建筑行业作为国家的支柱产业之一，在带动经济快速发展的同时,也产生了大量能源消耗。相关数据统计显示，目前我国建筑能耗约占社会总能耗的30%，其中空调制冷制热消耗占建筑总能耗的50%～60%[1]。随着城镇化进程加快以及人们对居住舒适度要求的提高，这一比例还将持续增加。在我国的现有建筑中，90%以上为高能耗建筑。因而，建筑节能改造势在必行。

开展建筑节能改造，首先需要对建筑进行节能设计与严格的施工、运行管理。通过改善窗体、外墙及屋面等建筑外围护结构的保温性能，可以达到减少建筑能耗的目的。由于夏热冬冷地区的建筑在冬季需要保温，夏季需要散热，还要兼顾防潮功能，其建筑能耗综合影响因素颇为复杂。即使同属夏热冬冷地区，不同的城市之间，气候差异也较大，其建筑节能改造方案需要进一步细分[2]。一方面，现代建筑出于美观等考虑，大面积采用玻璃或玻璃幕墙，使窗体在外围护结构上所占的比例越来越大，导致50%以上的建筑负荷由玻璃门窗形成[3]。如何正确选择适用于本地区的窗体改造方案，困扰着施工方和使用者。另一方面，墙体也并非越保温越好。吴越等[4]指出，即使在不考虑成本的情况下，随着墙体保温层厚度增加，制冷负荷先减少后增加。能耗反增的原因就在于当夜间或过渡季节室内的温度高于室外时，良好的保温隔热能力会阻止室内的热量通过外墙向室外扩散，从而加大了空调的冷负荷。因此，如何合理确定节能改造方案，以满足建筑节能要求，是一个亟需研究的问题。

本文以地理位置及气候都具典型夏热冬冷地区特征的武汉气象年数据作为逐时气象数据，通过收集资料建立图书馆的基准模型，利用能耗模拟软件eQUEST对基准模型进行全年能耗分析。采用控制变量法分析外窗、外墙以及屋面改造对建筑总能耗、空调制冷制热能耗的影响，探究不同改造方案的节能潜力，为夏热冬冷地区图书馆类型建筑的节能改造方案提供强有力的数据支持。

1 建筑基本模型

1.1 建筑概况

某图书馆的建筑基准模型3D图如图1所示。

  

 

图1 建筑基准模型3D图

该图书馆为典型框架结构，地上7层，无地下层。建筑总面积3 118 m2，主要包括书库、阅览室、办公室、会议室、展厅等。外墙主体为180 mm厚的多孔烧结砖，两侧抹20 mm厚的水泥砂浆，总传热系数为2.11 W·m-2·K-1。屋顶为钢筋混凝土现浇筑屋面，有防水层，未设置隔热层，传热系数为1.25 W·m-2·K-1。外窗由铝合金窗框和6 mm厚的普通透明浮法玻璃组成，传热系数为5.36 W·m-2·K-1，遮阳系数为0.84，可见光透过率为0.89。图书馆每天的运行时间为8∶00～21∶00，除寒暑假外全年运行。夏季制冷和冬季供暖均采用空调系统，供暖通风与空气调节系统(HVAC)采用风机盘管+独立新风形式，室内人均新风量为30 m3/(h·p)，夏季室内设定温度为26 ℃，送风温度为16 ℃，冬季室内设定温度为20 ℃，送风温度为32 ℃，换气频率为0.5 次/h。不同区域的人员密度、照明强度、设备功率等均参考文献[1]和[5]中的数值设置。为分析不同改造方案对建筑能耗的影响，本文采用单一变量法分析9种窗体改造方案、5种外墙改造方案和3种屋面改造方案对建筑能耗及空调制冷制热能耗的影响。

1.2 基准模型能耗分析

从图3中可以看出，随着窗体传热系数的降低，总能耗和制冷制热能耗指标都表现出一定的节能率。在不改变窗体结构，仅将基准模型中的单层透明浮法玻璃更换成单层吸热玻璃后(W1方案)，建筑总能耗和空调制冷制热能耗分别降低88.9 kW·h和22.3 kW·h。相比较而言，双层玻璃由于增加了中间空气层，传热系数明显降低，虽然结构略为复杂，但隔音效果良好，节能潜力更大。传热系数最低的W9方案建筑总能耗和空调制冷制热能耗最大节能率分别可达8.06%和16.02%。

