典型節(jié)能住宅采暖期能耗計(jì)算分析(精)

1、典型節(jié)能住宅采暖期能耗計(jì)算分析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)行模式對其耗電量進(jìn)行了計(jì)算分析計(jì)算，同時(shí)還對新風(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)適度低能耗的高級住宅建筑，其外圍護(hù)結(jié)構(gòu)經(jīng)歐洲建筑理學(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，并對風(fēng)冷熱泵配備

2、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=K*DD/nt式中：Q采暖期能耗K總熱損失系統(tǒng)；DD度日值：H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

3、面固定，對室外氣象參數(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

4、到第二年3月17日；采暖期室外平均溫度：1-1.6°C；采暖期采暖室外計(jì)算（干球）溫度（°C）：-9°C。通過對北京氣象溫度進(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-io°c到7°C之間，其最低氣溫-17.2C，最高氣溫16C，平均值-1.6C。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

5、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)算對象，并對每個(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

6、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（以下簡稱細(xì)則)對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/血K)0.820.43外窗傳熱系數(shù)W/(m2K)4.02.2屋頂傳熱系數(shù)W/(m2K)0.60.2地板傳熱系數(shù)(不采暖地下室上部地板)W/(m2K)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(C)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°C。

7、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. 地下車庫沒有采暖，計(jì)算溫度5C。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>-2C熱泵機(jī)組運(yùn)行2. 室外溫度-6CVtW-

8、2C熱泵機(jī)組與一檔電加熱同時(shí)開啟。3. 室外溫度t<-6C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°C計(jì)算得出

9、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20C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)的室外溫度和相對濕度及室內(nèi)溫度20C，室內(nèi)相對溫度按我國暖通設(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)溫傳熱系數(shù)新風(fēng)戶型能耗面積能耗指標(biāo)度量圍護(hù)結(jié)構(gòu)新風(fēng)總計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)新風(fēng)總計(jì)(C)W/(m2K)m3/hWhWhWhW/m2W/m2W/m2200.43120A-E-F54000004445143984514312.5510.3322.88200.43120A-E-S44000004445143884514310.2210.3320.55200.43120C-B-F750000044451431194514317.4310.3324.61200.43120C-B-S630000044451431074514314.6410.3322.13A-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: