武汉市居住建筑节能

武汉市居住建筑节能分析摘要：通过对武汉市居住建筑的建筑信息与能耗的调查，以武汉市某居住建筑为研究对象，采用Dest-h进行能耗模拟，研究居住建筑用能限值与实际能耗的误差及原因；研究外围护结构传热系数、遮阳系数、换气次数、建筑朝向、室内空调供暖设备对居住建筑能耗的影响。结果表明：实际能耗远低于居住建筑用能限值的主要原因是空调间歇运行、居民开窗通风、居民的忍受极限。降低外围护结构的传热系数、利用自然通风、选择好的遮阳形式、提高空调供暖系统能效比都会有好的节能效果。关键词：居住建筑；输入参数；节能；限值1引言据统计，截至2007年低，武汉城区房屋建筑542955栋，总占地面积10259.54万㎡，总建筑面积31286.31万㎡，其中武汉城区既有建筑19150.58万㎡，住宅建筑11353.21万㎡，人均住宅建筑面积为26.86㎡/人。既有建筑中95%以上是高能耗建筑；每年新建建筑800～1200万㎡，节能建筑为10%左右。武汉市既有建筑的围护结构热工状况普遍较差，屋面：非透光部分屋面传热系数为0.44～1.62W/（㎡·K），透光部分屋面传热系数一般为5.4～6.4W/（㎡·K）；外墙：传热系数为1.11～2.47W/（㎡·K）,240砖墙的传热系数为2.2～2.4W/（㎡·K）；地面：底部接触室外空气地面的传热系数1.0～3.63W/（㎡·K）；外窗：单层钢窗的建筑居多，传热系数一般在6.4W/（㎡·K），图1武汉市居民家庭每百户空调器拥有量遮蔽系数一般大于0.8。空调供暖以家用分体空调为主，也有部分居民用电取暖器，省直机关以集中供暖为主。图1图1武汉市居民家庭每百户空调器拥有量国内外已有大量的文献讨论居住建筑围护结构、窗墙比对能耗的影响，但基本是讨论相对节能量变化，其模拟能耗值与实际能耗相差较大。笔者在武汉市居住建筑信息、能耗调查与测试的基础上，以某居住建筑群为研究对象，运用清华大学研发的Dest-h能耗模拟软件，通过不同节能手段（如利用自然通风，改变遮阳形式，改变朝向、改变围护结构热工参数等）以及改变空调供暖运行时间的模拟比较，研究武汉市居住建筑的节能措施，分析居民实际耗能与居住建筑节能综合指标限值[1]相差甚远的原因，为新建居住建筑节能与既有建筑节能改造提供依据。2建筑的信息和参数设置2.1建筑信息纱钻表侧1逼舰译窗墙比染朝向挎东蒜南揭西倾北生综合西窗墙比振0.07圣0.17丰0.07拍0.12崭0.12该建筑群占地面积11273.86㎡，建筑面积74247.92㎡，共有10栋，均为条式单元住宅建筑，户型分别为四室两厅一厨两卫、三室两厅一厨两卫，坐北朝南（偏东10○）。图2为某栋建筑，其户型为三室两厅一厨两卫，总建筑面积为6820.14㎡，空调面积为4580.50㎡，层高为3.0m，共6+1层，一梯2户，每层8户，共48户。一至五层户型相同，都是三室两厅一厨两卫，六层用户带有夹层房间。此建筑的体形系数为0.371，其窗墙比见表1。建筑立面图和标准层平面图如图2、图3所示。2.2参数设定建筑能耗模拟的输入参数主要有房间功能、内部热扰状况、室内环境控制参数、通风次数、空调模式等的设定。1.围护结构图2建筑立体图（1）非节能型住宅:根据对武汉市居住建筑的调查、依照《居住建筑节能设计标准（夏热冬冷地区）宣贯教材》提供的上世纪80图2建筑立体图（2）节能型住宅:根据湖北省地方《居住建筑节能设计标准》[2]规定性指标要求，取符合节能50％标准限值的热工参数，两种类型住宅建筑围护结构参数设置见表2。图3建筑标准层平面图2.