BECS软件在建筑节能设计中的应用

０¨年第９期（总第。９卷第　４　期）　Ｎｏ．９　ｉｎ　２０１　１（Ｔｏｔａｌ　Ｎｏ．２４７，Ｖｏ１．３９１　建筑节能　■节能经济与行业研究　ＥＮＥＲＧＹ　ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ　ＥＣＯＮＯＭＩＣＳ　ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１６７３－７２３７．２０ｌ１．０９．０１９　ＢＥＣＳ软件在建筑节能设计中的应用木　张颖璐，孙友富　（南京林业大学，南京２１００３７）　摘要：　利用建筑节能软件对建筑能耗的模拟和分析功能，从建筑节能设计的角度，详细阐述了如何利用建筑节能软件设计高效的　节能措施，并辅以常州某滨江住宅楼的案例进行说明，有效地改善建筑的热工性能，降低建筑全年能耗，实现精确地评估建　筑能耗。　关键词：　建筑能耗；　ＢＥＣＳ节能软件；　节能计算　中图分类号：ＴＵ２０１．５　文献标志码：　Ａ　文章编号：　１６７３—７２３７（２０１　１）０９—００６９．０３　ＢＥＣＳ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｉｎ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｊｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ　ＺＨＡＮＧ　Ｙｉｎｇ－ｌｕ，ＳＵＮ　Ｙｏｕ－ｆｕ　（Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｒｄｉｎｇ　２１００３７，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｅｈ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｗｉｌｌ　６ｅ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ　ｅｄｓｉｇｎ　５　Ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ　ｏｆｅｎｅｒ－　ｙｇ－：ｓａｖｉｎｇ￣ｓｉｇｎ，ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｅｄ　ｂｙ口Ｒｉｖｅｒｓｉｄｅ　Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ　ｅｏｓｅ　ｏｆ　ｒｅｓｉｅｄｎｔｉａｌ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｅｎｅｒｙｇ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｃｈｉｅｖｉｎｇ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｒｅ　ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌｓ，ｔｏ　ｅｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｉｐｍｒｏｖｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｔｅｈｒｍａｌｐｅ矿０ｒｌｎａｒｔｃｅ，ｒｅｄｕｃｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇａｎｎｕａｌ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｍｉｎｉｍｉｚｅ　ｔｈｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ＇ｓ　ｅｎｅｒｙｇ　ｅｄｍａｎｄ　ａｎｄｐｒｏｍｏｔｉｎｇ　ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｅｎｅｒｙｇ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ａｐｐｒｏｐｒｉｔａｅｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｅｎｅｒｙｇ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ；ＢＥＣＳ　ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ　ｓｏｔｔｗａｒｃ；ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　Ｏ　引言　１　ＢＥＣＳ软件的特征　我国建筑业发展迅速，每年新建房屋面积高达　清华斯维尔节能设计软件ＢＥＣＳ，是一套为建筑　ｌ７～１８亿ｍ２，超过所有发达国家每年建成建筑面积　节能提供分析计算功能的软件系统，可以进行各类建　的总和。同时建筑能耗也消耗过大，建筑总能耗占全　筑冷热量消耗分析计算。软件构建于ＡＵＴＯＣＡＤ平　国总能耗的比例高达３７％。因而，如何响应国家的建　台开发，既能进行静态的建筑节能围护结构规定性指　筑节能政策与方针，有效地降低房屋建筑的能源消　标的检查，又能进行动态能耗指标的计算。ＢＥＣＳ可　耗，已经成为每个业内人士必须思考的问题。　实现快速建模，通过友好的用户输入界面，提供相应　建筑节能是一项复杂的系统工程，它需考虑建筑　的功能完成建模，设计师不用关心动态计算的封闭系　的各种构件、材料、设备的性能，以及采暖通风、电力电　统，而只在意平时熟悉的建筑模型。同时又能直接利　讯、给排水等各工种的影响。如果采用传统人工计算的　用主流建筑软件的电子图档，如ＴＡＲＣＨ、理正等，避　方法，只能对几个单～的硬性数据指标进行计算，并且　免了重复建模，方便快捷，同时后续处理功能强大，能　计算工作繁杂，时间冗长，不能模拟建筑运行的整个能　自动生成分析所需的各种数据，在国内建筑能耗领域　量消耗和各种动态因素，与实际节能效果有很大偏差。　得到了广泛的应用与认可。　新的建筑节能设计要求有一个强大的节能辅助软件，　２建筑概况　能在最短的时间内对一栋建筑进行规范的验证，并用　笔者现以常州某滨江小区１９号商品房为例，阐　空调模拟的方法计算出采暖和空调的年耗电量。　述一下清华斯维尔ＢＥＣＳ软件在该建筑节能设计上　应运而生的ＢＥＣＳ２０１０针对建筑节能系列标准　的应用，以期对其他实践工程具有指导和参考意义。　做出验证。软件快速提取建筑数据和围护结构的热工　常州某滨江小区ｌ９号楼为２０层住宅楼，地下　指标，计算建筑物各种形式的能耗，对照节能标准进　ｌ层、地上２０层。地下ｌ层与小区大型地下汽车库相　行规定性指标检查或性能性权衡评估，获取节能分析　连，为不采暖区域。整个地上建筑均为住宅。该建筑为　的结果和结论，输出分析结果。　一居住建筑节能设计与计算的典型实例。在节能构造　收稿日期：２０１１－ｏ７＿０４；　修回日期：２０１１－０７。ｌ１　上，主要是通过外墙部分附加膨胀聚苯板（ＥＰＳ），屋顶　基金项目：江苏高校优势学科建设工程资助项目（ＰＡＰＤ）　部分附加岩棉板，外窗采用中空玻璃塑钢窗来提高节　６９　能效果。　进行建筑节能计算时，主要是由“建立模型”、“热工设　置”、“节能计算”这三大步骤来完成，各分项具体设置　内容详见图１。　３计算流程　在利用该软件对常州某滨江城１９号商品住宅楼　打开图形Ｈ图形检杏｝叶搜索房间｝．ｆ建楼层框ｆ－Ｉ模型检查　－建立　；模型　＝：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：Ⅱ：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：　Ｔ　程设置｝－｛Ｔ程构造ｆ－ｆ遮阳设鬣ｆ．１房间设置ｆ－ｆ模型观察　］一　二　．　—数据提取卜◆Ｉ　节能检查卜－ｆ　能耗分析卜　结果输出　Ｌ———＿Ｊ　；节能：　一　－ｉ计算　图１软件操作流程分析图　Ｆｉｇ．１　Ｓｏｔｔｗａｒｅ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ　ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　ｃｈａｒｔ　３．１建立模型　心的“工程构造”部分。“工程构造”步骤中，通过软件　自带的界面可以完成屋顶、外墙、梁柱、挑空楼板、凸　窗侧板、凸窗顶板、凸窗底板、门、窗等部分的热工构　造设置。