表1 总体情况表

月份 普通中空玻璃 采用固定遮阳和LOW-E玻璃 窗外百叶活动遮阳加LOW-E玻璃 墙体聚苯板加LOW-E玻璃 全部措施（普通中空玻璃） 全部措施（LOW-E玻璃）
五月 98．6% 95．6% 95．3% 95．2% 96．2% 94．6%
六月 98．7% 95．6% 95．2% 93．7% 94．7% 93．2%
七月 98．6% 95．4% 95．0% 92．3% 93．3% 91．8%
八月 98．6% 95．3% 95．0% 91．6% 92．5% 91．0%
九月 98．6% 95．4% 95．0% 91．8% 92．8% 91．2%


表2 总体情况表（续）

2 耗电量百分比总体分析图
2．结果分析
按以上数据，将240mm墙设定为100％，再根据耗电百分比的均值，得到节能效果的排列为（从节能效果最差到最好排序）：
采用措施 节能效果
所有窗户都只换普通中空玻璃窗 98．64%
外墙加聚苯板 97．19%
窗户上固定遮阳 97．12%
墙和屋顶加聚苯板 96．50%
所有的窗户都换LOW-E玻璃 95．80%
既用遮阳，又用LOW-E玻璃 95．42%
既用窗外百叶活动遮阳，又用LOW-E玻璃 95．07%
窗户改为普通中空玻璃窗，然后采取所有的节能措施 93．28%
墙体加聚苯板，窗户换LOW-E玻璃 92．34%
窗户改为LOW-E中空玻璃窗，然后采取所有的上述节能措施 91．76%
















表3 节能效果排序表

由于所有结果都是在使用空调的条件下得出，所以，以下结论都要考虑在使用空调的环境条件下。
1) 窗换普通中空玻璃窗，只能起到较小的节能效果，节能的效果只是表现在空调环境改善上；

2) 夏天5个月（实际上主要考虑6、7、8月，5月和9月列出是为了比较，下同），单独墙体改进（隔热加保温）一个月至多可以节约2．4－3．4％的耗电量。若将屋顶也做改进，一个月则可以节约至多3．5－4％耗电量。整个夏天，单独改进墙体可以节约用电量3．5％左右。

3) 单独作用的固定南向窗户上的遮阳板可以每月节约3％的耗电量，整个夏天，单独增加固定遮阳板可以节约用电量3％左右。

4) 所以，根据2和3条，外墙加聚苯板和窗户上有固定遮阳的效果基本一样，但按性价比考虑，遮阳要大大优于外墙加聚苯板；相比较遮阳而言，经济性（性价比）应是遮阳比大楼全外墙加聚苯板要高。

5) 夏天单独作用的所有窗户（整栋大楼）上玻璃采用LOW-E玻璃可以每月节约4％－5％的耗电量，整个夏天，单独改进窗玻璃可以节约用电量5％左右。夏天， LOW-E玻璃的传热系数的变化对节能效果影响在1％以内，但普通中空玻璃窗和LOW-E玻璃窗两者的价格差肯定比这大得多。但在冬天，LOW-E玻璃的传热系数低的效果就比高的节能效果要提高许多。故选择时，要注意LOW-E玻璃窗的性价比，根据实际情况选择合适的玻璃窗。

6) 夏天，南向窗加遮阳与所有窗户（整栋大楼）上玻璃采用LOW-E玻璃可以每月节约4．5％左右的耗电量，整个夏天，南向窗加遮阳与所有窗户（整栋大楼）上玻璃采用LOW-E玻璃可以节约用电量4％－5％左右。这里有两种遮阳方式，一种是固定在窗户上方，作为建筑部件的遮阳，一种是窗外百叶遮阳。百叶遮阳在这里的关闭时间为，上班时间关闭，下班时间开启。根据计算，窗外百叶遮阳效果略好于建筑部件的遮阳，可以达到节约用电量5－6％左右，但实际上，窗外百叶遮阳是要靠人控制或机械电气控制，结果要根据性价比具体分析。

