農村既有居住建筑節能改造能耗模擬

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［摘要］本文采用DeST-h建筑能耗模擬軟件，建立成都地區農村既有居住建筑原型建筑、參照建筑和圍護結構各單項節能改造后的模型，并進行能耗及節能效率的計算和對比分析，對成都地區農村既有居住建筑節能改造指導具有一定的參考意義。

［關鍵詞］建筑節能；建筑能耗

引言

隨著我國經濟的迅速增長，人民物質生活水平日益改善，農村既有居住建筑能耗占比越來越高，然而農村既有居住建筑節能利用卻很低，對農村既有居住建筑進行節能改造，提高農民生活舒適性顯得越來越重要[1]。

1Dest-h軟件簡介

在DeST的基礎上，DeST-h是清華大學專為居住建筑產業單獨開發的能耗模擬分析軟件[2]。其優點如下：DeST-h采用了“全工況分析”和“分階段模擬”的概念；房間內擾和系統參數采用房間功能類型來定義；采用被動式的設計方法。對新的構件用戶可自由定義；考慮了通風、輻射遮陽等因素。

2成都地區農村既有居住建筑建筑概況

本文通過問卷調查，共調查238戶成都周邊村落的農村既有居住建筑。從實際調研中，該地區多數建筑結構形式為自建獨棟的磚混結構，有少數木結構，設計簡單樸實，一層一般布置臥室和堂屋，主體一側布置衛生間、廚房和豬圈等輔助建筑。二層主要布置主臥室和起居室等。本文采用較普遍的農村既有居住建筑結構形式作為模型的選取，即一棟二層的磚混結構建筑，北南朝向，建筑總面積約為200平方米，建筑長度約為16米，建筑寬度約為8米，層高分別為3.8米、3.2米，內外門為單層實體木制門，墻體為粘土磚加水泥砂漿，窗戶尺寸為1.5米*1.5米，為單層玻璃窗，建筑屋頂為平屋頂混凝土結構。

3能耗模擬分析

3.1參數的設定

原型建筑參數指標。根據房間使用功能類型，設置人員、燈光等內擾指標。根據《農村居住建筑節能設計標準》室內計算溫度夏季取30℃，冬季取8℃。室外設計參數根據軟件計算得出的氣象數據設定。參照建筑參數指標。因原型建筑的體形系數不能滿足《四川居住建筑節能設計指標》的要求，調整參照建筑的指標滿足規定的設置要求[3]。取外墻的傳熱系數為0.8W/（m2•K），屋面的傳熱系數為1.0W/（m2•K），外墻和屋面K值分別為1.8和1.0，外窗傳熱系數為3.2W/（m2•K），SC值為0.5。

3.2模擬計算結果分析

原型建筑模擬結果：全年累計負荷指標為88.22kw•h/m2，全年累計熱負荷指標和冷負荷指標分別為73.45kw•h/m2和14.77kw•h/m2。參照建筑模擬結果：全年累計負荷指標為49.25kw•h/m2，全年累計熱負荷指標和冷負荷指標分別為39.01kw•h/m2和10.24kw•h/m2。分析可知：從建筑能耗值對比上，原型建筑比參照建筑的能耗高很多，室內舒適度對比參照建筑較差。

3.3原型建筑改造模擬結果及分析

在原型建筑的基礎上進行改進，其改進做法如下：屋頂（W1）：20mm水泥砂漿（外抹）+50mm膨脹聚苯板+20mm水泥砂漿+5mm瀝青油氈+100mm鋼筋混凝土屋面+20mm混合砂漿（內抹），傳熱系數0.729W/（m2•K）。屋頂（W2）：20mm水泥砂漿（外抹）+5mm瀝青油氈+100mm鋼筋混凝土屋面+20mm混合砂漿（內抹）+300mm空氣+20mm木屑板，傳熱系數0.076W/（m2•K）。屋頂（W3）：40mm鋼筋混凝土板+180mm通風空氣間層20mm水泥砂漿（外抹）+5mm瀝青油氈+100mm鋼筋混凝土屋面+20mm混合砂漿（內抹），傳熱系數0.128W/（m2•K）。外墻（Q1）：20mm水泥砂漿（外抹）+30mm聚苯顆粒保溫砂漿+20mm水泥砂漿+240mm粘土磚+20mm水泥砂漿，傳熱系數0.823W/（m2•K）。外墻（Q2）：120mm粘土磚+300mm空氣+20mm水泥砂漿+240mm粘土磚+20mm水泥砂漿（僅東西向），傳熱系數0.074W/（m2•K）。外窗（C1）：Low-e中空玻璃（6+9+6），傳熱系數2.40W/（m2•K）。外窗（C2）：普通中空玻璃（6+12+6）傳熱系數3.11W/（m2•K）。外窗（C3）：粘貼透明聚酯薄膜（薄膜與窗玻璃形成15～20的空氣隔層）窗框加密封條。遮陽（Z1）：南向設置窗口活動遮陽，出挑500mm，頂邊距為0。在全年采暖空調能耗上，在屋頂改造中，空氣層吊頂效果最好。在墻體改造中，外墻外保溫和東西雙向加120墻體節能效果較好。在窗戶改造中，因農村既有居住建筑的窗戶面積較大，外窗的熱量交換量大，改進窗戶的熱工性能能有效的提高節能水平。從圖6可知，在屋頂改造上，空氣層吊頂屋面的空氣處于密封，熱阻值大，空氣層吊頂屋面效果較好。在采暖能耗上，因建筑屋面和外墻的表面積較大，對天空的輻射散熱敏感，屋面和墻面導熱迅速，從而改造屋面和墻面后能顯著提升節能效果。在空調能耗上，在屋頂改造中，通風隔熱屋面的節能效果最好，因室外與通風隔熱屋面空氣流通，減少了屋面熱量的累計。從圖8可知，外圍護結構單項改造中，外墻外保溫和Low-e窗改造后的節能效果相對較好，遮陽改造后的節能效果最差。建筑各項圍護結構改進后的全年采暖空調節能效果有限。

4結論

本文根據圍護結構節能改造技術理論，采用DeST-h建筑能耗模擬軟件，建立成都地區農村既有居住建筑原型建筑、參照建筑和圍護結構各單項節能改造后的模型，進行能耗及節能效率的計算對比，分析其各自的優缺點，對成都地區農村既有居住建筑節能改造指導具有一定的參考意義。

參考文獻

[1]中國建筑科學設計院.GBT50824-2013.農村居住建筑節能設計標準.[s].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[2]清華大學DeST開發組.建筑環境系統模擬分析方法——DeST.[M].北京：中國建筑工業出版社，2005.

[3]王雪松，李榮.2010.重慶農村住宅外圍護體系節能設計與改造的模擬分析.“低碳城市與建筑”首屆中英高端論壇.2010.

[4]中國建筑科學設計院.DB51/5027-2012.四川省居住建筑節能設計標準.[s].北京：中國建筑工業出版社，2012.

作者:王凌云 岳龍 趙成林 王垚森 單位:西昌學院 中國市政工程中南設計研究總院有限公司 中江縣住房和城鄉規劃建設局 南京知行電動汽車有限公司