采暖能耗

关键词： 采暖 能耗

采暖能耗（精选三篇）

采暖能耗 篇1

目前我国北方地区的城镇70%的建筑面积冬季采用集中采暖方式，剩余部分则采用各类不同的分散采暖方式。我国目前处于城市建设高峰期，城市建设的飞速发展使建材业、建造业迅猛发展，由此造成的能源消耗已占我国总商品能耗的20%～30%。本文讨论的是民用建筑中居住建筑的室温降低对居住建筑采暖的可行性进行研究。

2 温变化对居住建筑能耗的影响

本文采用D e ST-h软件，以山东济南为例，分析室温变化对居住建筑能耗的影响。建筑模型为6层单元式建筑，共3个单元，一梯两户，层高2.8m，南北朝向，如图1，建筑平面示意图如图2。建筑面积2708.34 m2。

建筑物以一个整体为研究对象，其设定温度为相同。D e ST-h软件考虑室内热源的影响因素，但本次重在研究室温变化对建筑能耗的影响，故对包括照明、人员和设备等在内的散热忽略不计，以明确室温变化对建筑能耗的影响情况。围护结构构造及热工参数按山东省居住建筑节能设计标准所列节能型围护结构传热系数确定本次研究建筑参数。

不同室温下模拟计算建筑物耗热量指标应按下式计算：

式中：qH为建筑物耗热量指标(W/m 2);qH·T为单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量(W/m 2);qINF为单位建筑面积的空气渗透耗热量(W/m 2);qI·H为单位建筑面积的建筑物内部得热(包括炊事、照明、家电和人体散热)，住宅建筑取3.80(W/m 2)。

单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量应按下式计算：

式中：ti为全部房间平均室内计算温度;te为采暖期室外平均温度(℃);εi为围护结构传热系数的修正系数;Ao为建筑面积。Ki为围护结构的传热系数[W/(m 2·K)],对于外墙应取平均传热系数;Fi为围护结构的面积(m 2)。

室温不同，其居住建筑物的采暖能耗自然也不一样。

方案1:tn=18℃(如表2)。

方案2:tn=16℃(如表3)。

模拟计算结果见表4。表中数值为建筑能耗指标，即建筑物单位建筑面积全年能耗，本文能耗均指建筑物单位建筑面积全年能耗。

山东省目前常出现18℃室内温度，因此，能耗比较的基础应为方案1，即以方案1为基准，2方案的节能率，计算结果见表4。

式中：R为节能率;Q1为方案1的居住建筑能耗;Qi为方案i的居住建筑能耗。

根据济南市建委对外公布的对济南市住房建设规划目标可知到2010年，济南的人均住房建筑面积将达到30平方米。按济南总人口553.5万人计算，济南市居住用建筑面积约为16605万平方米。根据公式可知，当设定温度为16℃，时比18℃采暖热负荷将减少19427.85 K W h/a。

在相同的舒适度条件下,例如,起居室和卧室的室内计算温度,当对流采暖时一般取18℃,而辐射采暖时取16℃即可达到相同的舒适性。低温热水地板辐射采暖的室内设计温度要比散热器采暖的室内设计温度底2～3℃。其所低的1～2℃折算成全年济南市民用建筑热负荷上就会非常可观。

这种既不损害人体舒适性，又能有效节能的方法，应当得到推广。

3 结论

站在全局角度看，室内温度一个小变化就会对建筑体系能耗影响很大，通过采用一些设备如低温热水地板辐射采暖系统可保证既满足人们热舒适性需求，又能达到建筑能耗降低效果。

参考文献

[1]清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2007[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[2]江亿.建筑环境系统模拟分析方法[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.

[3]李永安,常静等.山东省采暖空调度日数及其分布特征[J].可再生能源,2006(02):13-15.

[4]付祥钊.夏热冬冷地区建筑节能技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[5]卜震,陆善后等.上海市生态办公示范楼节能设计及能耗模拟分析[J].上海建筑科技,2005,2:21-25.

[6]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.

[7]JGJ26-95民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)[S].北京:中国建筑工业出版社,1996.

[8]燕达,谢晓娜,宋芳婷,江亿.建筑环境设计模拟分析软件DeST第一讲建筑模拟技术与DeST发展简介[J].暖通空调,2004,(07):48-56.

[9]陈秦怡,万金庆,范颖,王国强.室内温度变化对空调能耗的影响.制冷与空调2008年3期.

