引言反射涂料的应用指在建筑围护结构表面涂上比普通围护结构反射率较高的涂料，反射更多的太阳辐射，是一种降低建筑负荷的有效措施。国内外学者致力于反射涂料的研究和测试。陈东平[1]等对不同热反射隔热涂料样品进行自然暴露试验，发现经2 a自然暴露，不同的热反射隔热涂料半球反射率基本在0.8~0.9之间，但经24个月，太阳光反射减少30%以上。Santamouris[2]等对国际市场14种类型的反射涂层进行研究，结果表明，在炎热的夏季条件下，使用反射涂料可以使白色混凝土瓦的表面温度降低4 ℃，夜间降低2 ℃。邱童[3]提出涂层稳态表面温度、等效热阻、热惰性修正系数等评价指标及方法，为隔热涂料的效果评价提供理论依据。莫天柱[4]等通过测算不同体形系数以及不同类型的建筑能耗，分析外墙使用反射涂料与普通涂料的建筑能耗变化率，将其折算为反射隔热涂料的等效热阻，从而提出重庆地区反射隔热涂料等效热阻取0.22 (m2·K)/W为宜。研究表明，反射涂料在夏热冬冷以及夏热冬暖地区的建筑应用具有比较明显的隔热降温作用，但对于寒冷地区建筑的全年能耗降低作用有限。涂料对寒冷地区建筑能耗影响程度与建筑墙体朝向、窗墙比等设计参数紧密相关。但建筑物的窗墙比和墙体朝向对具有反射涂料的建筑墙体传热及建筑能耗影响的研究相对缺乏。因此，以济南地区某办公建筑为研究对象，利用DeST模拟软件对不同朝向墙面涂刷反射涂料的建筑在不同窗墙比下的全年能耗进行分析。1建筑概况以一栋东西朝向的办公楼作为建模对象，建筑层数共6层，标准层面积870.19 m2，总面积约5 221.14 m2，首层建筑层高3.9 m，其余均为3.6 m，综合窗墙比0.3，体形系数0.21。建筑物的标准层平面图如图1所示。建筑物的热工性能参数如表1所示。房间内热扰指标如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.004.F001图1建筑物的标准层平面图10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.004.T001表1建筑物热工参数围护结构传热系数外墙0.34屋顶0.42外窗1.80隔墙0.94楼板0.44地面1.20［W/（m2·K）］10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.004.T002表2房间内热扰指标房间功能人均密度/(m2/人)灯光最大功率/(W/m2)设备最大功率/(W/m2)办公室4.011.020.0高级办公室8.018.013.0会议室2.511.05.0走廊50.05.00其他20.011.05.02基于DeST平台模拟建筑能耗2.1模型建立结合表1的建筑物热工参数，表2的房间内热扰的指标数据，从气象参数、围护结构、室内情况、空调供暖等方面设置模型。标准层模型如图2所示。建筑整体三维如图3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.004.F002图2标准层模型10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.004.F003图3建筑整体三维图2.2能耗计算方法假设建筑外墙使用反射隔热涂料后仅改变太阳光反射率，其他各项参数均相同。不透明的围护结构，吸收率+反射率=1，故计算过程中，通过软件改变办公建筑模型外墙的吸收率，模拟不同性能的反射涂料应用于围护结构后的情况。利用软件模拟，假设能耗模拟计算时间1 a。模拟得到全年累计耗冷量和耗热量，参照《公共建筑节能设计标准》（GB 50189—2015）[5]，计算全年供暖和空调总耗电量[6]。（1）全年供暖和空调总耗电量。E=EH+EC (1)式中：EC——全年空调耗电量，kWh/m2；EH——全年供暖耗电量，kWh/m2；E——全年供暖和空调总耗电量，kWh/m2。（2）全年空调耗电量。EC=QCA×SCOPT (2)式中：QC——全年累计耗冷量（通过动态模拟软件计算得到），kWh；A——总建筑面积，m2；SCOPT——供冷系统综合性能系数，取2.50。（3）严寒地区和寒冷地区全年供暖耗电量。EH=QHAη1q1q2 (3)式中：q1——标准煤热值，取8.14 kWh/千克标准煤；q2——发电煤耗，取0.360 千克标准煤/kWh；QH——全年累计耗热量（通过动态模拟软件计算得到），kWh；η1——热源为燃煤锅炉的供暖系统综合效率，取0.60。3结果与分析3.1热反射涂料建筑的能耗分析利用DeST软件模拟，得到全年逐时冷热负荷及全年累积的耗冷量和耗热量。计算可得全年空调耗电量及全年供暖耗电量。在墙体使用不同反射率涂料后，对全年空调耗电节省量、全年供暖耗电节省量及全年空调供暖耗电节省量进行分析。