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农村既有居住建筑节能改造能耗模拟

农村既有居住建筑节能改造能耗模拟

[摘要]本文采用DeST-h建筑能耗模拟软件,建立成都地区农村既有居住建筑原型建筑、参照建筑和围护结构各单项节能改造后的模型,并进行能耗及节能效率的计算和对比分析,对成都地区农村既有居住建筑节能改造指导具有一定的参考意义。

[关键词]建筑节能;建筑能耗

引言

随着我国经济的迅速增长,人民物质生活水平日益改善,农村既有居住建筑能耗占比越来越高,然而农村既有居住建筑节能利用却很低,对农村既有居住建筑进行节能改造,提高农民生活舒适性显得越来越重要[1]。

1Dest-h软件简介

在DeST的基础上,DeST-h是清华大学专为居住建筑产业单独开发的能耗模拟分析软件[2]。其优点如下:DeST-h采用了“全工况分析”和“分阶段模拟”的概念;房间内扰和系统参数采用房间功能类型来定义;采用被动式的设计方法。对新的构件用户可自由定义;考虑了通风、辐射遮阳等因素。

2成都地区农村既有居住建筑建筑概况

本文通过问卷调查,共调查238户成都周边村落的农村既有居住建筑。从实际调研中,该地区多数建筑结构形式为自建独栋的砖混结构,有少数木结构,设计简单朴实,一层一般布置卧室和堂屋,主体一侧布置卫生间、厨房和猪圈等辅助建筑。二层主要布置主卧室和起居室等。本文采用较普遍的农村既有居住建筑结构形式作为模型的选取,即一栋二层的砖混结构建筑,北南朝向,建筑总面积约为200平方米,建筑长度约为16米,建筑宽度约为8米,层高分别为3.8米、3.2米,内外门为单层实体木制门,墙体为粘土砖加水泥砂浆,窗户尺寸为1.5米*1.5米,为单层玻璃窗,建筑屋顶为平屋顶混凝土结构。

3能耗模拟分析

3.1参数的设定

原型建筑参数指标。根据房间使用功能类型,设置人员、灯光等内扰指标。根据《农村居住建筑节能设计标准》室内计算温度夏季取30℃,冬季取8℃。室外设计参数根据软件计算得出的气象数据设定。参照建筑参数指标。因原型建筑的体形系数不能满足《四川居住建筑节能设计指标》的要求,调整参照建筑的指标满足规定的设置要求[3]。取外墙的传热系数为0.8W/(m2•K),屋面的传热系数为1.0W/(m2•K),外墙和屋面K值分别为1.8和1.0,外窗传热系数为3.2W/(m2•K),SC值为0.5。

3.2模拟计算结果分析

原型建筑模拟结果:全年累计负荷指标为88.22kw•h/m2,全年累计热负荷指标和冷负荷指标分别为73.45kw•h/m2和14.77kw•h/m2。参照建筑模拟结果:全年累计负荷指标为49.25kw•h/m2,全年累计热负荷指标和冷负荷指标分别为39.01kw•h/m2和10.24kw•h/m2。分析可知:从建筑能耗值对比上,原型建筑比参照建筑的能耗高很多,室内舒适度对比参照建筑较差。

3.3原型建筑改造模拟结果及分析

在原型建筑的基础上进行改进,其改进做法如下:屋顶(W1):20mm水泥砂浆(外抹)+50mm膨胀聚苯板+20mm水泥砂浆+5mm沥青油毡+100mm钢筋混凝土屋面+20mm混合砂浆(内抹),传热系数0.729W/(m2•K)。屋顶(W2):20mm水泥砂浆(外抹)+5mm沥青油毡+100mm钢筋混凝土屋面+20mm混合砂浆(内抹)+300mm空气+20mm木屑板,传热系数0.076W/(m2•K)。屋顶(W3):40mm钢筋混凝土板+180mm通风空气间层20mm水泥砂浆(外抹)+5mm沥青油毡+100mm钢筋混凝土屋面+20mm混合砂浆(内抹),传热系数0.128W/(m2•K)。外墙(Q1):20mm水泥砂浆(外抹)+30mm聚苯颗粒保温砂浆+20mm水泥砂浆+240mm粘土砖+20mm水泥砂浆,传热系数0.823W/(m2•K)。外墙(Q2):120mm粘土砖+300mm空气+20mm水泥砂浆+240mm粘土砖+20mm水泥砂浆(仅东西向),传热系数0.074W/(m2•K)。外窗(C1):Low-e中空玻璃(6+9+6),传热系数2.40W/(m2•K)。外窗(C2):普通中空玻璃(6+12+6)传热系数3.11W/(m2•K)。外窗(C3):粘贴透明聚酯薄膜(薄膜与窗玻璃形成15~20的空气隔层)窗框加密封条。遮阳(Z1):南向设置窗口活动遮阳,出挑500mm,顶边距为0。在全年采暖空调能耗上,在屋顶改造中,空气层吊顶效果最好。在墙体改造中,外墙外保温和东西双向加120墙体节能效果较好。在窗户改造中,因农村既有居住建筑的窗户面积较大,外窗的热量交换量大,改进窗户的热工性能能有效的提高节能水平。从图6可知,在屋顶改造上,空气层吊顶屋面的空气处于密封,热阻值大,空气层吊顶屋面效果较好。在采暖能耗上,因建筑屋面和外墙的表面积较大,对天空的辐射散热敏感,屋面和墙面导热迅速,从而改造屋面和墙面后能显著提升节能效果。在空调能耗上,在屋顶改造中,通风隔热屋面的节能效果最好,因室外与通风隔热屋面空气流通,减少了屋面热量的累计。从图8可知,护结构单项改造中,外墙外保温和Low-e窗改造后的节能效果相对较好,遮阳改造后的节能效果最差。建筑各项围护结构改进后的全年采暖空调节能效果有限。

4结论

本文根据围护结构节能改造技术理论,采用DeST-h建筑能耗模拟软件,建立成都地区农村既有居住建筑原型建筑、参照建筑和围护结构各单项节能改造后的模型,进行能耗及节能效率的计算对比,分析其各自的优缺点,对成都地区农村既有居住建筑节能改造指导具有一定的参考意义。

参考文献

[1]中国建筑科学设计院.GBT50824-2013.农村居住建筑节能设计标准.[s].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[2]清华大学DeST开发组.建筑环境系统模拟分析方法——DeST.[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.

[3]王雪松,李荣.2010.重庆农村住宅护体系节能设计与改造的模拟分析.“低碳城市与建筑”首届中英高端论坛.2010.

[4]中国建筑科学设计院.DB51/5027-2012.四川省居住建筑节能设计标准.[s].北京:中国建筑工业出版社,2012.

作者:王凌云 岳龙 赵成林 王垚森 单位:西昌学院 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 中江县住房和城乡规划建设局 南京知行电动汽车有限公司