李阳驭
（长沙理工大学 交通运输工程学院，湖南 长沙410114）
摘要：随着人们生活水平的提高，对住宅建筑设计的要求也越来越高，同时对建筑节能的要求也越来越高，致使对住宅建筑的节能评价体越来越重视。论文以绿色建筑理念为出发点，以住宅建筑围护结构工程为例介绍了DeST软件的功能与操作流程，定义了住宅围护结构参数，构建了住宅能耗量推理计算公式，以此可以完成住宅工程建设项目能耗的动态模拟计算。
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关键词 ：DeST软件；操作流程；能耗模拟计算
中图分类号：TU201.7 文献标志码：A 文章编号：1000-8775（2015）04-0068-03
稿日期：2015-01-20
作者简介：李阳驭（1990-），男，汉族，湖南长沙人，硕士研究生，专业：管理科学与工程。
1、引言
我国实行改革开放以来，经济实力得到了飞速增长，人们对于建筑功能的要求随着时代的变迁而发生改变，由以前功能比较单一的住房需求进而转向功能多元化的住宅需求模式。目前我国建筑行业耗能总量约占社会总能耗的三分之一以上，其中住宅耗能所占比重逐步加大，尤其以住宅围护结构方面的能耗损失更为严重，非常不利于经济可持续发展。所以，住宅能耗研究工作已经成为世界各国关注的焦点，同时也是各国关注的重要科研课题之一。目前，从国内外建筑评价体系的发展状况来看，针对住宅建筑的节能评价体系的研究尚处于起步阶段，目前涉及的建筑评价方法主要有建筑节能性能评价和绿色建筑评价体系。本文重点运用建筑能耗计算软件DeST（Designer´s Simulation Toolkit），采用动态模拟计算分析和数据比较的方法，定义住宅围护结构参数，构建住宅能耗量推理计算公式，为住宅工程建设项目能耗的动态模拟提供计算方法，为今后住宅建设项目节能设计方案提供借鉴。
2、DeST软件功能与操作流程
DeST软件主要用于住宅建筑的全年动态模拟分析计算、住宅建筑热环境影响效果研究、住宅建筑热环境指标的分析、其他终端设备经济性研究和住宅建筑功能区温度分析研究等领域。
为了将整个模拟建筑的不同部位单独分开模拟计算，DeST主要是通过对建筑不同部位单独进行参数设置来分开进行模拟计算的。
1、建筑绘图
描述建筑楼宇的拓扑结构：绘制建筑平面图、建立楼层、画分隔墙体、识别房间、添加门窗、房间标注。最后全楼拓扑检查，通过后即确定建筑构图形式。
2、建筑描述与系统描述
描述建筑物的各项参数，如外墙、内墙、屋面、楼板、门窗等参数；以及建筑方位、建筑朝向角度、建筑地理位置、通风换气频率、内扰参数等；还包括空调系统的各项参数，如空调开停时间、添加系统、系统风量变化范围、空气处理室属性等功能。
3、建筑计算预处理
执行“动态模拟计算”中的“建筑动态计算预处理”命令，可对整个建筑进行检查，确定整个建筑的完整性和门窗布置的合理性，自动删除一些歧异的围护结构，并且自动加入房间标识和内扰。若全楼检查未获通过，则要对存在问题的地方作相应的修改，直到检查通过，建筑构图和系统描述阶段的工作才告完成。
4、计算结果统计报表输出
计算结果统计报表输出命令是将DeST计算出的数据结果以Excel报表的形式表现出来，里面的数据大部分是关于能耗分析的数据。
3、建模与参数设置
DeST建筑能耗动态模拟软件是结合CAD图形处理的基础上进行参数设置的，是一款基于CAD图形画法的应用型研发软件，同时也对CAD的优点进一步优化，对其缺点进行改善，显得更加专业化和人性化，计算结果更为精准。
3.1 DeST建模步骤
建模的详细步骤为：先输入工程项目的具体名称，然后新建楼层，在新建楼层的基础上，设置每个楼层的层高，画出墙体，由于本软件特点，墙体的画法应根据图纸的相应尺寸大小进行设置；布置平面内房间的位置，设置房间的功能，根据这个定义可以区分不同房间不同的参数进行自动分配，包括室内温度控制、人们的各项环境要求；然后是对门窗进行设置，在软件中门窗的相对位置对于建筑的整体能耗影响比较小，可忽略不计，这是本软件应用的一个设置特点。描述建筑方位，包括地理位置，建筑各个朝向的角度等，这对太阳辐射角度的影响比较大。
3.2 住宅围护结构参数定义
所有的参数定义完成后进行建筑模拟计算预处理，软件可以根据不同功能区进行自动参数分配，最后输出一系列EXCEL能耗数据报表。DeST软件定义了住宅围护结构（墙体、屋面、门、窗）材料参数，下面以墙体材料参数为例列表如下，见表3.1。
