313夏熱冬冷地區(qū)既有居住建筑熱環(huán)境與能耗測評方法

1、夏熱冬冷地區(qū)既有居住建筑熱環(huán)境與能耗測評方法重慶大學(xué) 孫嬋娟 付祥釗摘 要：現(xiàn)存的的對夏熱熱冬冷地地區(qū)既有有居住建建筑熱環(huán)境和和能耗的的測評方方法還很很少，而而居民對對居住環(huán)環(huán)境的舒舒適性和和節(jié)能的的要求，需需要根據(jù)據(jù)該地區(qū)區(qū)的氣候候特征、建建筑的具具體形式式，研究究提出適合合該地區(qū)區(qū)既有居居住建筑筑的熱環(huán)環(huán)境與能能耗測評評方法。本文即即是在現(xiàn)現(xiàn)有的基基礎(chǔ)上，結(jié)結(jié)合實際際情況，針對夏熱冬冷地區(qū)既有居住建筑分別提出夏季和冬季熱環(huán)境和能耗測評方法。對熱環(huán)境和能耗方面存在問題或綜合未能達(dá)標(biāo)的，即可判斷該既有建筑為熱環(huán)境惡劣或者不節(jié)能（高能耗）建筑，應(yīng)提出對該建筑進(jìn)行節(jié)能改造或室內(nèi)熱環(huán)境改造。關(guān)鍵詞：

2、夏夏熱冬冷冷地區(qū) 既有有居住建建筑 熱環(huán)境境與能耗耗 測測評測評的意義義隨著建筑技技術(shù)的發(fā)發(fā)展和人人民生活活水平的的不斷提提高，人們越越來越關(guān)關(guān)注室內(nèi)內(nèi)環(huán)境的的舒適性性問題，如何創(chuàng)創(chuàng)造更加加舒適、更更加健康康的人居居環(huán)境以以及探討討建筑-環(huán)境-能源之之間的關(guān)關(guān)系已成成為越來來越多的的研究者者的課題題。夏熱冬冷地地區(qū)處于于中國長長江流域域，包括括17個個省、自自治區(qū)以以及直轄轄市，是是一個人人口密集集、經(jīng)濟濟發(fā)達(dá)的的地區(qū)，累年最冷月平均溫度高于10，最熱月平均溫度25-29，其氣候特征表現(xiàn)為夏季悶熱，冬季濕冷。改革開放以來，隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，為了滿足人們的居住要求，建筑的數(shù)量急劇增加，但由于

3、沒有一個完整的標(biāo)準(zhǔn)或者規(guī)范的指導(dǎo)，早期的建筑僅僅給人們提供了一個居住的場所，其室內(nèi)外的熱環(huán)境并未達(dá)到人體生理健康所要求的舒適程度，且大多數(shù)既有建筑中未裝設(shè)空調(diào)設(shè)備，以致于在夏、冬季節(jié)會出現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境惡劣或者是居住性差的情況，因此需對既有建筑進(jìn)行實測，分析室內(nèi)外熱環(huán)境，進(jìn)行改造。另一方面，隨著人民生活水平的提高，在一部分建筑中采用空調(diào)設(shè)備進(jìn)行室內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)，改善室內(nèi)熱環(huán)境，滿足人們對居住環(huán)境的質(zhì)量更高的要求的同時，出現(xiàn)了既有建筑中有些不符合公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能重視不夠，致使空調(diào)系統(tǒng)的能耗大大增加等問題，因此要對其進(jìn)行現(xiàn)場測試，分析其室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量以及能耗狀況，改造不合理的

