計(jì)算機(jī)輔助建筑節(jié)能設(shè)計(jì)研究范文

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摘要：建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候要用整體、系統(tǒng)的思想去看待建筑物的能耗水平，綜合各種條件，從而達(dá)到最佳的節(jié)能手段。因此在設(shè)計(jì)的過程中要采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段將建筑設(shè)計(jì)與節(jié)能設(shè)計(jì)相結(jié)合的方式，為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)提供便利。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能設(shè)計(jì)；計(jì)算機(jī)輔助；能耗水平；節(jié)能手段

1建筑節(jié)能概述

建筑行業(yè)是能源使用最多的行業(yè)，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，建筑耗用全世界40%的資源，而且產(chǎn)生很多廢棄物，嚴(yán)重影響國民生計(jì)。建設(shè)部指出，資源和環(huán)境問題已經(jīng)成為我國城市化建設(shè)的重要問題。建筑節(jié)能有以下優(yōu)勢(shì)，下面就對(duì)其進(jìn)行分析：第一，使用建筑節(jié)能技術(shù)可以節(jié)約建筑使用者的費(fèi)用，根據(jù)建筑物的生命周期可知，建筑物從生產(chǎn)到規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工以及后期的使用與管理工作都需要消耗地球資源，選擇節(jié)能建筑，就會(huì)節(jié)約大量的使用費(fèi)和管理費(fèi)，從而減少建筑物使用者的費(fèi)用。第二，使用建筑節(jié)能技術(shù)可以提高單位、國家的整體利益。目前建筑節(jié)能設(shè)計(jì)雖然會(huì)增加相應(yīng)的造價(jià)費(fèi)用，但是其他設(shè)備會(huì)降低，整體來說降低了建筑成本，并且減少了能源與資源的使用成本，提升建筑技術(shù)含量與住戶滿意度。

2計(jì)算機(jī)輔助建筑節(jié)能分析

綠色建筑材料在計(jì)算機(jī)輔助建筑節(jié)能通常需要借用eQuest，這是一款能耗模擬軟件，其最大的優(yōu)勢(shì)就是可以在最短的時(shí)間內(nèi)，作出一份非常專業(yè)的建筑能源分析報(bào)告，被廣泛應(yīng)用在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

2.1基于通風(fēng)模擬的建筑節(jié)能分析

建筑物通風(fēng)的組織形式可以分為兩種，由壓差或者溫差驅(qū)動(dòng)的自然通風(fēng)和需要消耗能源的機(jī)械通風(fēng)。因此做好建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，就要充分利用自然通風(fēng)。根據(jù)eQuest建立模型可以得知，隨著體型系數(shù)見效帶來的節(jié)能效果與建筑物所處的地理位置、氣候條件、通風(fēng)方式、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱功能性均有關(guān)系，因此節(jié)能效率是一個(gè)綜合因素作用的結(jié)果，要根據(jù)具體情況來進(jìn)行分析。對(duì)于北方這種寒冷的地區(qū)，要滿足冬季保溫的要求，還要兼顧夏季的防熱處理，這就需要做好窗戶的熱功能性和外墻的保溫節(jié)能效果。尤其是哈爾濱和沈陽這種嚴(yán)寒地區(qū)城市，要加大墻體保溫比例。對(duì)于上海這種夏熱冬冷的地區(qū)來說，受到體形系數(shù)見效，節(jié)能潛力最大，因此可以提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱功能性占比，從而來增強(qiáng)節(jié)能效果。

2.2基于日照模擬的建筑形體節(jié)能分析

日照是大自然的主要能源，也是影響人類生活居住環(huán)境的重要?dú)夂驐l件。日照受到地理?xiàng)l件、區(qū)域等因素的影響較大，人們也因?yàn)樗幍貐^(qū)的不同，對(duì)于日照的需求也不相同。比如寒冷的高緯度地區(qū)，為了更好的接收日照，從而減少冬季所需供暖的能耗。對(duì)于日照來說，同時(shí)存在納陽和遮陽兩種看似對(duì)立的需求，主要是因?yàn)榄h(huán)境等因素的影響。

2.3基于氣候特點(diǎn)的建筑形體綜合設(shè)計(jì)

