我国严寒及寒冷地区的建筑节能设计方法主要是借鉴国外建筑节能的经验,因用能方式相似,故而取得了很好的效果。相比而言,我国夏热冬冷地区的气候特征具有特殊性,而且该地区居住建筑长期形成的用能方式与严寒及寒冷地区大不相同。其中主要的两大不同特点带来能耗模式的差异:一是分室用能的特点导致能量交换不仅仅是室内与室外,更多的是用能空间与非用能空间之间的交换;二是间歇式用能导致六面墙体(含楼板)自身的蓄能和释放伴随于整个间歇用能过程,而墙体材料蓄热量同等体积下为空气的一千多倍,这一被动的冷热源,将严重影响能耗。在这一背景下,外墙内外保温方式的选择以及内外围护结构的热工性能平衡设置,对节能增量成本有效分配和节能效果的切实取得至关重要。然而目前夏热冬冷地区节能设计规范中规定的用能工况与实际用能工况存在显著不同,使得根据现有设计方法得到的节能率与实际节能效果之间存在巨大差异,导致这一地区围护结构节能增量成本的大量投入却收效甚微,这一问题亟待从根本上予以解决。为全面了解夏热冬冷地区居住建筑用能行为,本文首先分析了夏热冬冷地区气候特点,在该气候区典型城市杭州开展了居民空调用能行为的大范围问卷调研以及小范围入户测试。调研结果显示,杭州市居住用能九成以上采用的是分室与间歇用能方式,实际平均采暖空调用能时间段与规范规定存在差异。本文提出根据不同城市的实际气象数据确定各自的采暖空调计算期,让模拟计算能耗更接近真实的用能水平。以1971～2000年的日值气象数据为基础,采用五日滑动平均法,得出了夏热冬冷地区9个典型城市采暖空调计算期。本文以实际建筑为模型,采用以EnergyPlus为内核的DesignBuilder建筑能耗模拟软件对建筑进行全年动态模拟,研究分室间歇用能下围护结构不同保温措施的节能效果。结果显示,在标准规定的连续用能方式下,外墙外保温节能效果优于内保温;而在固定作息的间歇用能方式下,内保温比外保温降低更多能耗,而且外墙外保温在夏季制冷时可能会出现反节能现象。外墙外保温的夏季反节能特性,受窗墙比及制冷设定温度影响显著。实际夜间制冷用能工况下,外墙外保温的反节能临界窗墙比为30%,反节能临界设定温度为26℃,这两个指标越高越可能出现反节能现象。对不同用能方式下内墙保温的节能效果进行了计算。结果显示在规范规定的计算工况下,内墙添加保温层不仅不减少能耗,反而会略微增加全年能耗;在分室间歇用能方式下,内墙添加保温层后能耗显著降低。居住建筑分室间歇用能与人行为随机性有关。本文对杭州市6户典型家庭开展了为期三年的现场测试,利用测试结果对DeST人行为仿真建筑能耗模拟软件计算结果的准确性进行了验证,结果显示,嵌入了人行为模块的DeST与原始软件相比,制冷能耗计算误差减少了13.8%,采暖能耗计算误差减少了 94.1%。采用具有容忍温度设定功能的原始软件分析了不同容忍温度下居住建筑外墙内外保温的全年节能效果。在低档及中档容忍温度等级的情况下,外墙内保温节能效果好于外保温;而在高档容忍温度等级情况下,外墙外保温节能效果好于内保温;外墙内外保温节能效果相同的容忍温度临界点为夏季31.8℃,冬季13.4℃。采用嵌入了人行为模块的DeST对两种动作行为下外墙内外保温节能效果进行模拟,结果显示经济型人行为下外墙内保温比外保温节能2.78%,实用型人行为下外墙内保温比外保温节能2.90%。基于模拟分析结论,本文在夏热冬冷地区典型城市对一栋实际建筑围护结构不同保温方式的节能性能进行了为期三年的现场实证研究。结果显示,墙体蓄热量是室内空气耗热量的29倍之多。外墙内保温房间因为保温层设置在外墙内侧的原因,减少了墙体的蓄热,因而能耗更低。通过对空气温度及墙体剖面各点温度的实测,可以看出在夜间制冷工况下,室外空气温度下降,这时墙体温度反而高于室外气温。这时保温层在外侧不利于墙体向室外散热,从而会产生反节能现象。内墙添加保温层的节能效果受邻室用能与否影响显著。提出了夏热冬冷地区居住建筑分室间歇用能方式下的节能设计评价方法。对围护结构热工参数限值,用能时间,空调控制等方面给出了修正方法以及建议值,令参照建筑的基准能耗更接近于建筑物在实际运行过程中的耗能量。提出了建筑节能单元设计方法,引入均衡设计的思想,以户(室)为单元进行节能设计。对内外围护结构最优保温层厚度进行计算,给出了特定户型下的推荐值。模拟结果显示,行业规范规定的“节能50%”建筑,在分室间歇用能推荐工况下的节能率仅为17.12%,远远小于“50%”的理论节能率。单元设计下的建筑使用了比“节能50%”建筑更少的保温材料,却进一步节约了 13.29%的能耗。