重庆市办公建筑能耗调研及节能对策研究

论文摘要

近年来,随着办公类建筑迅速增多以及人们对办公环境要求的提高,办公建筑能耗也显著增加,给业者和城市能源、环境和电力供需都带来了很大的压力。据统计,重庆居民住宅一年的能耗叠加在一起,每平方米建筑面积平均不过20多度电,而单体面积超过2万平方米的大型公共建筑,每年每平方米消耗的电能超过300度,是住宅建筑的十多倍,作为公共建筑之一的办公建筑人均耗电量是城镇居民的10.6倍、农民的36倍,可见重庆市办公建筑能耗相当高,因此办公建筑的节能成为重庆市建筑节能事业的重点。由于我国地域广阔,南北跨越严寒、寒冷、夏热冬冷、温和和夏热冬暖多个气候带,各个地区的气候、资源、环境等相差较大,经济文化发展水平也不平衡。故建筑节能具有很强的区域性,不能照搬其他地区的节能对策,只有根据重庆气候适应性原则找出正确的节能途径。本文就是对重庆地区办公建筑的节能途径进行探索和研究。了解办公建筑的能耗现状以及影响能耗的主要因素是节能设计和节能改造的必要前提,只有找到建筑节能的关键环节,才能取得显著的节能效果。所以为了了解办公建筑能耗现状,笔者首先查阅大量资料,对国内外办公建筑能耗现状、节能技术、能耗调研、能耗动态模拟方法进行系统回顾与剖析。其次笔者花了大量的时间,分成普遍、重点两个阶段对重庆市主要办公建筑进行调研,调研工作围绕着了解重庆市办公建筑的特点、围护结构使用的材料、建筑总能耗、能耗能结构、以及运行管理状况等几个方面进行的,通过对调研结果的详细分析,得出重庆办公建筑平均能耗密度132 kWh/m2?a,空调采暖能耗占50.7%;处于最不利的东西朝向的建筑高达32%;外墙和屋顶基本没有采用保温材料,外墙传热系数高达2.0 W/m2.k,屋顶传热系数高达3.14W/m2.k,使用铝合金窗框和普通玻璃的建筑达到80%,传热系数高达6.4W/m2.k,围护结构的热工性能很差,和标准相比差的还很远;对于能耗高的原因进行了较为全面的把握,为下一步能耗模拟方案的制定和模拟模型的选取打下基础。接着借助模拟软件DeST-c,在调研归纳的办公建筑能耗现状的基础上,选取典型办公建筑模型进行能耗模拟,运用单一因素法,对影响办公建筑能耗的显著性因素进行定量分析,从而找到办公建筑能耗与朝向、体形、外墙、屋顶、窗户这些因素之间的关系。通过模拟得出:各因素对办公建筑影响程度为窗墙面积比>外窗类型>外墙类型>遮阳>朝向>屋顶;墙体、窗户、屋顶的最大节能潜力分别为7.51%,9.14%,3.08%;办公建筑应该把非空调房间放到东西朝向,尽量使用节能潜力大的LOW-e玻璃,屋顶虽然节能潜力不大,但是它对顶层房间室内热环境影响相当大,需要注意其保温隔热;本研究所得数据和相关分析具有一定的代表性,将为科学、合理地制定适合重庆的建筑节能标准、法规和激励政策提供依据,也能为相关研究和节能改造提供参考。最后,通过对前期调研数据、模型模拟的详细分析,针对围护结构提出了具体的节能设计方案;并在节能改造实例中对各方案的节能率、节能投资与收益进行计算分析与比较,把理论研究落实到实际工程,从而对重庆市办公建筑节能设计和节能改造具有参考价值。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 国内外建筑能耗现状
• 1.3 国内外建筑节能技术的发展
• 1.3.1 国外建筑节能技术的发展
• 1.3.2 国内建筑节能技术的发展
• 1.4 国内外办公建筑能耗调研情况
• 1.4.1 国外的情况
• 1.4.2 国内的情况
• 1.5 本文研究目标与内容
• 1.5.1 本课题课题研究的目标
• 1.5.2 本课题课题研究的内容
• 2 能耗调研、实测与能耗模拟方法
• 2.1 能耗调研与建筑实测的方法
• 2.1.1 调研的方法
• 2.1.2 实测的方法
• 2.1.3 数据分析方法
• 2.2 建筑能耗模拟工具介绍与选取
• 2.2.1 国内外常用能耗模拟软件介绍
