PKPM软件在建筑能效测评中的应用

许浩天 祝健

PKPM软件在建筑能效测评中的应用

许浩天 祝健

合肥工业大学土木与水利工程学院

以安徽省合肥市某居住建筑为例，介绍了PKPM软件在建筑能效测评中的应用。描述了该建筑在PKPM软件环境下的建模过程，并通过PKPM软件对该建筑的全年能耗进行了模拟，计算了其相对节能率。计算结果表明，该建筑的相对节能率达6.29%，符合安徽省对居住建筑的节能要求。

PKPM能效测评节能

0引言

能效测评是指对建筑能源消耗量及其用能系统效率等性能指标进行计算、检测，并给出其所处水平的活动[1]。建筑能效测评以单栋建筑为对象，且包括与该建筑相联的管网和冷热源设备，民用建筑的用能设备主要是指采暖空调系统和照明两大类。

在建筑能效测评过程中，用模拟计算软件对建筑的供暖空调等系统的运行过程进行模拟计算，得出建筑的能耗参考值，并与比对建筑进行比较，即可得出实际建筑的相对节能率。相对节能率是建筑能效测评的基础项，对测评结果和能效标识的评定均具有较大影响。目前常用的模拟计算软件有PKPM、DeST、DesignBuilder等等。本文主要介绍PKPM软件在建筑能效测评中的应用，对其在建筑能耗模拟及相对节能率的计算中的应用做了详细阐述。

1PKPM软件介绍

1）PKPM软件概况。PKPM软件系中国建筑科学研究院开发，是一个系列软件，除了建筑、结构、设备（给排水、采暖、通风空调、电气）设计于一体的集成化CAD系统以外，目前PKPM还有建筑节能系列（节能计算、能效测评、绿色建筑）、建筑概预算系列（钢筋计算、工程量计算、工程计价）、施工系列软件（投标系列、安全计算系列、施工技术系列）、施工企业信息化等等。功能较为齐全，在建筑行业有着广泛的应用。

2）能效测评模块介绍。本文介绍的是PKPM节能系列软件中的能效测评模块，该测评软件具有建筑节能分析、建筑能耗分析以及节能率计算等功能。PKPM能效测评模块提供了大量不同保温体系的墙体，屋面和楼板类型，可根据建筑实际情况进行选取，也可直接读取设计中的各种门、窗、墙、屋面、柱、房间等设计参数，自动计算建筑物的体形系数和窗墙比等参数。可依据国家和地方现行规范标准，并按项目所在地的全年气象数据，对实际建筑和比对建筑进行全年8760小时的逐时能耗分析计算，计算出每平方米建筑面积的年采暖、空调冷热量指标和耗电量指标，计算其相对节能率，并依据相关规范标准规定，计算评估建筑能效等级。

2项目概况

1）基本情况。测评建筑位于安徽省合肥市境内，为商住楼单体，南向，共30层，建筑物高度85.80m，采用框架剪力墙结构。建筑总占地面积4739.81m2，总建筑面积40474m2，其中1～3层公共部分建筑面积为4368m2，居住部分建筑面积为31334m2。采用PKPM能效测评软件模拟计算的对象为该建筑的居建部分。

2）建筑热工设计。建筑外墙采用25mm厚玻化微珠无机保温砂浆作为保温层，基层墙体选用200mm厚煤矸石烧结空心砌块。建筑屋面采用40mm厚粉煤灰陶粒混凝土作为找平层、55mm厚的挤塑聚苯板作为屋面的外保温层。底面接触室外空气的架空层附加20mm厚挤塑聚苯板作为保温层。内隔墙采用200mm厚普通混凝土空心砌块，不采取保温措施。建筑外窗采用5mm+9A+5mm中空玻璃，且在建筑设计时外窗设计为凹窗，具有有效的固定混合遮阳措施。建筑外门选用节能外门，室内户门选用夹板门。

3模拟计算过程及结果

3.1建模

PKPM软件支持多种建模方式，可直接从DWG文件中提取建筑模型，也可使用建模软件进行建模，软件也提供了自带的建模工具，可以快速高效地完成建筑模型的建立。

本建筑的建模采用从AutoCAD直接导入的方式。打开建筑的平面图，首先在AutoCAD界面下对图形进行修正，仅保留墙（wall）、窗（window）、门（door）的图层，并闭合外墙线，删除不必要的内墙及对计算结果无影响的构件，以便导入PKPM建模时，能够快速准确地被识别。修改好平面图后，打开PKPM软件，在PKPM软件的界面中分别将墙、窗、门的图层进行“构件导入”，将其转化为PKPM软件可识别的墙、窗、门图形，即可得到如图1所示的PKPM环境下的平面图。

