導(dǎo)語：節(jié)能住宅采暖計(jì)算管理論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

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(duì)其能耗進(jìn)行了采暖季的逐時(shí)計(jì)算分析，并根據(jù)熱泵機(jī)組的COP特性及運(yùn)行模式對(duì)其耗電量進(jìn)行了計(jì)算分析計(jì)算，同時(shí)還對(duì)新風(fēng)量、室內(nèi)計(jì)算溫度、圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)等的變化對(duì)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(huì)適度低能耗的高級(jí)住宅建筑，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(jì)，采用了多項(xiàng)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(duì)該住宅樓內(nèi)的典型戶型進(jìn)行冬季采暖期能耗計(jì)算，并對(duì)風(fēng)冷熱泵配備電加熱采暖方式的耗電量進(jìn)行分析計(jì)算。

2冬季建筑能耗計(jì)算方法

建筑能耗模擬方法有許多種，其采用能耗計(jì)算方法應(yīng)用較多的通常是：度日計(jì)算法和逐時(shí)計(jì)算法。

度日計(jì)算法是將整個(gè)采暖期按度日值計(jì)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(shí)，用這種方法是合理

的。其基本公式為：

Q=Kt*DD/η

式中：Q----采暖期能耗

Kt----總熱損失系統(tǒng)；

DD----度日值：

Η----系統(tǒng)的效率

逐時(shí)計(jì)算法是最復(fù)雜，也是最準(zhǔn)確的一種能耗計(jì)算法，它是根據(jù)室外逐時(shí)的氣象數(shù)據(jù)，室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)，逐時(shí)計(jì)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(duì)室外氣象參數(shù)要求很高，用起來很費(fèi)時(shí)間。我們采用室內(nèi)環(huán)境溫度和能耗模擬軟件來計(jì)算錦繡大地公寓逐時(shí)的能耗情況。程序是通過建立R-G（熱阻-熱容）網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)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(jì)算，需要輸入逐時(shí)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(shí)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(jì)方法所生成的。

3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(gè)多月。北京冬季晝夜溫差大，最冷溫度低，但是低溫發(fā)生時(shí)間短，最低溫度多發(fā)生在清晨。北京市計(jì)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(jì)算（干球）溫度（℃）：-9℃。

通過對(duì)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(shí)間及累計(jì)小時(shí)數(shù)。統(tǒng)計(jì)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(shí)間頻譜曲線

從圖1溫度-發(fā)生時(shí)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(tái)購買的。標(biāo)準(zhǔn)年數(shù)據(jù)是科研人員根據(jù)氣象臺(tái)測得的30年的氣象資料，科學(xué)地計(jì)算統(tǒng)計(jì)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(jì)人員作為計(jì)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(shí)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

4．1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(jì)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戶型作為計(jì)算對(duì)象，并對(duì)每個(gè)戶型分標(biāo)準(zhǔn)層和首層進(jìn)行計(jì)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。

4．2戶型的建筑特性參數(shù)介紹

《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（采暖居住部分）北京地區(qū)實(shí)施細(xì)則（以下簡稱細(xì)則）對(duì)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

外墻傳熱系數(shù)[W/(m2·K)]0.820.43

外窗傳熱系數(shù)[W/(m2·K)]4.02.2

屋頂傳熱系數(shù)[W/(m2·K)]0.60.2

地板傳熱系數(shù)（不采暖地下室上部地板）[W/(m2·K)]0.550.43

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(jì)算溫度（℃）1620

另外計(jì)算用的其他參數(shù)如下：

1．內(nèi)走廊（公共區(qū)域）冬季設(shè)計(jì)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：30m3/（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160～200mm現(xiàn)澆混凝土。樓板上有50mm厚陶粒混凝土，陶粒層上有40mm厚水泥砂漿或地磚等。

7.地下車庫沒有采暖，計(jì)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(jì)算溫度。

4．3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>-2℃熱泵機(jī)組運(yùn)行

2．室外溫度-6℃＜t≤-2℃熱泵機(jī)組與一檔電加熱同時(shí)開啟。

3．室外溫度t≤-6℃熱泵機(jī)組關(guān)閉，二檔電加熱開啟。

4．A座E戶型選用的電加熱為5kW。

5．C座B戶型選用的電加熱為3+3kW。

4．4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2TSA30BR空調(diào)熱泵機(jī)組的COP性能曲線

圖3TSA2020BR空調(diào)熱泵機(jī)組的COP性能曲線

5冬季能耗逐時(shí)計(jì)算結(jié)果

5．1按設(shè)計(jì)條件的計(jì)算結(jié)果

按照《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》北京地區(qū)實(shí)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(gè)指標(biāo)是以單位建筑面積的建筑物內(nèi)部得熱量為3.8W/m2，平均室內(nèi)溫度16℃計(jì)算得出的，而本文中兩戶型的能耗計(jì)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(jì)算程序計(jì)算出逐時(shí)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(shí)的室外溫度和相對(duì)濕度及室內(nèi)溫度20℃，室內(nèi)相對(duì)溫度按我國暖通設(shè)計(jì)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(jì)算出各戶逐時(shí)新風(fēng)能耗。計(jì)算結(jié)果見表1。

各戶能耗計(jì)算結(jié)果匯總表表1

室內(nèi)溫度傳熱系數(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(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)新風(fēng)總計(jì)