图3建筑标准层平面图躺表厅2正咱建筑围护结构明热工参数南围护结构汤传热系数处（味W/m碎2毛·运K鼻）赚传热系数限值菊（脾W/m融2莫·躲K卫）遭普通非节能型莲住宅宝外墙栽1.904反2.0府屋面盟1.45岔1.5棍内墙津1.989尺2.00洗外窗有6.4//S劫C0.85程6.4-师节能型住宅锡外墙龟0.987窄1.0英屋面池0.777域0.8鸟内墙贷1.989哲2.00鬼外窗梅4.7/SC展0.65里4.7/SC术0.65住宅建筑的房间功能主要有客厅、餐厅、卧室、厨房、洗手间等。依据房间功能设置室内人员、照明、设备以及空调供暖运行时间（厨房、洗手间为非供暖空调房间）。（1）人员热扰肺设起居室和餐才厅的人数为酒3央人，主卧室的厉人数为槽2血人，次卧室的奉人数为召1要人。人员在室肝率如下：泪·势卧室：欧22:00顽～次日甲6:00股，仗人员在室率狼100%梯。仙·藏客厅：工作日杆19:00愿～探22:00全，路人员在室率徒60%轧；假日都8:00翻～固12:00况、灾13:00鲜～匹18:00,珍人员在室率窄60%,19绝:00撤～秀22:00典，人员在室率堂100%仿。菌·查餐厅：工作日驴7:00哀～效8:00构、训18:00崖～衔19:00为，脊人员在室率沈100%唤；假日钓7:00勤～立8:00栽、浇12:00怪～答13:00耐、跨18:00谱～解19:00剑，伯人员在室率宰100%畏。腐（钩2症）照明热扰刘冰起居室、主卧忘室、次卧室、盲餐厅、厨房的泰照明密度为狮7W越/器㎡上，卫生间的照歪明密度为撒6W砍/羡㎡为，楼梯间的照付明密度为语5W伟/改㎡弟。房间照明棋的运行时谷间如下。悠汽·米卧室：哪6:00荷～燥7:00臭、垃21:00物～舍22:00住。卡·滑客厅：魂19:00晓～管22:00冰。谁·熟餐厅：斥18:00厌～改19:00申。枕·独厨房：庆18:00饲～阅20:00锦。稼·性卫生间：像6:00标～屠7:00驰、歼20:00秘～产21:00萄。字（返3伴）参设备热扰萌迈房间的设备（迁不含分体空调槐）功率按刃4.3W沃/穿㎡督来计算，贿房间设备的作膛息时间见表舟3堵。避表侮3扑城西胳阶光设备臂逐时使用率盏房间类别恶时间酿1光2陵3澡4直5权6摩7奴8跳9山10纯11纵12牲13须14滤15傍16酸17攀18窃19领20齐21阴22举23诵24慕起居室柜工作日虑0亏1委0轧节假日斧0沉0.5用0惯0.5邻1津0姑书房哀工作日盯0例1野0框节假日导0两0.5捷0温0.5距0扫厨房杏工作日躬0吸0.5须0垮1遍0.5炒0售节假日唉0扫1扑0嚷1测0艘0.5淋1蜓0.5拿0马卫生间贡工作日粒0两0.5岩0狐1炒0宿节假日创0丰0.5虑0才1陈03.通风次数寺空调器采暖和朗制冷时的换气撞次数为夜1.0谣ac偏/h滴（满足基本卫陵生要求）。过大渡季节换气次敞数为旱7.0ac蚂/h挑，即窗户全部膏打开鸽[3]俗～毙[6]坏。咐4.朽室内环境控制颜参数与室外气臭象参数纱空调室温设定厅值为访26续℃习，供暖室温设君定值为软18鉴℃碑；室内相对湿筒度设定值为盒40%职～豆60%尤。黄模拟计算所采服用的武汉市典蒸型气象年数据扁是采用己Medpha嘴软件生成的全齿年逐时气象数寇据士[7]防。表味4现是武汉地区空侨调采暖高出或易低于室内设定丧参数的小时数跌。骗表遣4鼻情揭眨脂室外温度高出申设定值的小时碰数针月份屋1软月际2辣月呆3革月兽5窜月府6寒月容7牺月糊8倾月睛9愈月深11杜月邻12宿月舒比较参数尾<做18锁℃刮>蹈26体℃颤<迅18以℃惧小时数盟/h伞744僵672狗633探415始379禾548题594胖257茂585疗744填5.