摘要： 內(nèi)蒙古西部冬季嚴(yán)寒，傳統(tǒng)供暖方式存在著采暖能耗高、室內(nèi)熱舒適性差和圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫效果不足等問題。本文基于當(dāng)?shù)刎S富的太陽能和風(fēng)能資源，通過實(shí)地調(diào)研，構(gòu)建附加陽光間系統(tǒng)、太陽能熱水循環(huán)子系統(tǒng)和風(fēng)能供暖系統(tǒng)，采用正交實(shí)驗(yàn)法，通過數(shù)值模擬分析確定最優(yōu)組合方案。結(jié)果表明：新建農(nóng)宅每年減少能耗18 631.69 kW·h，能耗降低率為82.68%，滿足近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，冬季最冷月室內(nèi)平均溫度提高了8.72 ℃，平均PMV提高了2.14，室內(nèi)熱舒適性和穩(wěn)定性較好。最后，對(duì)能耗、室內(nèi)熱舒適性、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)進(jìn)行綜合效果評(píng)價(jià)，得到效費(fèi)比V=1.48，投資回收期為16.95 年。本研究為內(nèi)蒙古西部地區(qū)的供暖方式革新、室內(nèi)環(huán)境優(yōu)化及能源結(jié)構(gòu)升級(jí)提供切實(shí)的指導(dǎo)和借鑒，為構(gòu)建該地區(qū)“生態(tài)優(yōu)先，綠色發(fā)展”的戰(zhàn)略布局提供理論支撐。

關(guān)鍵詞： 熱舒適性；經(jīng)濟(jì)性；近零能耗農(nóng)宅；方案構(gòu)建；數(shù)值模擬

中圖法分類號(hào)： TU111.19 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1000-2324（2024）06-0881-08

長(zhǎng)期以來，內(nèi)蒙古西部地區(qū)的民居供暖主要依賴火炕和燃煤鍋爐，盡管這些方式在一定程度上滿足了供暖需求，但其供熱效率相對(duì)較低，供暖效果不盡如人意，并帶來了一定的環(huán)境污染問題。

隨著農(nóng)民生活水平不斷提升，農(nóng)村社會(huì)建設(shè)日益重視提高居民生活質(zhì)量，對(duì)住宅建筑的能效和室內(nèi)熱舒適的要求也日益增長(zhǎng)。2020 年9 月22 日，中國(guó)國(guó)家主席習(xí)近平在第75 屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上鄭重宣布：“中國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030 年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和［1］?！敝袊?guó)建筑能耗研究報(bào)告表明，2021 年全國(guó)房屋建筑全過程能耗總量為23.5 億tce，占全國(guó)能源消費(fèi)總量比重為44.7%，其中農(nóng)村居住建筑能耗2.2億tce，占比9.36%［2］。內(nèi)蒙古能源消費(fèi)體系仍以煤炭等化石能源為主，2021年內(nèi)蒙古煤炭占一次能源消費(fèi)比例高達(dá)81% 左右［3］。隨著對(duì)氣候變化和資源枯竭等問題的關(guān)注不斷上升，全球范圍內(nèi)建筑領(lǐng)域的可持續(xù)性已經(jīng)成為一個(gè)備受關(guān)注的重要議題。目前，利用清潔能源構(gòu)建供暖系統(tǒng)對(duì)住宅進(jìn)行綜合研究是當(dāng)前眾多學(xué)者的研究重點(diǎn)。2021 年，Aziz 等［4］在巴基斯坦考察了將光伏能源與其他可再生能源相結(jié)合應(yīng)用于近零能耗建筑產(chǎn)生的影響，結(jié)果表明，采用水電和光伏相結(jié)合的能源框架是好的選擇。Alessandra 等［5］采用Hooke-Jeeves 優(yōu)化方案（在GenOpt 軟件中實(shí)現(xiàn)），尋找太陽能熱板、光伏板和熱水儲(chǔ)罐的最佳配置，以降低綜合成本，研究了近零能耗建筑中的太陽能系統(tǒng)潛力。Xia 等［6］人通過研究可再生能源的利用，將其與太陽能相結(jié)合構(gòu)建了多套4 供暖系統(tǒng)，有效改善了中國(guó)集裝式日光溫室的冬季種植能力。王波等［7］采用Design Builder 軟件，建立典型草原民居模型，充分利用太陽能、風(fēng)能資源，構(gòu)建多能耦合供熱模式，提高室內(nèi)溫度和熱舒適性。張亞磊等［8］河北省現(xiàn)有的太陽能耦合地源熱泵供暖系統(tǒng)為基礎(chǔ)，借助TRNSYS軟件，研究表明，與太陽能耦合地源熱泵供暖系統(tǒng)相比，太陽能-地源熱泵相變蓄熱供暖系統(tǒng)模型具有更好的經(jīng)濟(jì)效益。陳淑琴等［9］對(duì)近零能耗住宅光伏系統(tǒng)、光熱系統(tǒng)及其儲(chǔ)能設(shè)備同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化配置和分配位置，采用粒子群優(yōu)化算法，結(jié)果表明，與傳統(tǒng)方案相比較建筑能耗有所降低，運(yùn)行費(fèi)用增加。李旭林等［10］通過DeST能耗模擬軟件，借助Trnsys仿真平臺(tái)對(duì)單一空氣源熱泵系統(tǒng)和耦合供熱系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明耦合供熱系統(tǒng)具有更好的優(yōu)越性。