图2(a)中的计算结果表明，该图书馆基准模型年耗电量为2 264.6 kW·h。其中，由于2月和8月大部分时间处于放假未运行状态，期间的整体耗能较少。制冷集中在3月～10月，制热集中在1月、3月以及11月、12月，其中3月份既有制冷需求也有制热需求。从图2(b)中可以看出，其建筑能耗主要以制冷消耗为主，占总能耗的16%左右，制热能耗相对较少，占比不到4%，与实际使用情况基本相符。鉴于图书馆类建筑对光照和通风等设备运行有较高要求，照明负荷以及设备运行能耗占比较大。这部分能耗可以通过不同光控照明策略及空调系统进行优化。本文重点关注外围护结构改造方案，因而并未对这部分进行节能分析。

  

 

图2 基准模型逐月能耗及各负荷在总能耗中所占比例

2 改造方案能耗模拟结果

2.1 外窗优化方案

由于玻璃具有“透短阻长”的特点，且窗体传热系数一般远大于墙体和屋面，通过窗户损失的制冷制热能耗可能超过通过墙体和屋顶损失的制冷制热能耗。所以本文首先分析窗体改造方案对建筑能耗的影响。作者的前期研究表明[6]，当采用热工参数可调的智能节能窗时，相比基准模型，HVAC总能耗降低30%以上。鉴于智能节能窗目前仅处于小范围试用阶段，本文对比分析了其他9种较为成熟的窗体改造方案。在不改变窗墙比且无外遮阳的情况下，外窗对建筑能耗的影响主要体现在玻璃类型上。对能耗影响较大的玻璃性能指标包括传热系数、遮阳系数以及可见光透过率3个指标。本研究中的外窗改造方案所选用窗体材料的详细热工参数见表1。

 

表1 外窗改造方案所选用窗体材料的热工参数

  

序号玻璃类型IDK/(W·m-2·K-1)SHGCVTW1吸热玻璃(蓝)82175．3580．6550．649W2热反射玻璃83164．4820．3240．202W3双层浮法中空玻璃8205+82052．6630．7380．801W4吸热+浮法中空玻璃8217+82052．6630．5400．582W5热反+浮法中空玻璃8316+82052．3470．2520．183W6Low-E中空玻璃(高透型)8269+82051．7110．5490．755W7Low-E中空玻璃(遮阳型)8283+82051．7110．2200．214W8Low-E中空玻璃(双银型)8337+82051．6590．2090．237W9Low-E中空玻璃(氩气)8337+8337(氩气)1．3200．1670．070

最后，也是很重要的一点，田文镜在治理黄河时，还支持并且向雍正上报了当时河南巩县知县张可标“官绅一体当差”、“一体纳粮”的主张，要求河南当地的绅矜群体也同当地的普通百姓一样交税服役，以便弥补黄河修复工程中资金和劳役的短缺。

屋面改造方案中，在基准模型多孔烧结砖基础上添加20 mm厚膨胀聚苯乙烯外保温层能将传热系数降低至满足要求的0.948 (E1方案)。多孔烧结砖更换为现如今广泛使用的加气混凝砌块，再通过添加不同厚度的膨胀聚苯乙烯外保温层的方式，可进一步提高外墙的保温能力。当保温层厚度达到40 mm时，外墙传热系数低至0.431(E5方案)。其中，聚苯乙烯保温层是目前广泛采用的保温材料之一，价格相对低廉，是一种理想的墙体、屋面保温材料。因为外保温方式基本消除了“热桥”的影响，也更易施工[5]，所以本文采用外保温而非内保温或夹层保温方式。

不同窗体改造方案所对应的建筑总能耗和空调制冷制热能耗节能率如图3所示。

针对不同的建筑——住宅、非住宅、人员密集场所、老年人照料设施、幕墙建筑，同时按照不同的保温型式——内保温、外保温、夹芯墙保温、屋面保温，并结合建筑的高度，《建规》分别规定了保温材料的燃烧性能等级以及构造要求。其中，关于外墙保温，《建规》的主旨是大力推广应用A级不燃性的保温材料，严格限制使用可燃性的保温材料以及严禁使用易燃性的保温材料。

  

 

图3 不同窗体改造方案所对应的建筑总能耗和空调制冷制热能耗节能率

基准模型逐月能耗及各负荷在总能耗中所占比例如图2所示。

通过对比图4(a)中不同外墙改造方案对空调制冷制热能耗的影响可发现，随着外墙保温能力的提高，空调制热能耗下降明显，从E1方案中的56 kW·h降低至E5方案中的44.5 kW·h，降幅超过20%；而空调制冷能耗几乎不受外墙保温性能的影响，在305.9～307.5 kW·h内波动。其原因在于，一方面，夏热冬冷地区的冬季不管是白天还是晚上，室外平均温度都要低于舒适温度，热量总是从室内流向室外。这种情况下，外墙保温性能越好，通过外围护结构扩散至室外的热量就越少，空调制热负荷就越小。另一方面，在夏季夜晚时分以及过渡季节时，室外温度往往低于室内温度，白天室内积累的热量就需要扩散至室外。这时外保温性的增强会阻碍热流的排放，导致冷负荷增大。这与吴越等[5]报道的“随墙体保温性能的提升，制冷负荷先减少后增加”基本相同。

