合肥市居住建筑的能耗分析

1、合肥市居住建筑的能耗分析张抗1,沈致和2 (1.合肥工业大学,安徽 合肥 230009; 2.合肥工业大学,安徽 合肥 230009)摘要：依据合肥市居住建筑节能设计标准实施细则规定的经济保温层厚度，采用DeST-h动态负荷分析软件，计算合肥市某住宅建筑外墙的不同保温层厚度对建筑能耗的影响，得出具体建筑的最佳保温层厚度。同时，分析了不同通风模式下房间的基础室温和建筑能耗，得出该地区在空调季不同月份最佳的通风方案，为居民合理的生活方式提供依据。关键词：DeST 居住建筑 能耗分析 通风模式0. 前言经济的快速发展必然导致能源消耗的迅速增长。其中建筑能耗的比例也不断增大。据统计，西方的发达国家建筑

2、能耗占中国总能耗的30%-40%，而中国的建筑能耗占总能耗的27.6%1.建筑围护结构的耗热量要占建筑采暖热耗的1/3以上，通过改善建筑物围护结构的热工性能，可以减少建筑冷、热负荷2.建筑能耗模拟技术作为建筑节能设计中最强有力的工具,得到了前所未有的重视。随着计算机技术的飞速发展和普及，大量复杂的计算变为可行。于是在上个世纪七十年代中期，逐渐形成了至今在美国两个著名的建筑模拟程序：BLAST和DOE。欧洲也于上个实际70年代初开始研究模拟分析的方法，开发的具有代表性的ESP-r。亚洲各个国家也逐渐认识到建筑模拟技术的重要性，先后投入大量力量进行研究开发，主要有日本的HASP和清华大学的DeST

3、（Designers Simulation Toolkits）3。为了使居住建筑从设计、施工到使用过程实现节能，合肥市建设委员会根据夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准( JGJ-2001)4制定并颁布实施了合肥市居住建筑节能设计标准实施细则(以下简称细则)5，从而使该地区居住建筑节能技术有法可依，这一标准的贯彻实施，对于改善环境、节约能源、提高经济和社会效益，起到重要作用，但在实施过程中，对于具体工程有很多问题还需要进一步深入研究。1. 建筑物的DeST建模1.1建筑物概况本文中的建筑是合肥市某住宅建筑，总建筑面积938.8 m2，共六层，建筑高度17.7m，一梯两户点式住宅。1.2 建筑几何模

4、型的建立根据建筑图纸在DeST中建立模型，建模过程主要包括建筑外形尺寸，建筑维护结构等参数的输入、房间内部热扰、运行时间、空调采暖运行条件的设置。建筑平面如图1。 作者简介：张抗（1984），男，合肥工业大学硕士研究生，安徽合肥工业大学南区661信箱。邮编：230009 联系电话Email：zkethan图1 建筑平面图1.3围护结构的构造及热工参数建筑围护结构的构造及热工参数如表1。表1 建筑围护结构的构造及热工参数围护结构做法,其中厚度单位mm传热系数(w/m2·k)外墙混合砂浆20+重砂浆空心砖240+聚苯乙烯泡沫塑料10/20/30+水泥砂浆31.2

5、36/0979/0.810屋面水泥砂浆20+钢筋混凝土200+聚苯乙烯泡沫塑料40+水泥砂浆201.708外窗中空玻璃6+9A+63.1楼板水泥砂浆20+钢筋混凝土100+水泥砂浆202.96挑空楼板水泥砂浆20+多孔混凝土200+钢筋混凝土130+水泥砂浆150.811内墙水泥砂浆20+重砂浆多孔砖200+水泥砂浆201.7082. DeST模拟的结果及分析2.1外墙不同保温层厚度对建筑能耗影响及分析为了探讨保温层厚度对能耗的影响,文中除了计算细则中规定的三种厚度,还计算了保温层厚度为40mm、50mm、60mm时的建筑能耗,计算结果如下图: 图2 冷负荷随保温层厚度变化图 图3 热负荷随保

