夏热冬冷地区住宅建筑室内发热量调查研究

2015-03-23夏如杰陈宏振

浙江建筑 2015年8期

夏如杰，陈宏振

XIA Rujie，CHEN Hongzhen

(江苏建筑职业技术学院，江苏徐州221116)

住宅建筑室内发热量主要包括人体、照明灯具、电气设备及燃气具。我国的《民用建筑节能设计标准(JGJ 26—95)》［1］和《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准(JGJ 134—2010)》［2］中以建筑面积为单位对室内发热量统一取值的方法只能反映居住建筑室内发热量的总体平均水平，缺乏建筑室内发热量动态变化规律，然而对住宅室内动态环境进行模拟分析及合理预测住宅暖通空调的能耗状况，准确合理地了解住宅的室内发热状况及其变化规律是必不可少的。

通过对夏热冬冷地区的120 户居民的住宅室内发热量的问卷调查数据，统计现有住宅的室内发热状况，分析不同室内发热源(人体、照明、设备)的发热强度及作息时间规律。在此基础上，总结出了夏热冬冷地区住宅建筑能耗动态模拟用的室内扰量模型。

1 调查对象和调查内容

1.1 调查对象

2012年7 月至12月对同属于夏热冬冷地区的汉中、南京、上海三个城市的120 户居民进行问卷调查。

简毅文［3］研究发现，住户家庭人员数和收入等级是影响室内发热量的关键因素。根据家庭人员数与收入等级这两个因素可总结出该地区主要的两种家庭模式:(1)3 口之家，家庭结构为夫妻与子女，建筑面积为80～90 m2之间，夫妻为典型的上班族、子女为在校学生;(2)5 口之家，家庭结构为夫妻、子女及父母，建筑面积为120 m2以上区间，夫妻为典型的上班族、子女为在校学生、父母为离退休人员。

1.2 调查内容

调查内容主要包括住宅内的不同人员出入不同房间的逐时状况，不同房间内照明灯具的功率及其逐时使用情况，此外，还对不同房间内的电气设备的种类、功率大小与逐时使用情况进行了调查。

2 调查结果分析

2.1 人体发热量及逐时分布情况

人体的发热量与性别、年龄、衣着、劳动强度以及环境温度等多种因素有关，住宅内的人员基本上都处于静坐条件下，所以根据相关文献［4］，成人男子显热散热量为63 W，潜热散热量为45 W，女性与未成年人分别按照成人男子的85%、75%取值。

人体在住宅内活动的情况受职业、年龄、季节等多种因素影响，但是职业是人体活动的最主要的影响因素，所以分别对典型上班族、学生的逐时活动情况进行了统计，其中由于家庭主妇人员与离退休人员数量较少，且在室内活动多在客厅，所以未对这两种人群进行统计分析。典型上班族、学生在工作日和周末在住宅内的活动规律有明显不同，故分别对工作日和周末分别进行了调查。图1、图2。

图1 上班族逐时在室率分布图

图2 学生逐时在室率分布图

从图1 可以看出:上班族每天的0 点至7 点，100%的人都呆在卧室中，从8 点开始，呆在卧室的人员数的百分比开始降低，但是对于周末而言，降低的速率更慢一些;在中午12 点至下午2 点，卧室人员百分率出现一个小的波峰，主要是因为中午有部分人群有午睡的习惯，一直到21 点开始出现增加。上班族在工作日客厅分布呈现明显的3 个波峰的分布方式，早上的7 点客厅中达到第一个波峰，中午12 点达到第二个波峰，晚上20 点达到第3 个波峰，在周末则呈现出明显的两个波峰的分布情况，第一个波峰在上午11 点达到最大值，第二个波峰则在20 点左右达到，在下午这段时间则一直维持在50%左右的区间，主要原因是周末大部分人有外出游玩的习惯。图2 是学生在住宅内不同房间的逐时分布情况，从图中可以看出，学生在客厅的分布呈现明显的三个波峰的分布方式，在8 点、13 点、19 点三个时间点达到最大值;周末在客厅的分布主要呈现出双波峰的分布方式，早上11 点至13 点一直维持较高水平，此外晚上20 点至22 点是另外一个较高的时间段。而对于卧室，工作日学生在卧室的人数从晚上20 点开始增加，在22 点达到最大值并持续到第二天的7 点，然后开始下降，而在中午14 点处，学生在卧室分布人数有一个增加，主要原因是中午部分学生有午休习惯。周末学生在卧室的活动与工作日相似，不同点主要在于:周末在卧室的百分数从早上9 点才开始下降，略晚于工作日。

2.2 照明灯具发热量及逐时分布情况

本次调查对卧室、客厅、餐厅与厨房的照明灯具的功率进行了调查，对同类型房间的照明功率进行算术平均，并结合目前市场上现有照明灯具的型号规格，确定出住宅建筑内不同房间的照明灯具的发热量，结果为客厅40 W、卧室32 W、厨房20 W、餐厅25 W。经过统计分析得知客厅的照明设备从晚上18 点开始增加，20 点达到最大值，在此之后照明设备使用率开始出现下降，持续至23点时，还有约50%的人群会在客厅活动;卧室的照明设备的使用时间集中在19 点至23 点，但是卧室的照明设备使用率整体偏低，最大值为23 点的40.8%，这主要是由于人员一般不在卧室有太多的活动，导致卧室照明设备使用率较低且时间也较为分散。

2.3 电气设备发热量及逐时分布情况

住宅建筑中除了照明灯具外，电气设备也是主要的发热源。本次调查对目前住宅内的电气设备进行了调查研究，对于卫生间中的燃气炉、热水器等设备虽然发热量较大，但使用时间较短，所以未纳入统计中。目前住宅内的电气设备种类及分布为:客厅电视机1 台，卧室电脑或书房电脑1 台，餐厅冰箱1 台，厨房电饭锅、排烟机、微波炉各1 台，结合目前市场主流电器设备的功率值并对其取平均可得住宅内主要电气设备的发热量。住宅内主要电气设备功率值为:电视100 W、冰箱41.7 W、电脑125 W、电饭锅700 W、排烟机220 W、微波炉1200 W。

住宅中的主要电气设备中，厨房的电饭锅、排烟机、微波炉使用较为规律，所以本次并未对这几种电气设备的逐时使用情况进行调查。而电视与电脑的使用随机更大，所以对这两种电气设备进行了调查。

通过统计分析可知:电视机的周末和工作日的使用率分布近似相同，都是双波峰的分布方式，在中午12 点左右达到最大，此后在20 点达到第二个波峰，不同的是工作日在20 点的使用率相较于周末更大一些，主要是周末人员外出较多造成;电脑的使用率分布在周末和工作日明显不同，周末白天电脑使用率整体维持在一个较高的水平，而周末对于电脑的使用主要集中在晚上20 点至21 点。