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1、夏热冬冷地区既有居住建筑热环境与能耗测评方法重庆大学 孙婵娟 付祥钊摘 要：现存的的对夏热热冬冷地地区既有有居住建建筑热环境和和能耗的的测评方方法还很很少，而而居民对对居住环环境的舒舒适性和和节能的的要求，需需要根据据该地区区的气候候特征、建建筑的具具体形式式，研究究提出适合合该地区区既有居居住建筑筑的热环环境与能能耗测评评方法。本文即即是在现现有的基基础上，结结合实际际情况，针对夏热冬冷地区既有居住建筑分别提出夏季和冬季热环境和能耗测评方法。对热环境和能耗方面存在问题或综合未能达标的，即可判断该既有建筑为热环境恶劣或者不节能（高能耗）建筑，应提出对该建筑进行节能改造或室内热环境改造。关键词：
2、夏夏热冬冷冷地区 既有有居住建建筑 热环境境与能耗耗 测测评1 测评的意义义随着建筑技技术的发发展和人人民生活活水平的的不断提提高，人们越越来越关关注室内内环境的的舒适性性问题，如何创创造更加加舒适、更更加健康康的人居居环境以以及探讨讨建筑-环境-能源之之间的关关系已成成为越来来越多的的研究者者的课题题。夏热冬冷地地区处于于中国长长江流域域，包括括17个个省、自自治区以以及直辖辖市，是是一个人人口密集集、经济济发达的的地区，累年最冷月平均温度高于10，最热月平均温度25-29，其气候特征表现为夏季闷热，冬季湿冷。改革开放以来，随着社会和经济的发展，为了满足人们的居住要求，建筑的数量急剧增加，但
3、由于没有一个完整的标准或者规范的指导，早期的建筑仅仅给人们提供了一个居住的场所，其室内外的热环境并未达到人体生理健康所要求的舒适程度，且大多数既有建筑中未装设空调设备，以致于在夏、冬季节会出现室内环境恶劣或者是居住性差的情况，因此需对既有建筑进行实测，分析室内外热环境，进行改造。另一方面，随着人民生活水平的提高，在一部分建筑中采用空调设备进行室内的空气调节，改善室内热环境，满足人们对居住环境的质量更高的要求的同时，出现了既有建筑中有些不符合公共建筑节能设计标准的要求，对围护结构的热工性能重视不够，致使空调系统的能耗大大增加等问题，因此要对其进行现场测试，分析其室内环境质量以及能耗状况，改造不合
4、理的建筑形式。2 热环境测评评方法研研究2.1要求求对既有建筑筑热环境境的测试试不同于于实验，也也不同于于研究型型的实验验现场，其其随意性性比较小小，根据据不同的的建筑形形式和功功能，选选择不同同的测试试方法，布布置测试试地点，因因此，在在满足普普通测试试所要求求的客观观性（测测得的数数据即为为真实数数据，不不得随意意更改）和科学性（即采用科学的方法进行测试，测试的每一步都有据可依）之外，还要满足其可操作性，因时而异，因地制宜。在进行热环环境的测测评时，选选取温度度作为主主要的依依据，这这是因为为一方面面温度具具有很大大的代表表性，测测试起来来方便灵灵活，测测试工具具简单，可可以简便便进行；另
5、一方方面在暖暖通空调调系统中中，温度度也是调调控的主主要依据据。选择择温度作作为主要要依据符符合客观观性，科科学性以以及可操操作性。2.2夏季季热环境境测评方方法研究究2.2.11夏季室室内热环环境测评评夏季天气炎炎热，其其温度高高于人体体舒适所所需要的的温度，测测定在最最炎热的的情况下下的室内内热环境境，对其其进行评评价，能能客观地地反映该该建筑在在夏季最最不利情情况下的的室内环环境质量量和能耗耗情况，因此实实测在连连晴天气气进行。应应选取室室外最高高气温超超过35的连续续3天开展展实测。对不同的建筑朝向，其所受的太阳辐射强度不同，且由于风向和风速的影响，通过围护结构所传导热量以及辐射换热量
