严寒区域近零能耗居住建筑热舒适和能耗问题探讨

张博宇（天津仁爱学院，天津300221）

目前，近零能耗建筑已经在欧美等发达国家成为建筑节能发展的新趋势，我国的建筑节能需要设定更高、更长期的目标。此外，国内所倡导的节能减排的政策也要求建筑节能做出更大的贡献，而近零能耗则是唯一途径，也是我国建筑节能发展的终极目标。

1 严寒区域近零能耗居住建筑热舒适和能耗研究

1.1 研究对象及方法

该研究分为两个部分：文献调查和实地考察。首先，对近年来我国严寒区域的一般建筑的能源消耗情况和居住的舒适性进行了调研，选取了数个居住舒适性指标，包括室内环境参数、人们可接受的温度等。其次，选取北方严寒区域的某近零能耗建筑进行了实地考察和现场测试。测试所采用的方法如下：实验对象是一个利用被动式技术手段构造的建筑，它实现了对可再生资源的充分利用，符合国标规定的《近零能耗建筑技术标准》要求。该建筑共分为两层，整体面积为304.5m2。第一层主要用来做住宅示范，高3.4m；第二层主要用来办公，高3.6m。本次的实地考研都是以居住为中心，因此选择一层楼作为研究对象。

建筑舒适度体验者选择的对象为当地某办公楼的工作人员，其中男性80人，女性58人，所有的都在该地区居住两年以上，已经充分适应当地的气候环境。实验人员的年龄集中在24～28岁，将所有参与实验的人随机分配到各个房间中进行实验。为了避免实验人员主观因素对实验结果的影响，在实验者适应实验环境之后再开始实验。

客观测试的测量参数包括室内空气的温度、湿度、风速等[3]。同时利用电表对建筑内部的水泵、新风换气机等设备的电量使用情况进行测量，以便切除供暖季各项能源消耗指标。针对温度和湿度的测试，在每个房间的屋内外设置相应的仪器用于记录温湿度。在正式实验开始之后，选取高度0.1m、0.6m、1.1m三个位置对温湿度进行测试，在0.6m处对温度和风速进行测量，同时采用五点测温法对维护结构和炕表面的温度进行测量。

主观测试通过制作问卷对每一个参与实验的人员的感受进行调查，问卷的内容包括实验人员的穿戴情况、主观的热感觉、可忍受的热程度等。在整个试验的过程中，要求参与人员尽量减少活动，最好保持静坐的姿态。将收集的数据进行分析和处理，可以得到结果。

1.2 研究结果

近零能耗居住建筑热舒适测试结果如下：

在本次试验中一共发放了138份问卷，回收128有效问卷，其中男性80次，女性78次。实验的时间选择当地温度最低的一段时间，室内外的平均温度为-8.7℃，平均相对湿度为45%，通过测量可以得到该建筑本身各项指标的数据。由上述数据可以知道，该建筑在寒冷季节的运行参数符合《近零能耗建筑技术标准》中所规定的参数值范围。

就温度来说，当人处于室内并且没有剧烈的活动时，室内温度在20℃人处于最舒适的状态。根据本研究数据可以知道，应该适当降低温度以保证人在室内能够处于边角舒适的状态。就湿度来说，《近零能耗建筑技术标准》中指出，在冬季室内的相对湿度应该大于30%。由本研究的结果可以知道，湿度尚未达到标准的要求，在问卷调查中也显示大部分人认为屋内比较干燥，这可能是因为屋内并没有进行日常的生活活动，例如洗衣等，从而使得室内的温度未达标标准值。和一般的建筑相比，近零能耗建筑在冬天室内外的温度差别较大，这可以使湿度保持在一个较为舒适的范围内。就风速来说，当风速大于0.2m/s的时候，人们就会感到风吹，在本次试验中，风速为0.04m/s～0.08m/s，人们不会感受到风，因此这一指标在本研究中对人们的热舒适感影响不大。

1.3 能耗情况

对热泵机组、循环泵、新风热回收等系统装置的能源消耗进行分析，可以得出全面单位面积供热设备能源消耗值，为20.7kWh/(m2·a)，其中热泵机组的能源消占比最大，为42.88%。

2 讨论

就热感觉来说，将普通建筑与近零能耗建筑相比较，发现不管是哪种建筑，大家的主观选择都是冷热适中。详细来看，和一般住宅相比较，近零能耗建筑中参与试验的人员选择微暖和暖的比例呈现增加的趋势，没有人对室内的感觉是偏冷的。对比收集的数据，可以知道热中性温度普遍大于人体热中性温度，这意味着在严寒区域的建筑房屋中普遍存在过热的问题。

就期望温度和人们可承受的温度范围来说，人们的热期望温度在23.9℃，比热中性温度高，这是因为在该地区屋外的温度变化较低并且快，这对实验者的热期望温度产生了影响，人们会想要获得高于热中性温度的室内温度。

就能耗指标和舒适性来说，在该研究中对比相关指标中所规定的严寒地区主要城市建筑物耗热量指标和近零能耗建筑指标，和一般的建筑相比较，近零能耗建筑在确保人处于室内热舒适的情况下，在能源消耗方面具有显著的优势。在本次研究中，近零能耗建筑的平均室内空气温度为25.21℃。当室温处于该状态下时，在冬季个别建筑的就会存在室内温度高于热舒适温度的情况，因此可以降低供暖温度来降低室温，从而实现能源的节约。

3 结语

综上所述，在供暖期间，由于近零能耗建筑室内的平均温度为25.21℃，超过了相关指标中所规定的上限，而相对湿度则明显偏小，因此建议在冬季降低室内温度，增加室内的湿度。近零能耗的全年供暖的能源消耗为20.7kWh/(m2·a)，在保证热舒适性的基础上，其能源消耗情况远低于一般建筑。综合来看，不管是从舒适性还是能源消耗情况来看，近零能耗建筑都有着十分大的优势。