单体住宅建筑围护结构采暖能耗分析

1/7单体住宅建筑围护结构采暖能耗分析提要本文使用集成于CAD之上的模拟软件DESTDESIGNERSSIMULATIONTOOLKIT,通过状态空间法计算房间的冷、热负荷和热特性,对北京地区典型的板式和塔式住宅建筑进行了逐时模拟计算。计算中考虑建筑外表面的阴影遮挡、建筑内部发热量、房间与外界以及房间之间的通风换气。最后得出不同朝向、体形系数、外墙传热系数时建筑的采暖耗热量与热负荷指标。通过分析这些结果，得出不同建筑参数对冬季两个采暖指标的影响，从而给出住宅建筑整体设计的相关指导性结果。对实际中可能出现的朝向、体形系数的建筑，本文则给出了耗热量和热负荷指标的变化比例。为了达到节能要求，对于偏东西朝向或体形系数超出标准的建筑物，需要降低围护传热系数，加强保温性能，以满足节能住宅相关标准。关键词耗热量指标热负荷指标住宅建筑一、前言目前，建筑能耗占国家总能耗的第一位。我国的建筑能耗约占总能耗的25，在一些发达国家可高达3040，因此建筑节能具有非同一般的意义。在建筑能2/7耗中，使用能耗约占总能耗的8090。建筑围护结构能耗是建筑使用能耗的重要组成部分，其占建筑能耗的比例随建筑类型的不同而有差异，其中住宅建筑的围护结构能耗所占比例圈套。减少住宅建筑的围护结构能耗对于建筑节能具有非同一般的意义。二、计算对象描述与条件设定在DEST软件中构造住宅建筑，砖混结构的板式与塔式住宅，通过模拟计算得出其冬季采暖的耗热量与热负荷指标。图1板式和塔式建筑平面图及各户编号计算中使用北京地区气象数据，采暖期平均外温为，低于9时间为122小时，平均总辐射强度为384W/M2，平均散射辐射强度为11W/M2。采暖天数由11月12日至次年3月20日，共129天。建筑内部发热量按照民用建筑节能设计标准定义采暖期内住宅单位建筑面积的建筑物内部得热量为/M2。房间与外界的换气次数按照3/7建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法中建筑外窗空气渗透性能分级规定的级水平定义，即空气渗透量为3MH。内部房间之间的换气次数为次。建筑围护结构定义表1类别板楼塔楼构件名称导热热阻表南向角度270度255度240度225度210度195度180度6层板楼耗热量16层板楼耗热量6层板楼热负荷16层板楼热负荷按照最大的幅度计算，板楼与塔楼的耗热量分别增加和，热负荷分别增加和。6层板楼和16层塔楼不同朝向时的耗热量指标图2不同朝向时势建筑物耗热量指标朝向对耗热量指标、热负荷招标的影响可总结为1建筑物朝向的变化主要为接受的太阳辐射多少的变化2建筑物朝南时耗热量和热负荷最小，南向角度变4/7化后，两指标祭同程度地增大；3板楼的耗热量和热负荷受朝向影响较大，塔楼则不明显；4部分房间由于所处位置的原因，会有相反的变化，但不影响整幢建筑的变化趋势。2不同体形系数计算结果图3建筑物大批量指标随体形系数变化曲线图4建筑物热负荷指标随体形系数变化曲线体形系数对耗热量指标、热负荷指标的影响可总结为1随着体形系数增加，建筑的耗热量与热负荷指标分别提高；2体形系数接近时，板式和塔式建筑耗热量基本相当，而塔式建筑的热负荷明显大于板式；3体形系数对建筑耗热量和热负荷的影响程度不同；板式建筑变化趋势更明显。5/7转贴于论文联盟HTTP/同外墙传热系数计算结果不同外墙保温厚度时的建筑耗热量与热负荷指标表36层板楼16层塔楼外墙保温厚度MM外墙传热系数W/耗热量指标W/M2热负荷指标W/M2外墙保温厚度MM外墙传热系数W/耗热量指标W/M2热负荷指标W/M20015303050507080100建筑耗热量与热负荷指标随外墙传热系数减小比例表4外墙传热系数减小耗热量减小热负荷减小外墙传热系数减小耗热量减小热负荷减小根据外墙、外窗、屋顶的传热系数及各自面积，可以由计算出整个建筑的综合传热系数K。6/7建筑耗热量与热负荷指标随综合传热系数减小比例表6层板楼16层塔楼综合传热系数K减小耗热量减小热负荷减小综合传热系数K减小耗热量减小热负荷减小建筑的耗热量减小比例与建筑综合传热系数K的减小比例基本一致，建筑的热负荷减小比例低于耗热量的减小比例。四、结论根据以上结果，可以总结出节能建筑朝向、体形系数、窗墙比以及外墙传热系数的取值情况。建筑朝向尽可能是坐北朝南，即南向角度0度，偏东或偏西尽量不超过15度。最好的体形是长轴朝东西的长方形，板式住宅优于点式住宅。在可能的情况下，应尽量避免建造东西向建筑。在建筑物各部分围护结构传热系数和窗墙面积比不变的情况下，耗热量与热负荷指标随体形系数增大而升高。在满足建筑功能的前提下，体形系数应尽量小，一般建筑都应控制在以下，高层建筑更容易做到这一点。外围护结构的传热系数则应该综合考虑外墙、外窗以及屋顶等等，因为