实验分析新建筑的首年采暖能耗 篇2

在我国,传统的砖混结构的新房子第一个采暖季能耗比旧房子要高,若维持相同的室内温度需要增加一些供热量,或称供热裕量。其原因是施工时结构中积存了水分,它们或者由于自然降水或者由于施工的需要。因此使得房屋围护结构保温性能变差,能耗增加。一项研究表明[1],含湿加气混凝土砌块实测到的总当量导热系数λ随含湿量的增加而单调地递升。结构中水分的散失是缓慢的,它与结构两侧空气的含湿量、自然环境、结构的组成材质等因素有关。不同朝向的墙体也不尽相同。受太阳辐射影响,南向墙体中水分散失通常比北向快。含湿多孔材料中水分迁移可有五个途径,即浓度梯度下的扩散、液体在毛细管内的迁移、压力梯度下的渗流、温度梯度引起的湿分热扩散和多孔材料中蒸发或冷凝引起的湿分迁移。而结构内水的相变化不仅影响结构的热工性能,还能引起墙面龟裂和平屋面防水的破坏。

我们对朝向和建筑设计及结构相同的新旧两栋建筑的供热能耗进行了现场实测,两栋建筑皆为6层,墙体为370加气混凝土砌块,南北朝向,体形系数0.3,窗墙比0.3。两栋建筑毗邻,外环境相似。

2 现场测试

热量计测量两栋建筑的累积供热量Qx和Qj,下标x表示新建筑,下标j表示旧建筑。室内温度设定为ti=18℃;热电耦测量两栋建筑的南、北向各一个房间的室内温度txn,txb和tjn,tjb以及室外温度to,其中下标n和b分别表示南向和北向房间。以此调节新建筑的供热量(Qx),以满足对应房间的温度都与室内设定温度相同,即txn=txb=tjn=tjb=ti=18℃。同时采暖中期对新、旧建筑所选择房间的南、北外墙的内、外表面温度和热流密度做了测量,分别得到新建筑南向房间外墙的内、外表面温度txni,txno,新建筑北向房间外墙的内、外表面温度txbi,txbo和新建筑南、北外墙的热流密度qxn,qxb,同时测得旧建筑对应房间南、北外墙的内、外表面温度(tjni,tjno,tjbi,tjbo)以及相应的热流密度qjn和qjb。统计平均热流密度和温度,以确定新建筑南、北向墙体的当量导热系数λxn和λxb及旧建筑南、北向墙体的当量导热系数λjn和λjb。

3 测量数据分析

1)整个采暖季新建筑比旧建筑多消耗的能量由Δ=(Qx/Qj)-1确定,在室内温度相同的情况下,Δ=24%。以哈尔滨为例,室内温度设为18℃,若采暖季室外平均温度为-9.1℃～-10.0℃,以其平均值-9.55℃估算,如果新建筑不增加这部分供热量,室内温度将降低[18-(-9.55)]×24%=6.612℃,室内温度仅为11.39℃。2)依照测得的数据,新建筑南向墙体与旧建筑南向墙体的耗热量之比qxn/qjn=1.194,即南向墙体首年采暖年度要多耗能19.4%;新、旧建筑北向墙体耗能比为qxb/qjb=1.23,即北向墙体首年采暖年度要多耗能23%。新建筑墙体首年采暖平均比旧建筑墙体多耗能(19.4%+23%)/2=21.2%。建筑采暖能耗包括围护结构墙、窗、屋面等能耗及渗风能耗。可见,新建筑比旧建筑多散失的能量中,墙体湿分的影响最大。3)确定新建筑南向和北向墙体的当量导热系数。南向墙体有qxn=(txni-txno)/∑(δni/λni),其中,δni,λni分别为南向墙体各层材料厚度和相应的导热系数。忽略内外抹面层影响,求出首年采暖年度南向墙砌体的当量导热系数λxn=0.293 W/(m·K)。代入北向墙体的测量数据qxn,txni,txno及墙体厚度δbi(与δni相等)求出首年采暖年度砌体北向墙砌体的当量导热系数λxb=0.302 5 W/(m·K);同样,算出旧建筑南向墙体当年的当量导热系数λjn=0.245 4 W/(m·K);旧建筑北向墙体当年的当量导热系数λjb=0.245 9 W/(m·K),旧建筑南、北向墙体当量导热系数平均为0.245 6 W/(m·K)。

4 节能墙体首年采暖年度传热系数的估算

忽略墙体两侧的对流换热阻,墙体传热系数K=1/RO=1/∑(δi/λi),其中,RO为墙体总热阻;δi,λi分别为组成墙体材料的厚度和导热系数。

选择两种混凝土砌块复合墙体,分别是:1)聚苯板外保温,厚度80 mm,混凝土砌块墙厚度200 mm。2)聚苯板外保温,厚度50 mm,混凝土砌块墙厚度300 mm。

