建筑全年情況數(shù)字分析
由氣象數(shù)據(jù)可以分析得知，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中度日數(shù)概念，以及有可能達(dá)到采暖標(biāo)準(zhǔn)溫度18℃和空調(diào)溫度26℃的實(shí)際情況，采暖周期為4個(gè)月（11月、12月、1月和2月）；空調(diào)周期也是4個(gè)月（6月、7月、8月和9月）其余月份在溫度調(diào)節(jié)上沒有耗費(fèi)能源。那么，各取相對(duì)的4個(gè)月的耗電量相對(duì)本周期總耗電量的百分比，見下表：
11月31.40%22.70%39.68%
12月25.26%19.04%41.32%
1月21.80%40.98%103.09%
2月21.55%17.26%43.93%
采暖周期總耗電量100%100%
6月24.28%24.64%92.99%
7月25.23%25.25%91.67%
8月25.74%25.51%90.81%
9月24.76%24.60%90.98%
空調(diào)周期總耗電量100%100%
全年總耗電量100%74.31%74.31%
本例中，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)在沒有進(jìn)行節(jié)能處理的情況下，采暖周期4個(gè)月占全年用電量的47％，空調(diào)周期4個(gè)月占全年用電量的53％，基本上兩個(gè)周期各占一半的能量耗費(fèi)；采用節(jié)能措施后，采暖周期4個(gè)月占全年用電量的34．7％（由于上述數(shù)據(jù)中，有一個(gè)數(shù)據(jù)偏差較大，盡管我們?cè)诳偨Y(jié)時(shí)進(jìn)行了處理，但數(shù)據(jù)還是原樣列出），空調(diào)周期4個(gè)月占全年用電量的65．3％。這表明在夏熱冬冷地區(qū)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能改造可以使得采暖周期的耗電量下降較大，而空調(diào)周期的耗電量改善有限。
本例圍護(hù)結(jié)構(gòu)的改造使得采暖周期平均節(jié)約用電46％，空調(diào)周期平均節(jié)約用電9％。據(jù)此計(jì)算，相比較240mm磚墻未進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造的辦公建筑，全年節(jié)約25．7％的耗電量，但這并不是相對(duì)國(guó)家公共建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能比率。這就是在既有建筑上采取措施能夠節(jié)約能量（電能）的基本數(shù)據(jù)。
按照國(guó)家公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，將該建筑改為“基準(zhǔn)建筑（Baseline）”，外墻K值為1．5 W/ m2·K，外窗改為6．4 W/ m2·K后，該例本身已節(jié)能7％－8％；若將基準(zhǔn)建筑室內(nèi)與室外空氣交換的程度增大，即減小玻璃窗的密閉程度，該例本身已可節(jié)能12％。盡管在“基準(zhǔn)建筑”上進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造和在本例所述建筑上進(jìn)行相同節(jié)能改造的結(jié)果并不是呈線性比例的，但作為基本全年總評(píng)估，采用線性計(jì)算還是可行的。故綜上所述，相比較“基準(zhǔn)建筑”，本例采取節(jié)能措施后，全年節(jié)約｛1－[（1－0.07）×(1－0.257) ]｝×100％＝30%的耗電量。而基準(zhǔn)建筑減小玻璃窗的密閉程度，該例本身則可全年節(jié)約35％的耗電量。
該建筑要達(dá)到國(guó)家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，剩下的節(jié)能要求，就要靠提高的空調(diào)機(jī)的效率，通風(fēng)的效率，照明的效率和其他耗能設(shè)備的效率了。
辦公建筑設(shè)計(jì)和改造措施的分析
