夏热冬冷地区被动式住宅节能潜力研究

吴云波 龚延风

南京工业大学城市建设与安全工程学院

夏热冬冷地区被动式住宅节能潜力研究

吴云波 龚延风

南京工业大学城市建设与安全工程学院

本文利用DeST软件模拟，计算出南京地区被动式住宅全年室内自然温度，分析被动式节能技术对住宅室内热舒适度的保障率，得出夏热冬冷地区被动式住宅的节能潜力值，并结合实验测试，验证了DeST软件能耗模拟的可靠性，最后提出了适用于夏热冬冷地区住宅的被动式节能技术措施。

夏热冬冷地区被动式住宅围护结构保温节能潜力

0 引言

据统计，1996～2008年，我国总的建筑商品能耗从2.59亿吨标准煤增长到6.55亿吨标准煤。其中2007年的建筑用能为6.07亿吨标准煤，约占当年全社会总能耗的23%[1]。同时，随着社会经济的发展，人们对室内舒适度的要求不断提高，居住建筑的供暖空调能耗也逐年增加，居住建筑已成为建筑节能的重要组成部分[2]。因此，降低居住建筑能耗已是刻不容缓。

被动式建筑节能设计能够达到既节省能源又创造舒适环境的双重目的，具有较好的节能效果[3]。被动式建筑节能技术是指通过建筑自身的布局、材料、做法等契合气候辅以空调设备间歇运行达到舒适与节能的技术[4]。

本文利用DeST软件模拟，计算出南京地区被动式住宅全年室内自然温度，得出夏热冬冷地区被动式住宅的节能潜力值，并结合实验测试，验证了DeST软件能耗模拟的可靠性，最后提出了适用于夏热冬冷地区住宅的被动式节能技术措施。

1 被动式住宅DeST模拟

本文选取南京市区一栋25层住宅建筑作为基础建筑模型，建筑面积14175.8m2，层高为2.9m，建筑朝向为正南，东、南、西、北向的窗墙比为0.10、0.29、0.10、0.27。建筑标准层平面图见图1。

由表1可知，德国被动式住宅主要通过提高围护结构保温性能，房屋气密性和回收室内余热来降低建筑能耗，而南京地区属于夏热冬冷地区，考虑到夏季隔热和冬季采暖的需要，本次模拟中将夏季遮阳系数设为0.2，冬季遮阳系数设为0.8。制冷季设为6月15日至9月15日，供暖季设为12月1日至2月28日。

经过大量计算，笔者发现，室内通风次数对冬夏季住宅室内温度有着较为明显的影响，现对照被动式住宅技术标准，分别模拟两种通风模式下典型房间的室内自然温度，具体设置见表2与表3。

以顶层冬季最不利房间R25-34368、夏季最不利房间R25-34374和第四层南向房间R4-29240（冬季较有利）为研究对象，对两种通风模式下室内自然温度进行模拟。

1）由图2和表4知，在冬季供热期，最不利北向房间（R25-34368）模式一室内自然温度介于14～20℃之间，基本满足热舒适度要求，而模式二室温小于13℃小时数达到一半，需较长时间开启空调制热。

2）由图3和表5可知，在冬季供热期，较有利南向房间（R4-29240）模式一室内自然室温介于15～23℃之间，满足室内热舒适度要求，而模式二室温小于13℃的小时数接近200，需间歇性开启空调制热。

3）由图4和表6可知，在夏季制冷期，最不利南向房间（R25-34374）模式一室内自然室温大于29℃的小时数为350，在个别时段需开启空调制冷，而模式二室温大于29℃的小时数为502，需开启空调时间高于模式一。

综合以上典型房间计算结果对比可知，同样采用被动式住宅围护结构标准及室内热回收，将室内换气次数从1次/h降为0.6次/h（夏季早晨开窗通风2h）后，冬季室内自然温度基本处于15℃以上，被动式节能技术对室内热舒适度的保障率接近百分之百；夏季室温高于29℃的时间明显缩短，只需在个别时段空调制冷。