• 2.2.2 常用软件全年动态负荷计算结果的比较
• 2.3 能耗模拟理论分析
• 2.3.1 建筑物耗冷量指标构成
• 2.3.2 围护结构耗冷计算及分析
• 2.4 能耗模拟各参数的设定
• 2.4.1 能耗模拟气象条件
• 2.4.2 室内控制参数
• 2.5 建筑节能的评价指标
• 2.5.1 综合评价指标
• 2.5.2 其它评价指标
• 2.6 本章小结
• 3 能耗调研与实测的结果分析
• 3.1 建筑物年代与建筑能耗
• 3.2 建筑朝向、类型与建筑能耗的关系
• 3.2.1 建筑物朝向与能耗密度的关系
• 3.2.2 建筑物类型与能耗密度的关系
• 3.3 建筑物围护结构与建筑能耗的关系
• 3.3.1 建筑外墙的构造及材料
• 3.3.2 建筑窗户玻璃类型
• 3.3.3 建筑窗框使用材料
• 3.3.4 建筑窗户遮阳情况
• 3.3.5 屋顶构造及使用材料
• 3.4 建筑物用能管理制度与建筑能耗的关系
• 3.5 办公建筑平均能耗量
• 3.5.1 平均能耗总量分析
• 3.5.2 建筑物能源消耗种类
• 3.5.3 办公楼高峰用电状况分析
• 3.6 办公建筑能源终端消费分析
• 3.6.1 能源终端消费统计
• 3.6.2 设备使用状况
• 3.7 重庆市与其他城市办公建筑能耗比较
• 3.7.1 全年能耗指标的统计对比
• 3.7.2 建筑能耗组成的统计对比
• 3.8 室内热环境及建筑围护结构的测试结果分析
• 3.8.1 室内外温度的实测分析
• 3.8.2 围护结构传热系数实测及结果分析
• 3.8.3 建筑围护结构表面温度测试及热呈像分析
• 3.9 本章小结
• 4 办公建筑各因素对能耗影响的模拟分析
• 4.1 分析用的能耗模拟模型的建立
• 4.2 影响办公建筑能耗各因素的节能潜力
• 4.2.1 确定正交模拟方案表
• 4.2.2 显著性因素模拟结果及分析
• 4.3 体形系数对办公建筑能耗的影响
• 4.3.1 建筑基准层面积对建筑能耗的影响
• 4.3.2 建筑长宽比对建筑能耗的影响
• 4.3.3 建筑体形系数对建筑能耗的影响
• 4.4 朝向对能耗的影响分析
• 4.5 墙体性能与建筑能耗的关系
• 4.5.1 不同朝向墙体的传热系数对建筑能耗的影响作用
• 4.5.2 同一朝向墙体传热系数对建筑能耗的影响作用
• 4.5.3 墙体太阳辐射吸收性能与建筑能耗的关系
• 4.6 窗体性能与建筑能耗的关系
• 4.6.1 窗墙面积比与建筑能耗的关系
• 4.6.2 窗户保温隔热性能与建筑能耗的关系
• 4.6.3 遮阳对办公建筑能耗的影响
• 4.6.4 窗墙面积比与遮阳系数对办公建筑能耗的影响
• 4.7 屋顶性能与建筑能耗的关系
• 4.7.1 屋面传热系数对建筑空调能耗的影响作用
• 4.7.2 屋面太阳辐射吸收系数对建筑物能耗的影响
• 4.8 本章小结
• 5 办公建筑的节能策略及分析
• 5.1 墙体节能技术分析
• 5.1.1 外墙内保温及其分析
• 5.1.2 外墙夹芯保温及其分析
• 5.1.3 外墙外保温及其分析
• 5.1.4 外保温施工方式
• 5.2 外窗节能技术及分析
• 5.2.1 窗体材料的选用
• 5.2.2 双层幕墙技能技术及其分析
• 5.2.3 遮阳技术及其分析
• 5.3 屋顶节能技术及分析
• 5.3.1 实体材料层节能屋面及其分析
• 5.3.2 通风保温隔热屋面及其分析
• 5.3.3 种植屋面及其分析
• 5.3.4 蓄水屋面及其分析
• 5.4 照明节能措施
• 5.5 加强能源管理降低建筑能耗
• 5.6 建立节能标准和鼓励政策
• 5.7 本章小结
• 6 办公建筑围护结构节能改造实例
• 6.1 实践工程概况
• 6.2 节能方案分析
• 6.3 节能方案的实施
• 7 总结与展望
• 7.1 研究工作的结论
• 7.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录