導(dǎo)語(yǔ)：普通住宅與節(jié)能住宅分析論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀(guān)點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：本文以長(zhǎng)沙地區(qū)一棟六層住宅為對(duì)象，對(duì)該住宅采取節(jié)能措施前后進(jìn)行了技術(shù)比較；認(rèn)為在湖南地區(qū)推廣使用節(jié)能住宅具有很好的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)湖南地區(qū)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：節(jié)能住宅耗冷量耗熱量經(jīng)濟(jì)性

1引言

根據(jù)我國(guó)的建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，湖南全部位于夏熱冬冷地區(qū)，該地區(qū)最熱月平均溫度25℃—30℃，最冷月平均溫度0℃—10℃。夏季悶熱，氣溫高于35℃的天數(shù)有15—30天，最高溫度可達(dá)40℃以上，包括長(zhǎng)沙在內(nèi)的“四大火爐城市”便位于該地區(qū)。冬季濕冷，日照偏少，氣溫低于5℃的天數(shù)達(dá)60—80天。近年來(lái)，夏熱冬冷地區(qū)夏季空調(diào)和冬季采暖所消耗的能源急劇增長(zhǎng)。就長(zhǎng)沙地區(qū)來(lái)說(shuō)，夏季空調(diào)和冬季采暖的時(shí)間一般超過(guò)6個(gè)月，許多住宅建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱保溫性能很差，空調(diào)采暖設(shè)備的能效比不高，住宅建筑能耗越來(lái)越大。在夏季用電高峰時(shí)期，空調(diào)用電約占城市總用電的1／3，住宅空調(diào)用電占空調(diào)用電的1／2以上。每年夏天的高溫時(shí)期，城市電網(wǎng)不堪重負(fù)，跳閘斷電、拉閘限電的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。在湖南地區(qū)推廣節(jié)能住宅，不僅可以節(jié)約能源，削低用電高峰，還可以減少燃煤發(fā)電所排放的污染物（湖南主要使用火電）。本文對(duì)湖南地區(qū)節(jié)能住宅與普通住宅進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，并了節(jié)能住宅在湖南地區(qū)的前景。

2條件

以位于長(zhǎng)沙市的一棟比較典型的六層住宅為計(jì)算對(duì)象，分別考慮該住宅采取節(jié)能措施和未采取節(jié)能措施兩種情況。根據(jù)2001年頒布實(shí)施的《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)），按該地區(qū)住宅傳統(tǒng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)（如表1左邊所示），在保證居室夏天26℃、冬天18℃的條件下，冬季用能效比為1的電暖器采暖，夏季用能效比為2.2的空調(diào)器降溫，計(jì)算出一個(gè)全年空調(diào)采暖能耗，作為住宅的基礎(chǔ)能耗值。而該地區(qū)的節(jié)能住宅必須達(dá)到全年空調(diào)采暖能耗在基礎(chǔ)能耗值的基礎(chǔ)上節(jié)能50％的指標(biāo)。要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，除了改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱保溫性能外，還須使用高效率的空調(diào)采暖設(shè)備，改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)和使用高效率設(shè)備對(duì)住宅節(jié)能的貢獻(xiàn)均為25％左右。

對(duì)該住宅的圍護(hù)結(jié)構(gòu)采取一系列節(jié)能措施（如表1右邊所示）。根據(jù)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，采取這些節(jié)能措施能保證該住宅達(dá)到節(jié)能50％的指標(biāo)，該住宅采取這些節(jié)能措施后成為符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能住宅。

表1各項(xiàng)參數(shù)對(duì)比（K為傳熱系數(shù)）普通住宅

節(jié)能住宅

外墻

240mm實(shí)心磚墻兩面抹灰，

K=2.0W∕(m2·K)

水泥砂漿＋矩形多孔空心磚＋保溫

砂漿，K=1.47W∕(m2·K)

外窗

單層鋁合金窗，內(nèi)遮陽(yáng)，

K=6.4W∕(m2·K)

單框雙玻塑鋼窗，內(nèi)遮陽(yáng)，

K=3.2W∕(m2·K)

屋面

鋼筋混凝土屋面加簡(jiǎn)單保溫

隔熱措施，K=1.5W∕(m2·K)

鋼筋混凝土屋面加3cm厚的聚苯板

保溫層，K=0.96W∕(m2·K)

陽(yáng)臺(tái)門(mén)

單層木門(mén)，K=4.7W∕(m2·K)

窗墻比

南北向的窗墻比平均為0.3

氣密性

外窗、陽(yáng)臺(tái)門(mén)的氣密性均達(dá)到GB7017規(guī)定的Ⅲ級(jí)要求

外形尺寸

平面尺寸60×11m2，高16.8m，建筑面積3960m2

3日耗冷量差值的計(jì)算

冷負(fù)荷計(jì)算采用冷負(fù)荷系數(shù)法。

3.1外玻璃窗日射得熱形成的冷負(fù)荷

式中，F(xiàn)——外窗的面積，m2；

Ca——有效面積系數(shù)；取0.85；

Cz——玻璃窗的綜合遮擋系數(shù)，單層窗0.6，雙層窗0.516；

Djmax——日射得熱因數(shù)的最大值，南向173W∕m2，北向115W∕m2；

CLQ——外窗的冷負(fù)荷系數(shù)

