酒店建筑節能改造設計研究

導語：酒店建筑節能改造設計研究一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：本文以株洲市某酒店為例，基于對項目所在地的氣候條件與基地周邊環境的認知，運用綠色、生態的設計方法，對已有酒店建筑進行節能改造設計。以保溫加隔熱為原則，結合軟件模擬，計算酒店的太陽輻射與能耗，對建筑的外墻、外窗等改造方案進行篩選。確定鋁包木三玻兩腔氬氣普通玻璃窗與160mm厚無機纖維外墻外保溫加反射涂料能取得良好的節能效果，并總結熱橋處理構造做法。本文對處于同等氣候條件下的酒店建筑的節能改造具有一定參考價值。

關鍵詞：酒店建筑；圍護結構；節能改造

由于能源短缺，作為能源消耗大戶的建筑能耗，日益成為阻礙建筑行業發展的一個重要因素［1］。近年來旅游業的快速發展，酒店建筑比例迅速增加，但建造時未能注重建筑節能，導致酒店開業后能耗巨大。因此，對酒店建筑的節能改造設計研究將顯得十分重要。

1研究概況

1.1氣候概況

株洲在我國民用建筑熱工設計分區中屬于夏熱冬冷地區，年平均氣溫17.2℃左右。受亞熱帶季風氣候的影響，雨熱同期，降水充沛，四季分明，夏季氣候炎熱，冬季寒冷潮濕。最熱月平均氣溫高于30℃，最冷月平均氣溫約4.5℃。

1.2改造前情況

筆者改造前對酒店進行調研與能耗模擬。酒店位于山谷樹林之中，生態環境良好；外墻采用50mm厚巖棉板外保溫，外窗為鋁合金中空斷熱單框中空玻璃窗，屋頂為倒置式50mm擠塑聚苯板，由于管理不當，保溫隔熱效果均遭到破壞。經計算并參照建筑比，其節能率不足65%，需要進行節能設計改造（圖01、圖02）。

2改造原則

項目所在地區夏季炎熱，冬季寒冷，因此節能改造設計應兼顧夏季降溫與冬季采暖。改造前首先對建筑太陽輻射得熱等情況進行評估，進行圍護結構保溫設計，得到初步改造方案；再進行反射涂料、Low-e膜等隔熱設計，運用OpenStudio進行能耗模擬對比，得到節能效果最好的圍護結構改造方案；最后總結熱橋處理經典構造做法，為同氣候區酒店節能改造設計提供參考。

3圍護結構改造

3.1窗戶節能改造

3.1.1太陽輻射得熱分析酒店基地位于山谷中，周邊有茂密而高大的喬木林，全天日照時間較短，常年溫度偏低，太陽輻射對透明外圍護結構的影響較小（圖03、圖04）。運用Ladybug調用Rhino軟件，氣象數據選用清華大學建立的《建筑熱環境分析專用氣象數據集》（CSWD）［2］，夏季為6—8月，冬季12月至次年2月，分為無互遮陽工況與有互遮陽工況，對夏、冬季累計太陽輻射進行模擬［3］，結果見表01。受周圍樹木與擋土墻及酒店陽臺的影響，建筑的夏季遮陽系數為0.421～0.608，冬季遮陽系數為0.581～0.788。因此可以看出，建筑的夏季遮陽效果較好，但對冬季太陽輻射得熱有一定的影響。據此，外窗改造以保溫為主，不考慮太陽輻射隔熱問題，即不加Low-e膜與外遮陽裝置。考慮采用鋁包木型材的三玻兩腔中空普通玻璃，中空處充入惰性氣體氬氣，整窗的傳熱系數值1.0W/（m2·K）。3.1.2對室內能耗的影響運用OpenStudio軟件對改造前、三玻兩腔、三玻兩腔+Low-e膜3種外窗的建筑能耗進行模擬。酒店建筑采用空調采暖與制冷的時間較多，因此用能方式為連續用能，夏季室內設計溫度為26℃，冬季為18℃［4］。由表02可知，鋁包木三玻兩腔窗較改造前總能耗減少20.76％，具有良好的節能效果；增貼Low-e膜之后冬季能耗較未貼膜時增加2.95％，起到“反節能”效果，與太陽輻射得熱分析的結果一致。因此，外窗改造為鋁包木三玻兩腔中空（氬氣）普通玻璃窗，不增貼Low-e遮陽膜。

