嚴寒地區既有磚混住宅圍護結構能耗測試與分析

劉開誠（哈爾濱工業大學土木工程學院）

嚴寒地區既有磚混住宅圍護結構能耗測試與分析

劉開誠（哈爾濱工業大學土木工程學院）

對嚴寒地區既有磚混住宅圍護結構進行了能耗測試，分析了既有磚混住宅圍護結構的能耗水平，通過對測試數據進行分析，指出了既有建筑維護結構熱工性能與現行民用建筑節能設計標準的差距，根據現行節能居住建筑的節能標準，對既有磚混住宅的圍護結構傳熱系數、最小傳熱阻、建筑室內熱穩定性及建筑耗熱量指標進行了定量分析，為既有建筑進行節能改造提供了基礎數據。

嚴寒地區 既有磚混住宅 圍護結構 能耗 測試 節能

嚴寒地區既有磚混住宅建筑面積數量大、能耗高，能源浪費巨大，對既有磚混住宅進行圍護結構的能耗測試及能耗分析，可以為既有建筑進行節能改造提供科學的依據。

1 既有磚混住宅能耗測試

為分析既有磚混住宅能耗指標，針對大慶某住宅區進行了既有磚混住宅外墻（包括過梁、圈梁部位）、屋面、地面、門窗內外表面溫度、熱流及室內外空氣溫度測試。測試選擇位于既有磚混住宅一層、標準層和頂層的三個代表性戶型 （分別為 101室、301室、501室）進行溫度與熱流測試。

采用 RCS-01型溫度自動巡測記錄儀采集測試溫度數據；采用 RTS-01 型多點熱流自動巡測記錄儀采集測試熱流數據，數據每5min 自動記錄一次[1]。

對三個典型戶型連續測試8天，實測的溫度與熱流數據整理后見表1～表3。

表1 101室測試熱工參數（測試時間：1月31日至2月12日）

續表1 101室測試熱工參數（測試時間：1月31日至2月12日）

表2 301室測試熱工參數 （測試時間：3月 1日至3月 8日）

表3 501室測試熱工參數 （測試時間：3月 1日至3月 8日）

對表1～表3測試數據進行整理的結果見表4。

表4 各部分圍護結構傳熱阻與傳熱系數

2 能耗測試結果分析

2.1圍護結構傳熱系數

由測試數據和數據計算可以看出，被測試既有磚混住宅采暖居住圍護結構各部位的傳熱系數大大超過 JGJ26—2010 《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》中規定的傳熱系數限值，屋面傳熱系數值超標448%，墻體超標 213%，窗戶超標 80%，只有地面達到節能要求，可見對既有磚混住宅按照現行標準進行節能改造，有巨大的節能潛力。

2.2嚴寒地區圍護結構最小總熱阻

為滿足建筑室內熱舒適性和防止建筑結露，圍護結構的傳熱熱阻不能小于最小傳熱熱阻。最小傳熱熱阻的計算公式如下：

式 中 ： Ro,min為 最 小 傳 熱 熱 阻 ， m2K/W； ti為冬季室內計算溫度，一般居住建筑取18℃，高級居住建筑取 20 ℃； te為冬季 室外計算溫 度，℃，其取值應考慮所選用圍護結構的熱惰性指標D值，本 墻 體 和 屋面 熱 惰 性 均 屬于 一 類 ， te=-26 ℃ ； [Δt]為圍護結構內表面與室內空氣間的允許溫差，℃，居住建筑取 6.0 ℃，平屋頂取 4.0 ℃； n 為溫差修正系數，根據圍護結構所處位置情況取值； Ri為圍護結構內表面換熱熱阻，m2K/W。

墻體及屋面最小傳熱熱阻計算結果見表5。

由表5可知，墻體的平均傳熱熱阻為 0.8m2K/W，可 認 為 滿 足 要 求 ； 屋 面 的 傳 熱 熱 阻 為 0.73m2K/W，未達到相應的最小傳熱熱阻，屋面有結露的可能。

表5 最小傳熱熱阻

2.3既有建筑室內熱穩定性分析

根據測試數據，以 101室測試數據為例，繪制了南客廳室內外溫度及南墻內外表面溫度隨時間變化曲線。在室外溫度及墻體外表面溫度按正弦規律波動情況下，室溫及墻體內表面溫度也按正弦規律波動，但波幅很小，溫度穩定，可見既有磚混住宅建筑具有較好的室內熱穩定性。

圖1 101南客廳室內外溫度及南墻內外表面溫度隨時間變化曲線

2.4采暖期間建筑物耗熱量指標計算

建筑物耗熱量指標計算公式：

式 中 ： qH為 建 筑 物 耗 熱 量 指 標 ， W/m2;qH,T為單位建筑面積通過圍護結構的傳熱耗熱量，W/m2；qINF為 單 位 建筑面積 的 空 氣 滲 透 耗 熱 量 ， W/m2； qI,H為單位建筑面積的建筑物內部耗熱（包括炊事、照明 、 家 電 和人體散 熱）， 住 宅建筑取 3.80W/m2

根據上式計算，測試建筑耗熱量指標為 46.32 W/m2，參考節能標準對同類地區的規定，取大慶地區 建筑物 耗 熱量指 標 允許值 為 22W/m2， 可見 其 建筑耗熱量指標超標 110%。

3 結論

1）測試數據分析表明，既有磚混住宅耗熱量指標為 46.32W/m2，已嚴重超標，節能潛力巨大。

2）既有磚混住宅傳熱系數值，墻體超標448%，屋面超標 213%，窗戶超標 80%，其中外墻、屋面、窗戶是節能改造的重點部位。

3）既有磚混住宅墻體厚重，具有較好的室內熱穩定性。

[1]王振,張永益,陳友昌.節能建筑圍護結構測試分析評價方法[J].大慶石油學院學報，2001(1).

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.010.006

2013-05-23）

南客廳南墻南客廳窗過梁北臥北墻北臥窗過梁北臥頂棚南臥頂棚客廳頂棚廚房頂棚廚房墻戶門1 6 . 2 1 6 . 2 1 6 . 5 1 6 . 5 1 6 . 5 1 6 . 2 1 5 . 8 1 3 . 5 1 3 . 5 1 4 . 7 1 4 . 7 1 6 . 6 1 4 . 4 1 5 . 2 1 5 . 0 1 5 . 2 1 6 . 5 1 1 . 7 1 2 . 5 1 2 . 7 9 . 4 8 . 4 4 . 2 -4 . 3 ----7 . 7 8 . 0 8 . 0 8 . 0 -6 . 7 -6 . 7 -5 . 4 -5 . 4 -5 . 4 -5 . 4 6 . 9 6 . 9 9 . 4 5 1 4 . 6 5 4 4 . 7 4 3 8 . 4 3 2 4 . 8 4 3 1 . 2 6 3 1 . 6 8 2 5 . 0 8 1 2 . 0 9 1 7 . 9 1 1 . 1 5 2 1 . 7 8 7 1 . 9 2 8 1 . 6 5 6 1 . 1 3 4 1 . 4 4 7 1 . 4 9 4 1 . 3 9 2 1 . 8 3 0 2 . 2 9 6

劉開誠，哈爾濱工業大學土木工程學院建筑工程專業在 讀 ， E-mail： 1321899852@qq.com， 地 址 ： 黑 龍 江 省 哈 爾 濱 市 南崗區黃河路2校區 7公寓B07-C418，150090。