严寒和寒冷地区居住建筑供暖基准温度研究

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随着建筑耗能在我国能源消费量中所占比例逐年上升,建筑节能成为建筑行业重要发展趋势。建筑设计初期方案的选取对建筑能耗影响较大,因此,在建筑设计初期快速估算不同方案的能耗十分必要,度日数法便是其中的一种简便估算方法。度日数本质上是基准温度和室外空气温度之间温差随时间变化的总和,可用于描述建筑物能耗,基准温度的确定是计算和使用度日数的关键。CIBSE 2006(英国)和ASHRAE(美国)标准中对度日数及基准温度进行了介绍。在我国现有的规范及标准中,关于度日数的概念及计算方法的相关介绍较简单,尚未形成体系,而基准温度也并没有相关的解释说明。因此,运用度日法估算建筑供暖能耗需要获得基于我国目前建筑现状的基准温度值。本文梳理了欧美采暖度日数及供暖基准温度的计算方法,根据我国现有规范对其相关参数进行了确定,并与国内现有计算方法进行比较,得出ASHRAE中的计算方法具有计算结果较准确、计算简单快速等优势。通过对严寒和寒冷地区居住建筑进行统计,得到多层住宅和高层住宅的基准建筑模型。分别对严寒和寒冷地区211个城镇的长方形板式多层住宅和凸字形点式高层住宅进行计算,得到各气候区供暖基准温度范围;此外,基准温度在空间分布上也存在一定规律:寒冷区与夏热冬冷区交接区域周围的城镇供暖基准温度较高,青海及西藏地区供暖基准温度较低。比较各因素对基准温度的影响,发现长方形板式多层住宅和凸字形点式高层住宅增加南向窗墙面积比、减小北向窗墙面积比、减小外窗传热系数及减小外墙传热系数都有利于降低建筑供暖基准温度,且南向窗墙面积比、北向窗墙面积比、外墙传热系数对长方形板式多层住宅的影响比凸字形点式高层住宅大,而外窗传热系数对凸字形点式高层住宅的影响较大;各因素对长方形板式多层住宅和凸字形点式高层住宅基准温度的影响由大到小依次为:南向窗墙面积比、外窗传热系数、外墙传热系数、北向窗墙面积比。基于供暖基准温度对采暖度日数和供暖参考时间展开研究。采暖度日数DD(t)的中位数从严寒A区到寒冷B区逐渐减小,波动范围也在逐渐减小,随着气候的变暖,居住建筑的采暖度日数DD(t)逐渐减小;采暖度日数DD(t)和采暖度日数HDD(18)的值在东北、内蒙古东部及青藏高原等地区较大,而在山东、河南、河北、山西、陕西等地较小,且在青藏高原等地两种度日数的差值较大。采用五日滑动平均法计算出各城镇供暖参考时间,可作为确定实际供暖时间的理论依据。
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