按照上述結(jié)果分析，在夏熱冬冷地區(qū)，在不采用設(shè)備進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的3月，4月，5月和10月，可依靠通風(fēng)以及風(fēng)扇等小電氣設(shè)備來調(diào)溫，在需調(diào)溫周期，過大的通風(fēng)會(huì)增加耗能程度。在此，辦公建筑的辦公時(shí)段，沒有考慮自然通風(fēng)，而采用新風(fēng)系統(tǒng)供新鮮空氣。若要考慮建筑自然通風(fēng)狀況，可采用CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）模擬方法進(jìn)行評(píng)估。辦公建筑的辦公時(shí)段的新風(fēng)機(jī)的耗能分析，以及照明和其他電氣設(shè)備的耗能將在其他文章里再討論。其他影響建筑節(jié)能的因素，如建筑朝向、建筑是否靠近水體、綠地影響等，也不在此討論。
夏熱冬冷地區(qū)的辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)或改造，宜先從玻璃窗改造方面考慮措施。首先，玻璃窗的密閉程度應(yīng)該提高，玻璃窗的密封程度，可以影響到全年的節(jié)能效率4％－6％（計(jì)算結(jié)果沒有列出，但在上文討論與“基準(zhǔn)建筑”的比較時(shí)，列出了該值的部分討論）。其次，玻璃窗的改造。在現(xiàn)有玻璃窗內(nèi)、外再加一層玻璃窗，相當(dāng)于普通中空玻璃的節(jié)能效果，即可增加玻璃窗的密閉性，也可改善節(jié)能效果。若原窗密閉性較好，則增加遮陽措施效果更好，若密閉性不好，則先解決窗的密閉性。窗的玻璃改造有兩種，即是否采用LOW—E玻璃。但無論采用那種，窗的遮陽系數(shù)要低，而普通中空玻璃一定要采取遮陽措施，LOW—E玻璃窗一定要選遮陽系數(shù)合適的產(chǎn)品。在夏熱冬冷地區(qū)，夏天要把太陽輻射擋在室外，冬天則需要將太陽輻射引入室內(nèi)，且還是越多越好，用以提高室內(nèi)溫度和增加自然采光。由于LOW—E玻璃窗不具備這種兩面性，所以，本地區(qū)應(yīng)該在設(shè)計(jì)中可充分考慮采用遮陽措施。窗外百葉遮陽或活動(dòng)式遮陽需靠人或機(jī)械、電氣調(diào)節(jié)，風(fēng)吹雨打又容易損壞，有一定的局限性，但優(yōu)點(diǎn)也是明顯的，冬、夏兩季都能很好滿足要求。建筑的固定遮陽夏天沒有問題，但遮陽板設(shè)計(jì)不好，會(huì)部分影響冬天的太陽輻射照進(jìn)室內(nèi)，更談不上利用冬天太陽輻射的熱量和光照?，F(xiàn)在已有一種適于夏熱冬冷地區(qū)的新型玻璃窗，可以滿足該地區(qū)的對(duì)太陽輻射利用的兩面性的要求，夏天將太陽輻射反射回天空，冬天則讓太陽輻射進(jìn)室內(nèi)，是設(shè)計(jì)或改造該地區(qū)玻璃窗的好方法。
單獨(dú)采用建筑外墻全部用聚苯板覆蓋的節(jié)能措施，并不是該地區(qū)建筑節(jié)能的推薦方法。相比而言，改造屋頂卻是節(jié)能措施的較好方法。通過分析7－9月太陽在該地區(qū)的運(yùn)行軌跡，陽光基本在屋頂上直射，全天都受太陽照射，所以，改造墻體是為空調(diào)隔熱，改造屋頂才是阻擋太陽輻射熱量的重要措施。墻體改造一定要與屋頂改造同時(shí)進(jìn)行，才能取得較好節(jié)能效果。
從性價(jià)比來考慮，建筑的固定遮陽，玻璃窗的改造次之，特別是采用適于夏熱冬冷地區(qū)的新型玻璃窗，性價(jià)比更高。能將窗外百葉遮陽用機(jī)械和電子控制，也不失為一種好辦法，就是要考慮經(jīng)濟(jì)性。而屋頂?shù)母脑烊暨m當(dāng)，也不失為一種好辦法。
通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬的數(shù)字化分析方法，對(duì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)和既有建筑節(jié)能改造進(jìn)行詳細(xì)的預(yù)測(cè)和比較，是一種針對(duì)區(qū)域氣候進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)和改造的有效途徑，是建筑師借助科學(xué)手段創(chuàng)造性解決問題的有力途徑。夏熱冬冷地區(qū)是我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的區(qū)域之一，也是建筑能耗最多的地區(qū)之一，針對(duì)區(qū)域氣候的適應(yīng)性進(jìn)行建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)和改造具有十分重要的意義。
