低能耗建筑设计与能耗分析

低能耗建筑设计与能耗分析摘要：在中国，2006年推出了对住宅建筑节能的一个新的“设计标准（寒冷地区）”。在这个新标准中，需要对建筑物围护结构进行更高水平的保温，每年的供暖需要量必须小于55千瓦时/（m2·A）（被视为低能耗住宅）。在建筑设计过程中进行了新的尝试，并对建筑能耗进行了评价。提出并比较了设计方案。浓度从德国应用软件计算被动住宅建筑能耗。最佳的设计规划进行了探讨和被动房适合中国国情的模式进行。紧凑度、太阳能集热器和窗墙比对建筑能耗有着至关重要的影响。窗墙比0.35和0.50的建筑年热需求分别为48千瓦时（m2·a）和46千瓦时（m2·a）。用壁挂式太阳能集热器和窗墙比0.35的建筑年辅助热仅为4.8千瓦时/（m2·a）。关键词：低能耗住宅；能源消费；设计；软件被动房浓度；1引言在这项工作中，综合自然因素（密实度和窗墙比）和技术（壁挂式太阳能空气集热器（WSAC））引入的低能耗建筑设计。为了提高保温墙的蓄热作用，各种技术已经开发和使用，如空气中的间隙安装吸热板采用蓄热墙[1−3层黑色表面]。在建筑设计过程中进行了新的尝试，并对建筑能耗进行了评价。2能耗标准比较表1显示了传热系数围护结构调整在中国住宅能耗标准，德国标准从1977到2006的4−[5]的比较。在中国，窗口和热（冷）桥在围护结构最弱的地方，尤其是在现有的建筑在上个世纪。北京墙体的传热系数是德国的三倍，哈尔滨的两倍。北京和哈尔滨窗的换热系数分别是德国的1.5倍和4倍。中国房屋的热负荷是德国房屋的数倍。近两年来，在中国窗与墙体的传热系数进行了改进，减少了差异与德国。北京墙体的传热系数是德国的三倍，而窗户的3.5倍。这反映出德国被动式住宅具有巨大的节能潜力。近年来，德国政府持续提高能源效率标准，如规划和实施手册2004汉诺威理事会规定，新建住宅建筑的采暖能耗目标是50千瓦时，最能达到55千瓦时（等效6.75千克标准煤）。在中国，2006年推出的对住宅建筑节能的一个新的“设计标准（寒冷地区）”。在这个新的标准，需要更高水平的建筑围护结构的保温、采暖年能耗必须小于55千瓦时。3设计要素与研究成果3.1气候因素大连市具有海洋性气候，冬季极端温度为18.8度，夏季为35.3度。在冬季，3个月是相当恶劣的条件，3天的加热时间为72.3天。Table1Comparisonofenergyconsumptionstandard(W/(cm2·℃))GermanHarbinBeijingDalianLowPassiveStructureenergyhouse1977198419952002/20042006198019951980199520042006presentpresentWall1.451.200.500.450.450.730.401.280.820.600.500.250.15Window3.503.101.801.701.703.262.506.404.002.802.501.500.80Roof0.450.300.300.300.300.640.300.910.600.600.450.150.15Cantilever0.800.550.500.400.40−−−0.55−0.500.300.13floorCeilingsto700.00400.00200.00125.0050.00−−−−−−55.0015.00unheated它拥有约4米/秒和充足的阳光照射下，[2−3大风]。年日照时数超过2800小时，冬季可能日照百分率为67%。自然条件有利于可持续建筑的发展。图1显示了历史上一个月的太阳总辐射通量和室外温度。年平均总辐射通量为11.5兆焦耳，超过59d，占采暖周期的44.7%。图1中国大连月太阳总辐射通量和室外温度3.2压实度建筑物的形状起着重要的作用，因为它决定了外部信封的表面[6]。紧凑的表面体积比表示（V/S）[6，9]−。紧凑性对热损失的影响取决于围护结构的保温性能。当围护结构绝缘性能较差时，围护结构的热损失随着压实度的增加而明显增加。当围护结构绝缘性能良好时，压实度对围护结构的热损失无影响。绝缘的选择等级是：UWall=0.5W/(m2·K);UWindow=2.8W/(m2·K);URoof=0.45W/(m2·K);没有暖气的地下室地板＝0.55瓦/平方米。窗墙比按65%选择。能效标准。对不同的窗墙比为如下。