4、建筑形式。熱環(huán)境測評評方法研研究2.1要求求對既有建筑筑熱環(huán)境境的測試試不同于于實驗，也也不同于于研究型型的實驗驗現(xiàn)場，其其隨意性性比較小小，根據(jù)據(jù)不同的的建筑形形式和功功能，選選擇不同同的測試試方法，布布置測試試地點，因因此，在在滿足普普通測試試所要求求的客觀觀性（測測得的數(shù)數(shù)據(jù)即為為真實數(shù)數(shù)據(jù)，不不得隨意意更改）和科學(xué)性（即采用科學(xué)的方法進(jìn)行測試，測試的每一步都有據(jù)可依）之外，還要滿足其可操作性，因時而異，因地制宜。在進(jìn)行熱環(huán)環(huán)境的測測評時，選選取溫度度作為主主要的依依據(jù)，這這是因為為一方面面溫度具具有很大大的代表表性，測測試起來來方便靈靈活，測測試工具具簡單，可可以簡便便進(jìn)行；另一方方面

5、在暖暖通空調(diào)調(diào)系統(tǒng)中中，溫度度也是調(diào)調(diào)控的主主要依據(jù)據(jù)。選擇擇溫度作作為主要要依據(jù)符符合客觀觀性，科科學(xué)性以以及可操操作性。2.2夏季季熱環(huán)境境測評方方法研究究2.2.11夏季室室內(nèi)熱環(huán)環(huán)境測評評夏季天氣炎炎熱，其其溫度高高于人體體舒適所所需要的的溫度，測測定在最最炎熱的的情況下下的室內(nèi)內(nèi)熱環(huán)境境，對其其進(jìn)行評評價，能能客觀地地反映該該建筑在在夏季最最不利情情況下的的室內(nèi)環(huán)環(huán)境質(zhì)量量和能耗耗情況，因此實實測在連連晴天氣氣進(jìn)行。應(yīng)應(yīng)選取室室外最高高氣溫超超過35的連續(xù)續(xù)3天開展展實測。對不同的建筑朝向，其所受的太陽輻射強度不同，且由于風(fēng)向和風(fēng)速的影響，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)所傳導(dǎo)熱量以及輻射換熱量就會有差

6、別，直接導(dǎo)致室內(nèi)的溫度差異。因此對室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行測評時，從居住建筑各套住房中確定實測對象，東、南、西、北、東南、東北、西南、西北8個方向，每個方向各抽取一戶，以及各端頭戶和轉(zhuǎn)角戶為實測戶，分別測量各個住戶室內(nèi)1.5m（此高度為居住環(huán)境中人們集中活動的區(qū)域）處的溫度。為對在無空調(diào)設(shè)備條件下的室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行測試和評價，在測試的前兩天以及測試中均將空調(diào)等降溫設(shè)備保持關(guān)閉，這樣可以保證測試的準(zhǔn)確性；為測定白天圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱使得室內(nèi)熱環(huán)境抵御室外不利熱環(huán)境影響能力的大小，以及測定晚上圍護(hù)結(jié)構(gòu)的通風(fēng)使得室內(nèi)熱環(huán)境接近室外有利熱環(huán)境能力的大小，保證測得各住戶室內(nèi)溫度的穩(wěn)定性和可靠性，需要在實測時9：0021：

7、00保持戶門和外門窗關(guān)閉；21：009：00開啟外門窗和戶內(nèi)門，戶門繼續(xù)保持關(guān)閉；此外還需使得室內(nèi)人員密度、家電等室內(nèi)負(fù)荷，符合夏熱冬冷氣候區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，在保證同等條件下，評價室內(nèi)熱環(huán)境。根據(jù)生理學(xué)學(xué)上分析析，人體體的熱綜綜合溫度度為288，使人體體皮膚溫溫度保持持在344最為舒舒適，在在室內(nèi)溫溫度高于于34時，就就會出現(xiàn)現(xiàn)一部分分人身體體上的不不舒適，甚甚至是生生病、中中暑等不不適癥狀狀，因此此34是一個個重要的的分界線線。經(jīng)過過對室內(nèi)內(nèi)各種溫溫度下人人體熱感感覺的調(diào)調(diào)查，得得到室內(nèi)內(nèi)熱環(huán)境境舒適標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)為：冬季室室內(nèi)溫度度高于116，夏季季室內(nèi)溫溫度不高高于288，以及及可居