双空调迟采暖系统剖运行模式砍表级5梦空调供暖系统钻全年运行时间隆表容季节桥系统工作时间源供暖爪11恋月湿1客日驻～次年晋3扫月决15亭日砌空调换5浪月适15献日阀～强10误月朝1跳日勇空调采暖系统知运行必须同时件满足以下条件践：顶·帐在辈表币5扫所示的时间段朴。况·肢室内温度超过白28器℃绑（夏天）或者济低于即16悬℃熟（冬天）；临·遮日运行时间与祝室内人员同步沫。诊6.占空调供暖能效乞比挺普通家用空气镜源热泵空调器与，冬季采暖、顿夏季制冷。礼·眨节能型建筑：抵空调器制冷额苍定能效比取玉2.3菠，供暖额定能暴效比取陶1.9患。六·高不节能型建筑却：停空调器制冷额殊定能效比取念2.2退，电取暖器能秧效比取无1捷.0耕。演表呆6掌光挡不同换气次数羽的能耗统计宪统计项目公单位钱1.0永次换气阀1.5火次换气贵节能量跃/%蚁建筑负荷面积诉指标般全年最大热负萍荷烂W/m唇2缎102.22携114.43晶10.67%怎全年最大冷负爪荷孩W/m恋2麻101.01聚109.65兄7.88%甜全年累计热负温荷柄kW斧·叹h/m智2版54.10服65.78锣17.76%腿全年累计冷负部荷骤kW不·斜h/m便2蜜42.72合50.33陆15.11%制耗电量面积指吹标道-滩全年累计供暖两耗电量烤kW斩·脱h/m耳2务54.10忌65.78乘17.76%剩全年累计空调朋耗电量刺kW握·艺h/m页2移19.42倍22.88用15.12%它供暖空调耗电窗量疼kW增·混h/m阻2肾73.52协88.66堤17.08%税※监告空调器制冷额诱定能效比取哈2.2吵，电取暖器能牵效比取昼1火。天3秃模拟结果及分抓析典3.1萄节能型住宅与碍非节能型住宅妨比较分析悟剃1.湖门窗密封性对品能耗的影响倡设围护结构为涝普通非节能型茂建筑，换气系眨数分别为钳1.0惯次、究1.5积次。全年负荷程模拟结果见表傲6午。浙从表故6却可以看出，当蝇换气次数减少季0.5秆次时，节能壶17.08%哪。因此，提高舰围护结构的密裳封性，可以减抽少供暖和空调阁耗电量，但室盒内新风量必须笨满足室内人员库的健康要求。膛2.浑围护结构热工阶参胀数对能耗的影诉响优在格1.0廉次换气条件下课，依据表任1我设置节能型住耀宅和非节能型庸住宅围护结构援的输入参数，神其模拟结果见棵表端7驱。从膨表党7单可知道，供暖附节能量大于空谋调节能量，节召能型住宅相对裤于非节能型住仔宅的节能率为熔29.47%赌，达形到通过改变围阅护结构热工参止数节能系25%翻左右的要求。岛3.投空调采暖能效药比对能耗的影竞响董表扮8青空调供暖设备衡能效比对盟能耗的影响。王当耀供暖设备能效苏比从搭1浩提高到唉1.9罗时，节能卖47.37%胃；颂当空调亲设备能效比从打2.2债提高到砌2.3剖时，节能洞4.35%鞠；共亮节能责35.03%目，满足通过提捷高空调采暖设土备能效比节爱能控25%最左右的要求。另表条7鹅少节能住宅与非咐节能住宅的能堆耗统计肚统计项目利单位电节能住宅呢非节能住宅戚节能量烟建筑负荷指标钉诵全年最大热负芽荷指标泳W/m戒2伶87.59迷114.43适23.46%钥全年最大冷负瞎荷指标折W/m侨2罩87.90今109.65窑19.84%轨全年累计热负虫荷指标冲kW煮·逗h/m坡2洁43.76比65.78佣33.47%屯全年累计冷负予荷指标菊kW映·抢h/m湿2勇38.68覆50.33驻23.13%饺耗电量指标拘累计供暖耗电沫量汽kW右·仁h/m酿2够23.03穴34.62蒜33.47%霜累计空调耗电尽量茄kW芹·馒h/m集2扫16.82矛21.88谜23.13%魄供暖空调耗电握量沃kW迅·刑h/m旧2吊39.85征56.50姓29.47%参※竞购空调器制冷额棉定能效比取乳2.3豪，电取暖器能住效比取女1.9驱。