北：窗墙比例为25%，窗口面积为300平方米。东部和西部：窗墙比例为30%，窗户面积为480平方米。南：窗墙比例为35%，窗口面积为420平方米。图2显示了建筑形态的影响图2建筑形状对热负荷的影响结果表明，南墙面积越大，能量负荷越小。优化设计是增大南墙面积，减小形状系数。提高住宅建筑的南墙面积是被动设计的好方法。3.3创新型壁挂式太阳能集热器太阳能空气集热模块的功能是收集和自己10−太阳能转换[12]。它是安装在墙壁上，称为壁挂式太阳能空气集热器（WSAC）（图）。题的部分配置层ESG镀膜玻璃板（6−8毫米），空气夹层（31毫米），太阳蜂蜜梳子（防火）（50毫米）、木背板4米和聚苯乙烯保温层（40毫米），如图所示。对题的功能是传递能量（图）。该模块作为加热夹具是不同于传统的。加热能力随着结构、循环方式和气候的变化。图3壁挂式太阳能空气集热器（WSAC）图4模块的配置图5模块功能根据所设计的公寓楼窗户的布置，确定了两种对WSAC模块尺寸。一个尺寸为0.30m×0.90米，其他0.25米×0.90米。在连续运行条件下，每日平均热量由WSAC模块提供5.76MJ/m2。日总辐射量为11.5兆焦耳，大于11.5兆焦耳的日数为59d，占采暖日数的44.7%。在日照百分率比较，总辐射量、日照时数、极端最低温度的平均值，在采暖期和综合评价系数平均温度（图6）。该题模块在典型城市的适用顺序为北京、大连、兰州、长春、沈阳、西安、哈尔滨。3.4能源消耗对WSAC模块对能源消费的2007由德国3.4.1软件浓度的影响：被动式住宅研究室应用于公寓建筑能耗计算。该软件综合考虑了加热桥、遮阳、通风等因素。从图中，可以看出，在公寓的辅助热源不需要提供在二月，三月，四月，十一月。一月，为辅助热源的需要是3千瓦时/平方米计算的浓度。十二月，为辅助热源的需要是1.8千瓦时/平方米计算的浓度。年辅助热量仅为4.8千瓦时每平米。壁挂式太阳能空气集热器（WSAC）有助于节能。只有一个电暖气作为辅助热源可以补充一个房间每年的热量需求。从图8，公寓的月负荷几乎不提供由于大连海洋气候。开窗自然通风能满足室内舒适温度。3.4.2窗墙比对采暖负荷的影响对WSAC优势明显提高能量消耗。窗墙比率从0.35增加到0.5。结果显示在图9。年热需求从48千瓦时（m2·a）下降到46千瓦时/（m2·a），而年冷需求从2千瓦时/（m2·a）下降到3千瓦时/（m2·a）。窗墙比例0.5，占南墙面积600平方米。该模块的日供热量为3456兆焦耳，每月供热量为7.9千瓦小时/平方米（月）。比较图，窗墙比每月供暖负荷稍有影响。辅助热源的需要，是一月的6.2千瓦时/平方米，1.4千瓦时/平方米和二月的1.8千瓦时/平方米，十二月计算的浓度。由于窗墙比增大，集热面积减少，年辅助热增加到11.7千瓦时（m2·a）。4技术经济分析设计的技术经济分析和性能评价是重要的技术指标。计算了采暖系统的初始投资、采暖节能量、节约资金和回收期等，并对二次设计进行了评价。寿命二十年。投资回收期的概念是，当流通成本达到14−零[15]。标准煤可提供热量29.27兆焦耳/千克和运输损耗10%。锅炉运行效率是大连70%和标准煤的价格是650元人民币￥/吨，即0.65元/公斤￥。对现有新型节能住宅集中供热系统初投资291000元与80元￥￥/平方米，建筑面积3640平方米的单位投资。该模块的价格是550元/平方米，集热面积用的南墙780平方米，所有模块的初始投资为429000元人民币。辅助热源是40电散热器与单价300元。该题建筑总初投资441000元高于现有的新型节能住宅291000元。该模块节约能源48.1千瓦时/（m2），对于标准煤9.38千克/（平方米）。二氧化碳排放量减少了2.05公斤/平方米。此外，它是已知的，节能减排效果明显，加热运行生命周期成本可以节省290000元以上，投资回收期6.7年。5结论通过上述分析，紧凑度、太阳能集热器和窗墙比对建筑能耗有着至关重要的影响。壁挂式太阳能空气集热器（WSAC）显然有助于节能。相比之下，窗墙比对月供暖负荷影响不大。窗墙比0.35和0.50的建筑年热需求分别为48千瓦时/（m2·a）和46千瓦时/（m2·a），低于新标准（住宅建筑节能（寒冷地区）设计标准）55千瓦时/（m2·a）。用壁挂式太阳能集热器和窗墙比0.35的建筑年辅助热仅为4.8千瓦时/（m2·a）。将该方法引入建筑设计中，有利于建筑节能和可持续发展。