綠色裝配式建筑發(fā)展概況與運(yùn)行能耗模擬

趙思宇 吉方慧 張三靈 謝 雄 閆夢(mèng)瑤

(四川師范大學(xué)工學(xué)院，四川 成都 610100)

綠色裝配式建筑指預(yù)先在工廠內(nèi)制作構(gòu)建通過運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝而成的建筑。自15年來我國密集出臺(tái)相關(guān)政策支持裝配式建筑發(fā)展。裝配式建筑是建筑物建造方式的重大變革，對(duì)應(yīng)對(duì)我國環(huán)境污染問題具有重要現(xiàn)實(shí)意義。相較于傳統(tǒng)建筑高污染、工期長等缺點(diǎn)，綠色裝配式建筑旨在改善施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境問題、縮短工期、節(jié)約造價(jià)、提升建筑質(zhì)量。

文中分別以普通磚混結(jié)構(gòu)和綠色裝配式結(jié)構(gòu)為例，通過軟件運(yùn)算對(duì)比普通磚混結(jié)構(gòu)與綠色裝配式建筑的能耗，并研究裝配式建筑的節(jié)能潛力。

1 裝配式建筑國內(nèi)外發(fā)展概況

20世紀(jì)初，美國等國家開始研究和應(yīng)用裝配式建筑，并成立預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)。該協(xié)會(huì)出臺(tái)許多裝配式建筑的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步促進(jìn)了裝配式建筑的發(fā)展。

裝配式建筑在日本的發(fā)展已達(dá)世界超高水平且關(guān)于裝配式建筑的建筑相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范相對(duì)完善。

在我國，20世紀(jì)50年代人們開始認(rèn)識(shí)裝配式建筑。60年代初，初步研究裝配式建筑施工方法。但由于裝配式建筑存在局限性，直到90年代裝配式建筑在我國才開始普及。2015年出臺(tái)政策使得裝配式建筑在我國開始廣泛應(yīng)用，進(jìn)入發(fā)展期的綠色建筑呈現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化、系統(tǒng)化的特點(diǎn)。

2 模型設(shè)置

利用SketchUp建立物理模型并使用EnergyPlus進(jìn)行能耗模擬。建筑平面圖如圖1所示。建筑基本信息如下：建筑面積為76.14m2,僅一層。選取位于四川省成都市龍泉驛區(qū)一建筑物，建筑物海拔約550m，屬中亞熱帶濕潤氣候區(qū)。

圖1 建筑平面圖

3 能耗模擬結(jié)果

3.1 普通磚混結(jié)構(gòu)能耗模擬

選用成都地區(qū)天氣文件，輸入建筑模型的基本信息，根據(jù)節(jié)能建筑常用材料熱物理性能參數(shù)表，得出表1參數(shù)數(shù)據(jù)，并帶入至EnergyPlus中。利用上述建筑材料組成外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)、輸入門窗材料、房間滲透通風(fēng)、時(shí)間表及居住者活動(dòng)等數(shù)據(jù)模擬出磚混結(jié)構(gòu)的能耗數(shù)據(jù)。

表1 材料熱物理性質(zhì)參數(shù)表

3.2 綠色裝配式建筑能耗模擬

裝配式建筑的數(shù)據(jù)主要通過調(diào)研得知，包括墻、屋面板的比熱容及導(dǎo)熱系數(shù)等。在其他條件不變的前提下，通過改變外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能數(shù)據(jù)，再次進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬。維護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2所示。

表2 維護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)表

4 普通磚混與綠色裝配式能耗對(duì)比

利用SketchUp建立物理模型并使用EnergyPlus模擬計(jì)算出以下數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)比情況顯示，裝配式建筑模型比傳統(tǒng)建筑模型節(jié)省了1.02%的總資源能耗。能耗對(duì)比如表3所示。

表3 能耗數(shù)據(jù)對(duì)比

5 結(jié) 論

本文主要對(duì)裝配式建筑進(jìn)行了研究，通過對(duì)傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)和裝配式建筑進(jìn)行能耗模擬分析，并重點(diǎn)研究了裝配式建筑在國內(nèi)外建筑市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀。主要研究結(jié)論如下:

(1)根據(jù)對(duì)比結(jié)果顯示，利用控制變量法，僅改變外墻維護(hù)結(jié)構(gòu)的條件下，裝配式建筑降低能耗，更易達(dá)到綠色建筑的標(biāo)準(zhǔn)。但本文對(duì)裝配式建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模擬存在一定誤差，導(dǎo)致研究結(jié)果有一定的局限性。將來的研究應(yīng)結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目進(jìn)行更為精切的數(shù)據(jù)測(cè)量以及能耗模擬分析。

(2)裝配式建筑現(xiàn)目前在國內(nèi)外得以廣泛應(yīng)用，我國裝配式建筑的建設(shè)量逐步上升以及節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升，未來即將進(jìn)入蓬勃發(fā)展階段。