3.2外墻節能改造

3.2.1保溫方案選擇根據現有墻體考慮3個施工較簡單的改造方案，如表03所示。巖棉板外保溫吸水性強且鋁板掛件龍骨熱橋較多，真空板內保溫造價較高且板面易損毀，因此選用無機纖維噴涂做外墻外保溫，保溫材料選用超細無機纖維噴涂160mm厚保溫層，導熱系數為0.035W/（m·K）。保溫層“皮膚式”覆蓋于基層墻體，施工簡單，可以完全包裹外墻干掛金屬構件，較好地處理了門窗熱橋，起到很好的保護作用。3.2.2隔熱改進設計外墻外保溫層加厚雖降低總能耗，但不利于夏季室內散熱，導致夏季能耗增加，因此在保溫層外飾面增涂太陽吸收系數比為0.6的反射隔熱涂料［5］。運用OpenStudio對改造前、外墻外保溫改造及外墻外保溫結合反射涂料改造進行建筑能耗模擬計算，采暖計算期為當年12月1日至次年2月28日，空調制冷計算期為當年6月15日至8月31日［6］。由表04可知：增加外墻外保溫可以使酒店夏季能耗較未改造時增加68.3%，夏季“反節能”明顯；增設反射涂料后，夏季空調能耗較未增加隔熱涂料的能耗均減少1.54kW·h/m2，有一定的隔熱效果，供暖能耗增加0.19kW·h/m2，但綜合能耗較未涂反射涂料時減少2.6%。由此得出，無機纖維外保溫結合隔熱反射涂料有良好的節能效果。

3.3熱橋改造圍護

結構中熱橋有大量的熱量流失。變形縫或管道穿過圍護結構，空隙是熱量流失的主要部位。因此在管道與包覆板材之間采用雙組分聚氨酯發泡劑等保溫隔熱材料填充，變形縫在鋼板外放置緩慢回彈的高壓縮率海綿膠條，增強保溫隔熱性能；門窗與墻體間隙采用窗戶外框與外墻交角處粘密封膠帶封堵后粘保溫板，門框與墻體間用超細無機纖維保溫材料噴涂，如圖05、圖06所示。

4結論

夏熱冬冷地區氣候狀況復雜，夏季熱量從室外傳入室內，冬季相反，因此圍護結構應兼顧保溫與隔熱。通過對原建筑進行調研與評估，以保溫加隔熱為設計原則，結合軟件模擬分析，確定酒店建筑節能改造的圍護結構：（1）場地互遮陽有良好的遮陽效果，外窗只需增加保溫性能，改為鋁包木三玻兩腔中空（氬氣）普通玻璃窗，增貼Low-e遮陽膜反而增加建筑能耗。（2）外墻外保溫加厚會大量增加夏季能耗，需增涂隔熱反射涂料，采用160mm無機纖維外保溫+反射涂料節能效果最好；（3）可采用空隙填補聚氨酯發泡劑等保溫隔熱材料處理管道出屋面、外窗等熱橋構造，減少熱橋能耗損失。經計算，改造后酒店較原建筑節能75.1％，這對處于同等氣候區域酒店建筑的節能改造具有較好的參考價值。基金項目：國家重點研發計劃子課題（2017YFC0702904-03）。

參考文獻：

［1］清華大學建筑節能研究中心.中國建筑節能年度發展研究報告2017［M］.北京：中國建筑工業出版社，2017.

［2］張晴原，楊洪興.建筑用標準氣象數據手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，2012.

［3］向俊米，劉宏成.夏熱冬冷地區居住建筑的外遮陽優化設計研究［J］.建筑科學，2016，32（12）：80-84，126.

［4］住房與城鄉建設部.民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范：GB50736—2012［S］.北京：中國建筑工業出版社，2012.

［5］陳潔，羅智星，楊柳.干熱干冷地區圍護結構熱工設計對內表面溫度及室內熱舒適的影響［J］.暖通空調，2021，51（2）：116-122.

［6］傅新，錢曉倩，錢匡亮，等.夏熱冬冷地區采暖空調計算期確定方法［J］.浙江大學學報（工學版），2017，51（4）：729-738.

作者：劉宏成 向俊米 蘇業煒 單位：湖南大學建筑學院 偉大集團建筑設計有限公司