由氣象數(shù)據(jù)可以分析得知，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中度日數(shù)概念，以及有可能達(dá)到采暖標(biāo)準(zhǔn)溫度18℃和空調(diào)溫度26℃的實(shí)際情況，采暖周期為4個(gè)月（11月、12月、1月和2月）；空調(diào)周期也是4個(gè)月（6月、7月、8月和9月）其余月份在溫度調(diào)節(jié)上沒有耗費(fèi)能源。那么，各取相對(duì)的4個(gè)月的耗電量相對(duì)本周期總耗電量的百分比，見下表：
11月31.40%22.70%39.68%
12月25.26%19.04%41.32%
1月21.80%40.98%103.09%
2月21.55%17.26%43.93%
采暖周期總耗電量100%100%
6月24.28%24.64%92.99%
7月25.23%25.25%91.67%
8月25.74%25.51%90.81%
9月24.76%24.60%90.98%
空調(diào)周期總耗電量100%100%
全年總耗電量100%74.31%74.31%
本例中，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)在沒有進(jìn)行節(jié)能處理的情況下，采暖周期4個(gè)月占全年用電量的47％，空調(diào)周期4個(gè)月占全年用電量的53％，基本上兩個(gè)周期各占一半的能量耗費(fèi)；采用節(jié)能措施后，采暖周期4個(gè)月占全年用電量的34．7％（由于上述數(shù)據(jù)中，有一個(gè)數(shù)據(jù)偏差較大，盡管我們?cè)诳偨Y(jié)時(shí)進(jìn)行了處理，但數(shù)據(jù)還是原樣列出），空調(diào)周期4個(gè)月占全年用電量的65．3％。這表明在夏熱冬冷地區(qū)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能改造可以使得采暖周期的耗電量下降較大，而空調(diào)周期的耗電量改善有限。
本例圍護(hù)結(jié)構(gòu)的改造使得采暖周期平均節(jié)約用電46％，空調(diào)周期平均節(jié)約用電9％。據(jù)此計(jì)算，相比較240mm磚墻未進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造的辦公建筑，全年節(jié)約25．7％的耗電量，但這并不是相對(duì)國(guó)家公共建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能比率。這就是在既有建筑上采取措施能夠節(jié)約能量（電能）的基本數(shù)據(jù)。
按照國(guó)家公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，將該建筑改為“基準(zhǔn)建筑（Baseline）”，外墻K值為1．5 W/ m2·K，外窗改為6．4 W/ m2·K后，該例本身已節(jié)能7％－8％；若將基準(zhǔn)建筑室內(nèi)與室外空氣交換的程度增大，即減小玻璃窗的密閉程度，該例本身已可節(jié)能12％。盡管在“基準(zhǔn)建筑”上進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造和在本例所述建筑上進(jìn)行相同節(jié)能改造的結(jié)果并不是呈線性比例的，但作為基本全年總評(píng)估，采用線性計(jì)算還是可行的。故綜上所述，相比較“基準(zhǔn)建筑”，本例采取節(jié)能措施后，全年節(jié)約｛1－[（1－0.07）×(1－0.257) ]｝×100％＝30%的耗電量。而基準(zhǔn)建筑減小玻璃窗的密閉程度，該例本身則可全年節(jié)約35％的耗電量。
該建筑要達(dá)到國(guó)家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，剩下的節(jié)能要求，就要靠提高的空調(diào)機(jī)的效率，通風(fēng)的效率，照明的效率和其他耗能設(shè)備的效率了。
辦公建筑設(shè)計(jì)和改造措施的分析
