基于耗热量指标的建筑节能设计体系

第二节　基于耗热量指标的建筑节能设计体系

居住建筑的能耗系指建筑使用过程中的能耗，主要包括采暖、空调、通风、热水供应、照明、炊事、家用电器、电梯等的能耗。对于地处严寒和寒冷地区的居住建筑，采暖能耗是建筑能耗的主体，尽管寒冷地区一些城市夏季也有空调降温需求，但是，对于有三四个月连续采暖的需求来说，仍然是采暖能耗占主导地位。围护结构的热工性能主要从保温出发考虑。各类居住建筑的节能设计，必须根据当地具体的气候条件，尽可能降低建筑围护结构的传热损失，才能达到节约能源的目的。因此，行业标准《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ26—2010)为判断居住建筑的节能与否，提出了以建筑物耗热量指标的节能设计体系。

一、建筑物耗热量指标计算

《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ26—2010)对严寒和寒冷地区居住建筑的体形系数、窗墙面积比、建筑围护结构的传热系数、外窗综合遮阳系数均进行了限制。当建筑围护结构的热工性能参数不满足上述规定时，必须按照建筑物耗热量指标对围护结构热工性能进行权衡判断。

建筑物耗热量指标是指在计算采暖期室外平均温度条件下，为保持室内设计计算温度，单位建筑面积在单位时间内消耗的需由室内采暖设备供给的热量。设计建筑的年平均耗热量指标可通过下式来计算。

其中，q_H——建筑物耗热量指标，W/m²。

q_HT——折合到单位建筑面积上单位时间内通过建筑围护结构的传热量，W/m²。

q_INF——折合到单位建筑面积上单位时间内建筑物空气渗透耗热量，W/m²。

q_IN——折合到单位建筑面积上单位时间内建筑物内部得热量，取3.8W/m²。

1. q_HT的计算

折合到单位建筑面积上单位时间内通过建筑围护结构的传热量q_HT可以按下式进行计算。

式中: q_Hq——折合到单位建筑面积上单位时间内通过墙的传热量，W/m²;

q_Hw——折合到单位建筑面积上单位时间内通过屋面的传热量，W/m²;

q_Hd——折合到单位建筑面积上单位时间内通过地面的传热量，W/m²;

q_Hmc——折合到单位建筑面积上单位时间内通过门、窗的传热量，W/m²;

q_IN——折合到单位建筑面积上单位时间内非采暖封闭阳台的传热量，W/m²。

2. q_INF的计算

折合到单位建筑面积上单位时间内建筑物空气换气耗热量应按下式计算。

式中: q_INF——折合到单位建筑面积上单位时间内建筑物空气换气耗热量，W/m²;

C_p——空气的比热容，取0.28Wh/(kg·K);

ρ——空气的密度，kg/m，取采暖期室外平均温度t_e下的值;

N——换气次数，取0.5h^－1;

V——换气体积，m³。

二、建筑物耗热量指标限值

建筑围护结构热工性能的权衡判断应以建筑物耗热量指标为判据。计算得到的所设计居住建筑的建筑物耗热量指标应小于或等于表8－5中的限值。

表8-5　严寒和寒冷地区主要城市的建筑物耗热量指标

续表

表格中的气候区属是根据不同的采暖度日数(HDD18)和空调度日数(CDD26)范围，将严寒和寒冷地区进一步划分的5个气候子区。其中表格中气候区属Ⅰ(A)为严寒(A)区、Ⅰ(B)为严寒(B)区、Ⅰ(C)为严寒(C)区;Ⅱ(A)为寒冷(A)区、Ⅱ(B)为寒冷(B)区。

上述耗热量指标是在基准能耗基础上降低65%计算所得，故也称为“节能65%”的耗热量指标。基础能耗是指:严寒地区和寒冷地区的建筑，以各地1980—1981年住宅通用设计、4个单元6层楼，体形系数为0.30左右的建筑物的耗热量指标计算值，经线性处理后的数据作为基准能耗。

三、建筑物耗热量指标的测定

测定建筑物的耗热量指标，一般可在热源处或建筑物处测定，分别被称为热源法和建筑热工法。本节主要介绍更为常用的建筑热工法。

通过式(8－1)可以看出:建筑物的耗热量是由围护结构耗热量q_HT、空气渗透耗热量q_INF、内部得热量q_IN组成。通过转化，式(8－1)可以表示成如下形式。

其中: t_n、t_w——室内、室外空气温度，℃;

t_np、t_wp——采暖期室内、室外平均温度，℃;

k——围护结构传热系数，W/(m²·℃);

A——围护结构面积，m²;

q_w——渗入室内的冷空气量，m³/h;

Q_m——人体散热，W/h;

Q_f——炊事得热，W/h;

Q_L——照明和家电得热，W/h。