節(jié)能住宅與普通住宅

李現(xiàn)江 李現(xiàn)義

【摘要】本文以長(zhǎng)沙地區(qū)一棟六層住宅為對(duì)象，對(duì)該住宅采取節(jié)能措施前后進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較；認(rèn)為在湖南地區(qū)推廣使用節(jié)能住宅具有很好的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)湖南地區(qū)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境具有重要的意義。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能住宅；耗冷量；耗熱量；經(jīng)濟(jì)性

引言

根據(jù)我國(guó)的建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，湖南全部位于夏熱冬冷地區(qū)，該地區(qū)最熱月平均溫度25℃—30℃，最冷月平均溫度0℃—10℃。夏季悶熱，氣溫高于35℃的天數(shù)有15—30天，最高溫度可達(dá)40℃以上，包括長(zhǎng)沙在內(nèi)的“四大火爐城市”便位于該地區(qū)。冬季濕冷，日照偏少，氣溫低于5℃的天數(shù)達(dá)60—80天。近年來(lái)，夏熱冬冷地區(qū)夏季空調(diào)和冬季采暖所消耗的能源急劇增長(zhǎng)。就長(zhǎng)沙地區(qū)來(lái)說(shuō)，夏季空調(diào)和冬季采暖的時(shí)間一般超過(guò)6個(gè)月，許多住宅建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱保溫性能很差，空調(diào)采暖設(shè)備的能效比不高，住宅建筑能耗越來(lái)越大。在夏季用電高峰時(shí)期，空調(diào)用電約占城市總用電的1/3，住宅空調(diào)用電占空調(diào)用電的1/2以上。每年夏天的高溫時(shí)期，城市電網(wǎng)不堪重負(fù)，跳閘斷電、拉閘限電的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。在湖南地區(qū)推廣節(jié)能住宅，不僅可以節(jié)約能源，削低用電高峰，還可以減少燃煤發(fā)電所排放的污染物（湖南主要使用火電）。本文對(duì)湖南地區(qū)節(jié)能住宅與普通住宅進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，并分析了節(jié)能住宅在湖南地區(qū)的應(yīng)用前景。

1.計(jì)算條件

以位于長(zhǎng)沙市的一棟比較典型的六層住宅為計(jì)算對(duì)象，分別考慮該住宅采取節(jié)能措施和未采取節(jié)能措施兩種情況。根據(jù)2001年頒布實(shí)施的《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)），按該地區(qū)住宅傳統(tǒng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)（如表1左邊所示），在保證居室夏天26℃、冬天18℃的條件下，冬季用能效比為1的電暖器采暖，夏季用能效比為2.2的空調(diào)器降溫，計(jì)算出一個(gè)全年空調(diào)采暖能耗，作為住宅的基礎(chǔ)能耗值。而該地區(qū)的節(jié)能住宅必須達(dá)到全年空調(diào)采暖能耗在基礎(chǔ)能耗值的基礎(chǔ)上節(jié)能50%的指標(biāo)。要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，除了改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱保溫性能外，還須使用高效率的空調(diào)采暖設(shè)備，改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)和使用高效率設(shè)備對(duì)住宅節(jié)能的貢獻(xiàn)均為25%左右。

2.采暖期耗熱量差值的計(jì)算

熱負(fù)荷計(jì)算采用供暖熱負(fù)荷的計(jì)算方法。圍護(hù)結(jié)構(gòu)溫差傳熱量為：

式中，F(xiàn)——某一圍護(hù)結(jié)構(gòu)的散熱面積，m2；

K——該圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)；W∕（m2·K）；

tnd——冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度，18℃；

tw——室外計(jì)算溫度，取長(zhǎng)沙的冬季空調(diào)室外計(jì)算溫度，-3℃

考慮附加后的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷為：

式中A1為朝向修正率，北向取0.05，南向取-0.2，東、西向取-0.05；A2為兩面外墻修正率，取0.05；A3為間歇附加率，取0.3。

按上述方法進(jìn)行計(jì)算，得出普通住宅的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷為227.7 kW，節(jié)能住宅的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷為138.8 kW，兩者的差值為88.9 kW。兩者的冷風(fēng)滲透耗熱量基本相同，主要是圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷不同，可以認(rèn)為節(jié)能住宅的熱負(fù)荷比普通住宅減少88.9 kW。

