嚴寒地區(qū)既有磚混住宅圍護結(jié)構(gòu)能耗測試與分析

劉開誠（哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院）

嚴寒地區(qū)既有磚混住宅圍護結(jié)構(gòu)能耗測試與分析

劉開誠（哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院）

對嚴寒地區(qū)既有磚混住宅圍護結(jié)構(gòu)進行了能耗測試，分析了既有磚混住宅圍護結(jié)構(gòu)的能耗水平，通過對測試數(shù)據(jù)進行分析，指出了既有建筑維護結(jié)構(gòu)熱工性能與現(xiàn)行民用建筑節(jié)能設(shè)計標準的差距，根據(jù)現(xiàn)行節(jié)能居住建筑的節(jié)能標準，對既有磚混住宅的圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)、最小傳熱阻、建筑室內(nèi)熱穩(wěn)定性及建筑耗熱量指標進行了定量分析，為既有建筑進行節(jié)能改造提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

嚴寒地區(qū) 既有磚混住宅 圍護結(jié)構(gòu) 能耗 測試 節(jié)能

嚴寒地區(qū)既有磚混住宅建筑面積數(shù)量大、能耗高，能源浪費巨大，對既有磚混住宅進行圍護結(jié)構(gòu)的能耗測試及能耗分析，可以為既有建筑進行節(jié)能改造提供科學(xué)的依據(jù)。

1 既有磚混住宅能耗測試

為分析既有磚混住宅能耗指標，針對大慶某住宅區(qū)進行了既有磚混住宅外墻（包括過梁、圈梁部位）、屋面、地面、門窗內(nèi)外表面溫度、熱流及室內(nèi)外空氣溫度測試。測試選擇位于既有磚混住宅一層、標準層和頂層的三個代表性戶型 （分別為 101室、301室、501室）進行溫度與熱流測試。

采用 RCS-01型溫度自動巡測記錄儀采集測試溫度數(shù)據(jù)；采用 RTS-01 型多點熱流自動巡測記錄儀采集測試熱流數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)每5min 自動記錄一次[1]。

對三個典型戶型連續(xù)測試8天，實測的溫度與熱流數(shù)據(jù)整理后見表1～表3。

表1 101室測試熱工參數(shù)（測試時間：1月31日至2月12日）

續(xù)表1 101室測試熱工參數(shù)（測試時間：1月31日至2月12日）

表2 301室測試熱工參數(shù) （測試時間：3月 1日至3月 8日）

表3 501室測試熱工參數(shù) （測試時間：3月 1日至3月 8日）

對表1～表3測試數(shù)據(jù)進行整理的結(jié)果見表4。

表4 各部分圍護結(jié)構(gòu)傳熱阻與傳熱系數(shù)

2 能耗測試結(jié)果分析

2.1圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)

由測試數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)計算可以看出，被測試既有磚混住宅采暖居住圍護結(jié)構(gòu)各部位的傳熱系數(shù)大大超過 JGJ26—2010 《嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》中規(guī)定的傳熱系數(shù)限值，屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)值超標448%，墻體超標 213%，窗戶超標 80%，只有地面達到節(jié)能要求，可見對既有磚混住宅按照現(xiàn)行標準進行節(jié)能改造，有巨大的節(jié)能潛力。

2.2嚴寒地區(qū)圍護結(jié)構(gòu)最小總熱阻

為滿足建筑室內(nèi)熱舒適性和防止建筑結(jié)露，圍護結(jié)構(gòu)的傳熱熱阻不能小于最小傳熱熱阻。最小傳熱熱阻的計算公式如下：

式 中 ： Ro,min為 最 小 傳 熱 熱 阻 ， m2K/W； ti為冬季室內(nèi)計算溫度，一般居住建筑取18℃，高級居住建筑取 20 ℃； te為冬季 室外計算溫 度，℃，其取值應(yīng)考慮所選用圍護結(jié)構(gòu)的熱惰性指標D值，本 墻 體 和 屋面 熱 惰 性 均 屬于 一 類 ， te=-26 ℃ ； [Δt]為圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面與室內(nèi)空氣間的允許溫差，℃，居住建筑取 6.0 ℃，平屋頂取 4.0 ℃； n 為溫差修正系數(shù)，根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)所處位置情況取值； Ri為圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面換熱熱阻，m2K/W。

墻體及屋面最小傳熱熱阻計算結(jié)果見表5。

由表5可知，墻體的平均傳熱熱阻為 0.8m2K/W，可 認 為 滿 足 要 求 ； 屋 面 的 傳 熱 熱 阻 為 0.73m2K/W，未達到相應(yīng)的最小傳熱熱阻，屋面有結(jié)露的可能。

表5 最小傳熱熱阻

2.3既有建筑室內(nèi)熱穩(wěn)定性分析

根據(jù)測試數(shù)據(jù)，以 101室測試數(shù)據(jù)為例，繪制了南客廳室內(nèi)外溫度及南墻內(nèi)外表面溫度隨時間變化曲線。在室外溫度及墻體外表面溫度按正弦規(guī)律波動情況下，室溫及墻體內(nèi)表面溫度也按正弦規(guī)律波動，但波幅很小，溫度穩(wěn)定，可見既有磚混住宅建筑具有較好的室內(nèi)熱穩(wěn)定性。

圖1 101南客廳室內(nèi)外溫度及南墻內(nèi)外表面溫度隨時間變化曲線

2.4采暖期間建筑物耗熱量指標計算

建筑物耗熱量指標計算公式：

式 中 ： qH為 建 筑 物 耗 熱 量 指 標 ， W/m2;qH,T為單位建筑面積通過圍護結(jié)構(gòu)的傳熱耗熱量，W/m2；qINF為 單 位 建筑面積 的 空 氣 滲 透 耗 熱 量 ， W/m2； qI,H為單位建筑面積的建筑物內(nèi)部耗熱（包括炊事、照明 、 家 電 和人體散 熱）， 住 宅建筑取 3.80W/m2

根據(jù)上式計算，測試建筑耗熱量指標為 46.32 W/m2，參考節(jié)能標準對同類地區(qū)的規(guī)定，取大慶地區(qū) 建筑物 耗 熱量指 標 允許值 為 22W/m2， 可見 其 建筑耗熱量指標超標 110%。

3 結(jié)論

1）測試數(shù)據(jù)分析表明，既有磚混住宅耗熱量指標為 46.32W/m2，已嚴重超標，節(jié)能潛力巨大。

2）既有磚混住宅傳熱系數(shù)值，墻體超標448%，屋面超標 213%，窗戶超標 80%，其中外墻、屋面、窗戶是節(jié)能改造的重點部位。

3）既有磚混住宅墻體厚重，具有較好的室內(nèi)熱穩(wěn)定性。

[1]王振,張永益,陳友昌.節(jié)能建筑圍護結(jié)構(gòu)測試分析評價方法[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報，2001(1).

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.010.006

2013-05-23）

南客廳南墻南客廳窗過梁北臥北墻北臥窗過梁北臥頂棚南臥頂棚客廳頂棚廚房頂棚廚房墻戶門1 6 . 2 1 6 . 2 1 6 . 5 1 6 . 5 1 6 . 5 1 6 . 2 1 5 . 8 1 3 . 5 1 3 . 5 1 4 . 7 1 4 . 7 1 6 . 6 1 4 . 4 1 5 . 2 1 5 . 0 1 5 . 2 1 6 . 5 1 1 . 7 1 2 . 5 1 2 . 7 9 . 4 8 . 4 4 . 2 -4 . 3 ----7 . 7 8 . 0 8 . 0 8 . 0 -6 . 7 -6 . 7 -5 . 4 -5 . 4 -5 . 4 -5 . 4 6 . 9 6 . 9 9 . 4 5 1 4 . 6 5 4 4 . 7 4 3 8 . 4 3 2 4 . 8 4 3 1 . 2 6 3 1 . 6 8 2 5 . 0 8 1 2 . 0 9 1 7 . 9 1 1 . 1 5 2 1 . 7 8 7 1 . 9 2 8 1 . 6 5 6 1 . 1 3 4 1 . 4 4 7 1 . 4 9 4 1 . 3 9 2 1 . 8 3 0 2 . 2 9 6

劉開誠，哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院建筑工程專業(yè)在 讀 ， E-mail： 1321899852@qq.com， 地 址 ： 黑 龍 江 省 哈 爾 濱 市 南崗區(qū)黃河路2校區(qū) 7公寓B07-C418，150090。