由于基准模型中外墙和屋面的传热系数分别为2.11 W·m-2·K-1和1.25 W·m-2·K-1，不满足《夏热冬冷地区公共建筑节能设计标准》中“外墙传热系数应小于1，屋面传热系数应小于0.7”的基本要求，必须加以改造。外墙和屋面改进方案详细参数见表2。

2.2 外墙和屋面改造方案

综上所述，对夏热冬冷地区而言，在保证低传热系数的同时选择低遮阳系数的窗体改造方案是合理的，不需过分追求低传热系数和低遮阳系数。当选用遮阳型Low-E双层中空玻璃时(W7方案)，建筑总能耗和空调制冷制热能耗节能率分别可达7.64%和14.77%。

1948—1954年，缅甸中立政策的确立和执行是一个在与各方接触、互动过程中完成的。无论是从安全上，还是从政治和经济上来考虑，缅甸最初还是试图与英美大国建立和保持密切的关系，后者也的确对缅甸新生政权的巩固与维系提供了重要的帮助。但双方密切的关系背后又蕴含着危机和问题，与中苏表面冷淡的关系背后又萌发着走近的动力与需要。这一时期，随着中苏对中立民族主义国家的政策调整，英美对缅政策出现偏差，缅甸国内出现政治经济危机，缅甸与东西方之间的三角关系的发展动力与变量发生了新的变化，缅甸较快调适它在二者之间的钟摆，特别是对华政策，开始实行更加平衡、多元的中立外交。

对照组采用常规放射治疗。观察组采用调强放射治疗，使用Siemens螺旋双排CT机，层距3 mm，扫描野3～4 cm[5-6]。治疗中临床靶区对鼻咽癌肿瘤全全覆盖，靶区和肿瘤去之间，间隙为5 ～ 10 mm[7-8]。

（3）GIS技术运用：与GIS技术结合，管理和维护大型设备的存放地址，管理者通过电子地图查看单位或区域内大型设备分布情况，实现对大型仪器的快速定位监测，有助于促进拥有大型设备的单位加大开放力度，提高管理及使用效率。

在屋面改造方案中，同样通过构筑倒置式屋面的形式添加膨胀聚苯乙烯保温层，可以提高其保温能力。当保温层厚度达到40 mm时，屋面传热系数可低至0.386 (R3方案)。在窗体改造方案确定为遮阳型Low-E双层中空玻璃(W7方案)，其他参数不变的情况下，不同外墙改造方案对建筑总能耗和空调制冷制热能耗的影响如图4所示。

 

表2 外墙和屋面改进方案详细参数

  

方案类型参数外墙改造方案E1E2E3E4E5多孔砖(180mm)+外保温(20mm)，K=0．948加气混凝土(240mm)，K=0．852加气混凝土(180mm)+外保温(20mm)，K=0．67加气混凝土(240mm)+外保温(20mm)，K=0．568加气混凝土(240mm)+外保温(40mm)，K=0．431屋面改造方案R1R2R3现浇筑钢筋混凝土200mm，K=0．69现浇筑钢筋混凝土200mm+保温层20mm，K=0．499现浇筑钢筋混凝土200mm+保温层40mm，K=0．386

  

 

图4 不同墙体改造方案对建筑总能耗和空调制冷制热能耗的影响

除传热系数对建筑能耗有重大影响外，遮阳系数同样决定了窗体的能耗水平。对比传热系数均为2.663 W·m-2·K-1的W3和W4方案，遮阳系数较低的吸热加浮法玻璃方案更为节能。此外，低遮阳系数高传热系数方案也有可能获得较好的节能效果(W2和W3方案)。同样的结果也体现在热反射型中空玻璃和高透型Low-E中空玻璃(W5和W6方案)的对比能耗结果上。双银中空玻璃结合了高透型和遮阳型Low-E玻璃的特点(W8方案)，在3种Low-E玻璃中理应获得最好的节能效果，但在本模拟中优势并不明显，考虑到额外增加的成本，不建议使用。进一步降低传热系数和遮阳系数虽会降低建筑总能耗和空调制冷制热能耗，但节能效果已不十分明显，W9方案相比于W7方案节能率分别只提高了0.42%和1.25%。