7) 若只考虑夏天，夏热冬冷地区的办公楼的窗户可只采用遮阳或换LOW-E玻璃窗其中一种方式，基本能满足同一节能要求，节能效果相差1．3%左右，但两种措施都采取，也只能达到采用其中换LOW-E玻璃窗的节能效果。这个结论的前提条件是玻璃窗的密闭条件要达到要求。

8) 夏天，大楼外墙体，包括屋顶都加聚苯板和所有窗户（整栋大楼）上玻璃窗都采用LOW-E玻璃最多每月可以节约8－9％的耗电量，整个夏天，大楼外墙体，包括屋顶加聚苯板和所有窗户（整栋大楼）上玻璃采用LOW-E玻璃可以节约用电量8％左右。

9) 夏天采取上述所有措施，比第8条还多采取一个遮阳措施，最多每月可以节约8－9％的耗电量，整个夏天，可以节约用电量9％左右。当然，所有的措施都采用，效果肯定最好，但与只改进墙体、窗的效果差不多，也就是没有把遮阳用上。

10) 将第9条的采用所有窗户（整栋大楼）上玻璃采用LOW-E玻璃的措施改为采用普通中空玻璃窗，节能效果也还不错，但前提条件是围护结构其他部分以及遮阳的措施一定要采取，否则就会使得节能效果差（可参见第1条的结论）。

四．建筑全年情况数字分析

由气象数据可以分析得知，按国家标准中度日数概念，以及有可能达到采暖标准温度18℃和空调温度26℃的实际情况，采暖周期为4个月（11月、12月、1月和2月）；空调周期也是4个月（6月、7月、8月和9月）。其余月份在温度调节上没有耗费能源。那么，各取相对的4个月的耗电量相对本周期总耗电量的百分比，见下表：


月份 未采取节能措施耗电量相对本耗电周期百分比 采取节能措施耗电量相对本耗电周期百分比 采取节能措施前后的耗电量百分比
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%
采暖周期总耗电量 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%
空调周期总耗电量 100% 100%
全年总耗电量 100% 74.31% 74.31%


表4 全年情况分析表

本例中，建筑围护结构在没有进行节能处理的情况下，采暖周期4个月占全年用电量的47％，空调周期4个月占全年用电量的53％，基本上两个周期各占一半的能量耗费；采用节能措施后，采暖周期4个月占全年用电量的34．7％（由于上述数据中，有一个数据偏差较大，尽管我们在总结时进行了处理，但数据还是原样列出），空调周期4个月占全年用电量的65．3％。这表明在夏热冬冷地区，围护结构的节能改造可以使得采暖周期的耗电量下降较大，而空调周期的耗电量改善有限。

本例围护结构的改造使得采暖周期平均节约用电46％，空调周期平均节约用电9％。据此计算，相比较240mm砖墙未进行围护结构节能改造的办公建筑，全年节约25．7％的耗电量，但这并不是相对国家公共建筑节能标准的节能比率。这就是在既有建筑上采取措施能够节约能量（电能）的基本数据。

按照国家公共建筑节能设计标准计算，将该建筑改为“基准建筑（Baseline）”，外墙K值为1．5 W/ m2·K，外窗改为6．4 W/ m2·K后，该例本身已节能7％－8％；若将基准建筑室内与室外空气交换的程度增大，即减小玻璃窗的密闭程度，该例本身已可节能12％。尽管在“基准建筑”上进行围护结构节能改造和在本例所述建筑上进行相同节能改造的结果并不是呈线性比例的，但作为基本全年总评估，采用线性计算还是可行的。故综上所述，相比较“基准建筑”，本例采取节能措施后，全年节约｛1－[（1－0.07）×(1－0.257) ]｝×100％＝30%的耗电量。而基准建筑减小玻璃窗的密闭程度，该例本身则可全年节约35％的耗电量。

该建筑要达到国家节能标准，剩下的节能要求，就要靠提高的空调机的效率，通风的效率，照明的效率和其他耗能设备的效率了。

五、办公建筑设计和改造措施的分析

按照上述结果分析，在夏热冬冷地区，在不采用设备进行温度调节的3月，4月，5月和10月，可依靠通风以及风扇等小电气设备来调温，在需调温周期，过大的通风会增加耗能程度。在此，办公建筑的办公时段，没有考虑自然通风，而采用新风系统供新鲜空气。若要考虑建筑自然通风状况，可采用CFD（计算流体动力学）模拟方法进行评估。办公建筑的办公时段的新风机的耗能分析，以及照明和其他电气设备的耗能将在其他文章里再讨论。其他影响建筑节能的因素，如建筑朝向、建筑是否靠近水体、绿地影响等，也不在此讨论。