在此部分对于一些常用材料的热工数值指　标，软件系统都做了统一收集，设计者只需一些菜单　命令项的简单选择即可完成操作。另外，还可以利用　已完成的项目资源，通过导入“构造库”的方式，在原　有项目的基础上完成新的项目设置。“遮阳设置”需采　用两种不同的方式：①门窗玻璃的自身遮阳，该措施　在热工构造中设置；②附加遮阳，可采用建筑的外廊、　空调板、阳台板、挑檐、遮阳板、热辐射窗帘等措施，减　少阳光透过窗户直接辐射进入室内。清华思维尔　根据软件自带的模型建立命令分别由“２Ｄ条件　图”、“墙体”、“门窗”、“屋顶”、“房间楼层”这几大命令　组集合而成。但笔者根据自身实际经验不建议大家采　用，尽量利用原有软件所绘制的图形。如在常州某滨　江城ｌ９号楼的设置中，笔者在绘制施工图时使用的　是ＴＡＣＨ软件，绘制每个建筑构件时，都对其厚度、高　度作了相应设置。图形显示虽是２Ｄ图，但其实已完成　了模型建立工作。对其直接利用，通过“检查墙体”、　“检查窗户”、“检查冷桥梁柱”、“搜索房间”、“建楼层　框”等一系列命令进行修改，再由“模型检查”命令完　成最终模型。这种做法相比逐一建模的做法，设计者　只需关注模型的编辑与修改，省去了重新建模的工作　量，相应的只需简单再操作命令完成模型修改与检查　工作。由于本项目是一居住建筑，在完成‘搜索房间”　步骤后，需加入“户型搜索”一项，以满足热工计算时　以户为单位的相关计算内容。三维模型见图２。　方固耐寒　…、　脯　曲　＿埘一朗抻“／凇　ＢＥＣＳ在遮阳部分还增加了其独特的可视性能，让门　窗节能的重要指标遮阳有了更直观的表述。热工各项　措施设置完毕后与“模型观察”功能相结合，最终检阅　热工设置各项是否有疏漏。工程构造设置值见图３。　：一　一　二二…　刑蜊搿　篓一攫ｉ翦ｊ融蜊｛　曼　…　■…　。　～　～…：…√　疽勤麓　图３项目热工构造设置　图２节能计算模型　Ｆｉｇ．２　Ｅｎｅｒｇｙ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅｒｍａｌ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｓｅｔ　３．２热工设置　３＿３节能计算　该部分包括建筑数据的获取，能耗计算和节能检　查，以及节能分析结果的输出，这是软件的核心内容所在。　对于一栋建筑能否实现节能计算合格，需对规定　首先要对项目的地点、朝向，建筑类型、体形特征　等进行‘工程设置”，然后再完成“热工设置”中最为核　７　性指标和能耗权衡计算两方面内容进行考虑。规定性　特性，提供了方便灵活的数据输入方式，大大提高计　指标包括建筑物的体形系数、窗墙面积比、墙体的传　算效率。不同围护结构节能效果的比较可以快速、方　热系数、屋顶的传热系数、外窗的传热系数、外窗遮阳　便地完成；在建筑数据和热工参数输入准确的条件　系数等。能耗权衡计算是以动态计算的结果为基础，　下，通过能耗分析计算，给出建筑是否符合节能标准　即以采用美国劳伦斯伯克力国家实验室（Ｌａｗｒｅｎｃｅ　的结论和详细计算说明书。通过建筑能耗设计和评　Ｂｅｒｋｅｌｅｙ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，简称ＬＢＮＬ）开发的　估，为我国能源可持续发展提供了有力支持。　ＤＯＥ２软件作为计算核心，实现全年８　７６０　ｈ的动态　表２综合权衡计算验算结果　能耗模拟。动态报告分别给出冬季的采暖耗热量指标　Ｔａｂ．２　Ｃｈｅｃｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｔｒａｄｅ・ｏｆｆｅａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　与夏季的空调耗冷量指标，并与节能设计标准规定的　序号　检查项　结论　限值进行比较，判断是否满足节能设计标准的要求。　１　体形系数超标时，屋面Ｒ墙体Ｒ窗户Ｋ应达标　满足　如在常州某滨江小区１９栋楼计算中，笔者完成　２　窗墙比超标时，屋面Ｒ墙体Ｒ窗户Ｋ应达标　满足　了“数据提取”操作，选择生成“规定性指标”命令，生　３　外窗Ｋ超标时，屋面Ｒ和墙体Ｒ应达标　满足　成的报告中发现“采暖与非采暖楼板”、“外窗热工”、　４　外墙Ｒ超标时，屋面Ｒ和外窗Ｋ应达标　满足　“分户楼板”这三部分的热工不满足要求，但可进行性　５　窗的遮阳超标时，屋面Ｒ墙体Ｒ窗Ｋ应达标　满足　能权衡计算（见表１）。