采用度日法計(jì)算節(jié)能住宅在采暖期的耗熱量的減少△QS 。

式中，HDD18——以18℃為基準(zhǔn)溫度的采暖度日數(shù)，長(zhǎng)沙的HDD18為1557（℃·d）；

△Q ——普通住宅與節(jié)能住宅的熱負(fù)荷差值，kW；

C ——間歇采暖修正系數(shù)；取0.6；

經(jīng)計(jì)算，節(jié)能住宅在采暖期的耗熱量比普通住宅減少94915 kWh。

3.經(jīng)濟(jì)性比較

本文要分析的是改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)全年空調(diào)采暖能耗影響，因此設(shè)定普通住宅和節(jié)能住宅使用同樣的空調(diào)采暖設(shè)備。

根據(jù)家用空調(diào)器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的最低能效比，取家用空調(diào)器的能效比為2.3。目前，部分家庭冬季使用熱泵型空調(diào)器，部分家庭仍使用電熱型采暖器。為了不失一般性，考慮兩種采暖設(shè)備同時(shí)在住宅中存在，取采暖熱備的平均能效比為1.9。夏季空調(diào)時(shí)間100天，居民生活電價(jià)0.503元/kWh。則夏季空調(diào)耗電量可減少（720.4×100）÷2.3=31322 kWh，節(jié)省電費(fèi)15755元；冬季采暖耗電量可減少94915÷1.9=49955 kWh，節(jié)省電費(fèi)25127元。

該住宅的節(jié)能措施所增加的投資大致如下：采用雙層塑鋼窗比采用單層鋁合金窗增加投資100元/m2窗面積，采用矩形多孔空心磚加保溫砂漿比采用240實(shí)心磚墻要增加投資15元/m2墻面面積，采用3cm厚聚苯板做保溫層比簡(jiǎn)單保溫隔熱處理要增加投資50元/m2屋面面積。綜合這三方面投資的增加，該節(jié)能住宅共需增加投資120192元（30.35元/m2），而1年可以節(jié)省空調(diào)采暖電費(fèi)40882元，所增加的投資在2.9年內(nèi)即可收回。普通住宅的造價(jià)按450元/m2計(jì)算，節(jié)能投資增長(zhǎng)率為6.74%?？梢?jiàn)該節(jié)能住宅所采用的節(jié)能技術(shù)是經(jīng)濟(jì)合理的，符合湖南的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，值得在湖南地區(qū)推廣。

4.節(jié)能住宅在湖南地區(qū)的應(yīng)用前景

從上文的分析可知，如果只考慮改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能效果，節(jié)能住宅每年空調(diào)采暖耗電量可減少（31322+49955）÷3960=20.5 kWh/m2。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2002年湖南省新建城鄉(xiāng)住宅建筑面積6770萬(wàn)m2，其中新建的城鎮(zhèn)住宅建筑面積2802萬(wàn)m2。如果在每年新建的城鎮(zhèn)住宅建筑中全部推廣節(jié)能住宅，一年可以節(jié)電2802萬(wàn)m2×20.5 kWh/m2=5.74億kWh。

湖南的能源結(jié)構(gòu)以煤為主，火力發(fā)電煤耗（單位發(fā)電量所消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤）以0.41kg/kWh計(jì)，如果在湖南每年新建的城鎮(zhèn)住宅建筑中全部推廣節(jié)能住宅，一年可以節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤23.55萬(wàn)t，一年可減少燃煤發(fā)電所帶來(lái)的各種污染物排放量為：CO2 91.1萬(wàn)t；SO2 0.525萬(wàn)t；NOX0.213萬(wàn)t；煙塵0.06萬(wàn)t；煤渣7.71萬(wàn)t。

由此可見(jiàn)，在湖南全面推廣節(jié)能住宅對(duì)于湖南地區(qū)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境將會(huì)起到重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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