窗墙比和体形系数对办公建筑能耗的影响

济南地区某公共办公建筑。其围护结构按照高效节能的设计方法进行设计。运用Dest软件对该建筑进行能耗模拟，模拟该建筑的逐时能耗，分析不同体形系数和窗墙比对建筑物能耗的影响，以及两者共同作用下的影响。通过模拟结果得出：窗墙比对夏季负荷的影响要大于对冬季的影响，冬季窗墙比越大，能耗变化率相对较小；而体形系数的不同对建筑物空调能耗的影响变化较小。

引言
在我国，建筑能耗占据我国总能耗的30％以上，并且国家继续推进保障房建设，新建住房面积在激增，其中很大一部分建筑仍然采用传统的建筑方式，造成了一部分能源的浪费，这也是我国与其他欧美发达国家在建筑节能方面的差距，且室内的舒适程度也低于发达国家。门窗等围护结构的热损失是造成建筑高能耗的一个重要原因，而玻璃窗在围护结构中处于一种特殊地位，夏季时，尽量减少室内的得热量；而到了冬季，又希望太阳辐射能尽量多的进入室内，从而减小室内的供热负荷。而体形系数的大小不仅涉及到建筑的美观及实用性，也影响能耗的多少。因此，如何设计合适的窗墙比和体形系数，对建筑节能有很大帮助。
窗墙面积比(简称窗墙比)是指窗户洞口面积与房间立面单元面积(即建筑层高与开间定位线围成的面积)的比值。外窗是建筑必不可少的组成部分，与墙体和屋面一样，对建筑能耗有重要影响。在建筑的长期使用中，窗户的能耗约占整个建筑使用能耗的40％一50％，因此，对同一建筑不同方向要选取合适的窗墙比。窗墙比越大，采光效果越好，但保温隔热性能越差，在夏季，增大了空调的冷负荷，而在冬季，大的窗墙比增加了室内的太阳辐射量。弥补了窗墙比增大导致的热损失。

体形系数是指建筑表面接触室外空气的面积与该面积所围成的该建筑体积的比值。体形系数影响到建筑的节能效果，体形系数越大，即建筑的表面积越大，散热面积也就越大，能耗损失也相对增大，节能效果变差。
本文研究在不同地理位置、建筑物的不同朝向条件下，如何合理地选择窗墙比和体形系数，减少建筑负荷。济南地区位于寒冷地区，受太阳辐射影响明显，以济南地区某5层办公建筑为模型，对不同窗墙比及体形系数进行模拟分析。
1研究方法与假设
1．1研究对象情况
研究对象是济南地区的一座节能办公建筑，朝向为南北向。建筑材料采用传热系数较小的保温材料，南部窗户采用外遮阳形式，并且假定全年无论是工作日还是休息日，供暖温度设定为16℃，空调温度设定为26℃，也不考虑门窗的空气渗透和新风的影响，这样在运算时简化了一些计算过程。建筑物围护结构的热工性能如表l所示

1．2假设条件
在对建筑进行制冷和供暖负荷计算时，把整个建筑作为模拟分析对象，建立整栋楼的建筑模型，考虑内部房间负荷，但不考虑走廊和楼梯间的负荷。在假设围护结构、体形系数相同的情况下，研究窗墙比对建筑能量消耗量的影Ⅱ向规律，并假定各个朝向的窗墙比相同，该变量也相同。因为外窗的大小，对建筑的采光、通风等有较大的影响，从而对建筑的能耗也产生一定的影响，所以，对不同的窗墙比进行分析比较。另外，对于不同体形系数情况下，分析建筑能耗随窗墙比的变化。
1．3室内办公条件
本文列举了该楼几种典型的办公室内部的条件，如表2所示。

2模拟结果及分析
对该办公建筑进行了能耗模拟，以济南地区全年时刻进行模拟，分别对整座建筑不同的窗墙比和体形系数，得出了不同的冷、热负荷结果。
2．1窗墙比对建筑能耗的的影响
分别对窗墙比为0．1、0．2、0．3、0．4、0．5进行模拟，全年空调冷耗随窗墙比的变化规律如图1所示。从图1可以看出，夏季空调冷耗随着窗墙比的增大而升高。

投稿会员：芳华