8、住住標(biāo)準(zhǔn)為為：冬季季室內(nèi)溫溫度高于于10，夏季季室內(nèi)溫溫度不高高于300。由此此對測試試的結(jié)果果進(jìn)行分分析，評評價實測測戶的室室內(nèi)熱環(huán)環(huán)境的質(zhì)質(zhì)量。列出3天的的逐日室室內(nèi)最高高溫度，ttmaxx，i(i=11，2，33)，最最低溫度度tmiin，ii，按以以下標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)診斷：以3天室內(nèi)內(nèi)氣溫最最高的一一天的實實測數(shù)據(jù)據(jù)為主要要診斷依依據(jù)，tmax34為夏季室室內(nèi)熱環(huán)環(huán)境惡劣劣，不具具備居住住性；32ttmaxx34，為室室內(nèi)熱環(huán)環(huán)境差，居居住性差差；30ttmaxx32，為可接接受的夏夏季室內(nèi)內(nèi)熱環(huán)境境，具備備可居住住性；tmax30，夏季室內(nèi)內(nèi)熱環(huán)境境良好，可可居住性性好。影響室內(nèi)熱熱環(huán)境最最重

9、要的的就是圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的好壞壞，可以以根據(jù)各各天室內(nèi)內(nèi)外最高高溫度和和最低溫溫度之差差來判定定圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的質(zhì)質(zhì)量。其中，ttmaxx,i= twwmaxx，i-tmaax,ii；tminn,i=tmiin，ii-twmmin,i。實測中中，白天天太陽輻輻射存在在，室外外溫度高高于室內(nèi)內(nèi)溫度，熱熱量由室室外傳向向室內(nèi)；夜晚，室室外降溫溫，由于于圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的蓄蓄熱能力力和延遲遲作用，室內(nèi)會積蓄一定的熱量，此時室內(nèi)溫度高于室外溫度。白天，若tmax3，室內(nèi)外溫差小，說明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)大，故隔熱性差，應(yīng)進(jìn)行隔熱改造；夜晚，由于低溫差，由室內(nèi)向室外傳遞的熱量很少，此時，主要依靠通風(fēng)將熱量由室內(nèi)傳向室

10、外，故低溫差下，需要足夠大的風(fēng)量才能將熱量帶出室內(nèi)，若tmin2，說明通風(fēng)量未能達(dá)到足夠大（即將室內(nèi)的熱量帶到室外所需要的風(fēng)量），診斷為圍護(hù)結(jié)構(gòu)通風(fēng)不良，應(yīng)進(jìn)行通風(fēng)改造。2.2.22夏季室室外熱環(huán)環(huán)境測評評室外熱環(huán)境境的測評評是將實實際測得得的室外外1.55m高度度，距墻墻外表面面2m處的的日平均均溫度與與當(dāng)?shù)貧鈿庀笳驹撛撊盏娜杖掌骄鶞販囟茸鞅缺容^，即即tpO=tw，pp-tOw，其中ttOw為當(dāng)?shù)氐貧庀笳菊驹撊盏牡娜掌骄鶜鉁兀挥捎诮ńㄖ某虿煌?，?dǎo)致致的太陽陽輻射強強度，風(fēng)風(fēng)向、風(fēng)風(fēng)速有所所不同，如如果只測測量某一一點或集集中的幾幾點，不不能保證證測量的的全面性性和準(zhǔn)確確性，所所以分

11、別別取東、西西、南、北北四個方方向的測測點進(jìn)行行測量，按按照下式式計算室外外日平均均溫度，其中tw，i（i=1，2，3，4）為建筑周圍東、南、西、北4點的日平均溫度。對結(jié)果進(jìn)行行分析，若若tpO1，表明明室外可可能存在在熱島效效應(yīng)，此此時室外外環(huán)境質(zhì)質(zhì)量差，影影響人的的舒適性性，另外外，中部部地區(qū)大大部分居居住建筑筑中的空空調(diào)系統(tǒng)統(tǒng)采用風(fēng)風(fēng)冷冷凝凝形式，室室外的溫溫度分布布會影響響風(fēng)冷冷冷凝器的的冷凝溫溫度，不不利于設(shè)設(shè)備的運運行。若若tpO0，說明明室外溫溫度分布布均勻，質(zhì)質(zhì)量好。0tpO1，建筑周圍熱環(huán)境質(zhì)量合格。2.3冬季季熱環(huán)境境測評方方法研究究冬季的環(huán)境境條件和和夏季相相反，自自然狀

12、況況下，其其室內(nèi)外外溫度均均低于人人體舒適適所要求求的溫度度，因此此，和夏夏季采用用同樣的的方法，選取室外日平均溫度twp10的連續(xù)3天，逐時檢測室內(nèi)外干球溫度。檢測時，關(guān)閉全部外門窗，室內(nèi)熱源總發(fā)熱量與節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相符。檢測前兩天和檢測中，供暖設(shè)備保持關(guān)閉。計算這3天天的逐日日平均溫溫度和最最高最低低溫度。根據(jù)計算出出來的逐逐日平均均溫度，評評價室內(nèi)內(nèi)熱環(huán)境境的好壞壞。如前前所述，可可居住性性標(biāo)準(zhǔn)，冬冬季室內(nèi)內(nèi)溫度要要高于110，在室室內(nèi)溫度度低于110時，同同樣會出出現(xiàn)一些些人身體體不適等等寒冷癥癥狀，因因此，100是冬季季熱環(huán)境境一個很很重要的的溫度分分界線。實測結(jié)果即要按照以下規(guī)定進(jìn)行

13、評價診斷：室內(nèi)日平均溫度：tnp12，良好；10tnp12，可接受，可居住性；5tnp10，可居住性差；tnp5，惡劣。能耗測評方方法研究究既有建筑中中除了存存在熱環(huán)環(huán)境達(dá)不不到熱體體舒適甚甚至可居居住性的的要求的的問題外外，設(shè)備備耗能量量大也是是其主要要問題，其其中空調(diào)調(diào)采暖等等設(shè)備的的能耗占占大部分分，因此此評價既既有建筑筑的能耗耗情況，有有必要對對其空調(diào)調(diào)、采暖暖設(shè)備的的能情況況進(jìn)行測測評，看看其是否否滿足公公共建筑筑節(jié)能設(shè)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)及夏夏熱冬冷冷地區(qū)民民用建筑筑節(jié)能設(shè)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的規(guī)規(guī)定。3.1空調(diào)調(diào)能耗測測評方法法研究調(diào)查戶的選選取與熱熱環(huán)境評評價相同同，即各各個方向向取一戶戶作為實實

14、測戶（該該戶具有有空調(diào)采采暖設(shè)備備），分分別調(diào)查查實測戶戶的空調(diào)調(diào)采暖設(shè)設(shè)備容量量，以及及空調(diào)采采暖設(shè)備備的使用用情況。對對設(shè)備既既有性能能參數(shù)調(diào)調(diào)查完畢畢，應(yīng)對對在實際際條件下下運行中中的空調(diào)調(diào)所對應(yīng)應(yīng)的參數(shù)數(shù)進(jìn)行測測試。測試條件的的選定：同樣在在選測日日室外最最高溫度度twmmax35的晴天天的條件件下關(guān)閉閉外門窗窗，啟動動空調(diào)，根據(jù)公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以及人體舒適度的要求，設(shè)定室內(nèi)空氣溫度為26，待室內(nèi)溫度達(dá)到穩(wěn)定后，繼續(xù)運行24個小時，使空調(diào)設(shè)備穩(wěn)定運行，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)外表面溫度均處于空調(diào)模式下的狀態(tài)，計算：總耗電量E(kwh)；被調(diào)查戶空空調(diào)能耗耗水平（每每平方米米空調(diào)面面積，單單位空

