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天津地區(qū)建筑朝向?qū)ψ≌膳臒崃康挠绊懛治?/h1>
2014-04-21 00:36秦小娜王曉磊唐湘軍
城市建設(shè)理論研究 2014年11期
關(guān)鍵詞：朝向住宅天津

秦小娜 王曉磊 唐湘軍

摘要：隨著建筑數(shù)量的增加以及人們對(duì)室內(nèi)舒適度要求的不斷提高，建筑采暖所消耗的能源越來越多。本文采取能耗模擬的方法，以天津市某住宅建筑為例，針對(duì)針對(duì)建筑朝向?qū)ψ≌膳臒崃康挠绊戇M(jìn)行研究，給出了模型建筑不同朝向下采暖耗熱量的數(shù)值，并對(duì)天津地區(qū)住宅建筑的最佳朝向給出了建議。

關(guān)鍵詞：采暖耗熱量 朝向 住宅 天津

中圖分類號(hào)：TU832文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1 引言

建筑能耗，通常指的是建筑使用能耗，一般包括照明、采暖、空調(diào)、電梯、熱水供應(yīng)、烹調(diào)、家用電器以及辦公設(shè)備等能耗。根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境署的統(tǒng)計(jì)，全世界范圍，建筑領(lǐng)域的能耗大約占社會(huì)總能耗的30%~40%。其中采暖能耗在建筑能耗占有很大的比重。采暖能耗是指用于建筑物采暖所消耗的能量。隨著建筑數(shù)量的增加以及人們對(duì)室內(nèi)舒適度要求的不斷提高，建筑采暖所消耗的能源越來越多，同時(shí)，大量的燃煤鍋爐房使得環(huán)境污染越來越嚴(yán)重。尤其北方城市冬季特有的霧霾現(xiàn)象，更使得人們正視能源消耗及環(huán)境污染的問題。對(duì)采暖能耗的影響因素進(jìn)行研究，并采取措施降低采暖能耗，成為當(dāng)務(wù)之急。影響采暖能耗的因素很多，包括：室外氣象參數(shù)、建筑朝向、建筑體形系數(shù)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)、氣密性、窗墻比、室內(nèi)舒適度要求以及人們生活習(xí)慣等等。本文采用能耗模擬的方法針對(duì)建筑朝向?qū)ψ≌膳臒崃康挠绊戇M(jìn)行研究。

2 工程概況

該住宅位于天津市，設(shè)計(jì)時(shí)間為2010年，建筑面積為6200m2，地上18層地下一層，總建筑高度為50.4m。圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)如下表所示：

表1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位 傳熱系數(shù)（W/m2·k）

屋面 0.5

外墻（包括非透明幕墻） 0.6

架空或外挑樓板 0.6

外窗（包含透明幕墻） 2.7

3 模擬研究

3.1物理模型

IES是由英國IES公司開發(fā)的集成化建筑模擬軟件，其核心思想是通過建立一個(gè)三維模型，來進(jìn)行各種建筑功能分析，減少了重復(fù)建模的工作，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和工作的快捷。VE包括十幾個(gè)模塊，涉及到能耗、采光、日照、電梯分析、管路設(shè)計(jì)、流體計(jì)算等眾多領(lǐng)域。在本文的模擬計(jì)算中涉及的模塊主要包括：9 T; N4 a) ]# s* bModelIT：三維建模工具；ApacheCal：供暖，制冷負(fù)荷計(jì)算工具；- V; n+ B+ t+ @: a4 lApacheSim：動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算工具，可逐時(shí)分析建筑的負(fù)荷；ApacheHVAC：建筑空調(diào)系統(tǒng)模擬工具。

運(yùn)用IES-VE建立物理模型如下：

圖1 建筑物理模型圖

3.2 室內(nèi)外設(shè)計(jì)參數(shù)

模擬中采用《中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》（中國氣象局氣象信息中心氣象資料室）中天津典型氣象年的氣象參數(shù)計(jì)算，冬季采暖室外計(jì)算干球溫度為 -7℃。室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)如下表所示：