3.2不同朝向墙体节能量分析围护结构的传热与室外气温和太阳辐射有关，两者综合影响可通过室外综合温度体现。室外气温相同的情况下，室外综合温度与太阳辐射吸收系数ρ呈线性关系，计算公式为[7]：tz=tw+ρIα (4)式中：tw——室外空气温度，℃；ρ——围护结构外表面对太阳辐射的吸收率；I——太阳辐射照度，W/m2；α——围护结构外表面对流换热系数；冬季取23 W/(m2·K)，夏季取19 W/(m2·K)。不同朝向外墙接收的太阳辐射不相同。取夏季最热7月和冬季最冷1月的气象数据为研究对象，由式(4)得出各朝向外墙在不同太阳辐射吸收率下的室外综合温度，如图4和图5所示。由图4和图5可知，当外墙对太阳辐射的吸收率不断增加的过程中，7月份西墙室外综合温度变化量最大；1月份，南墙室外综合温度变化量远大于其他墙体。反射涂料的作用效果是增加太阳辐射的反射率，即减少太阳辐射吸收率，故室外综合温度相对减小。7月份室外综合温度减小利于减少能耗，1月份不利于节能。因此，7月份室外综合温度的变化量减去1月份的变化量，得到太阳辐射反射率变化后的总效果，值越大，说明该朝向外墙应用涂料后相比于其他朝向外墙作用效果好。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.004.F004图47月各墙平均综合温度10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.004.F005图51月各墙平均综合温度外墙室外综合温度增量变化量如表3所示。由表3可知，西墙作用效果相对最好，其次东墙和北墙，南墙效果相对最差。通过DeST软件，模拟各朝向墙体的全年耗电节能量进行定量分析各墙体节能情况。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.004.T003表3外墙室外综合温度增量变化量朝向综合温度变化量南墙-0.9北墙1.3东墙1.4西墙2.0选定建筑物一面墙体，保持面积不变。通过在DeST中改变建筑物朝向，改变这面墙体朝向，研究不同朝向墙体使用热反射涂料后反射率由0.2增至0.8的节能效果。不同朝向墙体的全年空调耗电节省量、全年供暖耗电节省量和全年空调供暖耗电节省量如图6所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.004.F006图6各朝向墙体耗电节能量由图6可知，全年空调耗电节省量优劣为：西墙南墙东墙北墙，叠加全年供暖耗电节省量，全年空调供暖耗电节省量优劣为：西墙东墙北墙南墙，其中南墙全年空调耗电节省量与全年供暖耗电增加量基本持平，故在南墙应用热反射涂料的全年节能效益极小。3.3窗墙比对节能量影响窗墙比对建筑能耗具有决定性因素。通过改变建筑模型不同朝向外墙的窗墙比，研究其对建筑物使用反射涂料后全年耗电节省量的影响。以反射率0.2作为基础工况，计算不同朝向墙体使用反射率0.8的涂料后的全年节能量，如图7所示。由图7可知，随着窗墙比的增加，西墙和北墙的全年节电量均呈下降趋势，且西墙线性关系较为明显，东墙在窗墙比为0.3时节电量最大。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.004.F007图7不同朝向窗墙比对全年节能量的影响综合窗墙比对全年耗电节省量影响如图8所示。由图8可知，当综合窗墙比为0.3时，反射率由0.2增至0.8，全年耗电节省量最大，为0.3 kWh/m2。在综合窗墙比为0.3时，以反射率0.2的全年耗电量作为基础工况，模拟得到全年空调耗电节省量、全年供暖耗电节省量以及全年空调供暖耗电节省量，如图9所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.004.F008图8综合窗墙比对全年耗电节省量的影响10.3969/j.issn.1004-7948.2022.05.004.F009图9全年空调、供暖能耗节省情况由图9可知，在济南办公建筑上运用热反射涂料具有一定节能效果。当涂料反射率达到0.8时，全年空调耗电节省量可达0.7 kWh/m2，故反射涂料运用在以全年冷负荷为主的建筑可获得较好的节能效果。4结语基于济南地区办公建筑，采用DeST软件模拟反射涂料对该地区建筑的能耗影响，得到以下结论：（1）建筑物不同朝向墙体使用热反射涂料后对节能量贡献不同。西墙、东墙及北墙使用涂料后利于建筑物节能，西墙节能效果相对最好。（2）改变不同朝向墙体的窗墙比发现，随着窗墙比的增加，西墙和北墙的全年节电量均呈下降趋势，西墙线性关系比较明显，东墙窗墙比为0.3时，节电量最大，当综合窗墙比为0.3时，全年节电量最大。（3）通过对建筑能耗研究分析，反射涂料对济南办公建筑具有一定节能效果，更适用于以全年冷负荷为主的类型建筑。