關于居住建筑節(jié)能評估方法的探討(一)

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摘要:本文將對比評定法與《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》中的節(jié)能評估方法相比較,并采用DeST 能耗模擬軟件對三種不同建筑類型的節(jié)能效果進行了實例分析,模擬計算結果表明對比評定法比現(xiàn)有標準中的限值法更符合實際情況,且有利于住宅節(jié)能技術的推廣應用。
    關鍵詞:居住建筑 節(jié)能評估 對比評定法 動態(tài)模擬
    1 前言  
    居住建筑采用節(jié)能措施是改善室內(nèi)熱舒適環(huán)境和減少建筑能源消耗的重要手段,近年來隨著上海地區(qū)住宅產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,大量的新型住宅節(jié)能技術得到了廣泛的推廣及應用,一系列與節(jié)能相關的標準也相繼出臺對居住建筑提出了節(jié)能要求。正確評價住宅的節(jié)能效果,合理推廣適用的節(jié)能技術和措施已成為實現(xiàn)居住建筑節(jié)能的關鍵。
    按照《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》(以下簡稱《標準》)的規(guī)定,評估節(jié)能建筑應首先校和該建筑各個朝向窗墻比、各個朝向外窗和圍護結構熱工性能等各項參數(shù)是否都滿足《標準》的要求,即采用“規(guī)定性指標”來評價居住建筑的節(jié)能效果。然而,住宅建筑的設計日趨多樣化和個性化,許多住宅建筑往往不能完全滿足《標準》中“規(guī)定性指標”的要求,例如南向外墻采用大面積玻璃窗導致南向窗墻比超標,建筑體形復雜多變導致體形系數(shù)過大,此時應按照《標準》中的“性能性指標”,即采用動態(tài)模擬分析方法,計算建筑物全年的采暖空調(diào)能耗,對其節(jié)能效果進行評價。
    采用動態(tài)方法計算住宅建筑能耗,一般又包括兩種節(jié)能評價方法:“節(jié)能綜合指標限值法”和“對比評定法”。下面對這兩種方法分別加以闡述并進行對比分析。
    2 節(jié)能綜合指標限值法
    采用“節(jié)能綜合指標限值法”評價建筑物的節(jié)能效果是指在《標準》規(guī)定的計算條件下,計算建筑物的節(jié)能綜合指標,即采暖年耗電量和空調(diào)年耗電量之和,并與該建筑所在城市的節(jié)能綜合指標限值相比較,如果計算值不高于標準規(guī)定的限值,就認為該建筑達到了節(jié)能要求,如果計算值高于標準規(guī)定的限值,則認為該建筑未達到節(jié)能要求,此時需調(diào)整該建筑物的熱工性能,直到計算結果滿足限值要求。
    夏熱冬冷地區(qū)范圍內(nèi)的不同城市由于氣象條件的差異,節(jié)能綜合指標限值也有所不同,其具體數(shù)值是在標準工況下,通過對兩棟典型六層建筑的全年采暖空調(diào)耗電量進行模擬計算來確定的。這兩棟建筑的建筑面積各2200 m2 左右,體形系數(shù)0.31 和0.35,南北朝向,每層兩個單元四戶,每戶建筑面積稍小于100 m2,分為2~3 個臥室,1 個起居室,1 個廚房,1~2 個衛(wèi)生間。臥室和起居室控制溫度和換氣次數(shù),衛(wèi)生間和廚房不控溫。東西山墻不開窗,南北墻上的窗戶都有水平遮陽。外墻的傳熱系數(shù)為1.54W/(m2·K),屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)為0.93 W/(m2·K),窗戶的傳熱系數(shù)為3.1 W/(m2·K)。將這兩棟典型建筑放到夏熱冬冷地區(qū)的合肥、南京、上海、杭州、武漢、長沙、南昌、成都、重慶9 個大城市的逐時氣象條件下計算,把計算出來的一些結果按采暖度日數(shù)HDD18 和空調(diào)度日數(shù)CDD26 回歸,得到與HDD18(CDD26)相對應的建筑耗熱量(耗冷量)指標和采暖(空調(diào))年耗電量關系。根據(jù)回歸得到的關系式計算并繪制出對應不同采暖度日數(shù)HDD18 和空調(diào)度日數(shù)CDD26 下的建筑物節(jié)能綜合指標限值的數(shù)據(jù)表格,然后根據(jù)具體建筑所在城市對應的采暖和空調(diào)度日數(shù),采用線性內(nèi)插法確定該市的全年采暖及空調(diào)耗電量限值,例如通過這種方法可以確定上海地區(qū)住宅建筑的節(jié)能綜合指標限值為55.1kW·h/ m2。由此可見,限值法中的“限值”僅與典型多層建筑的全年采暖空調(diào)耗電量相對應。
    3 對比評定法
    采用“對比評定法”評價建筑物的節(jié)能效果是指將評估建筑物的采暖空調(diào)能耗和相應的參照建筑物的采暖空調(diào)能耗作對比,根據(jù)對比的結果來判定所設計的建筑物是否符合節(jié)能要求。其中參照建筑是對比評定法中一個非常重要的概念,參照建筑是一個假想建筑,它與評估對象在大小、形狀等方面完全一致,其圍護結構的熱工性能滿足《標準》中規(guī)定性指標的要求,因此參照建筑是符合節(jié)能要求的建筑。將評估建筑與參照建筑進行能耗的計算對比,如果評估建筑的能耗不高于參照建筑的能耗,則認為它滿足節(jié)能標準的要求;如果評估建筑的能耗高于參照建筑的能耗,則認為該建筑達不到節(jié)能要求,必須調(diào)整該建筑的熱工性能,然后再進行對比計算,直到不高于參照建筑的能耗。
    采用對比評定法評價住宅建筑的節(jié)能效果關鍵在于參照建筑的熱工參數(shù)的正確選取。參照建筑應按以下規(guī)定確定:(1)參照建筑的建筑外形、朝向、建筑面積、外墻表面面積、屋面面積均應與評估建筑相同;(2)參照建筑各朝向的開窗面積應與評估建筑相同,但當評估建筑某個朝向窗的面積超過《標準》規(guī)定時,參照建筑該朝向的外窗面積應減小到使該朝向窗墻比達到規(guī)定的上限值;(3)參照建筑圍護結構的各項熱工性能指標均取《標準》規(guī)定的相應限值。
    “對比評定法”是一種靈活、切實的方法,已被我國《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》和美國許多建筑節(jié)能標準廣泛采用。