贵阳地区采暖模型构建及需求分析

杨卓，阳琴，詹相群，涂艳红

（贵州大学土木工程学院）

1 引言

近年来随着生活水平的不断提高，南方居民对室内环境的需求也不断提高，加之近些年冬季时常出现的极寒天气，使得如何提高冬季室内温度成了人们密切关注的问题。贵阳属温和地区，但由于其冬季空气湿度大，这种湿冷感让人极不舒适。与北方城市的集中供暖相比，贵阳地区家庭多采用自采暖，且采暖形式十分多样，具有明显的多样性、分散性和局部性。为此我们将运用Dest-h软件对贵阳及部分地区进行热环境模拟，通过对比分析论证贵阳采暖的必要性，另外通过模拟得到冬季建筑能耗，可为居民采暖提供更好的节能措施。

2 贵阳冬季采暖现状分析

资料显示，贵阳冬季空气湿度高，最高时可达100%，湿度每增加10%，温度则降低1℃，2014年贵阳冬季日平均最低气温低于6℃的天数达到了104天，但贵阳不属于集中供暖地区，因此从未建设城市集中供暖系统。随着经济发展，人民生活水平的不断提高，更多人希望提高自己的生活品质，冬季供暖是非常有必要的。对贵阳来说，冬季根本不是需不需要采暖的问题，而是采用什么方式取暖的问题。虽说南方采暖是毋庸置疑的，但是无法照搬北方的集中供暖模式。南方建筑结构、土壤结构、空气湿度、风速、地形等与北方存在很大差异，而且南方集中供暖还受到我国能源供应的限制而很难施行。

贵阳的采暖期相比于北方来说较短，采暖设备利用率较低。集中供暖需要安装设备管道等，需要大量的人力、物力和空间，投资成本较高。贵阳大部分建筑的窗户和门等围护结构都没有采取保温措施，在相同供暖情况下耗散热量更多。因此，2008年发布的《贵州省居住建筑节能设计标准》中对建筑围护结构设计方面做出了相关规定，如建筑物屋面宜采用多种构造形式的保温、隔热措施；居住空间外门应有保温措施等等。2015年发布了《贵阳市城市区域性集中供热用热管理办法》，到目前已有贵安新区、中天未来方舟等地区实现了区域性集中供暖，整体取暖效果不错。2017年12月贵州省发布了《贵州省绿色建筑评价标准》，并于2018年2月开始实施，该标准结合贵州省的气候特点，增加了自保温墙体运用等评分点。

因此，需要针对贵阳地区的气候条件和建筑特点以及人们特有的行为习惯等，分析贵阳地区采暖需求和采暖能耗的特点，为进一步完善相关规定提供理论基础，也为政府决策提供依据。

3 模型构建

对于贵阳地区的住户来说，已建成建筑的围护结构材料及住户所采用的采暖方式都已经确定了，在这个基础上，根据dest建模的基本原则和模拟运算的原理，结合本次研究的重点，将住宅建筑户型简化为一个空间区域，在该空间基础上对建筑进行模拟，进而观察室内热环境的变化。简化模型的室内空间面积为116.8㎡，包含客厅、卧室、卫生间、厨房、阳台等，其平面图如图1所示。

图1 模型平面图

图2 各城市最冷月平均温度比较

图3 各城市最冷月室温比较

通过对贵阳地区普通住宅的模拟结果分析可知，自然室温越低的房间采暖负荷越大；如果增加围护结构的热阻，将会很有效地降低采暖负荷。对于空调面积在80㎡左右的普通住宅，从模拟结果可知其采暖季总能耗在4000 kW·h左右，在没有政府补贴的情况下，需要支出两千元左右的电费。所以贵阳冬季采暖不仅要提高室内温度质量，也要注重建筑能耗的降低。

4 不同热工分区冬季采暖需求

为了更直观地比较和了解贵阳冬季的自然室温与外温情况，我们分别选取了严寒、寒冷、夏热冬冷地区的城市以及同为温和地区的昆明作为模拟环境来和贵阳做比较，模拟时段取最冷月一月份。

