黑龍江省居住建筑耗熱量指標計算方法

馬翼飛，王昭俊，方修睦

(1.哈爾濱工業(yè)大學 建筑學院，黑龍江 哈爾濱 150006；2.寒地城鄉(xiāng)人居環(huán)境科學與技術(shù)工業(yè)和信息化部重點實驗室(哈爾濱工業(yè)大學)，黑龍江 哈爾濱 150090)

1 概述

居住建筑節(jié)能設(shè)計是以1980—1981年當?shù)赝ㄓ米≌?4個單元的6層住宅樓，體型系數(shù)為0.3左右)設(shè)計能耗作為能耗計算起點。我國嚴寒和寒冷地區(qū)已頒布實施第四步節(jié)能標準——JGJ 26—2018《嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》。全國部分省市自治區(qū)，包括北京、天津、吉林、山東、河北、新疆等已經(jīng)出臺了居住建筑第四步節(jié)能標準。

黑龍江省第三步節(jié)能標準DB 23/1270—2019《黑龍江省居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》在計算耗熱量指標時采用穩(wěn)態(tài)計算法，而JGJ 26—2018《嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》采用動態(tài)模擬法計算耗熱量指標。因此，本文以某多層居住建筑為研究對象，采用動態(tài)模擬法(模擬軟件為DeST)、穩(wěn)態(tài)計算法計算黑龍江省18座典型城市的第四步節(jié)能標準下的建筑耗熱量指標，對兩種計算方法的計算結(jié)果進行比較。

2 動態(tài)模擬法

① 建筑模型及保溫性能

以某多層居住建筑為研究對象，根據(jù)建筑圖紙，在DeST-h軟件中建立住宅建筑模型。建筑面積為3 956.58 m2，6層，3個單元，層高3 m，體型系數(shù)0.28，東向窗墻比0.05，西向窗墻比0.05，南向窗墻比0.37，北向窗墻比0.20。DB 23/1270—2019規(guī)定，當嚴寒A、B區(qū)建筑體型系數(shù)大于限值時，需要進行權(quán)衡計算。其中，多層建筑體型系數(shù)的限值為0.3。本文建立的多層居住建筑模型體型系數(shù)為0.28，小于設(shè)計標準的限值，無需進行權(quán)衡計算。在DeST-h軟件中建立的建筑模型見圖1。

建筑圍護結(jié)構(gòu)做法及傳熱系數(shù)見表1，表中括號中的數(shù)據(jù)表示厚度，外窗遮陽系數(shù)為0.6。圍護結(jié)構(gòu)保溫性能符合DB 23/1270—2019的要求。

表1 建筑圍護結(jié)構(gòu)做法及傳熱系數(shù)

② 室內(nèi)得熱量

室內(nèi)得熱量參數(shù)見表2。建筑的太陽輻射得熱量通過DeST軟件中的建筑日影分析模塊計算得出。

表2 室內(nèi)得熱量參數(shù)

③ 室內(nèi)外參數(shù)

室外氣象參數(shù)采用各城市典型氣象年的室外氣象參數(shù)(基于中國國家氣象局對各城市20 a的實測數(shù)據(jù)通過一套隨機算法模擬計算生成)，由DeST自行調(diào)用。

供暖室內(nèi)設(shè)計溫度為18 ℃。黑龍江省各城市屬于嚴寒(A)區(qū)、嚴寒(B)區(qū)，樓梯間建議供暖，因此樓梯間的供暖室內(nèi)設(shè)計溫度取18 ℃。換氣次數(shù)取0.5 h-1。

④ 數(shù)據(jù)后處理

在DeST計算得到供暖期建筑耗熱量后，根據(jù)供暖時間與模型建筑面積，計算建筑耗熱量指標。

3 穩(wěn)態(tài)計算法

穩(wěn)態(tài)計算法按照DB 23/1270—2019規(guī)定，建筑耗熱量包括圍護結(jié)構(gòu)傳熱量、冷風滲透耗熱量、通風耗熱量，并扣除建筑得熱量。由于人民生活水平的提高，在穩(wěn)態(tài)計算時建筑得熱量不再選取3.8 W/m2，而采用5.02 W/m2。各城市供暖室內(nèi)設(shè)計溫度為18 ℃，供暖室外計算溫度見表3。

表3 各城市供暖室外計算溫度

4 模擬結(jié)果與分析

由動態(tài)模擬法、穩(wěn)態(tài)計算法得到的建筑耗熱量指標見表4。由表4可知，由穩(wěn)態(tài)計算法得到的建筑耗熱量指標與動態(tài)模擬法差別不大，平均相對誤差為-1.67%。差別最大的城市為尚志，相差1.7 W/m2。差別最小的城市為嫩江，兩種方法的計算結(jié)果相一致。

表4 由動態(tài)模擬法、穩(wěn)態(tài)計算法得到的建筑耗熱量指標

續(xù)表4

5 結(jié)論

對黑龍江省，穩(wěn)態(tài)計算法建筑耗熱量指標與動態(tài)模擬法差別不大，平均相對誤差為-1.67%。差別最大城市為尚志，相差1.7 W/m2。差別最小城市為嫩江，兩種方法結(jié)果一致。采用穩(wěn)態(tài)計算法計算黑龍江省建筑耗熱量指標可行。