（℃）W/(m2·K)m3/hW·hW·hW·hW/m2W/m2W/m2

200.43120A-E-F54000004445143984514312.5510.3322.88

200.43120A-E-S44000004445143884514310.2210.3320.55

200.43120C-B-F750000044451431194514317.4310.3324.61

200.43120C-B-S630000044451431074514314.6410.3322.13

A-E-F:A座E戶型首層A-E-S:A座E戶型標(biāo)準(zhǔn)層

C-B-F:C座B戶型首層C-B-S:C座B戶型標(biāo)準(zhǔn)層

5．2新風(fēng)量改變對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響

根據(jù)氣象數(shù)據(jù)中逐時(shí)的室外溫度和相對(duì)濕度及室內(nèi)溫度20℃，室內(nèi)相對(duì)濕度按我國暖通設(shè)計(jì)規(guī)范取40%，新風(fēng)量由每戶為120m3/h變?yōu)?0m3/h，由以上數(shù)據(jù)，采用室內(nèi)外焓差計(jì)算出各戶逐時(shí)新風(fēng)能耗。其他條件不變，計(jì)算結(jié)果見表2。

5．3室內(nèi)計(jì)算溫度變化對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響

根據(jù)氣象數(shù)據(jù)中逐時(shí)的室外溫度和相對(duì)濕度及室外內(nèi)溫度18℃，室內(nèi)相對(duì)濕度按我國暖通設(shè)計(jì)規(guī)范取40%，新風(fēng)量每戶為120m3/h，由以上數(shù)據(jù)，采用室外焓差計(jì)算出各戶逐時(shí)新風(fēng)能耗。其他條件不變，計(jì)算結(jié)果見表2。

條件改變后各戶能耗計(jì)算結(jié)果匯總表表2

室內(nèi)溫度傳熱系數(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(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)新風(fēng)總計(jì)

（℃）W/(m2·K)m3/hW·hW·hW·hW/m2W/m2W/m2

200．4380A-E-F54000002963429836342912.556.8919.43

200．4380A-E-S44000002963429736342910.226.8917.11

200．4380C-B-F750000029634291046342917.436.8921.55

200．4380C-B-S63000002963429926342914.646.8919.08

180．43120A-E-F49000003932161883216111.399.1420.52

180．43120A-E-S4000000393216179321619.299.1418.43

180．43120C-B-F680000039321611073216115.809.1422.11

180．43120C-B-S57000003932161963216113.259.1419.84

200．82120A-E-F680000044451431124514315.8010.3326.13

200．82120A-E-S560000044451431004514313.0110.3323.34

200．82120C-B-F890000044451431334514320.6810.3327.49

200．82120C-B-S740000044451431184514317.2010.3324.40

5．4外墻傳熱系數(shù)的改變對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響

根據(jù)氣象數(shù)據(jù)中逐時(shí)的室外溫度和相對(duì)濕度及室內(nèi)溫度20℃，室內(nèi)相對(duì)濕度按我國暖通設(shè)計(jì)規(guī)范新風(fēng)量每戶為120m3/h，外墻傳熱系數(shù)改為細(xì)則中規(guī)定0.82W/(m2·K)。由以上數(shù)據(jù)，計(jì)算出各戶逐時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗和新風(fēng)能耗。其他條件不變，計(jì)算結(jié)果見表2。

由此可見，當(dāng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能較好時(shí)新風(fēng)量的變化對(duì)建筑能耗的影響較大，占到總能耗的40%～50%，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的性能越好，新風(fēng)負(fù)荷能耗在總能耗中占的比例越大。當(dāng)新風(fēng)量減小1/3時(shí)，各戶型能耗減15%左右；當(dāng)室內(nèi)計(jì)算溫度由20℃降為18℃時(shí)，各戶型能耗減小10%左右；外墻傳熱系數(shù)改為細(xì)則中規(guī)定的0.82W/(m2·K)時(shí)，即比原外墻傳熱系數(shù)增大近1倍時(shí)，各戶型能耗減小12%左右。因此，新風(fēng)量的加在和室內(nèi)溫度的提高，提高了室內(nèi)舒適水平，但付出增加能耗量的代價(jià)，只有合理的選擇新風(fēng)量和提高維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱水工性能，才能降低能耗。

6風(fēng)冷熱泵配備電加熱采暖方式的耗電量分析計(jì)算

逐時(shí)耗電量計(jì)算結(jié)果

1．A座E戶型標(biāo)準(zhǔn)層：

1）采暖期平均每日耗電量：（kW·h）4934

2）采暖期總耗電量：（kW·h）6365.10

3）采暖期能耗最大日耗電量：（kW·h）95.30

2．A座E戶型首層：

1）采暖期平均每日耗電量：（kW·h）54.59

2）采暖期總耗電量：（kW·h）7042.25

3）采暖期能耗最大日耗電量：（kW·h）104.39

3．C座B型標(biāo)準(zhǔn)層：

1）采暖期平均每日耗電量：（kW·h）55.98

2）采暖期總耗電量：（kW·h）7221.00

3）采暖期能耗最大日耗電量：（kW·h）116.64

4．C座B戶型首層：

1）采暖期平均每日耗電量：（kW·h）61.82

2）采暖期總耗電量：（kW·h）7975.29

3）采暖期能耗最大日耗電量：（kW·h）127.29

以上結(jié)果是根據(jù)在設(shè)計(jì)條件下計(jì)算的能耗結(jié)果計(jì)算出的，對(duì)于因設(shè)計(jì)條件改變后的能耗計(jì)算結(jié)果，耗電量可根據(jù)上述計(jì)算方法是很容易的計(jì)算出來，此處就不再進(jìn)一步分析了。

參考文獻(xiàn)

1民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住部分）北京地區(qū)實(shí)施細(xì)則

2王清勤，加拿大建筑能耗模擬軟件和節(jié)能規(guī)范實(shí)施軟件，建筑科學(xué)1997.4