典型節(jié)能住宅采暖期能耗計算分析.

1、典型節(jié)能住宅采暖期能耗計算分析        摘要 本文簡要介紹了某住宅樓的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其熱工特性，選取典型的戶型對其能耗進(jìn)行了采暖季的逐時計算分析，并根據(jù)熱泵機(jī)組的COP特性及運(yùn)行模式對其耗電量進(jìn)行了計算分析計算，同時還對新風(fēng)量、室內(nèi)計算溫度、圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)等的變化對建筑能耗的影響進(jìn)行了分析研究，提出了降低建筑能耗的一些想法和思路。關(guān)鍵詞 圍護(hù)結(jié)構(gòu) 新風(fēng)負(fù)荷 建筑能耗        1 概述某住宅樓是座廟會適度低能耗的高級住宅建筑

2、，其外圍護(hù)結(jié)構(gòu)經(jīng)歐洲建筑物理學(xué)家進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，采用了多項節(jié)能措施，保溫性能高于現(xiàn)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。為了掌握冬季采暖能耗和采暖期運(yùn)行耗是量情況，我們對該住宅樓內(nèi)的典型戶型進(jìn)行冬季采暖期能耗計算，并對風(fēng)冷熱泵配備電加熱采暖方式的耗電量進(jìn)行分析計算。2 冬季建筑能耗計算方法建筑能耗模擬方法有許多種，其采用能耗計算方法應(yīng)用較多的通常是：度日計算法和逐時計算法。度日計算法是將整個采暖期按度日值計算能耗，具有簡單快速的特點(diǎn)，當(dāng)建筑物用途及系統(tǒng)恒定時，用這種方法是合理的。其基本公式為： Q = Kt*DD / 式中：Q-采暖期能耗 Kt-總熱損失系統(tǒng)； DD-度日值： -系統(tǒng)的效率逐時計算法是最復(fù)雜，也是最準(zhǔn)確的

3、一種能耗計算法，它是根據(jù)室外逐時的氣象數(shù)據(jù)，室內(nèi)設(shè)計參數(shù)，逐時計算出建筑的能耗。其代表軟件有：美國政府的DOE2，美國軍方的BLAST和室內(nèi)環(huán)境溫度和能耗模擬軟件DEROB。DOE2是世界上功能最強(qiáng)大的建筑能耗模擬軟件，其界面固定，對室外氣象參數(shù)要求很高，用起來很費(fèi)時間。我們采用室內(nèi)環(huán)境溫度和能耗模擬軟件來計算錦繡大地公寓逐時的能耗情況。程序是通過建立R-G（熱阻-熱容）網(wǎng)絡(luò)，并對網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)建立方程組進(jìn)行求解，從而模擬出瞬態(tài)的傳熱過程。采用該程序軟件進(jìn)行能耗計算，需要輸入逐時的室外氣象數(shù)據(jù)，這里采用北京地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)年的逐時氣象參數(shù)，它是根據(jù)北京地區(qū)過去三十年的氣象數(shù)據(jù)，由科學(xué)統(tǒng)計方法所生成的。3

4、 北京氣候特點(diǎn)和氣象參數(shù)整理北京位于華北平原北端，屬大陸性季節(jié)氣候。冬季寒冷干燥，采明期長達(dá)4個多月。北京冬季晝夜溫差大，最冷溫度低，但是低溫發(fā)生時間短，最低溫度多發(fā)生在清晨。北京市計算用采暖期的天數(shù)為129天，自11月9日到第二年3月17日；采暖期室外平均溫度：1-1.6；采暖期采暖室外計算（干球）溫度（）：-9。通過對北京氣象溫度進(jìn)行頻譜分析，可以了解北京市室外溫度的分布情況，高低溫發(fā)生時間及累計小時數(shù)。統(tǒng)計數(shù)據(jù)中11月9日至第二年3月17日的室外干球溫度頻譜圖形見圖1。 圖1 溫度-發(fā)生時間頻譜曲線從圖1溫度-發(fā)生時間頻譜曲線中可以看出，冬季采暖期室外溫度大部分都在-10到7之間，其最低