按照上述結(jié)果分析，在夏熱冬冷地區(qū)，在不采用設(shè)備進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的3月，4月，5月和10月，可依靠通風(fēng)以及風(fēng)扇等小電氣設(shè)備來調(diào)溫，在需調(diào)溫周期，過大的通風(fēng)會(huì)增加耗能程度。在此，辦公建筑的辦公時(shí)段，沒有考慮自然通風(fēng)，而采用新風(fēng)系統(tǒng)供新鮮空氣。若要考慮建筑自然通風(fēng)狀況，可采用CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）模擬方法進(jìn)行評(píng)估。辦公建筑的辦公時(shí)段的新風(fēng)機(jī)的耗能分析，以及照明和其他電氣設(shè)備的耗能將在其他文章里再討論。其他影響建筑節(jié)能的因素，如建筑朝向、建筑是否靠近水體、綠地影響等，也不在此討論。
夏熱冬冷地區(qū)的辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)或改造，宜先從玻璃窗改造方面考慮措施。首先，玻璃窗的密閉程度應(yīng)該提高，玻璃窗的密封程度，可以影響到全年的節(jié)能效率4％－6％（計(jì)算結(jié)果沒有列出，但在上文討論與“基準(zhǔn)建筑”的比較時(shí)，列出了該值的部分討論）。其次，玻璃窗的改造。在現(xiàn)有玻璃窗內(nèi)、外再加一層玻璃窗，相當(dāng)于普通中空玻璃的節(jié)能效果，即可增加玻璃窗的密閉性，也可改善節(jié)能效果。若原窗密閉性較好，則增加遮陽措施效果更好，若密閉性不好，則先解決窗的密閉性。窗的玻璃改造有兩種，即是否采用LOW—E玻璃。但無論采用那種，窗的遮陽系數(shù)要低，而普通中空玻璃一定要采取遮陽措施，LOW—E玻璃窗一定要選遮陽系數(shù)合適的產(chǎn)品。在夏熱冬冷地區(qū)，夏天要把太陽輻射擋在室外，冬天則需要將太陽輻射引入室內(nèi)，且還是越多越好，用以提高室內(nèi)溫度和增加自然采光。由于LOW—E玻璃窗不具備這種兩面性，所以，本地區(qū)應(yīng)該在設(shè)計(jì)中可充分考慮采用遮陽措施。窗外百葉遮陽或活動(dòng)式遮陽需靠人或機(jī)械、電氣調(diào)節(jié)，風(fēng)吹雨打又容易損壞，有一定的局限性，但優(yōu)點(diǎn)也是明顯的，冬、夏兩季都能很好滿足要求。建筑的固定遮陽夏天沒有問題，但遮陽板設(shè)計(jì)不好，會(huì)部分影響冬天的太陽輻射照進(jìn)室內(nèi)，更談不上利用冬天太陽輻射的熱量和光照?，F(xiàn)在已有一種適于夏熱冬冷地區(qū)的新型玻璃窗，可以滿足該地區(qū)的對(duì)太陽輻射利用的兩面性的要求，夏天將太陽輻射反射回天空，冬天則讓太陽輻射進(jìn)室內(nèi)，是設(shè)計(jì)或改造該地區(qū)玻璃窗的好方法。
單獨(dú)采用建筑外墻全部用聚苯板覆蓋的節(jié)能措施，并不是該地區(qū)建筑節(jié)能的推薦方法。相比而言，改造屋頂卻是節(jié)能措施的較好方法。通過分析7－9月太陽在該地區(qū)的運(yùn)行軌跡，陽光基本在屋頂上直射，全天都受太陽照射，所以，改造墻體是為空調(diào)隔熱，改造屋頂才是阻擋太陽輻射熱量的重要措施。墻體改造一定要與屋頂改造同時(shí)進(jìn)行，才能取得較好節(jié)能效果。
從性價(jià)比來考慮，建筑的固定遮陽，玻璃窗的改造次之，特別是采用適于夏熱冬冷地區(qū)的新型玻璃窗，性價(jià)比更高。能將窗外百葉遮陽用機(jī)械和電子控制，也不失為一種好辦法，就是要考慮經(jīng)濟(jì)性。而屋頂?shù)母脑烊暨m當(dāng)，也不失為一種好辦法。
通過運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬的數(shù)字化分析方法，對(duì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)和既有建筑節(jié)能改造進(jìn)行詳細(xì)的預(yù)測(cè)和比較，是一種針對(duì)區(qū)域氣候進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)和改造的有效途徑，是建筑師借助科學(xué)手段創(chuàng)造性解決問題的有力途徑。夏熱冬冷地區(qū)是我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的區(qū)域之一，也是建筑能耗最多的地區(qū)之一，針對(duì)區(qū)域氣候的適應(yīng)性進(jìn)行建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)和改造具有十分重要的意義。