1、引言

　　隨著人們對(duì)建筑節(jié)能越來越重視，各種節(jié)能產(chǎn)品被運(yùn)用在建筑上。照明系統(tǒng)是能耗大戶，其節(jié)能潛力較大，于是光控照明作為節(jié)約照明能耗的一個(gè)產(chǎn)品便應(yīng)運(yùn)而生，但光控照明的節(jié)能效果如何，還有待研究。

　　光控照明顧名思義就是利用自然采光節(jié)能，而自然采光就是利用窗戶或透明幕墻進(jìn)行采光。窗墻面積比越大能耗就越低？一方面，窗墻面積比越大，采光效果越好，光控節(jié)能越大。另一方面，窗墻面積比越大太陽輻射的熱量和外界與房間的傳熱量越大，這對(duì)建筑冷負(fù)荷造成一定影響，對(duì)熱負(fù)荷更是雙重影響。因此，窗墻面積比與建筑綜合能耗的關(guān)系復(fù)雜，所以研究窗墻面積比對(duì)光控照明系統(tǒng)建筑的綜合能耗影響也很有必要。

　　2、分析目的

　　本文主要分析在不同窗墻面積比下，設(shè)置光控照明的節(jié)能率及其與光控照明節(jié)能率間的關(guān)系。

　　3、分析方法

　　本文采用eQUEST3-64建筑能耗模擬軟件，氣象數(shù)據(jù)采用杭州CTYW典型氣象年的數(shù)據(jù)，該氣象數(shù)據(jù)是最接近現(xiàn)實(shí)情況的。研究時(shí)考慮設(shè)置20%、30%、40%、45%、50%、55%、60%不同窗墻面積比，分析其對(duì)光控照明節(jié)能率的影響。

　　由于光控照明節(jié)能與光控點(diǎn)的布置有很大關(guān)系，本次采用Ecotect軟件作輔助分析，得到主要空間的自然采光照度場(chǎng)。在自然采光照度最小的區(qū)域設(shè)置光控點(diǎn)，這樣就可以使整個(gè)空間照度達(dá)到控制要求。

　　4、分析過程

　　4.1參數(shù)設(shè)定

　　本文選取Ⅳ類光氣候區(qū)的某建筑為研究對(duì)象，總建筑面積為22269.5m2，屋頂結(jié)構(gòu)標(biāo)高為80m，主要是辦公空間，房間的進(jìn)深約為8m，未設(shè)置遮陽措施。建筑基礎(chǔ)信息如表1所示，外圍結(jié)構(gòu)如表2所示，建筑模型效果如圖1所示。

　　表1 建筑基礎(chǔ)信息

　　表2 外圍結(jié)構(gòu)參數(shù)

　　圖1 模型效果圖

 　　 1、引言

　　隨著人們對(duì)建筑節(jié)能越來越重視，各種節(jié)能產(chǎn)品被運(yùn)用在建筑上。照明系統(tǒng)是能耗大戶，其節(jié)能潛力較大，于是光控照明作為節(jié)約照明能耗的一個(gè)產(chǎn)品便應(yīng)運(yùn)而生，但光控照明的節(jié)能效果如何，還有待研究。

　　光控照明顧名思義就是利用自然采光節(jié)能，而自然采光就是利用窗戶或透明幕墻進(jìn)行采光。窗墻面積比越大能耗就越低？一方面，窗墻面積比越大，采光效果越好，光控節(jié)能越大。另一方面，窗墻面積比越大太陽輻射的熱量和外界與房間的傳熱量越大，這對(duì)建筑冷負(fù)荷造成一定影響，對(duì)熱負(fù)荷更是雙重影響。因此，窗墻面積比與建筑綜合能耗的關(guān)系復(fù)雜，所以研究窗墻面積比對(duì)光控照明系統(tǒng)建筑的綜合能耗影響也很有必要。

　　2、分析目的

　　本文主要分析在不同窗墻面積比下，設(shè)置光控照明的節(jié)能率及其與光控照明節(jié)能率間的關(guān)系。

　　3、分析方法

　　本文采用eQUEST3-64建筑能耗模擬軟件，氣象數(shù)據(jù)采用杭州CTYW典型氣象年的數(shù)據(jù)，該氣象數(shù)據(jù)是最接近現(xiàn)實(shí)情況的。研究時(shí)考慮設(shè)置20%、30%、40%、45%、50%、55%、60%不同窗墻面積比，分析其對(duì)光控照明節(jié)能率的影響。

　　由于光控照明節(jié)能與光控點(diǎn)的布置有很大關(guān)系，本次采用Ecotect軟件作輔助分析，得到主要空間的自然采光照度場(chǎng)。在自然采光照度最小的區(qū)域設(shè)置光控點(diǎn)，這樣就可以使整個(gè)空間照度達(dá)到控制要求。

　　4、分析過程

　　4.1參數(shù)設(shè)定

　　本文選取Ⅳ類光氣候區(qū)的某建筑為研究對(duì)象，總建筑面積為22269.5m2，屋頂結(jié)構(gòu)標(biāo)高為80m，主要是辦公空間，房間的進(jìn)深約為8m，未設(shè)置遮陽措施。建筑基礎(chǔ)信息如表1所示，外圍結(jié)構(gòu)如表2所示，建筑模型效果如圖1所示。

　　表1 建筑基礎(chǔ)信息

　　表2 外圍結(jié)構(gòu)參數(shù)

　　圖1 模型效果圖

　　4.1.1室內(nèi)參數(shù)

　　室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)如表3所示，照明功率度、設(shè)備功率密度、人員密度及運(yùn)行時(shí)間表參考《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005內(nèi)設(shè)置的要求。