从图2和图3可以看出，以上5个地区中哈尔滨市的平均外温最低，多处于-10℃以下，即便是自然室温也远远低于贵阳。北京市的外温也多为零下，但很少有低于零下10℃的情况。而处于夏热冬冷地区的武汉市的外温与贵阳市较为相似，大多处于0～15℃。通过对比我们也可以发现，自然室温中除贵阳外其他3个城市的温度波动范围都在5℃左右，特别是哈尔滨市的自然室温基本维持在-10℃，而贵阳的自然室温波动较为显著，最高可达到15℃以上，最低接近5℃，而且没有明显的规律性。再加上贵阳地处高原，空气湿度大，这种独特的间歇性寒冷的气温特点使得贵阳地区对采暖设备的依赖性不高，但是在生活中又不可缺少，所以居民会偏向于选择成本及耗费不高且对建筑本体改变不大的设备，比如电炉、空调等。

综上所述，南北方冬季气温差异显著，北方城市在冬季为满足人体需求必须进行采暖。但同为南方城市，武汉被定义为夏热冬冷地区，夏季空调，冬季采暖已是常态，贵阳冬季气温条件与武汉相似甚至更加恶劣，但其采暖模式却被国家甚至相关专业人士长期忽视。因此，本文认为温和地区的采暖问题是比较独特的，需要从区别于北方采暖的角度来考虑。其关键不在于如何使南方居民享受到北方采暖的待遇，而在于通过怎样一种合理的采暖方式和采暖行为使南方城市采暖逐渐发展成一种“常态”，减少南方采暖市场鱼龙混杂的现象，使南方居民能够有一个较为统一的采暖选择，不必为冬季采暖而费心费力费钱。

昆明与贵阳同属温和地区，地理位置相近，且都属于高原，但昆明对于采暖方面并没有很大的需求。从图1可以看出，昆明的外温大部分时间内都明显高出贵阳5℃左右，而且昆明的自然室温基本在10℃左右，波动不大。另外从表2也可以看出，昆明市冬季月份的平均气温均在8℃以上，高于贵阳。造成如此大的差异的原因在于昆明的海拔比贵阳高出817米，夏季时贵阳的气温高于昆明，但到了冬天，就反过来低于昆明。而且昆明冬季天气多晴朗，而贵阳却经常阴雨不断，对比看来，贵阳夏热冬冷，季节变化相对比较极端。即使处于同一气候分区，贵阳的冬季也远没有其他城市温暖，这也充分说明了贵阳冬季采暖的必要性和需求性。

5 结论与展望

贵阳位于西南地区，属于建筑气候分区中的温和地区，海拔高，相对湿度大。贵阳年平均气温15.48℃，最冷的一月平均气温5.66℃，极端最低气温-2℃，冬季阴雨天气居多。

统计结果显示，贵阳冬季平均气温与同为南方地区的夏热冬冷地区基本相同，但其冬季气温波动明显，天气条件更加恶劣。即使处于温和地区，贵阳冬季气温也远远低于同地区的其他城市。从气候条件讲，贵阳比很多同为南方地区的城市更具备采暖需求。

贵阳采暖的独特之处在于温度波动范围大且极端天气频繁，使得居民对采暖设备没有依赖性。所以贵阳目前的集中采暖还难以实现，居民更倾向于使用电炉、空调等低成本设备。

目前贵州正处于快速发展的重要阶段，贵阳市区的冬季供暖措施尚不完善，除了大型公共建筑中设有供暖体系外，民用建筑中基本上都是靠空调或者电炉取暖，这些取暖方法并不能达到良好的取暖效果，而且所产生的费用也并不低。贵阳地区居民采暖有向高服务水平、高能耗方向的转移趋势，如果不加以积极引导，将带来巨大的能耗增长压力，应通过各项政策技术措施，在避免贵阳地区住宅能耗大幅增长的前提下，积极改善和提高居民冬季室内环境质量。如果在不改变围护结构的基础上，能够提出既满足人体热舒适性需求，又不会产生过量能和污染的采暖方案的话，将会对贵阳及其他南方地区的采暖市场起到良好的推动作用。