建筑物是一個(gè)復(fù)雜而又統(tǒng)一的系統(tǒng)，影響能耗水平的因素也又很多，而且是相互作用的，要綜合多種條件，才能達(dá)到最佳的技能手段，對(duì)于建筑物形體的綜合設(shè)計(jì)，一般來說，主要分為兩個(gè)方面：建筑形體綜合設(shè)計(jì)主要分為兩個(gè)方面，第一，墻窗比，窗戶是建筑設(shè)計(jì)的重要構(gòu)成部分，它可以阻止外界環(huán)境變化對(duì)室內(nèi)溫度的影響，減少窗墻比可以增加熱功能性，但是窗又是人與自然溝通的重要媒介，人們可以通過窗戶得到光和熱，人類又喜歡大開窗、落地窗等，這就需要增大窗墻比。因此在對(duì)窗戶進(jìn)行設(shè)計(jì)的相對(duì)難度高，要綜合多種因素來進(jìn)行考慮。一般來說，南向窗受到窗墻比的影響較大，這是由于冬季日輻射得熱大于窗本身的失熱，因此窗墻比增大，耗熱指標(biāo)減小，因此在寒冷地區(qū)南向窗墻比一般不得高于0.35，然而過小的時(shí)候也不可以，比如當(dāng)南向窗墻比為0.1時(shí)，其耗熱量指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.2的水平，因此需要適當(dāng)放寬穿墻比，可以加強(qiáng)窗的熱功能性與墻體的保溫效果。第二，建筑體量，建筑物的外表面積與體積之比定義為建筑的體形系數(shù)，其體型系數(shù)與建筑物的吸熱與保溫性能息息相關(guān)。當(dāng)體形系數(shù)較小，建筑物保溫隔熱性能較好，這是由于表面積減小、輻射得熱小的緣故，反之，體型系數(shù)較大，保溫隔熱性能較差。眾所周知，邊的數(shù)目越多，建筑體型系數(shù)越小。

3基于計(jì)算機(jī)輔助的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)實(shí)際案例分析

利用eQuest對(duì)大連地區(qū)的節(jié)能示范工程進(jìn)行能耗模擬，根據(jù)對(duì)大有恬園、前程國際花園、億達(dá)世紀(jì)城分別進(jìn)行能耗模擬，對(duì)比其結(jié)果得知，圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量指標(biāo)的差異保持在10%以下，內(nèi)部得熱差異控制也在10%以下，空氣滲透傳熱量差異較大。首先是采暖方式的對(duì)比，對(duì)這三個(gè)工程使用的散熱器采暖和地板輻射采暖方式進(jìn)行模擬，可以得出地板輻射采暖的節(jié)能效果要高于普通散熱器采暖，而且更加的舒適。然后從窗墻比、圍護(hù)結(jié)構(gòu)與體形系數(shù)進(jìn)行總體分析，對(duì)比這三個(gè)工程的具體差別，首先是窗墻比，大連市對(duì)于窗墻比有著明確限制，南向窗的比例為0.35，北向窗是0.25，東西是0.30，對(duì)比這三個(gè)工程的窗墻比，可以看出這三個(gè)樓盤的東西兩個(gè)朝向的窗墻比都比較小，南向最大，大有恬園的南向窗墻比甚至達(dá)到了0.39，因此它選擇了具有良好熱功性能的外窗，一樣達(dá)到了節(jié)能效果。對(duì)于墻體保溫來說，主要保溫方式是外墻保溫，根據(jù)傳熱系數(shù)可知，外保墻保溫效果要明顯優(yōu)于夾芯保溫。從體型系數(shù)來分析，三個(gè)形體系數(shù)均低于0.30，因此在設(shè)計(jì)具體住宅的時(shí)候，要將體形系數(shù)控制在較低水平，在保持外觀美觀的基礎(chǔ)上，還要盡量保持外形簡潔，從而達(dá)到節(jié)能效果。

4總結(jié)

建筑要面對(duì)通風(fēng)、日照、采光等影響建筑設(shè)計(jì)的問題，尤其是在傳統(tǒng)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，由于缺乏相應(yīng)的數(shù)據(jù)來指導(dǎo)設(shè)計(jì)，從而制約了建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的發(fā)展。這就需要借助計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，根據(jù)建筑物的實(shí)際情況，來定量分析建筑物的得熱、通風(fēng)、采光等情況，從而來確定建筑物形體結(jié)構(gòu)。提高自然資源的利用，提升建筑物的節(jié)能效率。

參考文獻(xiàn)

［1］黃海靜，陳綱.建筑采光節(jié)能設(shè)計(jì)的整體思維［J］.重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（4）：6-7.

［2］陳震，何嘉鵬，孫偉民.南京地區(qū)東西向建筑窗墻比對(duì)辦公建筑能耗影響分析［J］.新型建筑材料，2008（11）：54-56.

作者：趙菲 單位：鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院