住宅围护结构各部位材料参数表所列出的项目是平时建筑工程中应用较为广泛的传统材料和各个材料的相应性能参数，主要包括围护结构的外墙、内墙、门窗、楼板和屋面等。当这些参数被逐一输入到软件中进行计算时，由于不同的材料和不同的物理特性，经过计算后的各自平均传热系数都不一样。结合以上数据表格，可以得出：那些常规材料一般热阻较小，所使用这些材料的围护结构传热系数比较大，导致其热量的散失比较严重。
3.3 住宅能耗推理计算公式
为了便于理论的推导，假定建筑各楼层的面积相等，中间标准层的建筑功能分区和围护结构、窗墙面积比等也一样，根据建筑物传热原理，对于高层住宅建筑物的能耗计算，可采用下列公式进行推导分析：
建筑物为n层时的单位建筑面积耗能量指标Qn计算公式为：
式中：Qn代表建筑物在n层时单位面积的耗能量，单位为：（kW·h/m2）；
Qm代表建筑物在m层时单位面积的耗能量，单位为：（kW·h/m2）；
Q标准代表建筑物在标准层时单位面积的耗能量，单位为：（kW·h/m2）；
f为建筑物计算楼层的面积；n，m为建筑物的层数，且m＜n。
4 实证计算
4.1 项目概况
湖南省株洲市某小区住宅工程建设项目，项目总投资6.10亿元，规划总用地面积16265.7平方米，规划可建设用地面积16013.9平方米，总建筑面积83509平方米。本项目共包括6幢住宅建筑和相关配套公建、商业建筑，A1A2栋为一组有两栋16层的住宅组成的高层单元式住宅建筑；C栋为一栋31层的塔式高层住宅；D栋为一栋19层的塔式高层住宅；B1B2为一组由两栋31层高层住宅组成的单元式住宅；地下室一层和二层主要功能为车库。本项目计划工期为：2012年9月开工，2013年12月竣工。
4.2 节能措施前住宅模型能耗的动态模拟计算
本文采用居住能耗模拟计算软件DeST对建筑能耗进行模拟分析计算。由于本项目建设规模较大，故选取本项目中的A1栋住宅楼作为能耗比较对象。将A1栋住宅楼基本数据在软件建模时输入到各相应参数里面，从而可以得出相应的数据结果。
设定本项目建筑选材以常规材料为主，本模型设定墙体结构为：20mm水泥砂浆+240mm墙砖+20mm水泥砂浆；屋面结构：20mm内粉刷+100mm钢筋混凝土+20mm水泥砂浆+5mm隔汽层+25mm水泥膨胀珍珠岩350+20mm水泥砂浆+5mm卷材防水层+5mm砾砂外表层；户门：25mm松木云杉热流方向垂直木纹门；户窗：12mm平板玻璃。
所选取建筑模型按照我国相关节能标准执行，具体为：
（1）室内温度参数设定：夏季设计为26℃，冬季设定为18℃；
（2）室外温度的设定根据项目所处地气象典型年的数据进行设置；
（3）制冷和空调采暖时，换气通风次数根据实际情况设置，本项目采用1.0次/h；
（4）空调额定能效比系数选用2.5的；
（5）室内照明的热平均强度为0.0141kWh/（m2/d），室内其他得热平均强度为4.3W/m2。
由于A1座高层住宅共包含56户，为了便于计算结果的直观性，本次能耗分析模拟计算以一套标准户型作为基准。软件运算后可直接输出节能措施前建筑模型能耗EXCEL报表。
4.3 节能措施后住宅模型能耗的动态模拟计算
节能技术运用后，本模型设定墙体结构为：20mm水泥砂浆+100mm钢筋混凝土+35mm RE复合保温砂浆；屋面结构：20mm内粉刷+100mm钢筋混凝土+20mm水泥砂浆+5mm隔汽层+25mm水泥膨胀珍珠岩350+20mm水泥砂浆+5mm卷材防水层+20mm聚苯乙烯剂塑泡沫板+5mm砾砂外表层；户门：25mm松木云杉热流方向垂直木纹门；户窗：12mm平板玻璃。
同理，软件运算后可直接输出节能措施后建筑模型能耗EXCEL报表。
从节能前后（针对建筑围护结构材料和构造措施的改变）得出的能耗模拟数据对比中，节能前的采暖季热负荷指标和空调季冷负荷指标分别为95.66W/m2、109.76W/m2，节能后的采暖季热负荷指标和空调季冷负荷指标分别为78.45W/m2、81.23W/m2，节能潜力：采暖节能率和空调制冷节能率分别达17.99%和25.99%。这一数据仅仅只是一套标准户（下转73页）（上接69页）型的节能量，同理经过计算均可得出每套住房的模拟节能量，最后可以汇总得到整栋住宅能耗量。
5 结束语
DeST软件可以对围护结构的不同材料和结构构造自动计算其传热系数，经过修正后得到整体的平均传热系数，数据获取比较便利、直观。通过对建筑围护结构不同部位能耗计算公式进行定量分析，采用动态模拟计算分析和数据比较的方法就可以对住宅的围护结构节能前后进行详细的模拟计算和分析，并综合运用增量投资效益分析法对节能后增加的节能专项投资取得的节能效益进行经济性评价，对能耗的计算可视化程度较高，对建筑能耗的计算提供了较好的公式化运算模型。
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（责任编辑：陈丽敏）
