基于DeST-h 的南京地区住宅建筑能耗研究

董 澳

苏州大学（215000）

0 引言

目前，我国建筑能耗占社会总能耗的30%左右，西方发达国家的建筑能耗占比高达30%～50%[1]。其中，建筑能耗以采暖与空调能耗为主，一般占建筑总能耗的50%～70%[2]。所以采用有效措施来降低采暖与空调能耗很重要。

住宅类建筑采用的供暖空调设备通常为散热器和家用空调， 这些设备的相关技术都较成熟，因此，围护结构的差异是导致不同住宅建筑之间能耗差别的主要原因，围护结构的优化设计是减少建筑能耗的主要措施。

文章利用对南京地区某住宅建筑进行负荷模拟计算，先提出几种改造方案，然后根据软件进行采暖与空调能耗模拟，根据能耗指标选取适合该建筑的最佳方案。 通过对该建筑的能耗研究，提出几种减少采暖与空调能耗的措施。

1 国内外建筑节能发展现状

近年来，国外为了促进建筑节能，实施多种相关政策和措施。 美国率先颁布了行业和产品标准，大力开发和推广新能源技术，并制订税收、贷款方面的优惠政策等； 欧洲各国积极倡导绿色生活方式，提高人们的节能意识；我国实施了一系列法规政策，如《建筑节能技术政策》、《节约能源法》等。各类法规政策的制订，对建筑节能工作及相关技术的发展具有重要作用。

2 利用DeST-h 建立住宅模型

2.1 建筑概况

文章以南京某住宅建筑为例。该建筑总面积约为2 000 m2，总建筑空调面积为1 644 m2，南北朝向，每层4 户，共4 层，总高度为11.2 m。

2.2 建筑参数设定

文章利用DeST-h 进行建模，根据建筑状况，对其围护结构材料进行设置，围护结构具体参数见表1。室内热扰均采用系统默认，通风状况设定为可变通风，换气次数设定为0.5 h-1～10 h-1，空调设定温度为18 ℃～26 ℃，空调容忍温度为15 ℃～29 ℃，仅主次卧室与客厅设有空调，其他房间不设空调，主次卧室空调运行时段为23：00～5：00，客厅空调运行时段设定为为16：00～22：00、6：00～9：00。

表1 建筑围护结构参数

2.3 建筑负荷模拟

对该住宅楼进行建筑负荷模拟， 得到采暖季热负荷指标为23.12， 空调季冷负荷指标为10.51。 文章通过对该建筑的采暖季与空调季负荷进行模拟，研究采用何种措施能够减少采暖与空调负荷， 以达到建筑节能的目的。

3 建筑负荷改善措施

3.1 增设保温层

建筑物的外墙和屋顶能有效阻挡室内外热量传递，在外墙和屋顶增设保温层是目前广泛采用的节能办法。 采用目前常用的保温材料， 根据不同的保温层厚度提出的4 种节能方案，具体方案见表2。

初始方案和4 种方案的能耗模拟如图1 所示。增设保温层能够有效地降低采暖能耗， 而对于空调能耗的影响很小。 因为南京属于夏热冬冷地区，夏季室内外温差小（7 月份室外平均气温在30.5 ℃左右），冬季室内外温差大（1 月份室外平均气温在4 ℃左右），所以增设保温层在冬季能更有效地阻挡室内外热量传递，即能更有效降低采暖能耗。

表2 4 种保温层厚度方案

图1 不同保温方案的模拟结果

方案1~4 的采暖能量节能率分别为23.9%、37.2%、40.6%、42.5%。 方案3、4 相对于方案2 的保温层厚度分别增加了20 mm、40 mm，但采暖节能率仅分别增加3.4%、5.3%，考虑到经济性，选用方案2。

3.2 改用传热与遮阳系数较小的窗

以镀膜中空玻璃窗为例，其保温及遮阳效果都要高于普通的单层玻璃窗，并且其隔音效果也较好，镀膜中空玻璃窗传热系数为2.1，遮阳系数为0.49，普通6 mm 单层玻璃窗传热系数为5.7，遮阳系数为0.85。

在增加保温层的基础上，对改用镀膜中空玻璃窗后的建筑进行负荷模拟，得到普通单层窗采暖与空调能耗分别为14.52 和9.88，中空窗的采暖与空调能耗分别为9.16 和6.37。

改用镀膜中空玻璃窗后，较低的传热系数使得保温效果增强，通过窗户的室内外传热量减少，所以可有效减少采暖能耗和空调能耗；较低的遮阳系数可减少进入到室内的太阳辐射热量，可有效减少空调能耗，虽会增加部分采暖能耗，但从整体上减少了采暖与空调的能耗。 通过此办法，采暖能耗降低了37%、空调能耗降低了36%，节能效果明显，应当采用。

3.3 减小窗墙比

通常窗户的传热系数要比墙大一些，因此其保温效果比墙要差一些，所以适当减少外窗的面积也是一种节能方法。 下面提出3 种减少外窗面积的方案，初始方案南北窗墙比均为0.5；方案1 改北向窗墙比为0.4；方案2 改南向窗墙比为0.4；方案3 改南北窗墙比均为0.4。

在前两种节能措施的基础上，这3 种方案与初始方案的能耗模拟结果如图2 所示。

图2 减少外窗面积后的模拟结果

由图2 可知，只减少北向窗墙比时，冬季的热量损失减少，采暖能耗减少，进入室内的太阳辐射热量减少，所以空调能耗也下降；只减少南向窗墙比时，虽然冬季的热量损失会减少，但是进入室内的太阳辐射热量也会减少，两者综合起来表现为采暖负荷增加，夏季由于保温效果的增强，使进入室内的太阳辐射热量减少，所以进入室内的热量减少，因此空调能耗下降；同时减少南北窗墙比时，表现为采暖能耗增加，空调能耗减少；方案1~3 的采暖节能率分别为0.7%、-4.4%、-3.7%， 空调节能率分别为6.9%、8%、15%， 虽然方案3 会增加一些采暖能耗，但从整体节能效果考虑，选择方案3 更合适。

综上所述，采取增设保温层、改用传热与遮阳系数较小的窗、减少外窗面积等措施，可不同程度地减少采暖与空调能耗，达到建筑节能目的。

4 结论

1）通过使用软件对南京地区某住宅建筑进行模拟，提出了3 种可行的降低建筑能耗的措施，即增设保温层、改用传热与遮阳系数较小的窗、减少外窗面积。

2）不同厚度的保温层对建筑能耗的影响不同，但增设保温层后均表现为采暖与空调能耗的下降，只是增设不同厚度的保温层， 能耗减少的幅度不同；考虑到经济性，并不是保温层越厚越好，适当的选取才能做到效益最大化。

3）选用传热系数与遮阳系数小的窗户可有效降低采暖与空调能耗，节能效果较好。

4）适当减少外窗面积亦可降低采暖与空调能耗，不过节能效果稍差。

5）以上3 种节能措施不仅仅适用于南京地区住宅建筑，亦可用于其他地区的住宅建筑，只是对于不同地区不同建筑，以上3 种办法的最佳方案不同；所以若用这3 种办法对建筑进行节能改善， 需针对实际建筑进行分析，得出适合该建筑的最佳节能方案。