单体住宅建筑围护结构采暖能耗分析

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384W/m₂，平均散射辐射强度为114 W/m₂。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、照明、家电和人体散热）为3.8 W/m₂。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

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（W/m₂） 表2

　　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（W/m₂）
　　
　　朝向对耗热量指标、热负荷招标的影响可为：
　　1．建筑物朝向的变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．随着体形系数增加，建筑的耗热量与热负荷指标分别提高；
　　　　2．体形系数接近时，板式和塔式建筑耗热量基本相当，而塔式建筑的热负荷明显大于板式；
　　　　3．体形系数对建筑耗热量和热负荷的影响程度不同；板式建筑变化趋势更明显。