效果影響最大，并且隨著厚度的不斷增加，建筑的總耗電量指標也在不斷的降低，但是當增加到一定厚度以后，建筑的總耗電量指標下降的比較平緩。除此以外，當保溫材料的厚度由30mm變成70mm的時候，建筑的采暖空調耗電量有明顯的下滑幅度；當保溫材料的厚度由70mm變成100mm的時候，建筑的采暖空調耗電量下滑幅度比較緩慢且平穩。（2）現有住宅外墻的能耗隨著保溫材料厚度的增加到降低，并且這三種保溫材料對建筑節能效果從低到高的排序為：復合發泡水泥保溫板<聚苯乙烯板

建筑的采暖空調耗電指標由26.48kW·h/m2降低至24.27kW·h/m2，并且總能耗的節能率也得到提高，由50.41%變成54.55%。（3）在外窗節能改造中，在原有窗框不改變的情況下加一層塑料窗的節能效果更好，并且改造后的節能率比改造前的節能率提高了3.43%。如果要改變窗框的材質，那么塑料材質的節能效果要明顯比多腔密封、隔熱金屬型材這兩種材質的效果好，并且塑料材質和隔熱金屬型材多腔密封這兩種材料與鋁合金單玻璃相比，節能率明顯提高，分別是3.07%、2.59%。（4）空調耗電量指標隨著外墻的太陽輻射吸收系數的不斷增加而增加，當太陽輻射吸收系數變成0.8或0.84的時候，建筑的采暖空調能耗分別增加了7.98%2.25%，由此可知，外墻涂料的顏色越深，建筑在夏季的得熱量越大，進而使得建筑的總耗能越大，對建筑節能有不良的影響。

參考文獻：

[1]彭雯博.BECS軟件在建筑節能設計中的應用[J].建筑·建材·裝飾，2016，（16）：170.

[2]殷茜.BECS軟件在建筑節能設計中的問題及精細化設計[J].建筑設計管理，2017，（4）：55-56，64.