嚴寒區域近零能耗居住建筑熱舒適和能耗問題探討

張博宇（天津仁愛學院，天津300221）

目前，近零能耗建筑已經在歐美等發達國家成為建筑節能發展的新趨勢，我國的建筑節能需要設定更高、更長期的目標。此外，國內所倡導的節能減排的政策也要求建筑節能做出更大的貢獻，而近零能耗則是唯一途徑，也是我國建筑節能發展的終極目標。

1 嚴寒區域近零能耗居住建筑熱舒適和能耗研究

1.1 研究對象及方法

該研究分為兩個部分：文獻調查和實地考察。首先，對近年來我國嚴寒區域的一般建筑的能源消耗情況和居住的舒適性進行了調研，選取了數個居住舒適性指標，包括室內環境參數、人們可接受的溫度等。其次，選取北方嚴寒區域的某近零能耗建筑進行了實地考察和現場測試。測試所采用的方法如下：實驗對象是一個利用被動式技術手段構造的建筑，它實現了對可再生資源的充分利用，符合國標規定的《近零能耗建筑技術標準》要求。該建筑共分為兩層，整體面積為304.5m2。第一層主要用來做住宅示范，高3.4m；第二層主要用來辦公，高3.6m。本次的實地考研都是以居住為中心，因此選擇一層樓作為研究對象。

建筑舒適度體驗者選擇的對象為當地某辦公樓的工作人員，其中男性80人，女性58人，所有的都在該地區居住兩年以上，已經充分適應當地的氣候環境。實驗人員的年齡集中在24～28歲，將所有參與實驗的人隨機分配到各個房間中進行實驗。為了避免實驗人員主觀因素對實驗結果的影響，在實驗者適應實驗環境之后再開始實驗。

客觀測試的測量參數包括室內空氣的溫度、濕度、風速等[3]。同時利用電表對建筑內部的水泵、新風換氣機等設備的電量使用情況進行測量，以便切除供暖季各項能源消耗指標。針對溫度和濕度的測試，在每個房間的屋內外設置相應的儀器用于記錄溫濕度。在正式實驗開始之后，選取高度0.1m、0.6m、1.1m三個位置對溫濕度進行測試，在0.6m處對溫度和風速進行測量，同時采用五點測溫法對維護結構和炕表面的溫度進行測量。

主觀測試通過制作問卷對每一個參與實驗的人員的感受進行調查，問卷的內容包括實驗人員的穿戴情況、主觀的熱感覺、可忍受的熱程度等。在整個試驗的過程中，要求參與人員盡量減少活動，最好保持靜坐的姿態。將收集的數據進行分析和處理，可以得到結果。

1.2 研究結果

近零能耗居住建筑熱舒適測試結果如下：

在本次試驗中一共發放了138份問卷，回收128有效問卷，其中男性80次，女性78次。實驗的時間選擇當地溫度最低的一段時間，室內外的平均溫度為-8.7℃，平均相對濕度為45%，通過測量可以得到該建筑本身各項指標的數據。由上述數據可以知道，該建筑在寒冷季節的運行參數符合《近零能耗建筑技術標準》中所規定的參數值范圍。

就溫度來說，當人處于室內并且沒有劇烈的活動時，室內溫度在20℃人處于最舒適的狀態。根據本研究數據可以知道，應該適當降低溫度以保證人在室內能夠處于邊角舒適的狀態。就濕度來說，《近零能耗建筑技術標準》中指出，在冬季室內的相對濕度應該大于30%。由本研究的結果可以知道，濕度尚未達到標準的要求，在問卷調查中也顯示大部分人認為屋內比較干燥，這可能是因為屋內并沒有進行日常的生活活動，例如洗衣等，從而使得室內的溫度未達標標準值。和一般的建筑相比，近零能耗建筑在冬天室內外的溫度差別較大，這可以使濕度保持在一個較為舒適的范圍內。就風速來說，當風速大于0.2m/s的時候，人們就會感到風吹，在本次試驗中，風速為0.04m/s～0.08m/s，人們不會感受到風，因此這一指標在本研究中對人們的熱舒適感影響不大。

1.3 能耗情況

對熱泵機組、循環泵、新風熱回收等系統裝置的能源消耗進行分析，可以得出全面單位面積供熱設備能源消耗值，為20.7kWh/(m2·a)，其中熱泵機組的能源消占比最大，為42.88%。

2 討論

就熱感覺來說，將普通建筑與近零能耗建筑相比較，發現不管是哪種建筑，大家的主觀選擇都是冷熱適中。詳細來看，和一般住宅相比較，近零能耗建筑中參與試驗的人員選擇微暖和暖的比例呈現增加的趨勢，沒有人對室內的感覺是偏冷的。對比收集的數據，可以知道熱中性溫度普遍大于人體熱中性溫度，這意味著在嚴寒區域的建筑房屋中普遍存在過熱的問題。

就期望溫度和人們可承受的溫度范圍來說，人們的熱期望溫度在23.9℃，比熱中性溫度高，這是因為在該地區屋外的溫度變化較低并且快，這對實驗者的熱期望溫度產生了影響，人們會想要獲得高于熱中性溫度的室內溫度。

就能耗指標和舒適性來說，在該研究中對比相關指標中所規定的嚴寒地區主要城市建筑物耗熱量指標和近零能耗建筑指標，和一般的建筑相比較，近零能耗建筑在確保人處于室內熱舒適的情況下，在能源消耗方面具有顯著的優勢。在本次研究中，近零能耗建筑的平均室內空氣溫度為25.21℃。當室溫處于該狀態下時，在冬季個別建筑的就會存在室內溫度高于熱舒適溫度的情況，因此可以降低供暖溫度來降低室溫，從而實現能源的節約。

3 結語

綜上所述，在供暖期間，由于近零能耗建筑室內的平均溫度為25.21℃，超過了相關指標中所規定的上限，而相對濕度則明顯偏小，因此建議在冬季降低室內溫度，增加室內的濕度。近零能耗的全年供暖的能源消耗為20.7kWh/(m2·a)，在保證熱舒適性的基礎上，其能源消耗情況遠低于一般建筑。綜合來看，不管是從舒適性還是能源消耗情況來看，近零能耗建筑都有著十分大的優勢。