3.2外墻、屋面和外窗瞬變傳熱形成的冷負(fù)荷

式中，F(xiàn)——外墻、屋面或外窗的面積，m2；

K——外墻、屋面或外窗的傳熱系數(shù)；W∕(m2·K)；｜

t1——外墻、屋面或外窗的冷負(fù)荷溫度逐時(shí)值，℃；

td——外墻、屋面或外窗的地點(diǎn)修正值，℃；

tnx——夏季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度，26℃

3.3逐時(shí)冷負(fù)荷的

各圍護(hù)結(jié)構(gòu)的冷負(fù)荷溫度逐時(shí)值、地點(diǎn)修正值和外窗冷負(fù)荷系數(shù)可從2中查到。表2為普通住宅和節(jié)能住宅外窗、外墻、屋面的逐時(shí)冷負(fù)荷計(jì)算結(jié)果。從表2可以看出，外窗負(fù)荷在圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷中所占的比例較大，即使加上其他各項(xiàng)負(fù)荷，外窗負(fù)荷在總負(fù)荷中的比例仍然可以達(dá)到40％左右。窗戶(hù)的節(jié)能措施成為建筑能耗的主要因素之一，要實(shí)現(xiàn)住宅節(jié)能，必須提高外窗的隔熱保溫性能。

將全天的逐時(shí)負(fù)荷累加便得到全天的外窗、外墻及屋面耗冷量，普通住宅為2199.5kWh，節(jié)能住宅為1479.1kWh，兩者的差值為720.4kWh。兩者的其他各項(xiàng)冷負(fù)荷基本相同，主要是外窗、外墻及屋面冷負(fù)荷不同，可以認(rèn)為節(jié)能住宅的日耗冷量比普通住宅減少720.4kWh。

表2逐時(shí)冷負(fù)荷計(jì)算結(jié)果（kW）時(shí)刻

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

普

通

住

宅

外窗

20.2

18.2

16

14.2

12.8

11.9

22.7

26

31.6

41.1

52

60.3

外墻

48.5

46.8

44.9

42.3

39.7

36.9

34.1

31.5

29

26.7

25.1

24.2

屋面

22.1

19.7

17.4

15.3

13.4

11.6

10

8.5

7.3

6.8

7.1

8.4

合計(jì)

90.8

84.7

78.3

71.8

65.9

60.4

66.8

66

67.9

74.6

84.2

92.9

節(jié)

能

住

宅

外窗

11.5

10.5

9.3

8.3

7.6

7

16.2

18.2

21.7

28.5

36.3

42.2

外墻

34.8

33.5

32.2

30.3

28.5

26.5

24.5

22.6

20.8

19.1

18

17.3

屋面

14.1

12.6

11.2

9.8

8.6

7.4

6.4

5.4

4.7

4.4

4.6

5.4

合計(jì)

60.4

56.6

52.7

48.4

44.7

40.9

47.1

46.2

47.2

52

58.9

64.9

時(shí)刻

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

普

通

住

宅

外窗

67.3

68.9

65

60.3

54.8

52

49.6

35.8

31.9

28.6

25.5

23

外墻

24.4

25.4

27.5

30.1

33.2

36.7

40.2

43.4

45.9

48

49.1

49.2

屋面

10.6

13.6

17

20.6

23.9

26.6

28.6

29.6

29.5

28.4

26.6

24.4

合計(jì)

102.3

107.9

109.5

111

111.9

115.3

118.4

108.8

107.3

105

101.2

96.6

節(jié)

能

住

宅

外窗

47

47.4

43.5

39

34.3

32.2

30.7

19.9

17.9

16.1

14.4

13.1

外墻

17.5

18.2

19.7

21.6

23.8

26.3

28.8

31.1

32.9

34.4

35.2

35.3

屋面

6.8

8.7

10.9

13.2

15.3

17

18.3

18.9

18.9

18.2

17

15.6

合計(jì)