夏热冬冷地区的办公建筑节能设计或改造，宜先从玻璃窗改造方面考虑措施。首先，玻璃窗的密闭程度应该提高，玻璃窗的密封程度，可以影响到全年的节能效率4％－6％（计算结果没有列出，但在上文讨论与“基准建筑”的比较时，列出了该值的部分讨论）。其次，玻璃窗的改造。在现有玻璃窗内、外再加一层玻璃窗，相当于普通中空玻璃的节能效果，即可增加玻璃窗的密闭性，也可改善节能效果。若原窗密闭性较好，则增加遮阳措施效果更好，若密闭性不好，则先解决窗的密闭性。窗的玻璃改造有两种，即是否采用LOW—E玻璃。但无论采用那种，窗的遮阳系数要低，而普通中空玻璃一定要采取遮阳措施，LOW—E玻璃窗一定要选遮阳系数合适的产品。在夏热冬冷地区，夏天要把太阳辐射挡在室外，冬天则需要将太阳辐射引入室内，且还是越多越好，用以提高室内温度和增加自然采光。由于LOW—E玻璃窗不具备这种两面性，所以，本地区应该在设计中可充分考虑采用遮阳措施。窗外百叶遮阳或活动式遮阳需靠人或机械、电气调节，风吹雨打又容易损坏，有一定的局限性，但优点也是明显的，冬、夏两季都能很好满足要求。建筑的固定遮阳夏天没有问题，但遮阳板设计不好，会部分影响冬天的太阳辐射照进室内，更谈不上利用冬天太阳辐射的热量和光照。现在已有一种适于夏热冬冷地区的新型玻璃窗，可以满足该地区的对太阳辐射利用的两面性的要求，夏天将太阳辐射反射回天空，冬天则让太阳辐射进室内，是设计或改造该地区玻璃窗的好方法。

单独采用建筑外墙全部用聚苯板覆盖的节能措施，并不是该地区建筑节能的推荐方法。相比而言，改造屋顶却是节能措施的较好方法。通过分析7－9月太阳在该地区的运行轨迹，阳光基本在屋顶上直射，全天都受太阳照射，所以，改造墙体是为空调隔热，改造屋顶才是阻挡太阳辐射热量的重要措施。墙体改造一定要与屋顶改造同时进行，才能取得较好节能效果。

从性价比来考虑，建筑的固定遮阳最好，玻璃窗的改造次之，特别是采用适于夏热冬冷地区的新型玻璃窗，性价比更高。能将窗外百叶遮阳用机械和电子控制，也不失为一种好办法，就是要考虑经济性。而屋顶的改造若适当，也不失为一种好办法。

通过运用计算机模拟的数字化分析方法，对建筑节能设计和既有建筑节能改造进行详细的预测和比较，是一种针对区域气候进行建筑节能设计和改造的有效途径，是建筑师借助科学手段创造性解决问题的有力途径。夏热冬冷地区是我国建筑产业发展最快的区域之一，也是建筑能耗最多的地区之一，针对区域气候的适应性进行建筑的节能设计和改造具有十分重要的意义。

参考文献
[1] 汪训昌，林海燕等，办公楼空调全年逐时动态负荷计算的结果及其分析，暖通空调，第35卷第10期，2 00 5年
[2] 聂梅生等．建筑节能优化设计案例分析，建筑学报，2005（10）；20～22
[3] 付祥钊.夏热冬冷地区建筑节能技术，中国建筑工业出版社，2002年
[4] GB50189-2005．公共建筑节能设计标准，中国建筑工业出版社．
[5] JGJ75－2003．夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准，2003．中国建筑工业出版社．

作者：余庄，教授，博士生导师；
张辉，博士研究生

作者单位：华中科技大学建筑与城市规划学院（武汉430074）

谢谢楼主的提供；收下了！

好文章!受益匪浅!谢谢了,