以上获得的砌体当量导热系数,估算南、北两个朝向新砌复合墙体的传热系数和旧墙加聚苯板改造后的两种情况下墙体的传热系数。两种新建复合墙体南向混凝土砌块的当量导热系数按0.293 W/(m·K)计算,北向按0.302 5 W/(m·K)计算,而旧墙改造中的混凝土砌块的当量导热系数按0.245 6 W/(m·K)计算,聚苯板的导热系数设为0.049 W/(m·K),结果见表1。

通过比较表1中的传热系数值,可知第一种新建复合墙体(南北向)传热系数和旧墙改造的相近;第二种新建复合墙体(北向)传热系数只比旧墙改造多了8%。

W/(m·K)

5 结语

由于湿分的影响,新建筑首年采暖年度能耗比旧建筑多24%;墙体施工水分的存在和迁移导致其导热系数增加,保温性能变差。新墙体的平均能耗增加了21.2%;对采用两种复合墙体的新建筑物的墙体传热系数估算,用了聚苯板材料保温后,首年采暖年度墙体能耗受湿分影响不大。

参考文献

[1]王补宣,王仁.含湿建筑材料的导热系数[J].工程热物理学报,1983,4(2):146-151.

采暖能耗 篇3

在全球气候变暖、能源短缺的背景下, 以高能效、低排放为核心的建筑节能正为实现国家的能源安全和可持续发展起到至关重要的作用。近年来, 国际建筑节能技术长足发展, 提高建筑性能使使用者对能源的需求降到最低, 同时充分利用可再生能源从而摆脱对传统化石能源的依赖, 已成为欧洲建筑节能技术领先国家节能减排的重要手段。欧盟于2010年明确了能源领域的中期目标, 将挖掘建筑节能潜力作为优先任务, 并在修订的建筑能效指令 (EPBD) 中明确提出, 到2020年欧洲大陆所有新建建筑要达到近零能耗水平。被动房已成为欧洲实现上述目标的重要手段。

被动房是指在保证舒适的室内环境, 如室内温度全年处于20~260C、室内CO2含量不大于1000 ppm等的前提下, 通过构造最佳的建筑围护结构, 提高建筑物的保温隔热性能和气密性能, 在合理利用太阳辐射得热、室内非供暖热源得热、带有高效热 (冷) 回收装置的新风系统、遮阳设施等的条件下, 使建筑物对采暖和制冷的能源需求降到最低, 最大限度地降低建筑物对主动式机械采暖和制冷设施的依赖或完全取消这类设施。

被动房在能耗和负荷方面具有明确的指标要求, 其年采暖和制冷需求均不超过15 k Wh/ (m2a) , 采暖负荷和制冷负荷分别不超过10 W/m2和20 W/m2, 同时年总一次能源需求 (包括采暖、制冷、通风、热水、照明和家用电器一次能源需求) 不得超过120 k Wh/ (m2a) 。在被动房的基础上, 利用可再生能源就有可能实现零能耗建筑甚至产能建筑。

德国、奥地利、瑞典等欧洲国家是被动房技术较为成熟的国家。目前, 德国已有6万余栋被动房, 并以每年新增3000栋的速度发展。预计随着德国能源政策和建筑节能目标的进一步落实, 被动房占其建筑总量的比例将迅速提高。

为保证我国能源安全, 应对气候变化, 实现建筑领域的超低能耗发展目标, 在中德双方政府的大力支持下, 目前在我国已落实多个中德合作被动式低能耗建筑的示范项目。本文旨在讨论被动房在我国的发展潜力, 重点分析了被动房对我国居住建筑采暖能耗和CO2排放的影响。

2、我国建筑能耗现状及趋势

我国的能源供应正面临重大挑战。经济的高速发展已使我国成为世界最大的能源消耗国和温室气体排放国。1990年我国的能源消费总量为9.87亿吨标准煤, 2000年能源消费总量增加至14.55亿吨标准煤, 年均增长率3.96%, 到2012年能源消费总量升至36.17亿吨标准煤, 平均年增长率达7.88%。1996年我国与能源相关的CO2年排放量仅占世界CO2总排放的13.8%, 到2010年, 我国CO2年排放量已达83.3亿吨, 约占世界CO2总排放的1/4。

城镇化的推进导致建筑产业快速发展。我国每年新增建筑面积约20亿平方米, 占世界新建建筑总量的50%, 年新增住宅面积约14亿平方米, 占总新增建筑面积70%以上。由于我国建筑用能效率普遍偏低, 目前建筑能耗在我国能源总消费中所占的比例已经达到30%。随着我国城镇化进程的进一步发展, 建筑总量将不断增加, 建筑能耗总量和占全社会能耗比例都将持续增加。由此可见, 建筑节能对节约能源和国家的可持续展起到至关重要的作用, 是实现国家能源安全的重要举措之一。

