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1、上海绿地总部大楼遮阳系统节能效果分析 程琬淋 汤 民 中国建筑科学研究院上海分院 摘要： 本文以绿地总部大楼为研究对象， 分析了不同类型外遮阳对建筑物全年采暖空调能耗 的影响，并采用建筑能耗模拟分析软件DOE-2，对多种外遮阳技术应用于同一办公建筑的节 能效果进行了模拟分析。 关键字：遮阳 能耗 节能效果 ENERGY SAVING ANALYSIS OF SUN-SHADING OF GREENLAND HEADQUARTERS BUILDING Cheng Wanlin Tang Min Abstract:Greenland headquarters building was the re
2、search object in this paper, the effect of different exterior sun-shadings on the energy consumption of the building was analysed. Building energy simulation software DOE-2 was used to analyse the energy saving of several exterior sun-shadings on the office building. Keywords: sun-shading, energy co
3、nsumption, energy saving 建筑产业是大量消耗资源和能源的产业。目前，中国既有建筑面积达420 亿 m2，其中95%以上属于高能耗建筑，而占建筑能耗60%的是采暖和空调。 与建筑围护结构的其他部分，如墙体和屋面相比较，外窗属薄壁轻质构件， 是建筑能量损失的最薄弱环节，其保温隔热性能最差，另外通过窗户缝隙的空气 渗透，特别是夏季通过玻璃的太阳辐射传热，都影响了室内热环境舒适性，增加 了采暖空调的负荷及能耗。目前，设置遮阳系统是减少夏季窗户太阳得热的有效 途径。 1 1 项目项目综述综述 1.1 项目概况 上海绿地（集团）总部大楼位于上海卢湾区，南邻滨江绿地及黄浦江，东临 南
4、园公园，西接滨江 CBD 办公商业设施，北侧则与规划高级住宅相临。 本项目建筑地上共 5 层，1-3 层为商场，4-5 层为绿地（集团）总部办公， 地下 3 层为车库、档案和仓库用房。建筑用地面积为 8681.4 m2，本文只针对建 筑地上部分进行遮阳效果分析，地上建筑节能面积为 19477 m2。 1.2 项目荣誉 绿地（集团）总部大楼以绿色、健康为设计目标，2009 年被中华人民共和 国住房和城乡建设部建筑节能与科技司评为“三星级绿色建筑设计评价标识”项 目，同时已经获得 LEED-CS 金级预认证。 2 2 遮阳遮阳方案方案 上海市属夏热冬冷地区，冬季寒冷、夏季湿热的气候特点决定了推进建
5、筑节 能时必须兼顾冬、夏两个方面，而其中外窗的作用十分重要。 经计算，本项目窗墙面积比如表1所示： 表 1 窗墙比与天窗面积比 朝向朝向 面积比面积比 东 0.47 南 0.64 西 0.57 北 0.28 天窗 0.06 表 1 中除北向外，其他向窗墙面积比较大，为减少夏季空调能耗，本项目针 对建筑自身特点充分采用建筑外遮阳，阻挡太阳辐射。共设计四种遮阳形式，分 别为建筑构件遮阳、固定百叶遮阳、电动卷帘遮阳和天窗机翼遮阳。 2.1 建筑构件遮阳 （1）类型 1 固定屋顶挑檐构件遮阳， 属钢筋混凝土水平固定遮阳， 遮阳挑出深度 1.25m， 与窗垂直距离 0.9m。 设置区域：建筑东、南向及局
6、部西向位置。 （2）类型 2 门廊固定水平遮阳，属玻璃水平遮阳，挑出深度 7m， 与窗垂直距离 0.9m。 设置区域：建筑南向出入玻璃门和建筑东向二层门廊。 （3）类型 3 建筑构件自遮阳，本项目属钢筋混凝土材质构件水平遮阳，挑出深度 1.8m 或 2m，与窗垂直距离 0.9m。 设置区域： 根据建筑各物理层间遮挡关系设置， 主要为 4 层东向和南向区域、 二层南向局部区域和 1 层东南向局部区域，详见图 1。 图 1 建筑效果图 2.2 固定百叶遮阳 固定玻璃百叶遮阳，属固定垂直遮阳，玻璃材质，百叶间距 0.75m，参见图 1。 设置区域：建筑 4、5 层，设置朝向为建筑东、南向及局部西向位
7、置。 2.3 电动卷帘遮阳 铝合金卷帘外遮阳， ，电动卷帘夏季（5-10 月）及过度季节遮阳系数为 0.2， 冬季（1-4 月和 11-12 月）遮阳系数为 1.00。 设置区域：地上五层东、南、西向透明玻璃幕墙部分，参见图 2。 图 2 铝合金卷帘外遮阳效果图 图 3 天窗机翼外遮阳效果图 2.4 天窗机翼遮阳 天窗设置机翼百叶外遮阳，属活动外遮阳。天窗遮阳夏季（5-10 月）及过度 季节遮阳系数为 0.2，冬季（1-4 月和 11-12 月）遮阳系数为 0.5，遮阳效果参见 图 3。 设置区域：所有天窗，天窗面积 364m2。 3 3 节能节能效果效果分析分析 本项目采用上海地区气象数据，
8、根据地上部分建筑设计方案，采用由中国建 筑科学研究院建筑物理研究所开发的建筑能耗动态模拟分析计算软件建立该建 筑典型房间的物理模型，并采用美国劳伦斯伯克力国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory) 开发的DOE-2软件分别分析不同遮阳系统下建筑 的节能效果1。 3.1 建筑构件遮阳 通过建筑设计方案，综合考虑建筑各部分综合遮阳。原外窗（包括透明玻璃 幕墙）的遮阳系数为 0.45，设置构件遮阳后经计算东、南、西、北向的综合遮阳 系数分别为 0.32、0.34、0.41 和 0.44。 现在建筑体型和构件构造不变的情况下分析建筑构件遮阳对建筑能耗的影
9、响。 表 2 建筑能耗对比表 类别 未设置遮阳建筑（kWh） 构件遮阳能耗（kWh） 照明 832507 832507 设备 590636 590636 制热 199368 201086 制冷 345810 341158 总计 1968320 1965386 如表 1.2 所示，未设置遮阳建筑年能耗为 1968320 kWh，设置构件遮阳后建 筑年能耗为 1965386kWh，则设置遮阳后年能耗节省 2934kWh。 3.2 固定百叶遮阳 本项目建筑 4、5 层，建筑东、南向及局部西向位置设置固定百叶遮阳，遮 阳的同时兼具提升建筑美观度的作用。 原外窗 （包括透明玻璃幕墙） 的遮阳系数为 0.
