基于DeST-h 的南京地區住宅建筑能耗研究

董 澳

蘇州大學（215000）

0 引言

目前，我國建筑能耗占社會總能耗的30%左右，西方發達國家的建筑能耗占比高達30%～50%[1]。其中，建筑能耗以采暖與空調能耗為主，一般占建筑總能耗的50%～70%[2]。所以采用有效措施來降低采暖與空調能耗很重要。

住宅類建筑采用的供暖空調設備通常為散熱器和家用空調， 這些設備的相關技術都較成熟，因此，圍護結構的差異是導致不同住宅建筑之間能耗差別的主要原因，圍護結構的優化設計是減少建筑能耗的主要措施。

文章利用對南京地區某住宅建筑進行負荷模擬計算，先提出幾種改造方案，然后根據軟件進行采暖與空調能耗模擬，根據能耗指標選取適合該建筑的最佳方案。 通過對該建筑的能耗研究，提出幾種減少采暖與空調能耗的措施。

1 國內外建筑節能發展現狀

近年來，國外為了促進建筑節能，實施多種相關政策和措施。 美國率先頒布了行業和產品標準，大力開發和推廣新能源技術，并制訂稅收、貸款方面的優惠政策等； 歐洲各國積極倡導綠色生活方式，提高人們的節能意識；我國實施了一系列法規政策，如《建筑節能技術政策》、《節約能源法》等。各類法規政策的制訂，對建筑節能工作及相關技術的發展具有重要作用。

2 利用DeST-h 建立住宅模型

2.1 建筑概況

文章以南京某住宅建筑為例。該建筑總面積約為2 000 m2，總建筑空調面積為1 644 m2，南北朝向，每層4 戶，共4 層，總高度為11.2 m。

2.2 建筑參數設定

文章利用DeST-h 進行建模，根據建筑狀況，對其圍護結構材料進行設置，圍護結構具體參數見表1。室內熱擾均采用系統默認，通風狀況設定為可變通風，換氣次數設定為0.5 h-1～10 h-1，空調設定溫度為18 ℃～26 ℃，空調容忍溫度為15 ℃～29 ℃，僅主次臥室與客廳設有空調，其他房間不設空調，主次臥室空調運行時段為23：00～5：00，客廳空調運行時段設定為為16：00～22：00、6：00～9：00。

表1 建筑圍護結構參數

2.3 建筑負荷模擬

對該住宅樓進行建筑負荷模擬， 得到采暖季熱負荷指標為23.12， 空調季冷負荷指標為10.51。 文章通過對該建筑的采暖季與空調季負荷進行模擬，研究采用何種措施能夠減少采暖與空調負荷， 以達到建筑節能的目的。

3 建筑負荷改善措施

3.1 增設保溫層

建筑物的外墻和屋頂能有效阻擋室內外熱量傳遞，在外墻和屋頂增設保溫層是目前廣泛采用的節能辦法。 采用目前常用的保溫材料， 根據不同的保溫層厚度提出的4 種節能方案，具體方案見表2。

初始方案和4 種方案的能耗模擬如圖1 所示。增設保溫層能夠有效地降低采暖能耗， 而對于空調能耗的影響很小。 因為南京屬于夏熱冬冷地區，夏季室內外溫差小（7 月份室外平均氣溫在30.5 ℃左右），冬季室內外溫差大（1 月份室外平均氣溫在4 ℃左右），所以增設保溫層在冬季能更有效地阻擋室內外熱量傳遞，即能更有效降低采暖能耗。

表2 4 種保溫層厚度方案

圖1 不同保溫方案的模擬結果

方案1~4 的采暖能量節能率分別為23.9%、37.2%、40.6%、42.5%。 方案3、4 相對于方案2 的保溫層厚度分別增加了20 mm、40 mm，但采暖節能率僅分別增加3.4%、5.3%，考慮到經濟性，選用方案2。

3.2 改用傳熱與遮陽系數較小的窗

以鍍膜中空玻璃窗為例，其保溫及遮陽效果都要高于普通的單層玻璃窗，并且其隔音效果也較好，鍍膜中空玻璃窗傳熱系數為2.1，遮陽系數為0.49，普通6 mm 單層玻璃窗傳熱系數為5.7，遮陽系數為0.85。

在增加保溫層的基礎上，對改用鍍膜中空玻璃窗后的建筑進行負荷模擬，得到普通單層窗采暖與空調能耗分別為14.52 和9.88，中空窗的采暖與空調能耗分別為9.16 和6.37。

改用鍍膜中空玻璃窗后，較低的傳熱系數使得保溫效果增強，通過窗戶的室內外傳熱量減少，所以可有效減少采暖能耗和空調能耗；較低的遮陽系數可減少進入到室內的太陽輻射熱量，可有效減少空調能耗，雖會增加部分采暖能耗，但從整體上減少了采暖與空調的能耗。 通過此辦法，采暖能耗降低了37%、空調能耗降低了36%，節能效果明顯，應當采用。

3.3 減小窗墻比

通常窗戶的傳熱系數要比墻大一些，因此其保溫效果比墻要差一些，所以適當減少外窗的面積也是一種節能方法。 下面提出3 種減少外窗面積的方案，初始方案南北窗墻比均為0.5；方案1 改北向窗墻比為0.4；方案2 改南向窗墻比為0.4；方案3 改南北窗墻比均為0.4。

在前兩種節能措施的基礎上，這3 種方案與初始方案的能耗模擬結果如圖2 所示。

圖2 減少外窗面積后的模擬結果

由圖2 可知，只減少北向窗墻比時，冬季的熱量損失減少，采暖能耗減少，進入室內的太陽輻射熱量減少，所以空調能耗也下降；只減少南向窗墻比時，雖然冬季的熱量損失會減少，但是進入室內的太陽輻射熱量也會減少，兩者綜合起來表現為采暖負荷增加，夏季由于保溫效果的增強，使進入室內的太陽輻射熱量減少，所以進入室內的熱量減少，因此空調能耗下降；同時減少南北窗墻比時，表現為采暖能耗增加，空調能耗減少；方案1~3 的采暖節能率分別為0.7%、-4.4%、-3.7%， 空調節能率分別為6.9%、8%、15%， 雖然方案3 會增加一些采暖能耗，但從整體節能效果考慮，選擇方案3 更合適。

綜上所述，采取增設保溫層、改用傳熱與遮陽系數較小的窗、減少外窗面積等措施，可不同程度地減少采暖與空調能耗，達到建筑節能目的。

4 結論

1）通過使用軟件對南京地區某住宅建筑進行模擬，提出了3 種可行的降低建筑能耗的措施，即增設保溫層、改用傳熱與遮陽系數較小的窗、減少外窗面積。

2）不同厚度的保溫層對建筑能耗的影響不同，但增設保溫層后均表現為采暖與空調能耗的下降，只是增設不同厚度的保溫層， 能耗減少的幅度不同；考慮到經濟性，并不是保溫層越厚越好，適當的選取才能做到效益最大化。

3）選用傳熱系數與遮陽系數小的窗戶可有效降低采暖與空調能耗，節能效果較好。

4）適當減少外窗面積亦可降低采暖與空調能耗，不過節能效果稍差。

5）以上3 種節能措施不僅僅適用于南京地區住宅建筑，亦可用于其他地區的住宅建筑，只是對于不同地區不同建筑，以上3 種辦法的最佳方案不同；所以若用這3 種辦法對建筑進行節能改善， 需針對實際建筑進行分析，得出適合該建筑的最佳節能方案。