3、发展被动房对我国建筑领域节能减排的影响分析

3.1 发展被动房对我国新建居住建筑节能减排的影响分析

目前我国每年新建的城镇居住建筑超过10亿平方米, 如果能使被动房在新建居住建筑和既有居住建筑节能改造中占有一定比例, 则可在城市化进程中实现对建筑能耗总量增长的有效控制。

根据2011年统计数据, 假设每年新增北方城镇居住建筑5亿平方米。若该新建建筑全部执行我国65%的节能标准, 则房屋采暖能耗约为10 kgce/ (m2a) , 那么每年新增采暖能耗为500万吨标准煤, 2050年当年的北方采暖地区城镇居住建筑的采暖能耗将新增2亿吨标准煤, 40年间200亿平方米新增居住建筑的累计采暖能耗为41亿吨标准煤。根据1 kg标准煤约产生2.77 kg的CO2排放量计算, 40年间累计新增CO2排放量为114亿吨。

被动房的年采暖需求不超过15k Wh/ (m2a) , 假设采暖设备的终端效率即COP值为2, 按照平均1 k Wh供电煤耗为360g标准煤计算, 被动房的年采暖需求可折合为2.7 kgce/ (m2a) 。如果将每年新增5亿平方米的北方城镇居住建筑全部建造为被动房, 那么每年新增采暖能耗为135万吨标准煤, 2050年当年的居住建筑采暖能耗新增量将仅为5400万吨标准煤, 40年间200亿平方米新增居住建筑的累计采暖能耗为11亿吨标准煤, 累计新增CO2排放30亿吨, 仅为按照65%节能标准建造的累计新增采暖能耗、累计新增CO2排放的27%, 总共可节省30亿吨标准煤的采暖能耗, 减排CO2共84亿吨。

若将20%或50%的北方采暖地区新增居住建筑建设为被动房, 与全部新建建筑均按照65%节能标准建造相比, 到2050年, 累计可节省采暖能耗6亿吨标准煤或15亿吨标准煤, 累计CO2减排量可达到17亿吨或42亿吨。图1给出了全部新建建筑均按照65%节能标准建造、20%按照被动房标准建造、50%按照被动房标准建造和全部新建建筑均按照被动房标准建造四种情况的采暖能耗增量图, 图2和图3分别显示了四种情况下新增建筑40年的累计采暖能耗对比和累计CO2排放量对比。

3.2 发展被动房对我国既有居住建筑改造节能减排的影响分析

据统计, 2011年北方采暖地区城镇居住建筑面积为81亿平方米, 年采暖能耗为2亿吨标准煤, 单位建筑面积年采暖能耗约为24.7 kgce/ (m2a) 。由此推算, 至2050年该部分既有居住建筑将累计发生采暖能耗80亿吨标准煤, 累计排放CO2共222亿吨。

若逐步将既有北方城镇居住建筑改造为被动房, 从2014年开始执行, 年改造量2.19亿平方米, 那么37年后至2050年可将其全部改造完成。由于被动房的年采暖需求仅为2.7 kgce/ (m2a) , 由既有建筑改造实现的年采暖能耗降低量将可达到481万吨标准煤。2050年全部改造完毕后, 81亿平方米既有居住建筑的年采暖能耗将从2亿吨标准煤降低至2187万吨标准煤。从2011年开始的40年间, 通过将既有建筑改造为被动房, 可累计节省34亿吨标准煤的采暖能耗, 同时实现CO2减排94亿吨。

图4给出了将既有北方城镇居住建筑改造为被动房的年采暖能耗下降情况, 图5和图6分别对比了是否进行改造两种情况下所发生的累计采暖能耗量和累计CO2排放量。

4. 结论

被动房可在保证室内舒适性的前提下取消采暖、制冷设施, 其推广对缓解我国能源紧张和城市污染具有深远影响。对北方采暖地区的新建和既有居住建筑均按照被动房标准建造或改造, 2050年全部281亿平方米城镇居住建筑的年采暖能耗可控制在7587万吨标准煤, 在2050年时实现累计节省64亿吨标准煤采暖能耗, 减排CO2共178亿吨。引入和推广被动房, 真正实现建筑领域的超低能耗发展, 为我国的节能减排任务提供了一条可靠途径。

参考文献

[1]中国国家统计局.中国统计年鉴 (2013) [M].北京:中国统计出版社.2013.

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