ID为各玻璃产品在专门用来分析玻璃和窗体热工参数软件(Windows 7)中的代码(所选窗体材料均为上海耀华公司生产，市面上较易购置)，K为传热系数，SHGC为遮阳系数，VT为可见光透过率。对于单层玻璃，基准模型除了选用透明浮法玻璃外，还选择了吸热玻璃和热反射玻璃。低辐射率的Low-E玻璃可以透过近红外辐射及可见光，阻隔长波辐射，能有效降低空调制冷制热消耗，是目前最受欢迎的节能玻璃产品之一 [7]。本文专门选择了高透型、遮阳型和双银型3种双层Low-E中空玻璃进行详细分析。最后1组改进方案选用双Low-E玻璃(低辐射面均位于中间层)，同时将空气层更换为氩气层，进一步降低其传热系数和遮阳系数，以扩大外窗参数变化范围。

通过对图4(b)中不同墙体改造方案的节能率进行比较可知，外墙改造方案对建筑总能耗的影响不如窗体改造方案对建筑总能耗的影响明显。与基准模型相比，在窗体改进为遮阳型Low-E双层玻璃后，5种外墙改造方案中建筑总能耗节能率及空调制冷制热节能率均有提高，最大程度地提高了1.5%和10.8% (E5方案)。当外墙改造方案由E1转变为E2时，甚至还出现了传热系数降低和节能率下降的现象。这充分说明，针对夏热冬冷地区多变的气候环境，不能单纯追求高保温性能，要结合热流扩散方向以及热流量来确地保温层厚度。在5种外墙改造方案中，外墙宜采用在现有多孔烧结砖的基础上添加20 mm厚膨胀聚苯乙烯外保温层的改造方案。

不同屋面改造方案对建筑总能耗和空调制冷制热能耗的影响如图5所示。

2.2.3 婚姻状况 一般婚姻状况对外出务工意愿具有显著影响。因为通常已婚劳动力需要照顾子女，对安定的生活需求更强烈，外出务工意愿可能会减弱。如果家乡工作机会极少且劳动报酬很低，已婚劳动力面临更大的经济压力，不得不外出务工，外出务工意愿则不会减弱。调查中，已婚编码为1，有136名，占70.8%；未婚编码为0，有56名，占29.2%。受访对象中已婚者占大部分。

  

 

图5 不同屋面改造方案对建筑总能耗和空调制冷制热能耗的影响

从图5中可以看出，屋面传热系数从R1方案的0.69降低至R3方案的0.386后，建筑总能耗节能率及空调制冷制热节能率分别提高了0.03%和0.15%。同样地，在对屋面进行改造时，也无需过分追求低传热系数，由此可知，屋面对建筑能耗的影响最小，几乎可以忽略不计。

3 结论与展望

通过建立图书馆基准模型，利用eQUEST建筑能耗模拟软件分析对比了不同外围护结构改造方案对其建筑能耗的影响。外窗、外墙相较于屋面的节能改造潜力巨大，屋面对建筑总能耗和空调制冷制热消耗几乎没有影响。对于夏热冬暖地区而言，应以满足《夏热冬冷地区公共建筑节能设计标准》最低要求为宜。窗体应在选择低传热系数的同时追求低遮阳系数，当采用遮阳型Low-E双层中空玻璃时建筑总能耗和空调制冷制热能耗节能率分别可达7.64%和14.77%。虽然制热负荷会随外墙的保温性能的提高而降低，但较好的保温性能也可能阻碍热量从室内扩散至室外，增加制冷负荷。外墙宜采用在现有多孔烧结砖的基础上添加20 mm厚膨胀聚苯乙烯外保温层的改造方案。此时，建筑总能耗和空调制冷制热能耗节能率分别可达9.09%和20.34%。

本文仅从外围护结构改造上对图书馆能耗进行了理论分析，接下来还可以继续优化照明、空调系统等，以期为该地区图书馆类建筑节能改造方案提供更详细的数据支持。

参 考 文 献

[1] 刘美州,冀兆良,方赵嵩.广州市某高校图书馆能耗模拟与节能性研究[J].建筑节能,2016(2):100-104.

[2] 黄俊,谢建业,戴绍斌.夏热冬冷地区办公建筑窗户可见光透过率对建筑照明能耗的影响研究[J].建筑节能,2015(11): 58-60.

[3] 詹翔,李文龙,胡铁军. 重庆地区建筑围护结构形式对能耗的影响[J].建筑技术,2012,43(6):554-556.

[4] 吴越,郭兴国,熊新，等.夏热冬冷地区办公建筑围护结构的优化设计分析[J].施工技术,2016，45(16):35-38.

[5] 汪飞宇.合肥市某教学楼能耗模拟与分析[J].建筑节能,2012,40(2):47-49.

[6] Feng W,Zou L,Gao G,et al.Gasochromic smart window:optical and thermal properties,energy simulation and feasibility analysis[J].Solar Energy Materials & Solar Cells,2016 (144):316-323.

[7] 王迪.多种Low-E中空玻璃性能对比分析[J].建筑节能, 2017(5):47-49.