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严寒地区小型建筑外墙外窗优化策略分析

发表时间：2021/5/10 来源：《建筑科技》2021年2月下作者：刘皓哲于靓

[导读] 我国现处于发展中国家阶段，如何降低建筑能耗成为现阶段建筑领域需要进一步解决的难题，本文围绕我国2019年1月颁布的《近零能耗建筑技术标准》（GB/T 50350-2019）对我国近零能耗建筑发展级研究现状进行简要梳理，归纳出严寒地区小型建筑外墙外窗优化策略，外墙节能优化设计的侧重点应为北向外墙，其次为东向外墙与西向外墙，最后为南向外墙；外窗的节能优化设计侧重点应为南向外窗其次是东向与西向外窗，最

辽宁省沈阳市建筑大学刘皓哲于靓邮编110168

摘要我国现处于发展中国家阶段，如何降低建筑能耗成为现阶段建筑领域需要进一步解决的难题，本文围绕我国2019年1月颁布的《近零能耗建筑技术标准》（GB/T 50350-2019）对我国近零能耗建筑发展级研究现状进行简要梳理，归纳出严寒地区小型建筑外墙外窗优化策略，外墙节能优化设计的侧重点应为北向外墙，其次为东向外墙与西向外墙，最后为南向外墙；外窗的节能优化设计侧重点应为南向外窗其次是东向与西向外窗，最后是北向外窗。
关键词：近零能耗建筑；严寒地区；外墙；优化策略
        0 引言
        随着我国2019年1月发布《近零能耗建筑技术标准》（GB/T50350-2019），并于2019年9月全面实施，我国建筑节能三步走战略已进入蓬勃发展的阶段。近零能耗建筑来源于欧盟2010年7月发布的《建筑能效指令》，最终由德国被动房研究所明确其定义要求“基于国际被动房标准，以年为时间单位，由建筑或周边设施产生的可再生能源满足建筑的能耗需求。”[1]净零能耗建筑由美国国家可再生能源实验室，其主旨是充分使用低成本的、无公害的可再生能源来满足建筑能耗需求[2]。而我国《近零能耗建筑技术标准》（GB/T 51350-2019）总结出符合我国国情的节能计划，该标准首次明确了我国对超低能耗建筑、近零能耗建筑、零能耗建筑的定义与区分，并对建筑室内环境参数、能效指标、技术参数和技术措施都做出了专业的要求[3]。
        1建筑模型建立
        本文采用Sketch Up绘图软件作为建筑建模工具，并利用Legacy OpenStudio Plug-in for SketchUp插件进行热区划分，使用Energy plus进行能耗模拟，针对严寒地区气候条件，建立两座小型居住建筑模型，分别探究单热区建筑的围护结构得热散热特点。室内设计参数、新风量、换气次数选取《近零能耗建筑技术标准》（GB/T50350-2019），人员密度、照明功率、设备功率参考《民用建筑绿色性能计算标准》与《近零能耗建筑技术标准》。建筑模型示意图与参数信息如图1与表1所示：

图1 建筑模型示意图

        2 传热特点分析
        2.1各向外墙传热特点分析
        对建筑一中东侧外墙全年得热散热情况进行模拟，其得热率峰值为1678W,全年得热率平均值为89W,；东侧外墙的全年散热率峰值为1949W，超出了全年得热率峰值16%，全年散热率平均值为321W，超出全年得热率均值258%，如图2图3所示。

图2 建筑东侧外墙全年得热率

图3 建筑东侧外墙全年散热率

        同理可得南向外墙的全年得热散热率，南侧外墙全年得热率峰值为1705W，全年得热平均值为151W；南侧外墙全年散热率的峰值为2038W，超出全年得热率的峰值19%，全年热量散失平均值为299W，超出全年得热率均值97%；西侧外墙全年得热率峰值为1578W，全年得热平均值为89W，；西侧外墙全年散热率的峰值为2178W，超出全年得热率的峰值37%，全年散热率平均值为326W，超出全年得热率均值264%；北侧外墙全年得热较少，得热率峰值为481W，全年得热率平均值为32W，；北侧外墙全年散热率的峰值为1883W，超出全年得热率的峰值290%，全年热量散失平均值为344W，超出全年得热率均值958%。
        根据以上对建筑各向外墙得热散热率分析，中可以看出各向外墙得热率比较中，南向外墙最高，其次是东向外墙与西向外墙，北向外墙最低；在散热率的比较中可以看出北向外墙最高，其次是西向外墙与东向外墙，南向外墙最低。
        2.2各向外窗传热特点分析
        对建筑的不同朝向外窗全年得热散热率进行分析对比可以发现（见表2），其东西南三向外窗年均得热率都超过了年均散热率，只有北向外窗年均得热率低于年均散热率，在年均得热率的比较中可以看出南向外窗年均得热率最高，其次是东向与西向相同，最后是北向外窗，而在散热率的比较中，各向外窗年均散热率相差不大。

        根据以上对建筑各向外窗得热散热率分析可以看出各向外窗得热率比较中，南向外窗最高，其次是东向外窗与西向外窗，北向外窗最低；在散热率的比较中可以看出北向外窗最高，其次是西向外窗与东向外窗，南向外窗最低。
        3结论
        在严寒地区居住建筑条件下，建筑外墙及屋面整体散热率高于得热率，各向外墙年均得热散热率差值绝对值排列为北＞西＞东＞南，因此围护结构外墙节能优化设计的侧重点应为北向外墙，其次为东向外墙与西向外墙，最后为南向外墙。各向外窗年均得热散热率差值绝对值排列为南＞东＞西＞北；因此外窗的节能优化设计侧重点应为南向外窗其次是东向与西向外窗，最后是北向外窗。
参考文献
[1]彭梦月.欧洲超低能耗建筑和被动房的标准、技术及实践[J].建设科技，2011（05）：41-47+49.
[2]刘珊,马欣伯,喻彦喆.美国零能耗建筑发展现状及实践——以布利特中心建筑为例[J].暖通空调,2019,49(04):108-114.
[3]《近零能耗建筑技术标准》（GB/T 51350-2019）