图1导入PKPM软件后的建筑平面图

在此平面图中进行材料编辑，输入建筑围护结构（包括墙体、保温材料、门窗等）所采用的材料及门窗尺寸参数。选材根据该建筑设计的实际情况，可在PKPM软件自带的材料库里进行选择，系统将自动计算生成相应的热工性能参数，也可根据实际材料手动编辑其名称及热工参数。编辑结束后，即生成用来三维建模的标准层，根据建筑层高及层数，将标准层进行组装，并加上屋顶模型，即可生成建筑三维模型（见图2）。建模完成后，可对围护结构的材料及热工参数进行检查、补充、修正，即可进行下一步的建筑能耗模拟计算。

图2建筑三维模型

3.2耗能设备选型

耗能设备选型是模拟计算的重要依据，一般根据建筑的设计或实际使用情况进行选型，以使计算结果更加准确，更加接近实际能耗情况，使之具有更高的参考价值。本文模拟的耗能设备主要是暖通空调及照明系统。

测评对象为住宅建筑，未配备集中式空调系统，空调设备根据合肥地区的气候特点及当地住户习惯，选用空气源热泵单元式空气调节机（家用分体式空调机），夏季制冷，冬季供暖。空调设备规格型号和设备安装数量见表1。照明灯具均选用T5荧光灯进行计算。

表1空调设备参数表

3.3计算条件

①计算城市：合肥（北纬31.87°，东经117.23°）。

②气候分区：夏热冬冷地区。

③节能计算总建筑面积：31334 m2。

④室内计算温度，冬季全天为18℃；夏季全天为26℃。

⑤室外气象计算参数采用典型气象年。

⑥采暖和空调时，换气次数为1.0次/h。

⑦室内照明得热为0.0141kWh/(m2·d)，室内其他得热平均强度为4.3W/m2。

合肥地区的室外气象参数可从PKPM软件自带的数据库中调用。将以上各项参数设定完成后，即可进行模拟分析计算，PKPM软件将自动生成计算结果。

3.4计算结果

3.4.1建筑负荷与能耗分析

PKPM所生成的计算结果主要有各负荷构件的冷热负荷计算值（表2）、建筑逐月冷热负荷分析及建筑设备耗能情况（图3～9）。从图表中可以直观地看出各类能源在全年各月及各设备系统的消耗量及分布比例情况。

图3逐月热负荷分析分布图

图4逐月冷负荷分析分布图

图5建筑物各种设备用能情况

图6各能源消耗量分布图

图7建筑能耗分布

图8建筑物逐月能耗统计

图9建筑物逐月峰值能耗统计

表2建筑全年负荷计算一览表

3.4.2建筑年能耗计算

1）实际建筑年能耗计算

通过PKPM软件计算，得到该建筑物的年能耗如表3所示。

表3实际建筑年耗能量

2）比对建筑年能耗计算比对建筑是按照《安徽省居住建筑节能设计标准》（DB 34/1466-2011）给定的虚拟建筑，其节能率为50%[2]。各参数均采用《安徽省居住建筑节能设计标准》(DB 34/1466-2011)所提供的参数[2]，经PKPM计算得到的比对建筑物的年能耗如表4所示。耗能量，kWh/m2；B0为比对建筑全年单位面积总耗能量，kWh/m2。

表4比对建筑年耗能量

通过前述计算结果可知：B1=28.40kWh/m2，B0= 30.30kWh/m2。代入式（1），即求得该建筑的相对节能率为6.29%。

4结论

注：单位面积能耗针对总建筑面积计算，即能耗/总建筑面积。

3）相对节能率的计算

相对节能率的计算公式：

本文模拟分析计算结果表明，该建筑暖通空调及照亮系统能耗值均处在合理范围内，各项能耗指标正常。该建筑相对于比对建筑的相对节能率达6.29%，能够符合建筑所在地安徽省对于居住建筑节能50%的要求。

式中：η为相对节能率；B1为实际建筑全年单位面积总

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.民用建筑能效测评标识管理暂行办法[Z].2009

[2]安徽省居住建筑节能设计标准(DB 34/1466-2011)[S].2011

The Applic a tion of PKPM in Building Ene rgy Effic ie nc y Eva lua tion

XU Hao-tian,ZHU Jian
School of Civil and Hydraulic Engineering,Hefei University of Technology

A residential building in Hefei,Anhui Province was taken for example,and the application of PKPM in building energy efficiency evaluation was introduced.The process of the modeling for this building was described,and the annual energy consumption of the building was simulated by PKPM and the relative energy-saving rate was calculated.Calculation results showed that the relative energy-saving rate of this building was up to 6.29%,and it reached the requirements of the energy conservation of residential buildings in Anhui province.

PKPM,energy efficiency evaluation,energy-saving

1003-0344（2014）05-078-4

2013-7-9

许浩天（1989～），男，硕士研究生；合肥市屯溪路193号合肥工业大学土木与水利工程学院（230009）；E-mail:347405527@qq.com