綠色裝配式建筑發展概況與運行能耗模擬

趙思宇 吉方慧 張三靈 謝 雄 閆夢瑤

(四川師范大學工學院，四川 成都 610100)

綠色裝配式建筑指預先在工廠內制作構建通過運輸至施工現場進行組裝而成的建筑。自15年來我國密集出臺相關政策支持裝配式建筑發展。裝配式建筑是建筑物建造方式的重大變革，對應對我國環境污染問題具有重要現實意義。相較于傳統建筑高污染、工期長等缺點，綠色裝配式建筑旨在改善施工現場環境問題、縮短工期、節約造價、提升建筑質量。

文中分別以普通磚混結構和綠色裝配式結構為例，通過軟件運算對比普通磚混結構與綠色裝配式建筑的能耗，并研究裝配式建筑的節能潛力。

1 裝配式建筑國內外發展概況

20世紀初，美國等國家開始研究和應用裝配式建筑，并成立預制預應力混凝土協會。該協會出臺許多裝配式建筑的規范和標準，進一步促進了裝配式建筑的發展。

裝配式建筑在日本的發展已達世界超高水平且關于裝配式建筑的建筑相關標準和規范相對完善。

在我國，20世紀50年代人們開始認識裝配式建筑。60年代初，初步研究裝配式建筑施工方法。但由于裝配式建筑存在局限性，直到90年代裝配式建筑在我國才開始普及。2015年出臺政策使得裝配式建筑在我國開始廣泛應用，進入發展期的綠色建筑呈現出標準化、產業化、系統化的特點。

2 模型設置

利用SketchUp建立物理模型并使用EnergyPlus進行能耗模擬。建筑平面圖如圖1所示。建筑基本信息如下：建筑面積為76.14m2,僅一層。選取位于四川省成都市龍泉驛區一建筑物，建筑物海拔約550m，屬中亞熱帶濕潤氣候區。

圖1 建筑平面圖

3 能耗模擬結果

3.1 普通磚混結構能耗模擬

選用成都地區天氣文件，輸入建筑模型的基本信息，根據節能建筑常用材料熱物理性能參數表，得出表1參數數據，并帶入至EnergyPlus中。利用上述建筑材料組成外墻圍護結構、輸入門窗材料、房間滲透通風、時間表及居住者活動等數據模擬出磚混結構的能耗數據。

表1 材料熱物理性質參數表

3.2 綠色裝配式建筑能耗模擬

裝配式建筑的數據主要通過調研得知，包括墻、屋面板的比熱容及導熱系數等。在其他條件不變的前提下，通過改變外墻圍護結構性能數據，再次進行數據模擬。維護結構參數如表2所示。

表2 維護結構參數表

4 普通磚混與綠色裝配式能耗對比

利用SketchUp建立物理模型并使用EnergyPlus模擬計算出以下數據，根據數據對比情況顯示，裝配式建筑模型比傳統建筑模型節省了1.02%的總資源能耗。能耗對比如表3所示。

表3 能耗數據對比

5 結 論

本文主要對裝配式建筑進行了研究，通過對傳統磚混結構和裝配式建筑進行能耗模擬分析，并重點研究了裝配式建筑在國內外建筑市場發展現狀。主要研究結論如下:

(1)根據對比結果顯示，利用控制變量法，僅改變外墻維護結構的條件下，裝配式建筑降低能耗，更易達到綠色建筑的標準。但本文對裝配式建筑外圍護結構的數據模擬存在一定誤差，導致研究結果有一定的局限性。將來的研究應結合實際工程項目進行更為精切的數據測量以及能耗模擬分析。

(2)裝配式建筑現目前在國內外得以廣泛應用，我國裝配式建筑的建設量逐步上升以及節能標準的不斷提升，未來即將進入蓬勃發展階段。