单体住宅建筑围护结构采暖能耗分析

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1、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DeST(Designer'sSimulationToolkit),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

2、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（包括建材生产能耗、建筑施工能耗、建筑使用能耗）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30%～40%，因此建筑节能具有非同一般的意义。在建筑能耗中，使用能耗（按期50年计）约占总能耗的80%～90%。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

3、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（图1），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（左）和塔式（右）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-1.4℃，低于-9℃时间为122小时，平均总辐射强度为3842，平均散射辐射强度为1142。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》（采暖居住建筑部分）定义采暖期内住宅单位建筑面积的建筑物内部得热量（包括炊事、

4、照明、家电和人体散热）为3.82。房间与外界的换气次数按照《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》（GB7107）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2.5m3(m·h)。内部房间之间的换气次数为0.5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（m3K)/2构件名称导热热阻（m3K)/2外墙37砖外墙0.6291.04混凝土保温外墙0.6471.02内墙24砖外墙0.3381.10混凝土隔墙0.2371.24楼梯间内墙37砖内墙0.6290.83混凝土保温内墙0.6470.82屋顶加气混凝土保

5、温屋面0.6070.54加气混凝土保温屋面0.6070.54楼地混凝土保温楼地3.2390.29混凝土保温楼地3.2390.29楼板钢筋混凝土保温楼板1.8950.32钢筋混凝土保温楼板1.8950.32门双层实体木制外门――2.3双层实体木制外门――2.3窗双层铝合金窗――3.2双层铝合金窗――3.2三、模拟计算结果及分析　　　　1．不同朝向计算结果　　　　　　　　　　　　　　　　　　　不同朝向的耗热量与热负荷结果汇总（2）表2　　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19.6319.83240.3320.8021.0421.112

6、1.17　16层板楼耗热量18.6718.8019.1619.4519.5219.4519.45　6层板楼热负荷37.7138.5442.2845.0246.2746.8547.49　16层板楼热负荷38.6438.6738.8438.9739.0139.0539.17　　按照最大的幅度计算，板楼与塔楼的耗热量分别增加7.8%和4.5%，热负荷分别增加25.9%和1.4%。　　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（2）　　　　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

7、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