夏热冬冷地区既有建筑节能改造探究.doc

夏热冬冷地区既有建筑节能改造探究摘要使用清华斯维尔软件公司开发的节能设计软件TH-BECS2008，对夏热冬冷地区（南京）的一幢既有公共建筑的能耗随围护结构（外墙、外窗、遮阳）改善的变化规律进行了分析，得出对围护结构各部分的改造对建筑能耗的影响。关键词围护结构改造，动态负荷，影响因子1引言南京位于夏热冬冷地区，该地区夏季闷热，冬季寒冷，室内热环境较差。随着经济发展和人民生活水平快速提高，空调设备也得到普及使用。如何通过改善建筑围护结构热工性能，使建筑物具有良好的室内热舒适性，降低建筑耗能成为急需研究的课题。目前八十年代以来的既有建筑仍占有相当大比重，因此在对新建建筑加以节能设计的同时，还应研究对既有建筑的节能改造。本文以南京的某幢既有公共建筑为例进行了动态负荷计算，分析了围护结构的改造对建筑能耗的影响。2软件计算模型斯维尔软件采用DOE-2.1E-119计算内核，DOE-2用反应系数法[1]来计算建筑围护结构的传热量。反应系数法，将计算围护结构作为线性的热力系统，利用系统的传递函数得出某单位扰量（如三角波）作用下的反应系数，也即单位扰量作用下系统的得热量，由于任意变化的室外温度可以分解成一个个可迭加的三角波，利用导热微分方程可迭加的性质，因此可通过反应系数来求解系统得热量。反应系数法用时间序列表示外扰变化，不考虑外扰是否呈周期性变化，反应系数的计算可参考专门的资料[2]。若反应系数已知，就可利用下式计算第n个时刻,从室外通过围护结构向室内的传热得热量。空调负荷的计算中，室温相对恒定，假定tr不变，以一年8760小时为计算区间模拟全年空调负荷，则第n时刻的得热量为：则n时刻的室内冷负荷为：3原有建筑动态负荷模拟计算：3.1建筑概况办公建筑，建筑节能计算面积7193m2，高度55.5m，层数16层，建筑外表面积为：6090.32m2，体形系数0.246。各向窗墙比：东向：0.09，西向：0.31，南向：0.42，北向：0.25，均满足《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)第4.2.4条各朝向窗墙比不超过0.7的规定[3]。3.2软件建模如下：改造前主要围护结构的做法：1.屋顶构造：加气混凝土找坡160传热系数：K=0.983W/m•K2.外墙构造：砖墙240传热系数：K=2.017W/m•K3.地面构造：大理石+砂浆40+细混凝土60+厚混凝土100+沙石垫层100+素土夯实800传热系数：K=3.109W/m•K4.外窗构造：6透明玻璃-非隔热金属窗框K=6.5W/m•K人员密度值：4m2/人照明功率密度值：25W/m2电器设备功率密度值：20W/m23.3计算结果与分析：表1：全年逐月动态负荷月份一二三四五六七八九十十一十二总计冷负荷（MWh）10.86.22452.366.612117814110468.244.613.9830.4热负荷（MWh）-139-133-77-31-12-1.1-0-0-0.8-9.6-37-103-544由表1可知全年总冷负荷为：1169.078MWh，最大冷负荷出现在七月192.896MWh，冷负荷指标为162.5kWh/m2；全年总热负荷为：-513.212MWh，最大热负荷出现在一月-132.114MWh，热负荷指标为-71.35kWh/m2。模拟结果分析：冬季某些时刻可能同时存在着热负荷与少量的冷负荷，这是由于在冬季为克服建筑内部的灯光、设备、人体的散热量以及在白天太阳辐射得热所造成的冷负荷。图1中，可以看出全年冷负荷中，由于外窗的太阳辐射得热而引起的冷负荷占了最大的比例47.6%，通过外墙导热而引起的冷负荷占7.1%，屋顶占0.5%。人员占20.5%，灯光占14.2%，设备占22.4%。图2中，全年热负荷中，由于外窗导热产生的热负荷占了最大的比例69.9%，外墙导热占了69.1%，屋顶占3.4%。外窗辐射得热抵消了部分热负荷-28.9%，人员-7.8%，灯光-7.4%，设备-8.1%。由此可知，外墙在建筑热负荷中占了相当大的比重，而在冷负荷占的比例相对较小。图1建筑各部分在冷负荷中的比例图2建筑各部分在热负荷中的比例4改造建筑动态负荷模拟计算在研究中采用仅改造外墙，即在外墙外表面上用聚氨酯做保温，而外窗，屋面，室内人员，灯光，设备的条件都不变的条件下，对外墙加以能耗模拟分析，考察外墙传热对冷热负荷的影响。4.1仅改外墙构造分别将外墙的外侧加5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm的聚氨酯保温。保温后的外墙传热系数分别为：1.494W/m•K、1.186W/m•K、0.984W/m•K、0.84W/m•K、0.733W/m•K、0.65W/m•K、0.584W/m•K。图3建筑冷负荷变化规律图4建筑热负荷变化规律外墙改造后热负荷显著减少，但冷负荷减