2 65%节能住宅DeST模拟

仍以该栋25层住宅为建筑模型，模拟江苏省夏热冬冷地区65%节能住宅的室内自然温度。制冷季为6月15日至9月15日，供暖季为12月1日至2月28日，参数设置见表7。

选取第四层北向房间R4-29222室内温度与室外温度计算结果对比（图5）。

由图5可知，在冬季最冷月（12月4日至1月4日），室外温度逐渐由12℃降至0℃，而室内温度由12℃缓慢降至9℃左右。其中12月4日18点至12月7日18点，南京室外气温开始骤降趋势，房间R4-29222室内外温度变化关系如图6所示。

由图6可知，12月4日18点至12月7日18点，室外气温由15℃骤降至0℃左右，而北向房间室内温度由13℃缓慢下降至11℃左右。

3 实验测试及分析

本次测试实验的住宅位于南京市西堤国际小区某居民楼（四楼），利用温度巡检仪对其北向卧室进行了冬季一个月连续室温的记录（12月4日~1月4日），数据记录间隔时间设置为20分钟，测试对象位置见图7。

该住宅楼为南北朝向，框架剪力墙结构，外墙和屋面分别采用了30mm、40mm挤塑聚苯乙烯保温板。测试房间有一北向外窗，铝合金活动卷帘外遮阳，窗户玻璃采用12mm双层中空玻璃，住宅整体围护结构性能基本满足65%节能设计标准。

由图8可知，进入冬季最冷月后，南京室外日平均气温逐渐从12℃降至0℃左右，而测试住宅的最不利北向房间，温度逐渐从13℃降至9℃左右，降温幅度较为平稳。

选取12月4日18点至12月7日18点测试房间室内外温度对比，如图9。

由图9可知，12月4日18点至12月7日18点，室外气温由15℃骤降至0℃左右，而北向房间室内温度由13℃缓慢下降至11℃左右。

对比本次实验测试结果与第二节中65%节能住宅室温模拟，计算结果基本吻合，可知利用DeST软件对住宅室温模拟得出的室内外温度关系是可靠的。

4 结论

通过模拟和实验测试结果可知，适用于南京这类典型夏热冬冷地区的被动式住宅节能技术有：

1）在现有65%节能技术标准下，继续大幅提高居住建筑围护结构（外墙、屋顶、门窗等）保温性能；

2）夏季注意隔热，积极采用外遮阳，而冬季需充分利用太阳辐射改善室内热环境；

3）提高房屋整体气密性，室内通风换气次数可降至0.6次/h；

4）采用带热（冷）回收功能的高效率（75%以上）通风系统。

通过被动式节能技术在夏热冬冷地区住宅的合理应用，冬季室内基本不需空调采暖，室内热舒适度保障率达到100%；夏季空调制冷时间缩短至350小时左右，室内热舒适度保障率达到83.8%。

[1]清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告(2010)[M].北京:中国建筑工业出版社,2010

[2]金斯科,龚延风.南京地区典型居住建筑能耗模型及65%节能措施研究[J].暖通空调,2011,41(2):94-96

[3]张辉.被动式节能建筑设计的探讨[J].科技风,2010,(2):11-13

[4]许锦峰,黄欣鹏,吴志敏.被动式节能建筑围护结构的技术特征[J].南京工业大学学报,2011,(5):61-63

[5]刘民.被动建筑在欧洲的实践[J].四川建筑,2007,(3):27-28

Resea rc h o f Pass ive House Ene rgy Sav ing Po ten tia l in Ho t Summ e r&Co ld W in te r Zones

WU Yun-bo,GONG Yan-feng
College of Urban Construction and Safety Engineering,Nanjing University of Technology

In order to implement the higher energy efficiency standards of residential for Hot Summer&Cold W inter Zones,the energy saving potential of passive house in Hot Summer&Cold W inter Zones was calculated by DeST software.Finally,some passive energy savingmethods for residentialhouse in Hot Summer&Cold W inter Zoneswere put forward.

HotSummer&ColdWinter Zones,passivehouse,building envelope insulation,energy saving potential

1003-0344（2014）03-035-4

2013-5-14

吴云波（1987～），男，硕士研究生；南京市鼓楼区中山北路200号南京工业大学（210009）；E-mail:342166937@qq.com