6、就会有差别，直接导致室内的温度差异。因此对室内热环境进行测评时，从居住建筑各套住房中确定实测对象，东、南、西、北、东南、东北、西南、西北8个方向，每个方向各抽取一户，以及各端头户和转角户为实测户，分别测量各个住户室内1.5m（此高度为居住环境中人们集中活动的区域）处的温度。为对在无空调设备条件下的室内环境进行测试和评价，在测试的前两天以及测试中均将空调等降温设备保持关闭，这样可以保证测试的准确性；为测定白天围护结构的隔热使得室内热环境抵御室外不利热环境影响能力的大小，以及测定晚上围护结构的通风使得室内热环境接近室外有利热环境能力的大小，保证测得各住户室内温度的稳定性和可靠性，需要在实测时9：0
7、021：00保持户门和外门窗关闭；21：009：00开启外门窗和户内门，户门继续保持关闭；此外还需使得室内人员密度、家电等室内负荷，符合夏热冬冷气候区居住建筑节能设计标准的规定，在保证同等条件下，评价室内热环境。根据生理学学上分析析，人体体的热综综合温度度为288，使人体体皮肤温温度保持持在344最为舒舒适，在在室内温温度高于于34时，就就会出现现一部分分人身体体上的不不舒适，甚甚至是生生病、中中暑等不不适症状状，因此此34是一个个重要的的分界线线。经过过对室内内各种温温度下人人体热感感觉的调调查，得得到室内内热环境境舒适标标准为：冬季室室内温度度高于116，夏季季室内温温度不高高于288，以
8、及及可居住住标准为为：冬季季室内温温度高于于10，夏季季室内温温度不高高于300。由此此对测试试的结果果进行分分析，评评价实测测户的室室内热环环境的质质量。列出3天的的逐日室室内最高高温度，ttmaxx，i(i=11，2，33)，最最低温度度tmiin，ii，按以以下标准准诊断：以3天室内内气温最最高的一一天的实实测数据据为主要要诊断依依据，tmax34为夏季室室内热环环境恶劣劣，不具具备居住住性；32ttmaxx34，为室室内热环环境差，居居住性差差；30ttmaxx32，为可接接受的夏夏季室内内热环境境，具备备可居住住性；tmax30，夏季室内内热环境境良好，可可居住性性好。影响室内热热环
9、境最最重要的的就是围围护结构构的好坏坏，可以以根据各各天室内内外最高高温度和和最低温温度之差差来判定定围护结结构的质质量。其中，ttmaxx,i= twwmaxx，i-tmaax,ii；tminn,i=tmiin，ii-twmmin,i。实测中中，白天天太阳辐辐射存在在，室外外温度高高于室内内温度，热热量由室室外传向向室内；夜晚，室室外降温温，由于于围护结结构的蓄蓄热能力力和延迟迟作用，室内会积蓄一定的热量，此时室内温度高于室外温度。白天，若tmax3，室内外温差小，说明围护结构的传热系数大，故隔热性差，应进行隔热改造；夜晚，由于低温差，由室内向室外传递的热量很少，此时，主要依靠通风将热量由室
10、内传向室外，故低温差下，需要足够大的风量才能将热量带出室内，若tmin2，说明通风量未能达到足够大（即将室内的热量带到室外所需要的风量），诊断为围护结构通风不良，应进行通风改造。2.2.22夏季室室外热环环境测评评室外热环境境的测评评是将实实际测得得的室外外1.55m高度度，距墙墙外表面面2m处的的日平均均温度与与当地气气象站该该日的日日平均温温度作比比较，即即tpO=tw，pp-tOw，其中ttOw为当地地气象站站该日的的日平均均气温；由于建建筑的朝朝向不同同，导致致的太阳阳辐射强强度，风风向、风风速有所所不同，如如果只测测量某一一点或集集中的几几点，不不能保证证测量的的全面性性和准确确性，
