夏熱冬冷地區被動式住宅節能潛力研究

吳云波 龔延風

南京工業大學城市建設與安全工程學院

夏熱冬冷地區被動式住宅節能潛力研究

吳云波 龔延風

南京工業大學城市建設與安全工程學院

本文利用DeST軟件模擬，計算出南京地區被動式住宅全年室內自然溫度，分析被動式節能技術對住宅室內熱舒適度的保障率，得出夏熱冬冷地區被動式住宅的節能潛力值，并結合實驗測試，驗證了DeST軟件能耗模擬的可靠性，最后提出了適用于夏熱冬冷地區住宅的被動式節能技術措施。

夏熱冬冷地區被動式住宅圍護結構保溫節能潛力

0 引言

據統計，1996～2008年，我國總的建筑商品能耗從2.59億噸標準煤增長到6.55億噸標準煤。其中2007年的建筑用能為6.07億噸標準煤，約占當年全社會總能耗的23%[1]。同時，隨著社會經濟的發展，人們對室內舒適度的要求不斷提高，居住建筑的供暖空調能耗也逐年增加，居住建筑已成為建筑節能的重要組成部分[2]。因此，降低居住建筑能耗已是刻不容緩。

被動式建筑節能設計能夠達到既節省能源又創造舒適環境的雙重目的，具有較好的節能效果[3]。被動式建筑節能技術是指通過建筑自身的布局、材料、做法等契合氣候輔以空調設備間歇運行達到舒適與節能的技術[4]。

本文利用DeST軟件模擬，計算出南京地區被動式住宅全年室內自然溫度，得出夏熱冬冷地區被動式住宅的節能潛力值，并結合實驗測試，驗證了DeST軟件能耗模擬的可靠性，最后提出了適用于夏熱冬冷地區住宅的被動式節能技術措施。

1 被動式住宅DeST模擬

本文選取南京市區一棟25層住宅建筑作為基礎建筑模型，建筑面積14175.8m2，層高為2.9m，建筑朝向為正南，東、南、西、北向的窗墻比為0.10、0.29、0.10、0.27。建筑標準層平面圖見圖1。

由表1可知，德國被動式住宅主要通過提高圍護結構保溫性能，房屋氣密性和回收室內余熱來降低建筑能耗，而南京地區屬于夏熱冬冷地區，考慮到夏季隔熱和冬季采暖的需要，本次模擬中將夏季遮陽系數設為0.2，冬季遮陽系數設為0.8。制冷季設為6月15日至9月15日，供暖季設為12月1日至2月28日。

經過大量計算，筆者發現，室內通風次數對冬夏季住宅室內溫度有著較為明顯的影響，現對照被動式住宅技術標準，分別模擬兩種通風模式下典型房間的室內自然溫度，具體設置見表2與表3。

以頂層冬季最不利房間R25-34368、夏季最不利房間R25-34374和第四層南向房間R4-29240（冬季較有利）為研究對象，對兩種通風模式下室內自然溫度進行模擬。

1）由圖2和表4知，在冬季供熱期，最不利北向房間（R25-34368）模式一室內自然溫度介于14～20℃之間，基本滿足熱舒適度要求，而模式二室溫小于13℃小時數達到一半，需較長時間開啟空調制熱。

2）由圖3和表5可知，在冬季供熱期，較有利南向房間（R4-29240）模式一室內自然室溫介于15～23℃之間，滿足室內熱舒適度要求，而模式二室溫小于13℃的小時數接近200，需間歇性開啟空調制熱。

3）由圖4和表6可知，在夏季制冷期，最不利南向房間（R25-34374）模式一室內自然室溫大于29℃的小時數為350，在個別時段需開啟空調制冷，而模式二室溫大于29℃的小時數為502，需開啟空調時間高于模式一。

綜合以上典型房間計算結果對比可知，同樣采用被動式住宅圍護結構標準及室內熱回收，將室內換氣次數從1次/h降為0.6次/h（夏季早晨開窗通風2h）后，冬季室內自然溫度基本處于15℃以上，被動式節能技術對室內熱舒適度的保障率接近百分之百；夏季室溫高于29℃的時間明顯縮短，只需在個別時段空調制冷。

2 65%節能住宅DeST模擬

仍以該棟25層住宅為建筑模型，模擬江蘇省夏熱冬冷地區65%節能住宅的室內自然溫度。制冷季為6月15日至9月15日，供暖季為12月1日至2月28日，參數設置見表7。

