长江流域地区住宅建筑热环境与能耗监测及其评价研究

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随着经济发展和人民生活水平的不断提高,居民对室内热舒适的要求越来越高,导致供暖空调能耗越来越高,降低该类能耗成为住宅建筑节能的重中之重。近二十年来,我国软件模拟普及程度越来越高,在建筑设计及改造阶段进行准确的能耗模拟已成为行业的重要要求。然而,越来越多的研究学者发现由于模型的不准确性,导致建筑实际能耗与预测能耗之间存在较大的差距。此外,对于住宅建筑而言,其实际的能耗水平很大程度上取决于用户的用能行为。建筑运行后的空调能耗评价,往往因为用户使用行为的不同,导致偏差或误判。因此,探究住宅建筑空调能耗实测与预测的差距,统一衡量能耗标准,实现不同住宅实测能耗的可比性,是一项非常有科学价值的研究。本文首先从能耗模拟软件、能耗影响因素和后评估这三个方面,综述了国内外研究现状及进展。基于目前相关研究所存在的问题,明确了采用调研测试与能耗模拟相结合的研究方法,确定了本文研究的主要内容。通过对长江流域地区住宅建筑示范工程中室内温湿度及空调能耗进行长期监测,掌握目前长江流域地区住宅建筑的热环境及空调能耗水平,并总结居民实际用能特点。基于实际建筑和标准规范,建立实际住宅模型。从住宅空调能耗实测值与预测值之间的差距,确定了能耗偏差的影响因素(室外气象参数、气密性、空调能效及使用模式),定量研究了不同因素对能耗偏差的影响程度,并对四类因素进行了合理性分析。其中,空调使用行为是主导因素。本文综合考虑了住宅空调设定温度、空调运行天数和日运行小时数三个因素,提出了空调运行度时数指标。结合长江流域地区住宅空调的使用特点,确定各因素取值,并利用K-means聚类分析,将空调使用行为水平分为经济型、舒适型和高耗型。通过计算得到了典型城市的运行度时数及三类空调行为临界值。利用EnergyPlus对192个用能行为工况进行模拟,发现能耗与运行度时数存在显著的线性关系,即验证了该方法的有效性。根据此判定方法,得出长江流域地区测试住宅实际空调用能行为均属于经济型,同时预测了在舒适型用能模式下住宅空调能耗是否满足能耗限值20kWh/m2·a。根据住宅实际的空调运行度时数接近其所在空调行为类别中对应临界值的程度,提出了相对能耗指标η,实现了不同建筑能耗水平的相互对比。应用此评价方法评价了两个测试住宅,发现工住宅1的建筑本体更节能。该评价方法为住宅建筑能耗评估的科学性与准确性提供了一个新的思路。
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