仍表改8告空调供暖能效冬比对能耗的影苍响术能效比陪1.9慌1言节能率非供暖能耗毁/kW贼·立h/m园2换23.03幅43.76扮47.37%逃能效比玻2.30弟2.20朴详供冷能耗墓/kW检·痰h/m狸2失16.82轿17.58身4.35%谨供暖空调能耗核/kW珠·切h/m蚊2煤39.85女61.34皇35.03%区表磨9徐是不同方式下夺所得到的空调胞供暖能耗。其符中侵：浸①链本文模拟的空怒调采暖能耗列——赶简称模拟告；号②寿《湖北省居住即建筑节能设计于标准半-50%短》给出的限值壁——脑简称标准柄；尤③射实际调查的居借民能耗简称他——层实际。从表中堆可知，模拟的嘱采暖空调能耗例仅占《标准》哨的采暖空调能扁耗限值的辉62.22%果（节能建筑）羽，实际的空调确供暖能耗仅占历限值的背20.14%搬（节能建筑）爱。出现这种差赠距的主要原因颠是《标准》的符模拟条件与客狡观事实严重不蚂符，具体表现新在以下三个方股面巷:昂表挤9口不同方式下所筹得到的空调供盼暖能耗久项目誉言标准脾模拟调实际届③后模拟权/掘标准畅实际膊/床标准局HDD18虑寿1690结1628拴-息戴旦CDD26损能227坏272津-马懒荣供暖柔基础建筑改72.08淡54.1艰12.9射①富75.06%煮17.90%倦臂节能建筑诞35.79贝23.03该/7.1嚷②叠64.35%页36.04%帮空调谜基础建筑座31.21芦21.88唤3.6尾70.11%筐41.33%嫩历节能建筑佣28.25元16.82制棕59.54%柜45.66%萄供暖空调粘基础建筑赔103.29赴73.52抄16.5臣71.18%善12.49%该烫节能建筑俭64.05亮39.85洁/10.7篮62.22%折20.14%毕建筑能耗航泊-旬耕-来持-查44.02沾

咏集中供热做;呼②深空调方式供暖年;往③悲按当量值折算滚。桥（决1忌）《标准》的捞能耗限值对应分的采暖空调设泊备抖24饥小时连续运行扛，空调采暖时恶间段满足室内猫温度设定要求皆；本文的模拟寇能耗对应的采街暖空调设备间翻歇运行，且超刺过限制才开机作；而实际情况咱下供暖空调设鹊备间歇运行；亩市民一般高于初30回℃用才开启所在房伯间的空调。因熊此，供暖空调佩的实际运行时抬间远小于《标劳准》对应的运剖行时间。碧（剂2韵）夏季室内设谅定温度为弹26煌℃狭，冬季室内设青定温度为袄18石℃应。在实际情况穷中，夏季室温靠稍高于膏26辽℃气，例如丑28象℃蚂；冬季室温稍宿低于糠18姐℃乌时，例如魔15咽℃桃。阔（探3剧）换气次数全繁年为无1蹄.0朽次鲜/贞小时，而在实兴际情况中，过临渡季节和刚进菜入空调季时，泻居民会开窗加云强自然通风，或以改善室内热步环境，这时的虏换气次数就不湿止练1.0蓬次景/圈小时，可达到盏7.0暮次镇/侨小时，甚至是抬10.0嗽次千/宫小时。汉3.2等节能措施挪疯自然通风（改流变换气次数）袍无论是《标准狡》还是《模拟凯》的参数设置峡，全年换气次影数均为永1.0英ac反/h搭，而在实际情被况中，当居民月打开窗户通风蛙时，换气次数脖可以达到滨7.0ac险/h甩～权10.0a卷c艺/h纷。分别模拟茂1.0ac略/h绍和韵7.0ac鲁/h免换气条件下的造室内基础温度领（空调不运行般），室内温度植高于便28群℃玩的起止时间惹见表谜10霜。从表中可知愁，当改变换气锣次数后，空调助天数减少了薄35虎天。空调能耗味变化见表掌11归。从表中可以育很直观的看出停，当利用自然膜通风（改变换买气次数）时，伸缩短了空调天麻数，空调季节柔的能耗减少了岔14.15%躺。表银10旁和表建11便也同时说明《困夏热冬冷地区贩居住建筑节能阶设计标准》中甲的空调采暖时授间、能耗与湖刻北武汉的实际绑情况完全脱节渔。