15、調(diào)調(diào)度日數(shù)數(shù)CDDD26的的耗電數(shù)數(shù)）：KWh/(CDDD26)，式中nc為為實測日日的空調(diào)調(diào)度日數(shù)數(shù)，ncctzwwp-26；tzwp為為該日室室外綜合合溫度的的平均值值（取太太陽輻射射吸收系系數(shù)為11），其中，twwgi為為室外逐逐時干球球溫度，； J為室室外水平平面的太太陽輻射射強度，W/；為建筑外外表面綜綜合換熱熱系數(shù)，W/，F(xiàn)c為房間間空調(diào)面面積，；由于每戶所所處的環(huán)環(huán)境不同同，面積積不同，使使用情況況不同，導(dǎo)導(dǎo)致耗電量不同同，根據(jù)據(jù)總耗電電量并不不能準(zhǔn)確確真實地地反映其其空調(diào)的的能耗情情況，所所以取單單位空調(diào)調(diào)度日數(shù)數(shù)、單位位面積的的耗電量量。其中中空調(diào)度度日數(shù)nnc的含義義為：實

16、實測日室室外日平平均溫度度高于226時，將將高于226的攝氏氏溫度數(shù)數(shù)乘以11天并將將此乘積積累加，即即nctzwwp-226，單位位為d。在計計算室外外綜合溫溫度平均均值時，考慮在實際中系數(shù)的取定會有一定的誤差，因此取最不利情況下太陽輻射吸收系數(shù)，若在該條件下（即室外綜合溫度最大，室內(nèi)空調(diào)耗電量最大）空調(diào)能耗量滿足要求，那么就可判定在實際中一定滿足。3.2采暖暖能耗測測評方法法研究 測測評方法法和空調(diào)調(diào)能耗測測評方法法相同，其其條件的的選定：選測日日室外日日平均溫溫度twwp10的條件下關(guān)關(guān)閉外門門窗，啟啟動采暖暖設(shè)備，根根據(jù)公公共建筑筑節(jié)能設(shè)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)以及及人體舒舒適度的的要求，設(shè)設(shè)定室內(nèi)

17、內(nèi)空氣溫溫度為18，待室室內(nèi)溫度度達(dá)到穩(wěn)穩(wěn)定后，繼繼續(xù)運行行24個個小時，使使采暖設(shè)設(shè)備穩(wěn)定定運行，圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的內(nèi)外外表面溫溫度均處處于采暖暖模式下下的狀態(tài)態(tài)，計算算：總耗耗電量EE(kwwh)；被調(diào)查戶采采暖能耗耗水平（每每平方米米采暖面面積，單單位空調(diào)調(diào)度日數(shù)數(shù)HDDD18的的耗電數(shù)數(shù)）：kWh/(HDDD18)式中EH為為現(xiàn)場實實測的被被調(diào)查戶戶的平均均日采暖暖耗電量量，kWWh，若若是用其其它能量量采暖，應(yīng)應(yīng)按當(dāng)年年的發(fā)供供電效率率折算為為電量；nH為實測測日的采采暖度日日數(shù)，nnH18-tzwpp；tzwp為為該日室室外綜合合溫度的的平均值值（取太太陽輻射射吸收系系數(shù)為11）；tw

18、gi為為室外逐逐時干球球溫度，；J為室外水水平面的的太陽輻輻射強度度，W/；為建筑外外表面綜綜合換熱熱系數(shù)，W/；其中，采暖暖度日數(shù)數(shù)nH的含義義為：實實測日室室外日平平均溫度度低于118時，將將低于188的攝氏氏溫度數(shù)數(shù)乘以11天并將將此乘積積累加，即即nH18-tzwwp，單單位為d。3.3評估估以符合節(jié)能能標(biāo)準(zhǔn)的的建筑的能能耗水平平eC00,eH00為參照照，評價價既有建建筑的能能耗水平平。eCCeC0，eeHeH0，該該既有建建筑為節(jié)節(jié)能建筑筑；eC0eeC1.55eC0，eeH0eeH1.55eH0，該該既有建建筑為不不節(jié)能建建筑；eC1.5eC0，eeH1.55eH0，該該既有建建筑為高高耗能建建筑。4小結(jié)通過對既有有居住建建筑熱環(huán)環(huán)境與能能耗的測測評，可可以判斷斷被測評評建筑是是否滿足足要求，如如果不符符合上述述的各項項要求，例例如熱環(huán)環(huán)境為惡惡劣或居居住性差差，