5、氣溫-17.2，最高氣溫16，平均值-1.6。氣象數(shù)據(jù)來源是從北京市氣象臺購買的。標(biāo)準(zhǔn)年數(shù)據(jù)是科研人員根據(jù)氣象臺測得的30年的氣象資料，科學(xué)地計算統(tǒng)計出的一套全年逐是的氣象參數(shù)數(shù)據(jù)，用于提供給科學(xué)研設(shè)計人員作為計算依據(jù)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)年的氣象參數(shù)算得的建筑耗能量是科學(xué)的，比較能符合實際情況的。4 建筑類型和牲參數(shù)及中戶型空調(diào)系統(tǒng)描述41 戶型的選擇及簡介該節(jié)能住宅樓為高層住宅建筑，分為A、B、C三座，各座建筑外型和戶型是不盡相同的。為了準(zhǔn)確的掌握不同戶型的冬季采暖期能耗和采暖運(yùn)行耗電量情況，應(yīng)選用典型的建筑類型進(jìn)行計算。經(jīng)過比較，選擇面積較大，朝向不利的C座B戶型和面積較小，朝向有利的A座E戶型作為

6、計算對象，并對每個戶型分標(biāo)準(zhǔn)層和首層進(jìn)行計算。C座B戶型建筑面積為156.8m2，層高2.8m，位于C座的東北角；A座E戶型建筑面積為139.00m2，層高2.8m，位于A座的西南角。42 戶型的建筑特性參數(shù)介紹民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住部分）北京地區(qū)實施細(xì)則（以下簡稱細(xì)則）對居住建筑各部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)限值有所規(guī)定，下表是細(xì)則規(guī)定的圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)與該住宅樓的圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)及有關(guān)參數(shù)。         細(xì)則    錦繡大地公寓  

7、60; 外墻傳熱系數(shù)W/(m2·K)    0.82    0.43    外窗傳熱系數(shù)W/(m2·K)    4.0    2.2    屋頂傳熱系數(shù)W/(m2·K)    0.6    0.2   

8、0;地板傳熱系數(shù)（不采暖地下室上部地板）W/(m2·K)    0.55    0.43    單位建筑面積的建筑物內(nèi)部得熱量（W/m2)    3.8    不考慮    室內(nèi)計算溫度（）    16    20    另外計算

9、用的其他參數(shù)如下：1內(nèi)走廊（公共區(qū)域）冬季設(shè)計溫度：t=12。2不考慮戶型內(nèi)主要電氣設(shè)備及人體負(fù)荷內(nèi)部發(fā)熱量。3戶型居住人數(shù)：4人。4新風(fēng)量：30 m3/（h·人）。5外墻組成：由外到內(nèi)依次為：瑞博蘭干掛磚幕墻，流通空氣層，100mm厚聚苯板保溫隔熱層，200mm現(xiàn)澆混凝土。6樓板樓面做法：樓板為160200mm現(xiàn)澆混凝土。樓板上有50mm厚陶?；炷粒樟由嫌?0mm厚水泥砂漿或地磚等。7.地下車庫沒有采暖，計算溫度5。8兩戶型鄰居家及上下樓層戶內(nèi)均按有人考慮計算溫度。43 戶型的空調(diào)系統(tǒng)介紹以上戶型的空調(diào)系統(tǒng)為風(fēng)冷管道式熱泵空調(diào)機(jī)組加輔助電加熱，其運(yùn)行參數(shù)和模式為：1室外溫度t

10、>-2 熱泵機(jī)組運(yùn)行2室外溫度-6t-2 熱泵機(jī)組與一檔電加熱同時開啟。3室外溫度t-6 熱泵機(jī)組關(guān)閉，二檔電加熱開啟。4A座E戶型選用的電加熱為5kW。5C座B戶型選用的電加熱為3+3kW。44 空調(diào)熱泵機(jī)組COP的說明機(jī)組的COP性能曲線見下圖：圖2、圖3。圖2 TSA30BR空調(diào)熱泵機(jī)組的COP性能曲線圖3 TSA2020BR空調(diào)熱泵機(jī)組的COP性能曲線5 冬季能耗逐時計算結(jié)果51 按設(shè)計條件的計算結(jié)果按照民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)北京地區(qū)實施細(xì)則，北京地區(qū)普通住宅建筑耗熱量指標(biāo)不應(yīng)超過20.6W/m2。需要特別指出的是這個指標(biāo)是以單位建筑面積的建筑物內(nèi)部得熱量為3.8 W/m2，平均室

