论文部分内容阅读
摘要：本文简要介绍了国内外建筑围护结构的改造现状和既有建居住筑技围护结构的相关改造技术。以实际工程项目为案例，通过利用建筑环境设计模拟分析软件DeST-h建立BIM能耗模型，对不同改造措施下的建筑节能率进行动态模拟计算和数据分析，为今后的节能改造工程提供启示。
关键词：建筑围护结构；BIM；节能改造
1引言
根据“十三五”规划的相关要求，需以城市老旧住宅小区作为节能改造试点，积极探索可复制、可推广的改造模式。既有建筑供热系统的节能改造已成为我国建筑节能的工作重点。
2工程概况
东营市胜利油田荟萃小区既有建筑建造于1990～1995年，使用年限70年，建筑保温措施保温性能差，无法满足当前的节能需求。因此选取该小区作为本工程既有建筑节能改造试点，主要对既有建筑的围护结构进行改造，围护结构改造针的对居民楼外墙和屋面使用目前技术较为成熟的EPS保温方式，门窗更换为满足国家建筑节能标准且美观实用的中空塑钢窗。
3基于BIM技术的工程案例分析
3.1 BIM应用分析工程试点
在改造的楼宇中，选取3栋楼宇为试点，分别为17号楼、21号楼、及南区8号楼，分别建立BIM模型及相应的能耗分析及仿真系统，实现不同模式下的能耗分析及效果评价。
同时，为了对建筑节能方式进行更加综合的分析，团队在原有3栋建筑的基础上新增2栋不同改造方式的建筑。
3.2 BIM技术在既有建筑节能改造中的应用
3.2.1 DeST-h软件应用
本项目利用建筑环境设计模拟分析软件DeST-h对建筑热状况进行动态模拟计算，通过计算结果反映出建筑热状况随时间的变化。影响建筑热状况的因素包括内扰（人员、照明、设备散热等）和外扰（外温、风速、日照等）两部分，在模拟过程中，外扰因素由软件模拟，内扰因素通过输入设定进行模拟。模拟建筑为荟萃北区未改造前的既有非节能建筑。
东营市地处温带季风季风性气候区，供暖度日数为2699，属于寒冷（B）区。DEST-h以1971-2003年的气象统计数据为依据，确定典型气象年，制作典型气象年供暖季室外温度图，并以此为基础对建筑模型进行能耗分析。
3.2.2基于BIM的模拟方案确定
根据《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》模拟中室内计算温度取18℃，换气次数为0.5次/h。为分析对比既有住宅建筑不同节能改造措施的节能率与经济性，主要从外墙与屋面保温材料、外窗材料、室温控制、混水系统四个方面进行改造方案设计，模拟分析16种工况组合下的供暖热负荷。具体改造方案如表1.1所示。
3.2.3模拟方案结果分析
通过模拟分析软件DeST-h，模拟计算16种工况组合下建筑的累计供暖热负荷。按照节能率计算公式，，以case1工况下的累计供暖负荷作为未改造建筑耗热量。
对于不同的节能改造措施，围护结构改造（case2、case3）对于节能率的贡献远大于供热系统的改造（case4、case5），其中对于墙体和屋面的改造节能率又大于对外窗的改造。
3.2.4实测数据分析
实测数据从2017年2月28日13时，能耗仿真系统开始正常运行时开始采集，至2017年3月18日23时供暖期结束时采集结束，共采集394个小时数据。
东营市实际室外温度曲线。相较与同时间段内典型气象年数据，其平均温度升高了3.73℃，最高温度略微下降，降低了1.35℃，而最低温度远高于典型气象年数据，升高了5.94℃。
其中未改造的荟萃8#和敬业6#楼平均耗热量最大，为31.71W/㎡，墙+窗+混水改造的荟萃17#楼平均耗热量为26.03 W/㎡，墙+窗+混水系统+温控改造的荟萃17#楼一单元平均耗热量为21.14 W/㎡，墙+窗改造的荟萃21#和敬业35#楼平均耗热量为20.72 W/㎡，仅改墙的玉景35#平均耗热量为21.17 W/㎡，新建的胜利51#平均耗热量最低，为11.74W/㎡。建筑耗热量和室外平均温度变化基本处反相关的关系，但由于建筑和供暖水系统的热惰性，同时由于人为对燃煤投放量的延迟效应，导致建筑耗热量和室外温度并不是严格的反相关，有一定的延迟和惯性。
墙体改造的节能率计算以仅改造墙体的玉景35#楼与未改造建筑荟萃8#和敬业6#楼为计算依据，外窗改造的节能率以改造了墙体和外窗的荟萃21#和敬业35#楼与仅改造墙体的玉景35#楼为计算依据。
通过不同改造措施下的节能率与理论节能率的对比，对于墙体来说，其实际的节能率基本达到理论计算的结果（考虑到实际室外温度较理论计算的典型气象年数据偏高，虽然实际节能率较大，但可看作相等）；而对于外窗的改造措施，则不甚理想，实际节能率仅为1.4%，远小于理论计算值17.8%，混水系统的节能率甚至为负值-16.7%。
4结论
本项目经过了一个采暖期的实际使用，数据采集及时、可靠，控制系统灵活、方便，分析系统真實可信；
（1）通过对已改造过的楼房与未改造的楼房对比，已改造的外墙保温、双层窗户改造对于节能具有明显的效果；
（2）通过计算及实测数据分析，并通过现场实测，外窗改造后密闭性及供暖系统的水力不平衡度对建筑节能具有较大影响，在今后改造过程中应重点关注。
参考文献：
[1]山东省绿色建筑与建筑节能发展“十三五”规划（2016—2020年）.
