[论文分享]气候变化下既有建筑外围护结构改造策略研究
📃 基本信息
[论文标题] 《气候变化下既有建筑外围护结构改造策略研究》
[期刊信息] 西安建筑科技大学学报（自然科学版） (2024) | 作者: 詹韫玮, 谭良斌
📌 一句话概括
本研究评估了气候变化对既有建筑外围护结构改造策略的能耗、经济效益和热舒适性影响，强调未来气候条件在改造决策中的关键作用。
📚 深度总结
本研究针对既有建筑节能改造中普遍忽视气候变化影响的问题，以深圳市某医院住院部为案例，全面评估了外围护结构（外墙、屋面、外窗）改造策略在典型气候和未来气候条件下的能源效率、经济效益和热舒适性表现。
研究首先阐述了当前建筑能耗高企及其节能改造的紧迫性，并指出气候变化对建筑性能构成的严峻挑战。在研究方法上，论文采用Grasshopper平台中的Ladybug和Honeybee插件进行建筑性能模拟，以确保模拟结果的准确性。为获取未来气候数据，研究利用CCWorldWeatherGen工具对深圳市的典型年气候文件进行处理，生成了2050年的气候数据。评估指标体系包括节能率、财务净现值（NPV）和全年热舒适时间变化率（TCHc），其中，节能率计算考虑了加热与制冷能耗，财务净现值引入了能源价格年增长率，热舒适性则基于PMV-PPD模型。
案例分析结果显示：在外墙改造方面，尽管在未来气候条件下节能率有所提升（如XPS板可达0.71%），但整体节能效益较低，并且在典型气候条件下几乎不具备经济效益。在未来气候条件下，EPS板在30mm厚度时经济效益最佳（55,854.96元）。外墙改造可以增加全年热舒适时间，但提升幅度在未来气候条件下较典型气候条件更小。
至于屋面改造，其在节能效益上显著优于外墙改造，未来气候条件下XPS板最高节能率达4.34%。在经济效益方面，屋面改造在两种气候条件下均产生正的净现值，未来气候条件下100mmEPS板可带来1,125,803.61元的经济效益。然而，屋面改造可能导致全年热舒适时间减少，尤其在特定厚度下表现复杂。
对于外窗改造，高窗墙比的案例建筑使得外窗改造具有较高节能效益，未来气候下多种高性能外窗节能率可超4%。经济效益则在未来气候条件下大幅提升，多个高性能外窗净现值可达60万至77万元区间。然而，外窗改造同样会降低建筑的全年热舒适时间，部分窗型降低幅度超过10%。
研究结论强调，气候变化对建筑能耗、经济效益和热舒适性的影响不容忽视。在既有建筑改造策略的制定中，必须综合权衡节能效益、经济性与热舒适性，并充分考虑未来气候变化，避免低估改造方案的潜在效益。建议从经济效益角度优先考虑屋面和外窗改造。
本速览仅作研究参考，不替代原文阅读。如需引用，请参考原论文。
🔍 要点追溯
- 研究方法: 建筑性能模拟、未来气象数据生成、多维度评价体系（节能率、财务净现值、热舒适时间变化率）
- 适用范围: 深圳市夏热冬暖地区的大型综合医院住院楼（既有建筑）
- 使用工具: Ladybug, Honeybee (Grasshopper平台), CCWorldWeatherGen
- 数据来源: EnergyPlus网站提供的深圳市典型年气候文件, IPCC HadCM3 A2实验集模型数据
- 参考标准: GB 55015-2021, ASHRAE 90.1-2019, ISO 7730-2005