71.3

74.3

74.1

73.8

73.4

75.5

77.8

69.9

69.7

68.7

66.6

64

4采暖期耗熱量差值的計(jì)算

熱負(fù)荷計(jì)算采用供暖熱負(fù)荷的計(jì)算。圍護(hù)結(jié)構(gòu)溫差傳熱量為：

式中，F(xiàn)——某一圍護(hù)結(jié)構(gòu)的散熱面積，m2；

K——該圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)；W∕(m2·K)；

tnd——冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度，18℃；

tw——室外計(jì)算溫度，取長(zhǎng)沙的冬季空調(diào)室外計(jì)算溫度，－3℃

考慮附加后的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷為：

式中A1為朝向修正率，北向取0.05，南向?。?.2，東、西向?。?.05；A2為兩面外墻修正率，取0.05；A3為間歇附加率，取0.3。

按上述方法進(jìn)行計(jì)算，得出普通住宅的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷為227.7kW，節(jié)能住宅的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷為138.8kW，兩者的差值為88.9kW。兩者的冷風(fēng)滲透耗熱量基本相同，主要是圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷不同，可以認(rèn)為節(jié)能住宅的熱負(fù)荷比普通住宅減少88.9kW。

采用度日法計(jì)算節(jié)能住宅在采暖期的耗熱量的減少△QS。

式中，HDD18——以18℃為基準(zhǔn)溫度的采暖度日數(shù)，長(zhǎng)沙的HDD18為1557（℃·d）；

△Q——普通住宅與節(jié)能住宅的熱負(fù)荷差值，kW；

C——間歇采暖修正系數(shù)；取0.6；

經(jīng)計(jì)算，節(jié)能住宅在采暖期的耗熱量比普通住宅減少94915kWh。

5性比較

本文要的是改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)全年空調(diào)采暖能耗影響，因此設(shè)定普通住宅和節(jié)能住宅使用同樣的空調(diào)采暖設(shè)備。

根據(jù)家用空調(diào)器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的最低能效比，取家用空調(diào)器的能效比為2.3。，部分家庭冬季使用熱泵型空調(diào)器，部分家庭仍使用電熱型采暖器。為了不失一般性，考慮兩種采暖設(shè)備同時(shí)在住宅中存在，取采暖熱備的平均能效比為1.9。夏季空調(diào)時(shí)間100天，居民生活電價(jià)0.503元／kWh。則夏季空調(diào)耗電量可減少（720.4×100）÷2.3＝31322kWh，節(jié)省電費(fèi)15755元；冬季采暖耗電量可減少94915÷1.9＝49955kWh，節(jié)省電費(fèi)25127元。

該住宅的節(jié)能措施所增加的投資大致如下：采用雙層塑鋼窗比采用單層鋁合金窗增加投資100元／m2窗面積，采用矩形多孔空心磚加保溫砂漿比采用240實(shí)心磚墻要增加投資15元／m2墻面面積，采用3cm厚聚苯板做保溫層比簡(jiǎn)單保溫隔熱處理要增加投資50元／m2屋面面積。綜合這三方面投資的增加，該節(jié)能住宅共需增加投資120192元（30.35元／m2），而1年可以節(jié)省空調(diào)采暖電費(fèi)40882元，所增加的投資在2.9年內(nèi)即可收回。普通住宅的造價(jià)按450元／m2計(jì)算，節(jié)能投資增長(zhǎng)率為6.74％。可見(jiàn)該節(jié)能住宅所采用的節(jié)能技術(shù)是經(jīng)濟(jì)合理的，符合湖南的經(jīng)濟(jì)水平，值得在湖南地區(qū)推廣。

6節(jié)能住宅在湖南地區(qū)的前景

從上文的分析可知，如果只考慮改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能效果，節(jié)能住宅每年空調(diào)采暖耗電量可減少（31322＋49955）÷3960＝20.5kWh／m2。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2002年湖南省新建城鄉(xiāng)住宅建筑面積6770萬(wàn)m2，其中新建的城鎮(zhèn)住宅建筑面積2802萬(wàn)m2。如果在每年新建的城鎮(zhèn)住宅建筑中全部推廣節(jié)能住宅，一年可以節(jié)電2802萬(wàn)m2×20.5kWh／m2＝5.74億kWh。

湖南的能源結(jié)構(gòu)以煤為主，火力發(fā)電煤耗（單位發(fā)電量所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤）以0.41kg/kWh計(jì)，如果在湖南每年新建的城鎮(zhèn)住宅建筑中全部推廣節(jié)能住宅，一年可以節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤23.55萬(wàn)t，一年可減少燃煤發(fā)電所帶來(lái)的各種污染物排放量為：CO291.1萬(wàn)t；SO20.525萬(wàn)t；NOX0.213萬(wàn)t；煙塵0.06萬(wàn)t；煤渣7.71萬(wàn)t。

由此可見(jiàn)，在湖南全面推廣節(jié)能住宅對(duì)于湖南地區(qū)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境將會(huì)起到重要的作用。

文獻(xiàn)

［1］JGJ134—2001.夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn).中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).

［2］單寄平.空調(diào)負(fù)荷實(shí)用計(jì)算法.北京:建筑出版社,1989.

［3］付祥釗,主編.夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能技術(shù).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002.

［4］陸耀慶,主編.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1993.

［5］錢(qián)以明.高層建筑空調(diào)與節(jié)能.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1990.