[2]江亿.我国供热节能中的问题和解决途径[J].暖通空调，2006，36（3）：37-41.
关键词：建筑围护结构；BIM；节能改造
1引言
根据“十三五”规划的相关要求，需以城市老旧住宅小区作为节能改造试点，积极探索可复制、可推广的改造模式。既有建筑供热系统的节能改造已成为我国建筑节能的工作重点。
2工程概况
东营市胜利油田荟萃小区既有建筑建造于1990～1995年，使用年限70年，建筑保温措施保温性能差，无法满足当前的节能需求。因此选取该小区作为本工程既有建筑节能改造试点，主要对既有建筑的围护结构进行改造，围护结构改造针的对居民楼外墙和屋面使用目前技术较为成熟的EPS保温方式，门窗更换为满足国家建筑节能标准且美观实用的中空塑钢窗。
3基于BIM技术的工程案例分析
3.1 BIM应用分析工程试点
在改造的楼宇中，选取3栋楼宇为试点，分别为17号楼、21号楼、及南区8号楼，分别建立BIM模型及相应的能耗分析及仿真系统，实现不同模式下的能耗分析及效果评价。
同时，为了对建筑节能方式进行更加综合的分析，团队在原有3栋建筑的基础上新增2栋不同改造方式的建筑。
3.2 BIM技术在既有建筑节能改造中的应用
3.2.1 DeST-h软件应用
本项目利用建筑环境设计模拟分析软件DeST-h对建筑热状况进行动态模拟计算，通过计算结果反映出建筑热状况随时间的变化。影响建筑热状况的因素包括内扰（人员、照明、设备散热等）和外扰（外温、风速、日照等）两部分，在模拟过程中，外扰因素由软件模拟，内扰因素通过输入设定进行模拟。模拟建筑为荟萃北区未改造前的既有非节能建筑。
东营市地处温带季风季风性气候区，供暖度日数为2699，属于寒冷（B）区。DEST-h以1971-2003年的气象统计数据为依据，确定典型气象年，制作典型气象年供暖季室外温度图，并以此为基础对建筑模型进行能耗分析。
3.2.2基于BIM的模拟方案确定
根据《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》模拟中室内计算温度取18℃，换气次数为0.5次/h。为分析对比既有住宅建筑不同节能改造措施的节能率与经济性，主要从外墙与屋面保温材料、外窗材料、室温控制、混水系统四个方面进行改造方案设计，模拟分析16种工况组合下的供暖热负荷。具体改造方案如表1.1所示。
3.2.3模拟方案结果分析
通过模拟分析软件DeST-h，模拟计算16种工况组合下建筑的累计供暖热负荷。按照节能率计算公式，，以case1工况下的累计供暖负荷作为未改造建筑耗热量。
对于不同的节能改造措施，围护结构改造（case2、case3）对于节能率的贡献远大于供热系统的改造（case4、case5），其中对于墙体和屋面的改造节能率又大于对外窗的改造。
3.2.4实测数据分析
实测数据从2017年2月28日13时，能耗仿真系统开始正常运行时开始采集，至2017年3月18日23时供暖期结束时采集结束，共采集394个小时数据。
东营市实际室外温度曲线。相较与同时间段内典型气象年数据，其平均温度升高了3.73℃，最高温度略微下降，降低了1.35℃，而最低温度远高于典型气象年数据，升高了5.94℃。
其中未改造的荟萃8#和敬业6#楼平均耗热量最大，为31.71W/㎡，墙+窗+混水改造的荟萃17#楼平均耗热量为26.03 W/㎡，墙+窗+混水系统+温控改造的荟萃17#楼一单元平均耗热量为21.14 W/㎡，墙+窗改造的荟萃21#和敬业35#楼平均耗热量为20.72 W/㎡，仅改墙的玉景35#平均耗热量为21.17 W/㎡，新建的胜利51#平均耗热量最低，为11.74W/㎡。建筑耗热量和室外平均温度变化基本处反相关的关系，但由于建筑和供暖水系统的热惰性，同时由于人为对燃煤投放量的延迟效应，导致建筑耗热量和室外温度并不是严格的反相关，有一定的延迟和惯性。
墙体改造的节能率计算以仅改造墙体的玉景35#楼与未改造建筑荟萃8#和敬业6#楼为计算依据，外窗改造的节能率以改造了墙体和外窗的荟萃21#和敬业35#楼与仅改造墙体的玉景35#楼为计算依据。
通过不同改造措施下的节能率与理论节能率的对比，对于墙体来说，其实际的节能率基本达到理论计算的结果（考虑到实际室外温度较理论计算的典型气象年数据偏高，虽然实际节能率较大，但可看作相等）；而对于外窗的改造措施，则不甚理想，实际节能率仅为1.4%，远小于理论计算值17.8%，混水系统的节能率甚至为负值-16.7%。
4结论
本项目经过了一个采暖期的实际使用，数据采集及时、可靠，控制系统灵活、方便，分析系统真實可信；
（1）通过对已改造过的楼房与未改造的楼房对比，已改造的外墙保温、双层窗户改造对于节能具有明显的效果；
（2）通过计算及实测数据分析，并通过现场实测，外窗改造后密闭性及供暖系统的水力不平衡度对建筑节能具有较大影响，在今后改造过程中应重点关注。
参考文献：
[1]山东省绿色建筑与建筑节能发展“十三五”规划（2016—2020年）.
[2]江亿.我国供热节能中的问题和解决途径[J].暖通空调，2006，36（3）：37-41.