10、45， 设置遮阳后经计算东、 南、 西、北向的综合遮阳系数分别为 0.37、0.39、0.42 和 0.44。 在建筑体型和构件构造不变的情况下分析建筑固定百叶遮阳对建筑能耗的 影响。 表 3 建筑能耗对比表 类别 未设置遮阳建筑（kWh） 百叶遮阳能耗（kWh） 照明 832507 832507 设备 590636 590636 制热 199368 201725 制冷 345810 339819 总计 1968320 1964686 如表 1.3 所示，未设置遮阳建筑年能耗为 1968320 kWh，设置固定百叶 遮阳后建筑年能耗为 1964686kWh，则设置遮阳后年能耗节省 3634kW
11、h。 3.3 电动卷帘遮阳 遮阳卷帘启闭的遮挡系数， 系根据上海地区不同季节启闭窗帘时间的一般规 律得到的。遮挡系数按卷帘材质设置为0.2。当窗被全部遮挡时，遮挡系数为0.2， 当窗全部透光时，遮挡系数为1。 在建筑体型和构件构造不变的情况下分析建筑电动卷帘遮阳对建筑能耗的 影响。 表 4 建筑能耗对比表 类别 未设置遮阳建筑（kWh） 卷帘遮阳能耗（kWh） 照明 832507 832507 设备 590636 590636 制热 199368 199097 制冷 345810 342893 总计 1968320 1965133 如表 1.4 所示，未设置遮阳建筑年能耗为 1965133 k
12、Wh，设置活动卷帘 遮阳建筑年能耗为 1964686kWh，则设置遮阳后年能耗节省 3187kWh。 3.4 天窗机翼遮阳 活动机翼遮阳的遮挡系数是根据上海地区不同季节进行角度调节。 夏季与窗 夹角角度调节为45度，遮挡系数为0.2；冬季与窗夹角角度调节为90度，遮挡系 数为0.5。 在建筑体型和构件构造不变的情况下分析建筑电动卷帘遮阳对建筑能耗的 影响。 表 5 建筑能耗对比表 类别 未设置遮阳建筑（kWh） 机翼遮阳能耗（kWh） 照明 832507 832507 设备 590636 590636 制热 199368 200415 制冷 345810 338790 总计 1968320 1
13、962348 如表 1.5 所示，未设置遮阳建筑年能耗为 1968320 kWh，设置活动机翼 遮阳后建筑年能耗为 1962348kWh，则设置遮阳后年能耗节省 5972kWh。 3.5 综合遮阳 现综合考虑建筑构件遮阳、固定百叶遮阳、电动卷帘遮阳和天窗机翼遮阳， 在建筑体型和构件构造不变的情况下分析建筑综合遮阳对建筑能耗的影响。 表 6 建筑能耗对比表 类别 未设置遮阳建筑（kWh） 机翼遮阳能耗（kWh） 照明 832507 832507 设备 590636 590636 制热 199368 203807 制冷 345810 326857 总计 1968320 1953807 如表 1.6
14、 所示，未设置遮阳建筑年能耗为 1968320 kWh，设置综合遮阳 后建筑年能耗为 1953807kWh，则设置遮阳后年能耗节省 14513kWh。 4 4 效益分析效益分析 本项目采用建筑构件遮阳、固定百叶遮阳、电动卷帘遮阳和天窗机翼遮阳综 合遮阳系统，年能耗节省14513kWh，按上海市公共用电费用1元/ kWh计 算，年节省电费14513元。 电动卷帘遮阳和天窗机翼遮阳均为铝合金材质，无须过多的保养，使用时间 长。随着节能建筑的日益推广，采用智能遮阳百叶，对于解决冬季充分利用太阳 能和夏季遮阳问题是可行的、有效的。 5 5 结语结语 目前，国家已经十分重视建筑节能工作，并制定了相关的政
15、策和规范标准。 将外遮阳措施应用到新建项目中，并结合建筑立面统一考虑，这样，在达到同样 节能效果的同时， 不仅可以大大减少在建筑外墙体保温和外窗玻璃用材上的成本 投入，节能节材，而且还能丰富建筑外立面，达到一举多得的效果2。 参考文献参考文献 1 中华人民共和国建设部.公共建筑节能设计标准GB 50189-2005.北京:中国建筑工业出版社. 2005. 2蒋毅.建筑节能.北京:中国建筑工业出版社,2007. 作者基本情况表 姓名 程琬淋 性别 女 职称 工作单位 中国建筑科学研究院上海分院 职务 技术工程师 联系电话 021-51527091 传真 021-53964839 通信地址 上海市卢湾区打浦路88号海丽大厦19F 邮编 200023 Email