選取第四層北向房間R4-29222室內溫度與室外溫度計算結果對比（圖5）。

由圖5可知，在冬季最冷月（12月4日至1月4日），室外溫度逐漸由12℃降至0℃，而室內溫度由12℃緩慢降至9℃左右。其中12月4日18點至12月7日18點，南京室外氣溫開始驟降趨勢，房間R4-29222室內外溫度變化關系如圖6所示。

由圖6可知，12月4日18點至12月7日18點，室外氣溫由15℃驟降至0℃左右，而北向房間室內溫度由13℃緩慢下降至11℃左右。

3 實驗測試及分析

本次測試實驗的住宅位于南京市西堤國際小區某居民樓（四樓），利用溫度巡檢儀對其北向臥室進行了冬季一個月連續室溫的記錄（12月4日~1月4日），數據記錄間隔時間設置為20分鐘，測試對象位置見圖7。

該住宅樓為南北朝向，框架剪力墻結構，外墻和屋面分別采用了30mm、40mm擠塑聚苯乙烯保溫板。測試房間有一北向外窗，鋁合金活動卷簾外遮陽，窗戶玻璃采用12mm雙層中空玻璃，住宅整體圍護結構性能基本滿足65%節能設計標準。

由圖8可知，進入冬季最冷月后，南京室外日平均氣溫逐漸從12℃降至0℃左右，而測試住宅的最不利北向房間，溫度逐漸從13℃降至9℃左右，降溫幅度較為平穩。

選取12月4日18點至12月7日18點測試房間室內外溫度對比，如圖9。

由圖9可知，12月4日18點至12月7日18點，室外氣溫由15℃驟降至0℃左右，而北向房間室內溫度由13℃緩慢下降至11℃左右。

對比本次實驗測試結果與第二節中65%節能住宅室溫模擬，計算結果基本吻合，可知利用DeST軟件對住宅室溫模擬得出的室內外溫度關系是可靠的。

4 結論

通過模擬和實驗測試結果可知，適用于南京這類典型夏熱冬冷地區的被動式住宅節能技術有：

1）在現有65%節能技術標準下，繼續大幅提高居住建筑圍護結構（外墻、屋頂、門窗等）保溫性能；

2）夏季注意隔熱，積極采用外遮陽，而冬季需充分利用太陽輻射改善室內熱環境；

3）提高房屋整體氣密性，室內通風換氣次數可降至0.6次/h；

4）采用帶熱（冷）回收功能的高效率（75%以上）通風系統。

通過被動式節能技術在夏熱冬冷地區住宅的合理應用，冬季室內基本不需空調采暖，室內熱舒適度保障率達到100%；夏季空調制冷時間縮短至350小時左右，室內熱舒適度保障率達到83.8%。

[1]清華大學建筑節能研究中心.中國建筑節能年度發展研究報告(2010)[M].北京:中國建筑工業出版社,2010

[2]金斯科,龔延風.南京地區典型居住建筑能耗模型及65%節能措施研究[J].暖通空調,2011,41(2):94-96

[3]張輝.被動式節能建筑設計的探討[J].科技風,2010,(2):11-13

[4]許錦峰,黃欣鵬,吳志敏.被動式節能建筑圍護結構的技術特征[J].南京工業大學學報,2011,(5):61-63

[5]劉民.被動建筑在歐洲的實踐[J].四川建筑,2007,(3):27-28

Resea rc h o f Pass ive House Ene rgy Sav ing Po ten tia l in Ho t Summ e r&Co ld W in te r Zones

WU Yun-bo,GONG Yan-feng
College of Urban Construction and Safety Engineering,Nanjing University of Technology

In order to implement the higher energy efficiency standards of residential for Hot Summer&Cold W inter Zones,the energy saving potential of passive house in Hot Summer&Cold W inter Zones was calculated by DeST software.Finally,some passive energy savingmethods for residentialhouse in Hot Summer&Cold W inter Zoneswere put forward.

HotSummer&ColdWinter Zones,passivehouse,building envelope insulation,energy saving potential

1003-0344（2014）03-035-4

2013-5-14

吳云波（1987～），男，碩士研究生；南京市鼓樓區中山北路200號南京工業大學（210009）；E-mail:342166937@qq.com