6、温层厚度变化图 图4 总负荷随保温层厚度变化图 图5 不同通风计算模式下房间平均基础室温（1） 由图2可以看出随着外墙保温厚度的增加,冷负荷并没有减小反而增大,而且保温层厚度从30mm至40mm时,冷负荷增大幅度最为明显。分析其中的原因,随着外墙传热系数的减小,在夏季白天室外气温较高时,有利于隔绝室外的热量向室内传递,起到隔热的作用;但在夏季夜间或过渡季,室外温度相对室内温度较低时,反而不利于室内向室外传热,因此,出现冷负荷随着外墙传热系数的降低反而增加。（2） 由图3可以看出随着保温层厚度的增加,热负荷减小,而且,保温层厚度>30mm,热负荷随厚度减小幅度不明显。究其原因,由传热系数方

7、程 ,式中，外墙传热系数，W/(m2·k);，外墙内，外表面对流换热系数，W/(m2·k)；外墙第层构件厚度，m；外墙第层构件导热系数，W/(m·k)。可以看出其函数性质,随着厚度增加,传热系数减小,且函数的变化斜率减小,热负荷也随之减小。（3） 由图4可以看出随着保温层厚度的增加,总负荷减小,而且,保温层厚度>30mm,总负荷随厚度减小幅度不明显。综合（1）、（2）易见，总负荷受热负荷影响较大,并出现和热负荷相似的变化规律。综上可见,对于该工程保温层厚度采用30mm为最佳。2.2夏季不同通风时段对建筑物能耗及舒适性的影响夏季不同通风时段对建筑的能耗及舒适性

8、都有较大影响,笔者对以下四种通风时段分别进行了计算:（1）通风计算模式一：窗户全天打开；（2）通风计算模式二：窗户全天关闭；（3）通风计算模式三：窗户8:00-20:00打开,20:00-8:00关闭；（4）通风计算模式四：窗户8:00-20:00关闭,20:00-8:00打开。基础室温（没有任何空调系统下房间的温度）是表征建筑物热特性有效的数据指标， 通过基础室温可以了解建筑物本身的热性能.根据人们的生活习惯,当房间温度超过28时使用空调,对底层西侧主卧室空调季基础室温低于28和超过28分别进行了统计,如表2。表2 底层西侧主卧室空调季基础室温统计表月份基础室温<28总小时数基础室温2

9、8总小时数总小时数模式一六月102618720七月0744744八月20724744模式二六月1719720七月0744744八月0744744模式三六月22698720七月0744744八月0744744模式四六月43677720七月0744744八月0744744从表2中可以看出,六月份采用模式一时, 基础室温<28总小时数较其他模式明显多.从而减少了空调使用时间,节约电能,可见在六月份采用模式一是合适的.而在七、八月份这种优势并不明显。对七、八月份底层西侧主卧室平均基础室温进行比较,如图5.房间的平均基础室温在模式一下最低,模式四次之, 平均基础室温相差0.35左右，模式一情况下的

10、房间舒适度为最佳.虽然模式一较模式四的房间基础室温略小，但是通过对建筑物总体冷负荷的计算，模式一的建筑物总体冷负荷较模式四多20%左右。可见，模式一并非是的最佳通风模式, 模式四是比较合适的通风方式.对于七、八月合肥市住宅建筑,加强夜间通风不仅有利于降低房间温度,而且对应的能耗也较小。3.结论1. 外墙传热系数的变化对全年冷负荷影响不大，降低外墙传热系数虽然对降低全年总能耗效果明确，但由于影响因素主要取决于热负荷的降低，而热负荷占建筑物总能耗的比重不大，所以，其影响幅度不明显。因此，在进行围护结构热工设计时，切不可生搬硬套寒冷地区的节能方法，不顾气候差异而简单地采用降低墙体传热系数、增加保温材料厚度来达到节能的目的。2. 空调季不同月份通风模式应区别对待,对于六月份采用全天开窗通风的模式(雨天除外),这样可以减少空调运行时间,节约用电:对于七、八月份,增加夜间通风不仅可以提高房间舒适度，还可以减小建筑物能耗，这是一种值得提倡的生活方式。 参考文献1 李仕国,王烨.中国建筑能耗现状及节能措施概述J.环境科学与管理，2008,33(2):6-92 黄德中,沈吉宝.建筑节能技术综述J.太阳能学报，2007,28(6):682-6883 燕达,谢晓