11、內(nèi)溫度16計算得出的，而本文中兩戶型的能耗計算不考慮單位建筑面積的建筑物內(nèi)部提熱量，平均室內(nèi)溫度按20考慮。冬季能耗分為兩部分，一部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗，由計算程序計算出逐時的轉(zhuǎn)護(hù)結(jié)構(gòu)能耗，另一部分為新風(fēng)能耗，根據(jù)氣象數(shù)據(jù)中逐時的室外溫度和相對濕度及室內(nèi)溫度20，室內(nèi)相對溫度按我國暖通設(shè)計規(guī)范取40%，新風(fēng)量按要求每戶為120m3/h，由以上數(shù)據(jù)，采用室內(nèi)外焓差計算出各戶逐時新風(fēng)能耗。計算結(jié)果見表1。各戶能耗計算結(jié)果匯總表 表1     室內(nèi)溫度    傳熱系數(shù)    新風(fēng)量

12、60;   戶型    能耗    面積能耗指標(biāo)    圍護(hù)結(jié)構(gòu)    新風(fēng)    總計    圍護(hù)結(jié)構(gòu)    新風(fēng)    總計    （）    W/(m2·

13、K)    m3/h        W·h    W·h    W·h    W/m2    W/m2    W/m2    20    0.43  

14、  120    A-E-F    5400000    4445143    9845143    12.55    10.33    22.88    20    0.43   

15、0;120    A-E-S    4400000    4445143    8845143    10.22    10.33    20.55    20    0.43    120 

16、;   C-B-F    7500000    4445143    11945143    17.43    10.33    24.61    20    0.43    120  &#

17、160; C-B-S    6300000    4445143    10745143    14.64    10.33    22.13    A-E-F:A座E戶型首層    A-E-S:A座E戶型標(biāo)準(zhǔn)層     

18、;               C-B-F:C座B戶型首層    C-B-S:C座B戶型標(biāo)準(zhǔn)層                    52 新風(fēng)量改變對計算結(jié)果的影響根據(jù)氣象數(shù)據(jù)中逐時的室外溫度和相對濕度及室內(nèi)

19、溫度20，室內(nèi)相對濕度按我國暖通設(shè)計規(guī)范取40%，新風(fēng)量由每戶為120 m3/h變?yōu)?0 m3/h，由以上數(shù)據(jù)，采用室內(nèi)外焓差計算出各戶逐時新風(fēng)能耗。其他條件不變，計算結(jié)果見表2。    53 室內(nèi)計算溫度變化對計算結(jié)果的影響根據(jù)氣象數(shù)據(jù)中逐時的室外溫度和相對濕度及室外內(nèi)溫度18，室內(nèi)相對濕度按我國暖通設(shè)計規(guī)范取40%，新風(fēng)量每戶為120 m3/h，由以上數(shù)據(jù)，采用室外焓差計算出各戶逐時新風(fēng)能耗。其他條件不變，計算結(jié)果見表2。條件改變后各戶能耗計算結(jié)果匯總表 表2     室內(nèi)溫度   

20、; 傳熱系數(shù)    新風(fēng)量    戶型    能耗    面積能耗指標(biāo)    圍護(hù)結(jié)構(gòu)    新風(fēng)    總計    圍護(hù)結(jié)構(gòu)    新風(fēng)    總計   &#

21、160;（）    W/(m2·K)    m3/h        W·h    W·h    W·h    W/m2    W/m2    W/m2    2

22、0    043    80    A-E-F    5400000    2963429    8363429    12.55    6.89    19.43    20  

23、  043    80    A-E-S    4400000    2963429    7363429    10.22    6.89    17.11    20    043    80    C-B-F