11、所所以分别别取东、西西、南、北北四个方方向的测测点进行行测量，按按照下式式计算室外外日平均均温度，其中tw，i（i=1，2，3，4）为建筑周围东、南、西、北4点的日平均温度。对结果进行行分析，若若tpO1，表明明室外可可能存在在热岛效效应，此此时室外外环境质质量差，影影响人的的舒适性性，另外外，中部部地区大大部分居居住建筑筑中的空空调系统统采用风风冷冷凝凝形式，室室外的温温度分布布会影响响风冷冷冷凝器的的冷凝温温度，不不利于设设备的运运行。若若tpO0，说明明室外温温度分布布均匀，质质量好。0tpO1，建筑周围热环境质量合格。2.3冬季季热环境境测评方方法研究究冬季的环境境条件和和夏季相相反，
12、自自然状况况下，其其室内外外温度均均低于人人体舒适适所要求求的温度度，因此此，和夏夏季采用用同样的的方法，选取室外日平均温度twp10的连续3天，逐时检测室内外干球温度。检测时，关闭全部外门窗，室内热源总发热量与节能设计标准相符。检测前两天和检测中，供暖设备保持关闭。计算这3天天的逐日日平均温温度和最最高最低低温度。根据计算出出来的逐逐日平均均温度，评评价室内内热环境境的好坏坏。如前前所述，可可居住性性标准，冬冬季室内内温度要要高于110，在室室内温度度低于110时，同同样会出出现一些些人身体体不适等等寒冷症症状，因因此，100是冬季季热环境境一个很很重要的的温度分分界线。实测结果即要按照以下
13、规定进行评价诊断：室内日平均温度：tnp12，良好；10tnp12，可接受，可居住性；5tnp10，可居住性差；tnp5，恶劣。3 能耗测评方方法研究究既有建筑中中除了存存在热环环境达不不到热体体舒适甚甚至可居居住性的的要求的的问题外外，设备备耗能量量大也是是其主要要问题，其其中空调调采暖等等设备的的能耗占占大部分分，因此此评价既既有建筑筑的能耗耗情况，有有必要对对其空调调、采暖暖设备的的能情况况进行测测评，看看其是否否满足公公共建筑筑节能设设计标准准及夏夏热冬冷冷地区民民用建筑筑节能设设计标准准的规规定。3.1空调调能耗测测评方法法研究调查户的选选取与热热环境评评价相同同，即各各个方向向取一
14、户户作为实实测户（该该户具有有空调采采暖设备备），分分别调查查实测户户的空调调采暖设设备容量量，以及及空调采采暖设备备的使用用情况。对对设备既既有性能能参数调调查完毕毕，应对对在实际际条件下下运行中中的空调调所对应应的参数数进行测测试。测试条件的的选定：同样在在选测日日室外最最高温度度twmmax35的晴天天的条件件下关闭闭外门窗窗，启动动空调，根据公共建筑节能设计标准以及人体舒适度的要求，设定室内空气温度为26，待室内温度达到稳定后，继续运行24个小时，使空调设备稳定运行，围护结构的内外表面温度均处于空调模式下的状态，计算：总耗电量E(kwh)；被调查户空空调能耗耗水平（每每平方米米空调面面
15、积，单单位空调调度日数数CDDD26的的耗电数数）：KWh/(CDDD26)，式中nc为为实测日日的空调调度日数数，ncctzwwp-26；tzwp为为该日室室外综合合温度的的平均值值（取太太阳辐射射吸收系系数为11），其中，twwgi为为室外逐逐时干球球温度，； J为室室外水平平面的太太阳辐射射强度，W/；为建筑外外表面综综合换热热系数，W/，Fc为房间间空调面面积，；由于每户所所处的环环境不同同，面积积不同，使使用情况况不同，导导致耗电量不同同，根据据总耗电电量并不不能准确确真实地地反映其其空调的的能耗情情况，所所以取单单位空调调度日数数、单位位面积的的耗电量量。其中中空调度度日数nnc的
