该项目位于江苏某市，占地总面积约255亩，建筑面积80多万㎡，其中住宅部分建筑面积约54万㎡。由22栋19-30层高档住宅组成，既有洋房、公寓，又有空中别墅、超豪美墅，面积从47㎡到630㎡不等。是集居家置业、休闲娱乐、旅游度假、投资居住等功能于一体的复合式开发项目。项目一期规划产品类型丰富，高层洋房、类美墅、尊豪美墅等众多产品可供选择，全方位满足首次置业、改善型置业及投资性置业等多方面需求。项目致力于打造欧式主题景观，拥有一站式的完善配套，从五星级酒店、教育配套、交通系统、大型综合商业等一站式生活配套综合体、欧式音乐主题生态社区景观打造、居住氛围、空间规划到居家空间的装修标准。

单幢建筑层数为地上3层，地下0层。建筑朝向正南方，节能设计标准为50%，一层设有：卧室、厨房、餐厅、休闲厅、洗手间、玄关等房间；二层设有：卧室、主卧室、书房、洗手间、更衣室等房间；三层设有：主卧室、洗手间、更衣室等房间。Revit建模如图1。

图1Revit模型

根据图纸中的居住建筑节能设计专篇所述，建筑能耗依据国家现行建筑设计规范规程、标准。图纸节能设计还指出了围护结构、屋顶、窗户等节能说明。应用Revit的日照分析软件对建筑物的日照情况进行分析，呈现出全天太阳轨迹，日照模拟图如图2。

图2日照模拟图

2能耗模拟

由于导入的模型线条凌乱，无法进行详细的分析，所以重新建立模型。打开在Ecotect软件中新建的模型，首先填写项目基本信息并设置建好的模型的材质，该建筑的维围护结构相关参数见表2。在设置外墙材质时，计算出的U值也就是传热系数为0.810能够满足国家标准，设置屋顶材质后，算得的U值为0.330同样满足要求，外窗传热系数为2.70也满足标准，见表3。

本案例本身的设计构造均已满足标准限值，但其中外墙的传热系数限值较大，因而在这两种情况之外增添了C情况，通过修改外墙的材质，将外墙的传热系数减小到0.39，进行三种情况的对比分析。

表3建筑围护结构的相关参数

表4传热系数比较

由于外墙的标准限值1.00W/m2K在Ecotect的现有材质中不存在，所以选择了传热系数为1.72W/m2K的材质来代替，相应的，屋顶传热系数为0.55W/m2K的材质，外窗为2.90W/m2K的材质。首先选择热环境计算下的MonthlyLoads/Discomfort（逐月能耗），计算出的情况由A到C依次如图4所示。我们可以很直观的看到三种情况下逐月能耗的对比，将数据列表中的详细采暖与空调逐月能耗数据导入Excel中进行图表分析，如图5~7所示。

从如图8所示的全年总能耗可以看出，由于A外墙传热系数比B小很多，该建筑原有的节能设计比标准限值的能耗要少；而将外墙的传热系数继续减小后，全年总能耗又有了减少。所以在该建筑原设计已满足标准的情况下，还可以适当改进外墙的构造设计，以此降低建筑能耗。

从图9、10可以发现，C在冬季的采暖能耗比A小，而在夏季的制冷能耗要高于B，这是因为外墙的保温能力更强，冬季可有效阻止热量散失，但夏天却阻止了夜晚室内热量的散失。此外，C的最大制冷负荷仅比A小的能耗量小于C比A小的最大采暖负荷，说明改进后建筑的保温性能得到了提升。

图5逐月能耗模拟图-A

图6逐月能耗模拟图-B

图7逐月能耗模拟图-C

图8总能耗图

图9逐月能耗图

图10最大采暖/制冷能耗折线图

3绿色设计方案

逐时得热或失热分析主要用来研究围护结构的保温性能，可以和后面的被动组分得热分析相结合。这部分我选择了对最冷天进行模拟分析，计算出的情况由A到C依次如图11~13所示，分析图中包含逐时的HVAVLoad（采暖空调负荷）、Conduction（围护结构导热的得失热）、Sol-Air（综合温度产生的热量）、DirectSolar（太阳直射辐射得热）、Ventilation（冷风渗透得失热）、Internal（内部人员与设备得热）、Inter-Zonal（区域间得失热）共7个方面。将数据结果反映到图表形式，如图14所示。