村表描11君弟过渡季节蹈不同换气次数哑的空调能耗盈项目葬1纪次换气已7忍次换气较空调累计冷负垃荷指标右/kW铲·死h/处㎡喘34.61健30.94乐空调年耗电量妻/kW访·咸h/准㎡杨15.05慨13.45幻空调季节能率么/%双-念14.15语表斤10斥社匙空调系统运行战时间菌房间名称磁换气次数咸空调起始色运行日期世空调停止昂运行日期府综合考虑厌1归6琴月忠3扭日结9则月羡26妖日乐7唐6冷月撑17欲日坟9裕月末5宅日丑刻碗增加遮阳慨表饱12劣不同遮阳形式秋下的遮阳系数奉遮阳类型介传热系数赌K难/W/桨㎡炸•谅K卧遮阳系数挤SC盏无内外遮阳兰4.7跌0.65址内遮阳暖4.7跳0.39灭活动外遮阳端4.7蛋0.2欠由于夏季太阳鼓辐射是造成室驻内得热的主要裂途径，因此，惯建筑外窗隔热遍是建筑节能的撑重要手段之一仆。良好的遮阳云设计既能节能叫，又能调节室瓶内光线分布，剑还可以美观建煤筑立面。涌表烈12派为不同遮阳形训式下的遮阳系惹数。揉鬼表群13替同捏钳墙不同遮阳形式村下建筑能耗统李计搬内容倡统计项目踏单位挽统计值抄节能住宅寸非节能住宅证无内外遮阳摧固定遮阳勇内遮阳偶活动外遮阳葛1.5泥次换气胃建筑负荷面积迅指标伍浙全年累计热负孝荷指标抹kW陕·响h/谦㎡守43.76趁45.91汽43.76竟43.76撇65.78啄鲜全年累计冷负任荷指标杜38.68源36.79群35.94舱33.74厌50.33得建筑面积耗电舒量指标鞭累计采暖耗电矩量指标躲23.03量24.16裳23.03僵23.03坦34.62美累计空调耗电畅量指标燃16.82气16.00屠15.63菌14.67踩21.88陆采暖空调耗电怕量指标之和冶39.85思40.16灯38.66袍37.70搏56.50谊节能率谢相对于无内外妖遮阳的节能建窜筑拉纤%败循0.00剑-0.77%年2.99%幻5.40%浪-件相对于非节能修建筑全29.47%踩28.92%职31.58%叙33.27%果-宋表乡13堵为不同遮阳的开能耗结果。从窃表中可知，当滩增加内遮阳和古活动外遮阳时纱，相对于无内飞外遮阳的节能繁型建筑节能率尚分别为翁2.99%糊和誓5.40%面；当增加固定化遮阳时，由于赚冬季入射得热洁的减少导致冬丧季能耗增加，规从而使得建筑皇总能耗增加。京该建筑采取遮获阳措施所得到子的节能率较小粪，其原因是该塘建筑的窗墙比弯很小。痕召伪建筑朝向沫表睛14敢绵泳不同朝向建筑鉴能耗统计歼统计项目惨单位奥统计值致东向息东北向迁偏东增10虫度雹西北向舒西向档建筑负荷面积刚指标婚盈全年累计热负醋荷指标阔kW刃·浓h/攀㎡邀45.24主44.40访43.76遇44.37吨45.06蹄轿全年累计冷负顷荷指标缝kW括·晶h/曾㎡央42.73贯41.22封38.68场41.31故43.07盆耗电量指标巾矮全年累计供暖把耗电量丧kW脂·俘h/孕㎡已23.81侦23.37竟23.03蔬23.35柴23.71渐盟全年累计空调跟耗电量父kW陈·意h/膜㎡瞎18.58捉17.92吵16.82历17.96杂18.73降鸣采暖空调耗电纠量饶kW因·扑h/慕㎡练42.39妙41.29钢39.85纺41.31灰42.44枪通过对东向，汁东北向，西向骄，西北向以及松偏东短10奉度五种朝向的秧模拟得到不同燃朝向的建筑能扁耗，其模拟统学计结果见喉表净14批。从表中可看辩出，建筑朝向过为偏骄东爪10衔度赞时，建筑供暖垒空调能耗最小卧的，西向最大仔，其次是东向毕。因此进行小逆区规划建设时绩，选择建筑朝撒向在最佳朝向观范围之内，并签进行合理的建集筑布局，会为策居住建筑节能帅带来明显的效换果。4结论严