典型节能住宅采暖期能耗计算分析

典型节能住宅采暖期能耗计算分析

1 概述

某住宅楼是座庙会适度低能耗的高级住宅建筑，其外围护结构经欧洲建筑物理学家进行优化设计，采用了多项节能措施，保温性能高于现行节能标准。为了掌握冬季采暖能耗和采暖期运行耗是量情况，我们对该住宅楼内的典型户型进行冬季采暖期能耗计算，并对风冷热泵配备电加热采暖方式的耗电量进行分析计算。

2冬季建筑能耗计算方法

建筑能耗模拟方法有许多种，其采用能耗计算方法应用较多的通常是：度日计算法和逐时计算法。

度日计算法是将整个采暖期按度日值计算能耗，具有简单快速的特点，当建筑物用途及系统恒定时，用这种方法是合理的。其基本公式为：

Q = K t *DD / η

式中：Q----采暖期能耗

K t ----总热损失系统；

DD----度日值：

Η----系统的效率

逐时计算法是最复杂，也是最准确的一种能耗计算法，它是根据室外逐时的气象数据

，室内设计参数，逐时计算出建筑的能耗。其代表软件有：美国政府的 DOE2，美国军方的BLAST 和室内环境温度和能耗模拟软件 DEROB。DOE2 是世界上功能最强大的建筑能耗模拟软件，其界面固定，对室外气象参数要求很高，用起来很费时间。我们采用室内环境温度和能耗模拟软件来计算锦绣大地公寓逐时的能耗情况。程序是通过建立 R-G（热阻-热容）网络，并对网络中的节点建立方程组进行求解，从而模拟出瞬态的传热过程。

采用该程序软件进行能耗计算，需要输入逐时的室外气象数据，这里采用北京地区标

准年的逐时气象参数，它是根据北京地区过去三十年的气象数据，由科学统计方法所生

成的。

3北京气候特点和气象参数整理

北京位于华北平原北端，属大陆性季节气候。冬季寒冷干燥，采明期长达 4 个多月。

北京冬季昼夜温差大，最冷温度低，但是低温发生时间短，最低温度多发生在清晨。北京市计

算用采暖期的天数为 129 天，自 11 月9 日到第二年 3 月17 日；采暖期室外平均温度

：1-1.6℃；采暖期采暖室外计算（干球）温度（℃）：-9℃。

通过对北京气象温度进行频谱分析，可以了解北京市室外温度的分布情况，高低温发

生时间及累计小时数。统计数据中 11 月 9 日至第二年 3 月 17 日的室外干球温度频谱图形

见图 1。

图 1 温度-发生时间频谱曲线

从图 1 温度-发生时间频谱曲线中可以看出，冬季采暖期室外温度大部分都在-10℃到7℃之间，其最低气温-17.2℃，最高气温16℃，平均值-1.6℃。

气象数据来源是从北京市气象台购买的。标准年数据是科研人员根据气象台测得的 30年的气象资料，科学地计算统计出的一套全年逐是的气象参数数据，用于提供给科学研设计人员作为计算依据。根据标准年的气象参数算得的建筑耗能量是科学的，比较能符合实际情况的。

另外计算用的其他参数如下：

1．内走廊（公共区域）冬季设计温度：t=12℃。

2．不考虑户型内主要电气设备及人体负荷内部发热量。

3．户型居住人数：4 人。

4．新风量：30 m 3 /（h·人）。

5．外墙组成：由外到内依次为：瑞博兰干挂砖幕墙，流通空气层，100mm 厚聚苯板保温隔热层，200mm 现浇混凝土。

6．楼板楼面做法：楼板为 160～200mm 现浇混凝土。楼板上有 50mm 厚陶粒混凝土，

陶粒层上有 40mm 厚水泥砂浆或地砖等。

7.地下车库没有采暖，计算温度5℃。

8．两户型邻居家及上下楼层户内均按有人考虑计算温度。

4．3 户型的空调系统介绍

以上户型的空调系统为风冷管道式热泵空调机组加辅助电加热，其运行参数和模式为：

1．室外温度 t>-2℃ 热泵机组运行

2．室外温度-6℃＜t≤-2℃ 热泵机组与一档电加热同时开启。

3．室外温度 t≤-6℃ 热泵机组关闭，二档电加热开启。

4．A 座 E 户型选用的电加热为 5kW。

5．C 座 B 户型选用的电加热为 3+3kW。

4．4 空调热泵机组 COP 的说明

机组的 COP 性能曲线见下图：图 2、图 3。

图 2 TSA30BR 空调热泵机组的 COP 性能曲线

图 3 TSA2020BR 空调热泵机组的 COP 性能曲线

5 冬季能耗逐时计算结果

5．1 按设计条件的计算结果

按照《民用建筑节能设计标准》北京地区实施细则，北京地区普通住宅建筑耗热量指标不应超过 20.6W/m 2 。需要特别指出的是这个指标是以单位建筑面积的建筑物内部得热量为 3.8 W/m 2 ，平均室内温度16℃计算得出的，而本文中两户型的能耗计算不考虑单位建筑面积的建筑物内部提热量，平均室内温度按20℃考虑。

冬季能耗分为两部分，一部分围护结构能耗，由计算程序计算出逐时的转护结构能耗，另一部分为新风能耗，根据气象数据中逐时的室外温度和相对湿度及室内温度20℃，室内相对温度按我国暖通设计规范取 40，新风量按要求每户为 120m 3 /h，由以上数据，采用室内外焓差计算出各户逐时新风能耗。计算结果见表 1。

各户能耗计算结果汇总表

表

5．2 新风量改变对计算结果的影响

根据气象数据中逐时的室外温度和相对湿度及室内温度20℃，室内相对湿度按我国暖通设计规范取 40，新风量由每户为 120 m 3 /h 变为80 m 3 /h，由以上数据，采用室内外焓差计算出各户逐时新风能耗。其他条件不变，计算结果见表 2

5．3 室内计算温度变化对计算结果的影响

根据气象数据中逐时的室外温度和相对湿度及室外内温度18℃，室内相对湿度按我国暖通设计规范取 40，新风量每户为 120 m 3 /h，由以上数据，采用室外焓差计算出各户逐时新风能耗。其他条件不变，计算结果见表 2。