重庆地区村镇建筑窗墙比节能效果分析

黎蓉，丁勇

（重庆大学 低碳绿色建筑国际联合研究中心，重庆 400045）

重庆地区村镇建筑窗墙比节能效果分析

黎蓉，丁勇

（重庆大学 低碳绿色建筑国际联合研究中心，重庆 400045）

文章基于对重庆地区农村建筑的调研测试，统计分析出农宅的围护结构、用能现状等信息，并从中选出典型建筑，整合相应参数，建立模型。利用Designbuilder软件对全年能耗进行动态模拟，研究建筑整体窗墙比的改变对能耗的影响程度，并通过增加模拟工况重点分析南向、北向的能耗变化规律。通过对对比工况的节能分析，判断改善窗墙比的趋势，为夏热冬冷地区村镇建筑窗墙比的合理设计以及建筑节能提供参考。

村镇建筑；窗墙比；用能现状；节能分析；能耗模拟

村镇建筑是我国社会主义新农村建设的重要环节，对城镇化发展全局具有重要意义。如何在促进我国新农村建设和保证农民生活水平提高的前提下，营造出一个健康、舒适的农村建筑室内环境，而不造成能耗的大幅度增长，是我国新农村建设必须面对和解决的战略性问题[1]。

建筑本体性能的改善是实现建筑节能的重要措施之一，其中窗墙比是影响建筑本体性能的关键因素[2]。窗墙比的加大，一方面，由于玻璃的透射性导致房间的热量增加，在改善冬季热环境的同时，会加大夏季空调能耗。另一方面，由于玻璃的传热系数比外墙大，会增加室内外的换热量。在增加夏季室内散热的同时，也会造成冬季采暖能耗的增加。因此，合理的设置建筑窗墙比对建筑节能十分关键[3]。

根据调研结果：重庆地区农村建筑房屋结构形式以砖混为主，比例达95%，并以红砖、灰砖、水泥空心砖作为主要材料。窗户基本采用普通单层玻璃窗，窗框材料以铝合金、塑钢、木框为主。一般仅在主要功能房间开窗，且窗户面积较小。82.8%的农宅设置外窗遮阳，形式以内遮阳为主。内遮阳主要采用窗帘、百叶等材料，外遮阳以固定外遮阳板为主。建筑外墙均未设置保温隔热措施；有近20%左右农宅屋面设置保温隔热，主要有蓄水屋面、种植屋面、彩钢棚三种形式。

能源除了基本的电能，使用率较高的还有太阳能、天然气、薪柴、液化石油气以及沼气。能源消耗主要用于照明、炊事、设备、生活热水等方面[4]。

选定重庆地区典型农宅建立模型。该住宅共2层：一层主要功能房间为堂屋、厨房、餐厅、卫生间；二层主要功能房间为客厅、卧室。外墙构造为粘土砖+水泥砂浆+涂料，传热系数k为2.0w/(m2·k)；外窗构造为普通单层玻璃、铝合金窗框，传热系数k为6.4 w/(m2·k)；屋顶传热系数k为2.8w/(m2·k)；无外遮阳，坐北朝南。

对配备空调系统改善室内热湿环境的情形，设置二层客厅与主卧为空调区域，安装分体式空调。冬季1月，客厅空调20:00～22:00开启，温度设定为18℃；夏季7～8月，客厅空调11：00～15:00开启，卧室空调22:00～06:00开启，温度设定为26℃；过渡季节采用自然通风[5]。

根据《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》，得到各朝向外窗的窗墙面积比限值，如表1所示。

不同朝向窗墙面积比限值 表1

为了得到窗墙比变化与建筑性能、能耗变化之间的联系，结合标准限值，选定限值增大50%、减少50%工况，对比分析窗墙比的改变对能耗是否具有显著影响。特别地，选定南、北向，增加工况，分析不同朝向窗墙比变化对建筑能耗的影响情况。

工况选取 表2

利用Designbuilder软件建立模型，设置实际参数，进行全年逐日能耗模拟计算。得到工况一，即标准状况能耗。此时各朝向窗墙比取标准限值，东、西朝向窗墙比为0.35，南向为0.45，北向为0.40。全年能耗水平如图1所示。

图1 工况一能耗

各分项系统具体能耗为：照明系统575.77kW·h，设备系统738.44kW·h，空调制热1599.54kW·h，空调制冷1600.62kW·h。建筑全年能耗4514.37kW·h，单位面积能耗为12.89kW·h/m2。其中，农村常用的炊事用能折合成电器使用计入设备部分。照明系统用电相对稳定，随时间与环境影响较小，全年趋于平稳。制冷主要集中于7、8月份，制热主要集中于1月，过渡季节采用自然通风改善室内热湿环境。

4.3.1 窗墙比整体的改变

通过分析限值、限值增大50%、限值减少50%三种窗墙比情况下的全年能耗，得到窗墙比的改变对该地区农宅能耗是否具有显著影响。工况一、六、七各分项能耗数据如表3所示。照明系统、设备系统能耗主要由建筑面积、人员密度、人员使用时间、照明功率密度、设备功率密度等参数决定，不受窗墙比影响。故重点分析空调系统、总能耗的变化。

窗墙比整体改变能耗对比 表3

随着窗墙比增大50%、减小50%，制冷能耗分别增大18.85%，减小21.72%；建筑全年能耗分别增大7.14%，减小7.96%。窗墙比的变化对空调能耗影响效果显著，建筑全年能耗有相应增大、减小，但比例不及窗墙比变化比例明显。这与农村特定的生活习惯、经济水平有较大关系[6]。

4.3.2 北向窗墙比

为详细分析北向窗墙比变化对建筑能耗的影响情况，特增加分析工况二、三。固定东、西、南向窗墙比，北向窗墙比依次增大50%、减小50%，模拟得到表4数据。

北向窗墙比改变能耗对比 表4

通过数据可以看出，北向窗墙比的改变对建筑能耗的影响不显著。究其原因，主要与建筑北向外窗有关。所选取的模型建筑，一层与二层的北向建筑外窗面积较小，且所在的房间未设置空调系统，故其窗墙比的变化对能耗影响较小。对于该建筑而言，其北向窗墙比的改变对建筑能耗的影响不显著。

4.3.3 南向窗墙比

为详细分析南向窗墙比变化对建筑能耗的影响情况，特增加分析工况四、五。固定东、西、北向窗墙比，南向窗墙比依次增大50%、减小50%，模拟得到表5数据。

南向窗墙比改变能耗对比 表5

随着南向窗墙比增大50%、减小50%，空调系统制冷能耗分别增大4.77%，减小19.38%；建筑全年能耗分别增大1.61%，减小7.33%；空调系统制热能耗变化较小。分析可得：南向窗墙比的变化对空调制冷能耗、建筑全年能耗影响显著，特别是窗墙比由限值至减小50%时，能耗变化明显。所以，可考虑适当降低南向窗墙面积比，达到建筑节能效果。

①重庆地区农村建筑房屋结构形式以砖混为主，窗户基本采用普通单层玻璃窗，窗框材料以铝合金、塑钢、木框为主。82.8%的农宅设置外窗遮阳，形式以内遮阳为主。建筑外墙均未设置保温隔热措施；有近20%左右农宅屋面设置保温隔热。能源除电能，使用率较高的还有太阳能、天然气、薪柴等能源。

②模拟得到典型农宅全年能耗为4514.37kW·h，单位面积能耗为12.89kW·h/m2，整体用能水平相对较低。

③对于该重庆地区典型农村建筑而言，窗墙比整体增大50%、减小50%，制冷能耗分别增大18.85%，减小21.72%，全年能耗分别增大7.14%，减小7.96%。窗墙比的变化对空调系统制冷能耗影响效果显著；全年能耗有相应增大、减小，比例不及窗墙比变化比例明显。所以，可在一定比例内适当的增大窗墙比，改善室内风、光、热环境。

④所选模型建筑，一层与二层的北向建筑外窗面积较小，且所在的房间未设置空调系统，故其窗墙比的变化对能耗影响较小。对于该建筑，北向窗墙比的改变对建筑能耗的影响不显著。

⑤南向窗墙比的变化对空调制冷能耗、建筑全年能耗影响显著。特别地，南向窗墙比由限值至减小50%时，能耗变化明显。因此，可考虑适当降低南向窗墙面积比，达到建筑节能效果。

[1]杨国峰，徐兴华.农村建筑节能前景广阔[J].砖瓦世界，2009(2)：11+27.

[2]刘欢，张子平，赵士永，付素娟.窗墙比对华北农村住宅能耗影响规律研究[J].河北工程大学学报(自然科学版)，2015(2)：69-72+85.

[3]简毅文，江亿.窗墙比对住宅供暖空调总能耗的影响[J].暖通空调，2006(6)：1-5.

[4]黄春雨.重庆地区村镇住宅建筑用能模型研究[D].重庆：重庆大学，2014.

[5]江德明.窗墙比对居住建筑能耗的影响 [J].建筑技术，2009(12)：1099-1102.

[6]糜旭峰.夏热冬冷地区住宅节能设计中窗墙比与能耗的关系分析[A].中国核工业勘察设计协会2014年优秀论文集[C].2014.

根据对合肥市不同区域内数十个绿色建筑项目的土壤进行检测和取样分析，场地土壤氡浓度最大值为16850.41Bq/m3，最大值均值为8459.59Bq/m3。目前已明确土壤氡浓度分布的城市较少，由于多方面原因，这些城市的土壤氡浓度调查结果并不能作为工程勘察设计阶段判定该城市土壤浓度平均值的指导依据，应实事求是，根据现场情况进行土壤氡浓度进行检测，这有利于指导建筑的选址以及采取适当的防氡、降氡措施。特别是在提倡“四节一环保”的绿色建筑工程中，土壤氡浓度检测是一项必不可少的工作。

参考文献

[1]王喜元.中国土壤氡概况[M].北京：科学出版社，2008.

[2]刘汉斌，范光.民用建筑工程场地土壤氡浓度测量[J].视界核地质科学，2004(21).

[3]GB50325-2010，民用建筑工程室内环境污染控制规范[S].

[4]CSUS/GBC05-2014，绿色建筑检测技术标准[S].

TU201.5

A

1007-7359（2016）05-0050-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.05.012

夏热冬冷地区能源自维持住宅示范工程建模、测试及技术集成（2013BAL01B03-6）。

黎蓉（1992-），女，重庆人，重庆大学在读硕士。