夏热冬冷地区绿色建筑的节能效益

刘琳 梁惠

摘要：由于全球能源消耗量较大且资源日渐紧缺，全球范围内有关于夏热冬冷地区的建筑节能建筑研究较多，但是针对夏热冬冷地区建筑进行节能改造以及效益评价的研究较少。本文主要对夏热冬冷地区建筑的围护结构、照明系统、窗墙改造提出改造措施。并根据其改造效果论述其节能效益，针对经济、环境和社会三大效益进行综合分析。

Abstract： Due to the large amount of global energy consumption and the increasing scarcity of resources， there are many researches on building energy-saving buildings in the hot summer and cold winter regions around the world. However， there are few studies on the energy-saving reconstruction and benefit evaluation of buildings in the hot summer and cold winter regions. This article proposes reform measures for the building envelope， lighting system and window wall reconstruction in hot summer and cold winter areas. According to its transformation effect， it discusses its energy-saving benefits and comprehensively analyzes the three major economic， environmental and social benefits.

关键词：绿色建筑；节能技术；夏热冬冷；效益分析

Key words： green building；energy-saving technology；hot summer and cold winter；benefit analysis

中图分类号：TU111.19 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）25-0224-02

0 引言

通常情况下绿色建筑的节能设计要求符合国家建筑节能规定，并且在此基础上以减少能耗、提高能效为目标。只有对围护及其它系统进行合理设计，保证围护结构性能、调节控制模式等有更好的节能效益，才能到达绿色建筑的节能效益目标。

1 绿色建筑节能发展现状

绿色建筑的节能设计长久以来主要以建筑优化、设备系统、能源利用、管理控制等方面为主要发展目标。现阶段在绿色建筑的节能设计方面，已经能够到达建筑结构优化、围护性能提升、高效照明、建筑遮阳等技术应用。

进行建筑节能设计目的是要实现能源的综合利用。例如，充分利用可再生能源及热电冷联供技术等。此外，照明系统的光控技术以及感应开关设计也均属于建筑节能设计的综合利用方式。但是，当前阶段，对这两项技术的使用效果较差。

节能技术应用有强弱之分，应用程度较广的节能技术手段同样会受到多种条件限制，因此开展起来难度较大。从建筑行业总体发展情况看，绿色建筑节能设计具有一定难度，但总体方向仍然朝着具有可适用性角度发展。

针对绿色建筑节能改造现状而言，在我国北方取暖地区，设施建筑节能改造发展较为成熟，并且近年来有较为完善的的技术体系，在逐渐发展中拥有较为标准的示范工程参考。对夏热冬冷地区居民区建筑围护结构的节能改造技术己经发展成熟，并且在多个地区的适用下得到论证。除此之外，也有专门针对绿色建筑节能方面的照明系统进行改造的措施，并且实践发现有关于排水系统以及其它可再生能源利用技术的发展已较为成熟。在节能环保思想逐渐成熟的推动下，相关业内人员对节能建筑围护结构改造后的节能效果进行评价，主要认为围护结构在改造后具有较明显的经济效益。

2 绿色建筑节能技术

2.1 围护结构设计

近年来我国夏热冬冷地区的冬季热负荷具有逐年减少的特点，其中研究实践发现在冬季制热能耗与以往相比降低数据可达到3.83%，但是在各个地区的夏季，居民区内使用空调的能耗有小幅度增长。造成这一现象的主要原因是传热系数在一定程度上有所减小。近年来，夏热冬冷地区开展绿色节能建筑，围护结构在夜间散热效果受到影响，导致居民区室内蓄熱负荷增加，说明空调的使用效率有所降低，并且会导致在第二天空调系统在开启的过程中需要提供的预冷负荷不断增加，最终导致使用空调的制冷能耗增加。

2.2 照明系统

由于夏热冬冷地区在夏季时围护结构会受热，从而使建筑物中透明围护结构的太阳辐射受热情况占据主导地位。实践发现建筑物外围遮阳系数的改变在一定程度上也能够使建筑通过窗户的日射产生受热现象，从而减少太阳辐射对建筑物形成的负荷值。因此在关于照明系统中，将窗户遮阳系数由标准限值的基础上对其进行提升，能够有效使遮阳系数性能提升从而使建筑物全年太阳辐射受热量降低，同时也能够使夏季空调能耗降低。

2.3 窗墙安装技术

在对建筑节能进行研究中，控制窗墙比可以有效减少夏热冬冷地区在夏季时投过窗户的受热量，不仅如此也可以在冬季时有效减低窗户的热损失。针对某地区建筑物窗墙安装技术进行分析，发现在将建筑物中各个朝向窗墙比从之前的U.7减小到U.4之后，该地区建筑全年在温差传热的影响下，能够受到的热损失降低7600左右，除此之外全年透过窗户的日射受热也能够有效降低7300左右。通过数据发现，在我国夏热冬冷地区，建筑物节能的透明围护结构在一定程度上能够有效改善其节能效果，并且在夏季中，效果更为明显。

