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计算机辅助建筑节能设计研究

2019/08/14 阅读:

摘要:建筑设计的时候要用整体、系统的思想去看待建筑物的能耗水平,综合各种条件,从而达到最佳的节能手段。因此在设计的过程中要采用计算机辅助设计手段将建筑设计与节能设计相结合的方式,为建筑节能设计提供便利。

关键词:建筑节能设计;计算机辅助;能耗水平;节能手段

1建筑节能概述

建筑行业是能源使用最多的行业,根据相关统计,建筑耗用全世界40%的资源,而且产生很多废弃物,严重影响国民生计。建设部指出,资源和环境问题已经成为我国城市化建设的重要问题。建筑节能有以下优势,下面就对其进行分析:第一,使用建筑节能技术可以节约建筑使用者的费用,根据建筑物的生命周期可知,建筑物从生产到规划、设计、施工以及后期的使用与管理工作都需要消耗地球资源,选择节能建筑,就会节约大量的使用费和管理费,从而减少建筑物使用者的费用。第二,使用建筑节能技术可以提高单位、国家的整体利益。目前建筑节能设计虽然会增加相应的造价费用,但是其他设备会降低,整体来说降低了建筑成本,并且减少了能源与资源的使用成本,提升建筑技术含量与住户满意度。

2计算机辅助建筑节能分析

绿色建筑材料在计算机辅助建筑节能通常需要借用eQuest,这是一款能耗模拟软件,其最大的优势就是可以在最短的时间内,作出一份非常专业的建筑能源分析报告,被广泛应用在建筑节能设计领域。

2.1基于通风模拟的建筑节能分析

建筑物通风的组织形式可以分为两种,由压差或者温差驱动的自然通风和需要消耗能源的机械通风。因此做好建筑节能设计,提高室内空气质量,就要充分利用自然通风。根据eQuest建立模型可以得知,随着体型系数见效带来的节能效果与建筑物所处的地理位置、气候条件、通风方式、围护结构的热功能性均有关系,因此节能效率是一个综合因素作用的结果,要根据具体情况来进行分析。对于北方这种寒冷的地区,要满足冬季保温的要求,还要兼顾夏季的防热处理,这就需要做好窗户的热功能性和外墙的保温节能效果。尤其是哈尔滨和沈阳这种严寒地区城市,要加大墙体保温比例。对于上海这种夏热冬冷的地区来说,受到体形系数见效,节能潜力最大,因此可以提高外围护结构热功能性占比,从而来增强节能效果。

2.2基于日照模拟的建筑形体节能分析

日照是大自然的主要能源,也是影响人类生活居住环境的重要气候条件。日照受到地理条件、区域等因素的影响较大,人们也因为所处地区的不同,对于日照的需求也不相同。比如寒冷的高纬度地区,为了更好的接收日照,从而减少冬季所需供暖的能耗。对于日照来说,同时存在纳阳和遮阳两种看似对立的需求,主要是因为环境等因素的影响。

2.3基于气候特点的建筑形体综合设计

建筑物是一个复杂而又统一的系统,影响能耗水平的因素也又很多,而且是相互作用的,要综合多种条件,才能达到最佳的技能手段,对于建筑物形体的综合设计,一般来说,主要分为两个方面:建筑形体综合设计主要分为两个方面,第一,墙窗比,窗户是建筑设计的重要构成部分,它可以阻止外界环境变化对室内温度的影响,减少窗墙比可以增加热功能性,但是窗又是人与自然沟通的重要媒介,人们可以通过窗户得到光和热,人类又喜欢大开窗、落地窗等,这就需要增大窗墙比。因此在对窗户进行设计的相对难度高,要综合多种因素来进行考虑。一般来说,南向窗受到窗墙比的影响较大,这是由于冬季日辐射得热大于窗本身的失热,因此窗墙比增大,耗热指标减小,因此在寒冷地区南向窗墙比一般不得高于0.35,然而过小的时候也不可以,比如当南向窗墙比为0.1时,其耗热量指标远远大于0.2的水平,因此需要适当放宽穿墙比,可以加强窗的热功能性与墙体的保温效果。第二,建筑体量,建筑物的外表面积与体积之比定义为建筑的体形系数,其体型系数与建筑物的吸热与保温性能息息相关。当体形系数较小,建筑物保温隔热性能较好,这是由于表面积减小、辐射得热小的缘故,反之,体型系数较大,保温隔热性能较差。众所周知,边的数目越多,建筑体型系数越小。

3基于计算机辅助的建筑节能设计实际案例分析

利用eQuest对大连地区的节能示范工程进行能耗模拟,根据对大有恬园、前程国际花园、亿达世纪城分别进行能耗模拟,对比其结果得知,围护结构传热耗热量指标的差异保持在10%以下,内部得热差异控制也在10%以下,空气渗透传热量差异较大。首先是采暖方式的对比,对这三个工程使用的散热器采暖和地板辐射采暖方式进行模拟,可以得出地板辐射采暖的节能效果要高于普通散热器采暖,而且更加的舒适。然后从窗墙比、围护结构与体形系数进行总体分析,对比这三个工程的具体差别,首先是窗墙比,大连市对于窗墙比有着明确限制,南向窗的比例为0.35,北向窗是0.25,东西是0.30,对比这三个工程的窗墙比,可以看出这三个楼盘的东西两个朝向的窗墙比都比较小,南向最大,大有恬园的南向窗墙比甚至达到了0.39,因此它选择了具有良好热功性能的外窗,一样达到了节能效果。对于墙体保温来说,主要保温方式是外墙保温,根据传热系数可知,外保墙保温效果要明显优于夹芯保温。从体型系数来分析,三个形体系数均低于0.30,因此在设计具体住宅的时候,要将体形系数控制在较低水平,在保持外观美观的基础上,还要尽量保持外形简洁,从而达到节能效果。

4总结

建筑要面对通风、日照、采光等影响建筑设计的问题,尤其是在传统的建筑节能设计中,由于缺乏相应的数据来指导设计,从而制约了建筑节能设计的发展。这就需要借助计算机模拟技术,根据建筑物的实际情况,来定量分析建筑物的得热、通风、采光等情况,从而来确定建筑物形体结构。提高自然资源的利用,提升建筑物的节能效率。

参考文献

[1]黄海静,陈纲.建筑采光节能设计的整体思维[J].重庆建筑大学学报,2007(4):6-7.

[2]陈震,何嘉鹏,孙伟民.南京地区东西向建筑窗墙比对办公建筑能耗影响分析[J].新型建筑材料,2008(11):54-56.

作者:赵菲 单位:郑州工业应用技术学院

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