这时即需依据《江苏省居住建筑　６分户楼板、隔墙或采暖空调与非采暖空调区间构件不达标时，　满足　热环境和节能设计标准》相关要求，对该栋建筑物进　外围护结构的传热系数或传热阻应满足规定性指标的要求　行综合权衡计算（见表２）。最终经过综合权衡计算，符　７　屋面Ｒ不得超标　满足　合《江苏省居住建筑热环境和节能设计标准》第６节　８　窗和外墙的传热系数或传热阻不得同时超标　满足　相关要求；设计建筑的采暖年、空调年计算耗电量之　９　窗的遮阳和传热系数不得同时超标　满足　和，不超过第３节规定的采暖年、空调年计算耗电量　ｌ０　南向外窗应设置外遮阳设施　满足　之和，节能符合要求。　ｌｌ　综合权衡　满足　表１规定性指标验算结果　结论　满足　Ｔａｂ．１　Ｃｈｅｃｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　参考文献：　［Ｉ］Ｆ３￣Ｕ．夏热冬冷地区建筑节能技术［Ｍ】　京：中国建筑工业出版社，　２００２．　［２ＩＪＧＪ　１３４－－２００１，夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准［ｓ】．　［３］￣Ｊｌ海胜．我国建筑能耗的现状及解决对策研究［Ｊ］．中国新技术新产　品，２００９，（９）：１５３－１５４．　［４】苏华，王靖．建筑能耗的计算机模拟技术［Ｊ］．计算机应用，２００３（１２）：　４ｌｌ－４ｌ３．　【５】王厚华，庄燕燕，吴伟伟．热冬冷地区围护结构热工性能节能分析［Ｊ】．　同济大学学报（自然科学版），２０１０（１　１）：１６４１－１６４６．　［６】ＤＧＪ３２—Ｊ７１—２Ｏ０８，江苏省居住建筑热环境和节能设计标准［ｓ】．　［７】李爱旗，白雪莲．居住建筑能耗预测分析方法的研究［Ｊ】．建筑科学，　２００７，２３（８）：３　１．　［８］Ｈｏｎｇ　Ｔ　ｚ，Ｃｈｏｕ　Ｓ　Ｋ，Ｂｏｎｇ－Ｔ　Ｙ．Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ：ａｎ　ｏｖｅｒｖｉｅｗ　ｏｆ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｏｕｒｃｅｓ［Ｊ］．Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｎａｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０００　（３５）：３４７－３６１．　［９］Ｍ　Ｂａｕｅｒ．Ａ　ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ　ｆｏｒ　ｈｅａｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｌｏａｄｓ　ｉｎ　ｅｎｅｒｇｙ－ｅｆｉｆｃｉｅｎｔ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ【Ｊ】．Ｅｎｅｒｇｙ　ａｎｄ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ．１９９８　（２７）：１４７－１５４．　［１０］Ｐａｕｌ　Ｗａｉｄｅ，Ｂｅｎｏｉｔ　Ｌｅｂｏｔ，Ｍａｒｋ　Ｈｉｎｎｅｌｌｓ．Ａｐｐｌｉｎａｃｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ　４结语　ｉｎ　Ｅｕｒｏｐｅ［Ｊ］．Ｅｎｅｒｙｇ　ａｎｄ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ．１９９７（２６）：４５—６７．　随着我国对建筑节能的要求越来越高，建筑节能　已作为一专项在建筑施工图审查时提出强制性要求，　作者简介：张颖璐（１９８１），女，姜堰人，毕业于南京工业大学，教师，建筑设　在设计和管理时辅以软件的方式为建筑节能的有效　计及其理论专业，从事木结构建筑方向的研究（Ｚｙｌ１９８１　１０１３＠１２６．ｃｏｍ）。　实施理提供了强有力的工具。清华斯维尔ＢＥＣＳ建筑　孙友富（１９５７），男，武汉人，毕业于南京林业大学，教授，博　节能设计软件更准确地反映了建筑各围护结构热工　导，木材工业专业，从事木结构建筑方向的研究（ｓ岫＠ａｉｌｉｎ．ｃｏｒｎ．ｅｎ）。　７１