表2 室內(nèi)采暖溫度匯總表

房間名稱 室內(nèi)采暖溫度（℃）

起居室 20

臥室 20

餐廳 20

廚房 15

衛(wèi)生間 20

3.3 采暖期

該地區(qū)采暖期為11月13日-3月13日；該住宅建筑每天24小時(shí)供暖。

3.4 人員、照明、設(shè)備及作息情況

該模型中最大房間人員密度按照4/間計(jì)算，具體人員密度及作息如下：

表3 人員密度及作息表

單位（人） 工作日 節(jié)假日

時(shí)刻 起居室 餐廳 臥室 起居室 餐廳 臥室

1:00~6:00 0 0 2 0 0 2

6:00~8:00 4 4 0 4 4 0

8:00~11:00 0 0 0 2 2 0

11:00~13:00 4 4 0 2 2 0

13:00~17:00 0 0 0 2 2 0

17:00~20:00 4 4 0 4 4 0

20:00~22:00 4 0 0 4 0 0

22:00~24:00 0 0 2 0 0 2

照明功率密度及使用率情況如下：

表4 照明情況匯總表

房間 起居室 臥室 餐廳 廚房 衛(wèi)生間 走道

照明功率密度（W/m2） 7 7 7 7 7 5

表5 照明逐時(shí)使用率

—— 工作日

時(shí)刻 起居室 餐廳明 臥室 廚房 衛(wèi)生間 公共走道

1:00~6:00 0 0 0 0 0 0

6:00~8:00 1 1 1 1 1 1

8:00~11:00 0 0 0 0 0 0

11:00~13:00 0 0 0 0 0 0

13:00~17:00 0 0 0 0 0 0

17:00~20:00 1 1 0 1 0 1

20:00~22:00 1 0 1 0 1 1

22:00~24:00 0 0 0 0 0 0

—— 節(jié)假日

時(shí)刻 起居室 餐廳明 臥室 廚房 衛(wèi)生間 公共走道

1:00~6:00 0 0 0 0 0 0

6:00~8:00 1 1 1 1 1 1

8:00~11:00 0 0 0 0 0 0

11:00~13:00 0 0 0 0 0 0

13:00~17:00 0 0 0 0 0 0

17:00~20:00 1 1 0 1 0 1

20:00~22:00 1 1 1 0 1 1

22:00~24:00 0 0 0 0 0 0

主要設(shè)備功率如下表所示：

表6 主要設(shè)備功率匯總

設(shè)備名稱 電視 電腦 洗衣機(jī) 電冰箱

功率密度（W） 133 150 200 115

3.5 不同朝向下采暖耗熱量模擬計(jì)算

分別模擬以下朝向的采暖耗熱量：東、南、西、北、東北、東南、西南、西北。

模擬計(jì)算結(jié)果如下：

表7 不同朝向采暖耗熱量匯總表

朝向 單位面積采暖耗熱量（kWh/m2） 相對(duì)比例（%）

北 43.01 99.95%

東北 43.03 100.00%

東 42.70 99.25%

東南 42.69 99.21%

南 42.67 99.16%

西南 42.74 99.34%

西 42.76 99.38%

西北 42.91 99.73%

圖2 不同朝向單位面積采暖耗熱量 kWh/m2

4 結(jié)論

通過以上計(jì)算分析表明：天津地區(qū)的最佳建筑朝向應(yīng)為南向，采暖耗熱量為 42.67 kWh/m2；最不利朝向?yàn)闁|北向，采暖耗熱量為43.03 kWh/m2；兩者相差0.84%。同時(shí)，通過模擬計(jì)算得出從采暖耗熱量的角度考察，該地區(qū)比較適宜的建筑朝向應(yīng)為南偏東45?至南偏西45?。

參考文獻(xiàn)：

1 《天津市居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》DB29-1

2 朱光俊，張曉亮，燕達(dá)，住宅建筑采暖空調(diào)能耗模擬方法的研究，重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，第28卷第6期，2006.12

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