典型節(jié)能住宅采暖期能耗計(jì)算

1、典型節(jié)能住宅采暖期能耗計(jì)算    摘要 本文簡(jiǎn)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

2、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(jiǎn)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 / 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(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(guó)政

3、府的doe2，美國(guó)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(lái)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(lái)計(jì)算錦繡大地公寓逐時(shí)的能耗情況。程序是通過(guò)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(guò)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(guò)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(zhǎng)達(dá)4個(gè)多月

4、。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(guò)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(lái)源是從北京市氣象臺(tái)購(gòu)買的。標(biāo)準(zhǔn)年數(shù)據(jù)是科研人

5、員根據(jù)氣象臺(tái)測(cè)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41 戶型的選擇及簡(jiǎn)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(guò)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

6、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(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(jiǎn)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)   

7、0;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    地板傳熱系數(shù)（不采暖地下室上部地板）w/(m2·k)   

8、; 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(jì)算溫度（）    16    20 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：30

9、 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厚陶粒混凝土，陶粒層上有40mm厚水泥砂漿或地磚等。7.地下車庫(kù)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。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>-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(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。4a座e戶型選用的電

10、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(shuō)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(shí)計(jì)算結(jié)果51 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(guò)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3.8 w/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

11、，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(guó)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

12、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/h       &#

13、160;w·h    w·h    w·h    w/m2    w/m2    w/m2    20    0.43    120    a-e-f    540000

14、0    4445143    9845143    12.55    10.33    22.88    20    0.43    120    a-e-s    4400000 

15、60;  4445143    8845143    10.22    10.33    20.55    20    0.43    120    c-b-f    7500000   &

16、#160;4445143    11945143    17.43    10.33    24.61    20    0.43    120    c-b-s    6300000    4445143    10745143    14.64    10.33    22.13    a-e-f:a座e戶型首層 &