2023年上海地区住宅建筑采暖空调研究.doc

上海地区住宅建筑采暖空调能耗模拟研究 随着经济的开展，人民生活水平的提高和采暖空调的越来越普及，住宅建筑能耗占总建筑能耗的比例呈逐年上升趋势，采暖空调能耗也越来越高，特别是经济兴旺的上海地区，每100户居民的空调拥有率已超过100台以上。因此，其住宅建筑的采暖空调能耗研究对住宅建筑的节能尤显重要。与其它建筑类型不同，住宅建筑采暖空调能耗除受建筑物如围护结构热工性能、建筑体形系数、窗墙面积比等建筑参数和气候因素的影响外，还受室内居住人员行为方式的影响。人的行为方式具有不确定性，从而给住宅建筑采暖空调能耗的研究带来很大困难[1]。对于室内居住人员的行为方式，目前还没有一个统一的规律来描述。   ●空调运行模式主要是指空调温度设定及启停时间 ●通风模式主要是指室内自然通风量及时间 ●室内发热量模式主要是指人员、灯光、设备的发热量及作息   在两种不同计算模式下，本文对上海地区同一住宅建筑能耗进行模拟，从而分析计算模式对住宅建筑采暖空调能耗大小的影响，以获得能正确反映上海地区住宅建筑采暖空调能耗大小的模拟计算条件。   1 建筑模型   以上海地区某住宅为计算对象，该住宅共8层，一层为商场，2层以上为住宅，一层商场层高3.6 m，住宅层高2.8 m。该住宅有两种户型：三室一厅一厨一卫，建筑面积89.99 m2；二室一厅一厨一卫，建筑面积69.86 m2。其建筑围护结构参数如表1。   表1 建筑围护结构参数 围护结构名称 围护结构材料 传热系数〔W/m2.K〕 外墙 混凝土墙+聚苯板外保温 1.5 屋面 加气混凝土保温屋面 0.57 分户墙 混凝土空心砌块 2.7 楼板 钢筋混凝土 3.1 外窗 双层铝合金窗 3.7   该住宅层的平面图如图1。   图1 住宅层的平面图   2 计算模式   在两种计算模式中，气象数据均采用清华大学建筑技术科学系开发的逐时气象数据生成软件Medpha产生的全年逐时气象数据。其原理是基于中国国家气象局对193个城市20年的实测数据，通过随机算法模拟计算生成包括全年8760小时的逐时干球温度、湿球温度、含湿量、水平面总辐射强度和水平面散射辐射强度等的气象参数。   2.1 计算模式1   依据夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准中的规定确定的计算模式如下[2]： 〔1〕内部热扰：室内照明，0.0141kWh/m2.d；室内人员、设备等，4.3 W/m2。 〔2〕温度设定： 18~26℃ 〔3〕通风模式：换气次数1次/h 〔4〕空调开启模式：全开 〔5〕空调额定能效比取2.3，采暖额定能效比取1.9 〔6〕厨房、卫生间和楼梯间均不空调。   2.2 计算模式2 依据上海地区96户住户调查统计数据以及清华大学简毅文博士的研究成果[3]，确定的计算模式为： 〔1〕内部热扰：人员按主卧室、次卧室、客厅、厨房、洗手间，分别给出其逐时人数；灯光、设备按卧室、客厅、厨房、洗手间给出其逐时平米指标。 〔2〕空调控制温度设定： 18~26℃ 〔3〕容忍温度〔开启空调温度〕设定：16~29℃ 〔4〕通风模式：换气次数0.5~10次/h〔可变通风〕 〔5〕空调开启模式： 客厅：工作日18：00-24：00开周末8：00-24：00开 卧室：工作日22：00-次日7：00开周末全开 〔6〕空调额定能效比取2.3，采暖额定能效比取1.9 〔7〕厨房、卫生间和楼梯间均不空调。   其中，容忍温度是指需要启动空调时房间的温度，空调控制温度是指开启空调后房间的控制温度；可变通风指当夏季外温较低时，通过增加通风量而非开启空调来到达降温目的，这反映了居民根据外温情况，通过开关窗自主调节自然通风量的行为。   3 调研结果处理   在调研中，要求调研对象提供逐月的电费数据，依据返回的96份调研问卷，排除数据不详及单冷空调住户，对56户住户进行统计分析。考虑到上海地区的实际情况，每户取4月份的电费为非采暖空调期的月根底电费，5月、6月、7月、8月、9月、10月预知更多详情请查看北斗星导航 bds007 或者房建 cechc 的累计电费与其总根底电费的差为夏季空调电费；11月、12月、1月、2月、3月的累计电费与其总根底电费的差为冬季采暖电费。不同建筑面积的夏季空调平均电费与冬季采暖平均电费如表2。在此根底上采用加权平均，计算出夏季空调平均电费2.80元/m2,冬季采暖平均电费2.11元/m2. 表2 平均电费 建筑面积 统计户数 夏季电费〔元/m2〕 冬季电费〔元/m2〕 <80 10 3.674 3.674 80-120 24 2.546 1.835 120-160 16 2.732 1.564 >160 6 2.569 2.095   4 模拟结果与调研结果比拟   在两种计算模式下，采用建筑热环境模拟工具DeST进行模拟计算，其计算结果与调研电耗的比拟如表3和图2。 表3 模拟计算结果与调研电耗数据比拟 建筑面积〔79.9 m2〕 计算模式1 计算模式2 调研数据 累计采暖耗电量〔kW.h〕 1106 296   采暖费〔元/m2〕 6.23 1.69 2.11 累计空调耗电量〔kW.h〕 2113 538   空调费〔元/m2〕 11.90 3.03 2.80 注：采暖费=累计采暖耗电量x0.45/建筑面积；空调费=累计空调耗电量x0.45/建筑面积 0.45元/kWh为上海折合电价。〔22：00~6：00为0.3元/ kWh，其余时间为0.61元/ kWh〕   图2 采暖、空调费比拟   计算结果说明，根据计算模式1计算得出的空调费较调研数据高325%，采暖费较调研数据高195%；根据计算模式2得出的空调费较调研数据高8.2%，采暖费较调研数据低19.9%。在计算采暖费时，采暖额定能效比均取1.9。而调查结果显示，有22.9%的住户既用空调采暖，又用电暖气取暖，电暖器的能效比小于1.9，所以调研得来的采暖耗电量较计算值偏大。   两种计算模式的模拟结果与56户住户的实际电费比拟如图3所示。由图看出，计算模式1的结果偏离实际太远，而计算模式2的结果处于各户数据的中间。   从计算结果来看，计算模式2的计算值较计算模式1的计算值与调研数据更接近。   5 两种计算模式的比拟   由模拟结果可以看出，在住宅能耗的计算中，采取两种计算模式进行模拟会产生很大差异，因此需要加以认真的分析比拟。