建筑居住供暖能耗分析及对应节能措施研究

摘要：对采暖居住建筑而言，系统节能是指向建筑物供给能Σ源的热力系统（包括热源、❣热力管网、热用户）在能源供给的过程中提高效率，而不是在转换和输送过程中损失掉。提高热源的运行效率和热力管网的输送效率，改变终端热用户的节能观念，完善节能措施，是实现热力系统节能的重要环节。

关键词：供暖能耗；节能；围护结构；地源热泵；地暖盘管

中图分类号： TU111.19 文献标识码：A

一、围护结构节能

围护结构节能是指改善围护结构的保温性能，减少能源的消耗，使得供给建筑物的能量在建筑物内部有效利用，而不是通过建筑物的围护结构损失掉。

减少无效能耗，实现围护结构节能，除应减少外表面积即减小建筑物的体形系数外，更主要的是要改善建筑物各部分围护结构如：墙体、屋面和门窗的保温隔热性能及门窗墙体的防渗风性能等，使其符合?标准?的要求。

（一）墙体节能

由于过去对初投资的控制，房屋围护结构保温水平低，墙体能耗很大，热环境差。现在有了很多新型墙体材料和新型墙体结构设计，使墙体能耗有很大下降。墙体材料如：多孔砖和加气混凝土砌块砖等，由于空气形成热阻，使保温性能比单一的粘土砖有很大改善；目前已使用的墙体保温材料还有：聚苯乙烯板、矿棉板和墙的外表面粉刷隔热砂浆等。在节能前提下，复合墙体越来越成为墙体的主流，其意义不仅是节能，还在于取代了粘土砖而使得有限的可耕地资源得到了保护。

（二）“热桥”的能耗

在复合型墙体的节点设计中，要出现内外连通的热桥，使局部的二维传热远大于一维传热。其影响在于增加了墙体局部传热，降低墙体平均热阻，使墙体内表面结露，恶化围护结构内表面的环境，影响了围护结构的整体保温效果。

因此，对维护结构的热桥部位应采取保温措施，以保证其内表面温度不低于室内空气露点温度，并对热桥的能耗做进一步的研究，寻找出简便准确的计算方法及克服热桥作用的墙体设计方法，减少热桥附加传热热损失。

（三）窗户的节能

由相关数据可知，窗户的传热耗热量与空气渗透耗热量相加，约占建筑物全部耗热量的50%，这说明窗户在建筑能耗中占有较大的比重，需采取有效措施，减少窗户的能耗。

1、控制窗墙比

围护结构各部位传热系数的大小，直接影响其传热量。由于单层钢窗的传热系数约4倍于370砖墙的传热系数（传热系数之比为6.40∶1.56），因而把窗墙面积比♛控制在?标准?规定的范围内是很有必要的，控制窗墙的面积比也就有效的控制了窗户在建筑物采暖能耗中所占的比例。

2、减少渗透量

3、减少传热量

改善窗户的保温性能，主要应提高镶嵌材料（玻璃）部分的保温性☢能，改单玻为双玻，由于双层玻璃中间的空气夹层热阻较大，降低了传热系数，减少了这一部分的传热量。双层窗传热系数要比单层窗降低近一半，三层窗传热系数比双层窗降低近三分之一。

密封中空层玻璃构件，由于在密封空间内装有一定量的干燥剂，在寒冷季节时，虽然空间内的玻璃表面温度低，但仍然可不低于其干燥露点的温度，避免了玻璃表面结露，也保证了窗户的洁净和透明度，因其中是密闭静止的空气层，使其热工性能处于较佳较稳定的状态。

（四）屋顶节能

屋顶应选用容重小、传热系数和吸水率较低的材料。目前逐步形成的节能屋面构造，一是采用高效保温材料作为屋顶的保温层，其导热系数为一般保温材料系数的1/4.5～1/5。二是采用具有一定强度的松散保温材料既作保温层又作找坡层，使两层均成为保温层，并未增加屋面的重量和厚度。

二、居住区供暖能耗分析

本文采用eQU EST软件对南方某市某住宅小区冬季不同供暖方式下的能耗情况进行模拟，分析集中供暖与分散式供暖的能耗差别以及不同热源、末端形式对集中供暖能耗的影响，为住宅小区供暖方式的选择提供参考。

（一）研究方案

本文主要分析该市某住宅小区集中供暖与分散式供暖的能耗差别以及不同热源与末端形式对集中供暖能耗的影响。

目前南方地区常用的分散式供暖为分体式空调、电暖器等；集中供暖常用的热源为热泵机组、燃气锅炉等，末端形式为风机盘管、地暖盘管等。本文能耗模拟时考虑不同热源与末端形式的组合，设定7种模拟研究方案，具体见下表。

表 模拟研究方案

（二）计算结果及分析

1、结果汇总

2、结果分析

图1 不同工况下冬季采暖总能耗

图2 不同工况下地源热泵节能率 图3 不同工况下地暖盘管节能率

（三）结论

通过对该住宅小区不同方案冬季采暖能耗情况的模拟，可以得出以下结论：

2、受设备制热COP的影响，热源采用水源或地源热泵的集中供暖系统比热源为分体式空调的分散式供暖系统更节能。冬季的土壤温度比水温高，相同水流量时地源热泵获得的热量比水源热泵多，在其他因素均相同的情况下，水泵的能耗降低，热源采用地源热泵比水源热泵更节能。

3、受设备性能系数的影响，热源为燃气锅炉、末端为风机盘管的集中供暖系统比热源为分体式空调的分散式供暖系统更耗能；热源为燃气锅炉、末端为地暖盘管的集中供暖系统在分体式空调制热COP低于2.43时较后者节能。

4、小区采用集中供暖时，在其他因素均相同的情况下，末端采用地暖盘管比风机盘管更节能。地面辐射供暖系统向室内供暖时，热量主要以辐射方式传送，热量无需通过任何介质便可传给供暖对象，降低了传热成本，提高了热效率。因此地暖用较低的室内设计温度便得到与以较高室内设计温度的对流散热采暖相当的供暖效果。室内设计温度的降低♋，意味着室内供暖热负荷的降低，亦即节省了采暖能耗。同时末端采用地暖盘管时，风机能耗也会降低。

5、小区采用方案5，即热源为地源热泵、末端为地暖盘管的集中供暖系统最节能。但供暖方式的选择应与当地的实际情况相结合，这样才能选出最合适的供暖方式。