第一个方面HVAC（空调系统负荷）同样说明了与能耗模拟一致的结论。第二个方面FABRIC（围护结构的热传导），屋顶和外窗热工性能一致时，A情况的维护结构热传导较大，说明外墙的热工性能对建筑的热传导影响很大；而B情况的维护结构热传导最大，说明屋顶和外窗的热工性能对围护结构的热传导影响也很大。

第三个方面SOLAR（太阳辐射得热）很明显因为只有B情况外窗的传热系数比A、C情况都要大。

第四个方面VENT.（冷风渗透失热）在3中情况下都很强，说明在围护结构的保温隔热性能非常好的情况下，冷风渗透失热成了影响建筑的主要因素。第五个方面INTERN（内扰得热）是人员、灯具和小型设备散热的共同结果，所以这3种情况的结果一致。

第六个方面ZONAL（区域间的热传递）结果比较之下说明了墙和屋顶的保温隔热性能对其影响非常大，远远大于窗户的影响。

图11逐时得热模拟图-A

图12逐时得热模拟图-B

图13逐时得热模拟图-C

图14逐时得热数据分析图

被动组分得热分析相当于将逐日得失热情况统计在一张图上，计算包括围护结构的得失热、综合温度产生的热量、太阳直射辐射得热等内容所占的比例。模拟计算结果由A到C如图15~17所示。

这三张图中，红色代表围护结构的热传导，C情况的失热量远小于A和B，可见C情况的外围护结构保温性能最好。

黄色与深黄色分别表示太阳直射辐射得热与综合温度产生的热量，C接受的太阳直射辐射得热最高，B接受的综合温度产生的热量最高，因为B的外墙与屋顶的保温性能比A、C要差，热量更容易通过外围护结构进入室内。绿色是空气渗透得热或失热，这部分的比例与门窗的气密性有直接关系，A、C情况中的得热与失热量都要大于B情况，所以B情况门窗的气密性较好。

图15被动组分得热模拟图-A

图16被动组分得热模拟图-B

图17被动组分得热模拟图-C

通过对案例模型进行能耗分析可以得到，该项目的绿色设计方案的节能水平已经满足50%的节能要求，而且日照要求也基本满足，只需要在夏季温度高的时候设置遮阳构件减少过多的太阳辐射。

基于Ecotect的住宅建筑能耗模拟对比传统的能耗模拟有着明显的优势，在方案设计的初期阶段能够帮助设计师方便快捷地得到准确直观的建筑物理环境性能分析结果，这也是BIM技术进行计算机复制建筑进行可持续设计最突出的优越性。本文的实证研究中主要对住宅型建筑进行了能耗模拟，包括：能耗模拟分析、逐时得热/失热分析、逐月不舒适度分析、逐时温度分析以及被动组分得热分析。通过围护结构三组传热系数的性能分析对比，对外墙、外窗和屋顶的传热系数给能耗带来的影响有了较好的认识。

随着我国能耗问题日益严重，建筑节能在能源消耗方面的要求变得越来越高。建筑室内热环境的舒适度要求是人类对建筑环境最基本的需求之一。不论任何建筑，在任何时间，其室内空间的温度、湿度、气流速度和平均辐射温度都应该被限制在一定范围内，对于炎热的夏季和寒冷的冬季更为重要。建筑师在建筑设计过程中一旦完成一个新的建筑方案，该建筑的室内物理环境和能耗指标也就相应确定了，为了提高建筑的节能水平，就需要对方案进行及时的节能分析并反馈相应的性能信息。

王潇曈（天津大学管理与经济学部）

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