建筑圍護結構節能改造實測研究

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摘要:以安順市五棟測試建筑為研究對象，改變建筑的外圍護結構熱工性能參數，運用DeST-h能耗模擬軟件進行模擬計算，根據實測房間內的溫濕度及房間供暖耗電量，計算得出不同圍護結構的節能效果。實驗表明，通過降低外墻傳熱系數測試建筑的節能率為29．969%～47．624%，耗電量降低2560．9kW～4757．9kW。模擬計算及實驗均得出，提高圍護結構保溫效果，供暖耗電量減少，居住環境也相應改善。

關鍵詞:溫和地區，圍護結構，節能，DeST-h

安順位于貴州省中西部，屬于高原型濕潤亞熱帶季風氣候，年平均氣溫14℃，年平均相對濕度80%，年平均風速2．4m/s，氣候分區屬典型的溫和地區。隨著JGJ475—2019溫和地區居用建筑節能設計標準的實施，溫和地區開展居住建筑節能設計正式執行行業標準。本文通過建立在安順的五棟實驗建筑，具有相同建筑面積、窗墻比、朝向，改變建筑圍護結構的熱工性能，研究不同建筑冬季供暖的節能效果。

1測試建筑概況

通過修建的五棟節能對比測試房，開展了建筑圍護結構節能效果的實驗研究。對比測試房具有相同建筑面積、相同外窗朝向、相同窗墻比，測試時設定相同室溫，通過實測不同圍護結構條件下對比測試房冬季供暖耗電量，分析測試房供暖節能效果。測試房如圖1，圖2所示，測試房外圍護結構熱工參數見表1。其中1號樓結構形式為磚混結構，2號～5號樓結構形式均為鋼筋混凝土異形柱結構。1號樓圍護結構采用粘土磚加單玻窗，代表20世紀80年代～90年代普通住宅，稱基礎建筑;2號樓代表節能50%住宅;3號、4號樓代表節能65%的不同構造形式的住宅，其中3號樓為加氣混凝土外墻構造，4號樓為自保溫砌塊外墻構造;5號樓代表節能75%住宅。

2測試方案

2．1測試建筑節能效果模擬計算。以1號為基礎建筑，改善圍護結構保溫效果，運用DeST-h軟件分別模擬計算建筑在不同圍護結構條件下的能耗值，得出不同圍護結構熱工參數條件下全年節能效果最優的方案，最優建筑圍護結構熱工參數及節能率如表2所示。2．2測試建筑供熱設計。為驗證測試建筑的節能效果，測試建筑內設置地板輻射供暖，房間內采用加熱電纜地面輻射供暖方式。臥室、客廳室內供暖設計溫度均為18℃。地暖管敷設間距為200mm，管徑20。各房間鋪設加熱電纜安裝功率見表3。冬季供暖運行模式設為自動模式，冬季供暖設定室內溫度為18℃，溫控器精度為0．5℃。實驗時，客廳室內的燈全天開啟，室內無人。2．3測試相關儀器實驗過程中采用的儀器及相關說明如表4所示。

3測試效果對比分析

3．1測試建筑內部溫濕度對比。測試建筑在11月15日～次年3月15日(合計120d)的溫濕度記錄數據表明:測試建筑室內溫度范圍為18．7℃±1．5℃，相對濕度范圍為57%±12%。其中1號建筑室溫在18．2℃±3．4℃之間，相對濕度在52%±13%之間，相比較而言，室溫比采取節能措施的四棟測試建筑略低且溫度波動更大，同時1號建筑室內相對濕度波動也最大。室內溫度及相對濕度變化幅度從2號～5號建筑依次減小。實測數據表明改善建筑圍護結構保溫性能，室內溫濕度會更均勻。保溫效果越好，室內相對濕度相對較低。實測表明，設計相同節能效果的建筑，采用自保溫砌塊的4號樓室內平均溫度比3號樓平均溫度高0．3℃，可見，自保溫砌塊相對空心砌塊加保溫材料方式保溫效果更好。3．2測試建筑耗電量對比。由圖3可知，1號建筑保溫性能最差，在冬季達到同樣室內溫度條件下，供暖用電量也最大，5號建筑保溫性能最優，因此供暖耗電量也最低;即保溫效果越好的建筑，供暖期間耗電量越低。同屬于節能65%的3號樓和4號樓，與基礎建筑相比，采用自保溫砌塊的4號樓比采用加氣混凝土砌塊加保溫的3號樓節能率高10．293%，可見自保溫砌塊的保溫性能優于砌塊加保溫材料的形式。

4結語

1)實測表明，提高建筑圍護結構的熱工性能，冬季可減少供暖耗電量。2)模擬與實測表明，50%節能率的住宅其實際圍護結構節能率為29．969%，65%節能率的住宅圍護結構節能率分別為30．885%(3號建筑)和41．178%(4號)，75%節能率的住宅圍護結構節能率為47．624%。3)實測表明采用自保溫砌塊的保溫性能優于砌塊加保溫材料的形式。

參考文獻:

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［2］王厚華，莊燕燕，吳偉偉．夏熱冬冷地區圍護結構熱工性能節能分析［J］．同濟大學學報，2010，38(11):164-169．

［3］王厚華，郭銳，肖秋蓮．ExperimentalStudyofEnergySavingEffectofBuildingEnvelopeinSummer［J］．Jour-nalofCentralSouthUniversity，2012，19(5):1370-1376．

［4］崔麗麗．基于DeST的典型居住建筑能耗模擬及節能分析［J］．建筑熱能通風空調，2018(3):74-78．

作者:郭銳 單位:貴州省建筑設計研究院有限責任公司