　　表3 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

　　4.1.2空調(diào)系統(tǒng)

　　室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)按原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行布置。主要空調(diào)房間采用風(fēng)機(jī)盤管及獨(dú)立新風(fēng)的系統(tǒng)形式。采用新風(fēng)熱回收裝置，熱回收效率大于60%。空調(diào)冷熱源采用兩臺(tái)地源熱泵系統(tǒng)和一臺(tái)螺桿式冷水機(jī)組。

　　4.2分析方案

　　（1）通過Ecotect采光軟件分析20%、30%、40%、45%、50%、55%、60%窗墻面積比的自然采光。結(jié)果如圖2～圖８所示。

　　圖2窗墻面積比為20%照度場(chǎng)

　　圖3窗墻面積比為30%照度場(chǎng)

　　圖4窗墻面積比為40%照度場(chǎng)

　　圖5窗墻面積比為45%照度場(chǎng)

　　圖6窗墻面積比為50%照度場(chǎng)

　　圖7窗墻面積比為55%照度場(chǎng)

　　圖8窗墻面積比為60%照度場(chǎng)

　　根據(jù)上述結(jié)果顯示，區(qū)域1、區(qū)域2、區(qū)域3、區(qū)域4、區(qū)域5、區(qū)域6、區(qū)域7照度是最低的，如果將光控點(diǎn)設(shè)置在這些區(qū)域則可保證整個(gè)房間的照度達(dá)到光控點(diǎn)的照度。

　　（2）用eQUEST進(jìn)行分析，設(shè)置光控照明和未設(shè)置光控照明的同一建筑在各種窗墻面積比下的能耗，光控點(diǎn)設(shè)置在區(qū)域1、區(qū)域2、區(qū)域3、區(qū)域4、區(qū)域5、區(qū)域6、區(qū)域7內(nèi)，根據(jù)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2004中高檔辦公室的要求，光控點(diǎn)照度要求設(shè)置為500lx。

　　4.3結(jié)果處理

　　4.3.1數(shù)據(jù)匯總

　　根據(jù)本文擬定的分析方案，采用eQUEST進(jìn)行計(jì)算，匯總結(jié)果如表4～表6所示，能耗與窗墻面積比關(guān)系如圖9～圖11所示。

　　圖9窗墻面積比與年耗電量之間關(guān)系（設(shè)置光控）

　　圖10窗墻面積比與年耗電量之間關(guān)系（無光控）

　　圖11光控照明節(jié)能潛力與窗墻面積比的關(guān)系

　　表4不同窗墻面積比下未設(shè)置光控照明各項(xiàng)能耗結(jié)果（單位：kWh）

　　表5不同窗墻面積比下設(shè)置光控照明各項(xiàng)能耗結(jié)果（單位：kWh）

　　表6不同窗墻面積比下的節(jié)能率

　　(注：節(jié)能率=1-設(shè)置光控建筑能耗/未設(shè)置光控建筑能耗)

　　4.3.2數(shù)據(jù)分析

　　（1）未設(shè)置光控照明時(shí)，建筑綜合能耗

　　與窗墻面積比的關(guān)系為線性關(guān)系。設(shè)置光控照明后，建筑綜合能耗與窗墻面積比的關(guān)系為：當(dāng)窗墻面積比處于20%～40%時(shí)，綜合能耗隨窗墻面積比的增大而減小；當(dāng)窗墻面積比處于40%～60%時(shí)，能耗隨窗墻面積比的增大而變大；當(dāng)窗墻面積比處于30%～40%時(shí)，整體能耗最低，原因如下：當(dāng)窗墻面積比處于30%以下時(shí)，室內(nèi)的自然采光受窗墻面積比的影響較大，室內(nèi)照度隨窗墻面積比的變大而急劇增大。所以在這一階段，光控節(jié)能量提升很大，但太陽輻射的熱量和室外傳熱量變化很小，導(dǎo)致室內(nèi)負(fù)荷提升很小，光控節(jié)能的提升量超過空調(diào)耗能的提升量，所以綜合能耗在這一階段呈下降趨勢(shì)。

　　當(dāng)窗墻面積比達(dá)到40%以上時(shí)，室內(nèi)自然采光已經(jīng)變化很慢，室內(nèi)照度基本達(dá)到光控點(diǎn)的照度要求，所以光控照明節(jié)能量提升緩慢。但此時(shí)太陽輻射的熱量和室外傳熱量變化較大，導(dǎo)致空調(diào)能耗急劇增大，從而使空調(diào)耗能的提升超過了光控節(jié)能的提升，所以綜合能耗在這一階段呈上升趨勢(shì)。

　　（2）設(shè)置光控照明建筑的綜合能耗節(jié)能率隨窗墻面積比的增加而變大，當(dāng)窗墻面積比為20%～40%時(shí)，節(jié)能率提升較快，當(dāng)窗墻面積比為40%～60%時(shí)，節(jié)能率提升緩慢。

　　5、結(jié)束語

　　本文主要考慮設(shè)置不同窗墻面積比，分析其對(duì)設(shè)置光控照明后的建筑綜合能耗的影響，通過對(duì)比分析，得出如下結(jié)論：

　　（1）在辦公類型建筑中，當(dāng)窗墻面積比設(shè)置為30%～40%時(shí)，全年能耗最低，且較為合理。

　　（2）在辦公類型建筑中，設(shè)置光控照明后，節(jié)約照明能耗37.9%～40.8%，建筑綜合能耗節(jié)約8.9%～9.5%，節(jié)能潛力較大。