16、含义义为：实实测日室室外日平平均温度度高于226时，将将高于226的摄氏氏温度数数乘以11天并将将此乘积积累加，即即nctzwwp-226，单位位为d。在计计算室外外综合温温度平均均值时，考虑在实际中系数的取定会有一定的误差，因此取最不利情况下太阳辐射吸收系数，若在该条件下（即室外综合温度最大，室内空调耗电量最大）空调能耗量满足要求，那么就可判定在实际中一定满足。3.2采暖暖能耗测测评方法法研究 测测评方法法和空调调能耗测测评方法法相同，其其条件的的选定：选测日日室外日日平均温温度twwp10的条件下关关闭外门门窗，启启动采暖暖设备，根根据公公共建筑筑节能设设计标准准以及及人体舒舒适度的的要求
17、，设设定室内内空气温温度为18，待室室内温度度达到稳稳定后，继继续运行行24个个小时，使使采暖设设备稳定定运行，围围护结构构的内外外表面温温度均处处于采暖暖模式下下的状态态，计算算：总耗耗电量EE(kwwh)；被调查户采采暖能耗耗水平（每每平方米米采暖面面积，单单位空调调度日数数HDDD18的的耗电数数）：kWh/(HDDD18)式中EH为为现场实实测的被被调查户户的平均均日采暖暖耗电量量，kWWh，若若是用其其它能量量采暖，应应按当年年的发供供电效率率折算为为电量；nH为实测测日的采采暖度日日数，nnH18-tzwpp；tzwp为为该日室室外综合合温度的的平均值值（取太太阳辐射射吸收系系数为
18、11）；twgi为为室外逐逐时干球球温度，；J为室外水水平面的的太阳辐辐射强度度，W/；为建筑外外表面综综合换热热系数，W/；其中，采暖暖度日数数nH的含义义为：实实测日室室外日平平均温度度低于118时，将将低于188的摄氏氏温度数数乘以11天并将将此乘积积累加，即即nH18-tzwwp，单单位为d。3.3评估估以符合节能能标准的的建筑的能能耗水平平eC00,eH00为参照照，评价价既有建建筑的能能耗水平平。eCCeC0，eeHeH0，该该既有建建筑为节节能建筑筑；eC0eeC1.55eC0，eeH0eeH1.55eH0，该该既有建建筑为不不节能建建筑；eC1.5eC0，eeH1.55eH0，
19、该该既有建建筑为高高耗能建建筑。4小结通过对既有有居住建建筑热环环境与能能耗的测测评，可可以判断断被测评评建筑是是否满足足要求，如如果不符符合上述述的各项项要求，例例如热环环境为恶恶劣或居居住性差差，能耗耗为不节节能或高高能耗，那那么就需需要从个个方面分分析造成成该结果果的原因因，对其其进行改改造。根据热舒适适条件及及建筑热热环境的的特点，在在气候因因素难以以控制的的情况下下，造成成热舒适适环境不不良的主主要原因因有建筑筑结构保保温隔热热性能差差，室外外绿化植植被量少少，室内内通风换换气不良良，由窗窗户进入入的阳光光辐射强强等，同时造造成能耗耗大的原原因除了了设备本本身性能能参数不不匹配、输输
20、配系统统效率低低下、末末端能耗耗大等方方面外，与与建筑的的围护结结构热工工性能，构构造形式式，窗墙墙面积比比等结构构形式有有很大的的关系。正正确测评评，得到到可靠的的结果，为为具体分分析引起起热环境境不舒适适及能耗耗大的原原因，进进行既有有建筑的的改造提提供科学学可靠的的依据。参考文献：1 中华人民共共和国建建设部主主编.公公共建筑筑节能设设计标准准，GBB 500189920005.北京：中国建建筑工业业出版社社，20005.2 重庆市建设设委员会会主编.重庆市市居住建建筑节能能设计标标准，GGB 550/55024420002.重庆庆：重庆庆大学出出版社，220022.3 何京.“夏夏热冬冷冷”地区如如何实现现节能.四川川建材，2005.4 王昭俊，张张志强.热舒适适评价指指标及冬冬季室内内计算温温度探讨讨. 暖暖通空调调，20002年第第2期5 唐鸣放，谢谢欣.重庆居居住建筑筑室内热热环境. 建筑筑技术，20006年第1期
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