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摘要:根據北京地(dì)區實際的住宅建築方案,針(zhēn)對當地(dì)冬(dōng)、夏季不同的(de)室外氣象條件,采用建築熱環境模擬軟件DeST,計算分析了房間耗熱量和耗熱量指標隨住宅外圍護結(jié)構保溫狀況的變化。通過分析比較,初步確定滿足冬、夏季住宅節能(néng)要求的外圍(wéi)護結構保溫性(xìng)能。
關鍵詞:住宅建築 外(wài)圍護結構 耗熱量指標 耗冷量指標
1 前(qián)言
在節能住宅的設計(jì)中,圍護結(jié)構的(de)保溫狀況是影響住宅冬、夏(xià)季能耗指標的(de)重要因素。我國現行的《民用建築節能設計標準(采暖居住建築部分)》從降低冬季采暖能耗的角度,詳細規定(dìng)了北方(fāng)各采暖地區住宅圍護結構構件(jiàn)傳熱係數的上限值,但這些限值(zhí)主要是根據冬(dōng)季的室外氣象(xiàng)參(cān)數確定的,並沒有考慮當(dāng)地夏季室外氣象條件的變化特點。而對於某些(xiē)采暖地區(如北京),其室外氣象條件的特點是冬(dōng)季寒冷和(hé)夏季炎熱。此外,作為影響住宅熱狀況的另一個重要外擾,太陽輻射對各個朝向的作(zuò)用(yòng)又是有所差別的。因此,為了以zui少(shǎo)的(de)投入獲(huò)得的保溫效果,應(yīng)同(tóng)時考慮室外氣象條件變化的動態性和方向性對住宅圍護結(jié)構保溫性能的不同要求,合理地(dì)確定住宅外牆及屋麵的保溫性能。
住宅節能的(de)主要目(mù)的是在滿足人體熱舒(shū)適的(de)基礎上,盡可能地降低機械係統的使用能耗。因此,本文以北京地區實際的住宅(zhái)建築作為研究對象,采用建築熱環境模擬分析軟件DeST,分析住(zhù)宅建築外牆和屋麵保溫性能的變化對房間冬季耗熱量指標和夏季(6、7、8月)耗冷量指標(biāo)的影響,並初步(bù)確(què)定同時滿足冬、夏季住宅節能要求的外圍護結構的保溫性能(néng)。
2 研究(jiū)方法及工具
采(cǎi)用計(jì)算模擬分析的方法。相比於實驗研究,這種(zhǒng)方法可以方便有效地研究不同住宅建築方案在各種內擾和外擾作用下的室內熱狀況特性(室溫和負荷)。
模擬分析的工具是清華大學空調(diào)教研組經過20年時間研究開發的DeST軟件。該軟(ruǎn)件對建築熱過程模擬的可靠性已通過傅(fù)裏葉變換方法,在不同建築(zhù)物結構和不同室內外熱擾狀況下(xià)得到了(le)驗證。因此,在建築描述、室外氣象條件、室內熱(rè)擾量及室溫設定值定的情況下,可通過DeST模擬分析。住(zhù)宅耗熱量指標和耗冷量指標的(de)全年逐時變化(huà)情況。
3 研究對象
3.1 建築形式
研究對象為普通的5層居(jū)民住宅樓,其標準(zhǔn)層的平(píng)麵布局見(jiàn)圖1所示。
為了簡化問題,選取(qǔ)取底層、中間層(3層)和頂層的中(zhōng)間(jiān)段及東、西端頭的(de)南、北向房間,分析它們的耗熱量和耗冷量指標的變化。這(zhè)些房(fáng)間的功能均為臥室,房間的朝向(xiàng)分別為南向、北向、東(dōng)南向(xiàng)、東北向、西南向和西北向。
3.2 圍護結(jié)構
圍護結構材(cái)料的選擇應保(bǎo)證它們的傳熱係數不超過新節能標(biāo)準中(zhōng)所規定的相應限值。各(gè)部分圍護結構構件的具體(tǐ)構造(zào)及其傳熱係數見表1所列。
表1 圍(wéi)護(hù)結構構件及其傳熱係數(W/(m2·K))
構件 | 具體構造 | 傳熱係數 |
外牆 | 加氣砼(tóng)300mm。 | 0.96 |
內熱源 | 人員總數或功率 | 運行模式 |
人(rén)員 | 2人 | 0:00~8:00:*,8:00~12:00及15:00~19:00:18%,13:00~14:00:60%,20:00:25%,21:00:40%,22:00:50%,23:00:60%。 |
照明(míng)燈具(jù) | 45W | 0:00:20%,1:00~18:00:3%,19:00:20%,20:00:30%,21:00:40%,22:00~23:00:50%。 |
家(jiā)用電器 | 110W | 0:00:20%,1:00~18:00:3%,19:00:55%,20:00~22:00:80%,23:00:40%。 |
表3 均勻和不均勻方案(àn)的圍護結構保溫材料(聚苯板)的厚度(mm)及總消耗量(m3)
| 東向(xiàng)保(bǎo)溫材料 | 西向保溫材料 | 南向保溫材料 | 北向保溫材料 | 總消耗量 |
均勻保溫方案 | 30 | 30 | 30 | 30 | 74.5 |
表4 均勻和不均勻方案下頂層房間的耗熱量指標(w/m2)及相對耗熱量(%)
| 保溫方案(àn) | 房(fáng)間朝向 | 總和 | |||||
南向 | 北向 | 東南 | 西南 | 東北 | 西北 | |||
耗熱量指標 (w/m2) | 均(jun1)勻 | 13.9 | 15.4 | 20.5 | 20.4 | 21.5 | 22.2 | 114 |
不均勻 | 15.9 | 15.5 | 19.7 | 19.6 | 19.8 | 19.6 | 110 | |
相對耗熱(rè)量指標 (%) | 均勻 | 1.0 | 1.1 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.6 | |
不均勻 | 1.0 | 0.97 |