2.4 建筑外遮阳

在夏热冬冷地区长年以来因为在夏季时，不同朝向的太阳辐射日变化存在较大差异，从而会导致建筑物在一天范围内受到不同朝向日辐射的影响。本研究某地区对不同朝向窗在夏季中逐时热流量分析，发现正常天气时，通常建筑物窗户的热流量峰值主要出现在东向6：00-10：00以及西向14：00-18：00，不仅如此，夏季峰值在南、北向的平均值中也较为明显，从而得知在建筑物窗户的遮阳技术中，针对建筑物的东、西向设置遮阳的节能效果会更加明显。

3 综合节能效益分析

3.1 围护改造节能效益

在针对围护结构进行节能改造中，主要对原建筑的外墙加40mm厚XPS板，同时也要对屋面墙加40mm厚XPS板，该措施能够有效改善建筑物的保温隔热性能，因此，要将建筑物窗户更换为塑钢中空玻璃窗或者是其他类型的有助于外遮阳类型的材质，用来改善窗户的整体性能。调查发现经过改造后的窗户在建筑节能率方面可以达到50.78%，与原建筑采暖空调总耗电量相比有大幅度减少。

3.2 节水设施效益

冬暖夏凉地区绿色节能防护措施中，针对室内节水设施进行有效改造也能够到达节能效果。假设按照以下数据进行计算：如果每户坐便器、洗衣机、淋浴器、厨房水龙头等出水工具均按照1个单位计算，其中一天范围内坐便器冲洗大便次数1次，小便次数6次，洗衣机按每户3人用水量进行技术，淋浴依照取每人两周540s，厨房用水为180s。对其进行绿色节能用水设计改造后，平均每年能到达节水效果2837.7t，数据表面具有较为明显的节水效果。

3.3 经济效益

依照我国2017年银行贷款率计算，假设其折现率为4.35%，在针对夏热冬暖地区进行绿色建筑节能改造后，通常情况下建筑使用期限与最先失效的部位有较大联系。在进行节能设计防护时，太阳能热水器使用寿命最短，通常在15a左右，假设n=15。根据公式NPV=-C+T（P/A，i%，n），带入公式计算可得NPV=30126元>0，数据结果说明该防护措施在经济上具有良好效益。根据回收率及相关数据计算可得，绿色节能居住建筑防护改造的静态投资回收期能够到达7.66a，其中动态投资期为9.52a，由此得到n<15a。根据结论可以看出，该设计方案在经济效益上具有明显效果，由此得出设计方案合理可行。不仅如此，根据各改造项目的投资回收期来看，在关于照明系统改造与太阳能热水器系统的良好运用方面，都具有较为良好的投资回报率，因此在节能设计中应该优先考虑。现阶段在建筑设计中对节水设施改造的经济效果仍然存在较大不足之处，主要原因在于节水型器具的价格较高，因此只适合在初次装修时进行设计并使用。

3.4 环境及社会效益

节能建筑设计在环境效益的提升上有着明显效果，例如对某小区节约用电量进行研究，发现节能设计对全年节约用电量有大幅度降低。除了在节约用电量方面外，节水效果也有显著提高，节水设计长久以来都在保护环境要求的范围之内，能够在一定程度上减少水源污染，在节能设计中，按照节约每吨水减少排放0.1355kg CO2进行计算，能够减少排放CO2共0.38t。绿色节能效益在保护环境减少污染方面来看，节能改造设计具有较为良好的节能减排效果，因此具有较好的环境效益。

社会效益分析对绿色节能住宅进行改造设计，研究发现不仅能够有效使建筑本身得到良好的效益，也会对建筑周围的环境以及社会产生更加积极的影响，从而展现良好的社会效益。具体主要表现在，针对节能设计改造后，建筑室内环境可以得到改善，从而满足社会发展下，居民对生活品质的要求。节能设计也对其他建筑节能改造具有良好的示范作用，从而有效达到推动我国绿色居住建筑节能改造的目的。

4 总结

综上所述，在绿色节能设计中，围护结构是建筑节能改造的重要环节，并且通过对建筑不同部位节能改造的综合效果进行分析，发现屋面保温层厚度在40-80mm效果最佳，其中外墙保温层厚度主要保证在40-100mm。在照明系统改造后所显示出的效益中发现，在使用三年内回收照明并激进型改造投资，可更快更好的实现绿色照明节能效果，从而降低建筑能耗。在节水设施改造过程中，只有针对室内装修时考虑节能效果，才能获得更好的经济效益。在太阳能节能设计中，建议在太阳能资源丰富的地区推广使用。由于夏热冬冷地区太阳能资源与其他地区相比较少，因此不建议使用，要在上海、江苏、浙江、安徽等太阳能资源丰富的地区进行太阳能热水系统改造。

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