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时间:2018-11-23
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1、单体住宅建筑围护结构采暖能耗分析提要 本文使用集成于CAD之上的模拟软件DeST(Designer'sSimulationToolkit),通过状态空间法计算房间的冷、热负荷和热特性,对北京地区典型的板式和塔式住宅建筑进行了逐时模拟计算。计算中考虑建筑外表面的阴影遮挡、建筑内部发热量、房间与外界以及房间之间的通风换气。最后得出不同朝向、体形系数、外墙传热系数时建筑的采暖耗热量与热负荷指标。通过分析这些结果,得出不同建筑参数对冬季两个采暖指标的影响,从而给出住宅建筑整体设计的相关指导性结果。对实际中可能出现的朝向、体形系数的建筑,本文则给出了耗热量和热负荷指标的变化比例。为了达
2、到节能要求,对于偏东西朝向或体形系数超出标准的建筑物,需要降低围护传热系数,加强保温性能,以满足节能住宅相关标准。 关键词 耗热量指标热负荷指标住宅建筑一、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
3、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3842,平均散射辐射强度为1142。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、
4、照明、家电和人体散热)为3.82。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类别板楼塔楼构件名称导热热阻(m3K)/2构件名称导热热阻(m3K)/2外墙37砖外墙0.6291.04混凝土保温外墙0.6471.02内墙24砖外墙0.3381.10混凝土隔墙0.2371.24楼梯间内墙37砖内墙0.6290.83混凝土保温内墙0.6470.82屋顶加气混凝土保
5、温屋面0.6070.54加气混凝土保温屋面0.6070.54楼地混凝土保温楼地3.2390.29混凝土保温楼地3.2390.29楼板钢筋混凝土保温楼板1.8950.32钢筋混凝土保温楼板1.8950.32门双层实体木制外门――2.3双层实体木制外门――2.3窗双层铝合金窗――3.2双层铝合金窗――3.2三、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(2)表2 南向角度270度255度240度225度210度195度180度 6层板楼耗热量19.6319.83240.3320.8021.0421.112
6、1.17 16层板楼耗热量18.6718.8019.1619.4519.5219.4519.45 6层板楼热负荷37.7138.5442.2845.0246.2746.8547.49 16层板楼热负荷38.6438.6738.8438.9739.0139.0539.17 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(2) 朝向对耗热量指标、热负荷招标的影响可总结为: 1.建筑物朝向的变
7、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
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