過往的研究中，學(xué)者們多聚焦于太陽能與熱泵的聯(lián)合應(yīng)用，而對(duì)于太陽能與風(fēng)能結(jié)合構(gòu)建供暖系統(tǒng)的探索則相對(duì)匱乏。鑒于此，本文中秉持可持續(xù)發(fā)展的核心理念，借助DeST-h 能耗模擬軟件和TRNSYS仿真軟件，設(shè)計(jì)農(nóng)宅方案，創(chuàng)新性地引入了附加陽光間系統(tǒng)、太陽能熱水循環(huán)子系統(tǒng)以及風(fēng)力供暖系統(tǒng)，旨在有效降低農(nóng)宅的采暖能耗，進(jìn)而改善農(nóng)村居民的居住環(huán)境，實(shí)現(xiàn)能源利用的高效與環(huán)保。

1 基準(zhǔn)模型建立

1.1 農(nóng)宅模型構(gòu)建

選取內(nèi)蒙古西部為研究區(qū)域，農(nóng)村住宅為研究對(duì)象，結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕ㄖ问胶吞攸c(diǎn)，分別構(gòu)建基準(zhǔn)農(nóng)宅和新建農(nóng)宅。要求模型滿足具體實(shí)際需求并且圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造滿足相關(guān)規(guī)定。其中，基準(zhǔn)農(nóng)宅開間12.5 m、進(jìn)深9 m，層高2.8 m，建筑面積120.59 m2；新建農(nóng)宅在基準(zhǔn)住宅的基礎(chǔ)上增添1.5 m的陽光房，基準(zhǔn)農(nóng)宅平面圖與立面圖如圖1所示。

1.2 供暖系統(tǒng)模型構(gòu)建

1.2.1 附加陽光間系統(tǒng) 附加陽光間是一種半封閉式空間，常見于建筑的南向外墻，設(shè)置進(jìn)深為1.5 m［11］，由玻璃圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成，并采用具有良好的蓄熱性能的隔熱材料，玻璃選擇三層中空玻璃窗。冬季室外光照充足時(shí)，陽光間會(huì)吸收更多的熱量，并將其儲(chǔ)存在住宅的南墻中，通過熱對(duì)流作用，將儲(chǔ)存在陽光間中的熱量通過南向圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳輸?shù)绞覂?nèi)，使得室內(nèi)房間溫度上升。這樣的設(shè)計(jì)能夠改善室內(nèi)環(huán)境，提高居民居住舒適度，并減少農(nóng)宅對(duì)其他能源的消耗。

1.2.2 太陽能熱水循環(huán)子系統(tǒng) 根據(jù)實(shí)地調(diào)研結(jié)果，內(nèi)蒙古西部農(nóng)宅目前主要采用連炕灶和水暖氣作為供暖方式，其供暖效率較低，并且大量的化石能源燃燒會(huì)導(dǎo)致有毒氣體的產(chǎn)生，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)鼐用竦慕】岛褪覂?nèi)空氣質(zhì)量。因此，利用該地豐富的太陽能資源，結(jié)合當(dāng)?shù)鬲?dú)特的連炕灶，構(gòu)建太陽能熱水循環(huán)子系統(tǒng)。太陽能熱水循環(huán)子系統(tǒng)包括太陽能集熱器、蓄熱水箱、循環(huán)設(shè)備及管道、控制中心以及熱交換器等［12］，由平板式集熱器作為白天的主要熱源，熱能通過傳熱管道被傳遞，多余的熱能被存儲(chǔ)在熱水箱中，系統(tǒng)通常還包括一個(gè)輔助加熱系統(tǒng)，在天氣不佳或太陽能無法滿足熱水需求時(shí)啟動(dòng)，借助天氣文件，使用TRNSYS 軟件，構(gòu)建太陽能熱水循環(huán)子系統(tǒng)［13］與模型圖如圖2所示。

1.2.3 風(fēng)能供暖系統(tǒng) 內(nèi)蒙古西部具有豐富的風(fēng)能資源，為充分利用這一可再生能源，本研究設(shè)計(jì)了風(fēng)能供熱系統(tǒng)，通過將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能用來供暖。該系統(tǒng)主要有風(fēng)能收集設(shè)備、轉(zhuǎn)換設(shè)備和供熱設(shè)備等組成部分。采用家用發(fā)電機(jī)發(fā)電，功率在1 200 W，啟動(dòng)風(fēng)速2.6 m/s，額定風(fēng)速12 m/s，搭配15 V的蓄電池，風(fēng)力發(fā)電機(jī)將發(fā)出的電儲(chǔ)存在蓄電池內(nèi)，在采暖期時(shí)加熱電鍋爐，非采暖期時(shí)供給家用電器使用。在TRNSYS軟件中，設(shè)置積分器組件，用于計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)全年的發(fā)電量，逆變器能確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、持續(xù)地運(yùn)行，并且提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)給住宅。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)參數(shù)構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電供暖系統(tǒng)模型，風(fēng)力供暖系統(tǒng)［13］與模型圖如圖3所示。

1.3 參數(shù)設(shè)置

基準(zhǔn)農(nóng)宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)的有關(guān)詳細(xì)說明如表1 所示，根據(jù)《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51350-2019）［14］中關(guān)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)平均傳熱系數(shù)（K）標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。附加陽光間白天全天開啟；太陽能熱水循環(huán)子系統(tǒng)每天8：00～18：00 期間運(yùn)行，運(yùn)行功率設(shè)置為自動(dòng)。根據(jù)內(nèi)蒙古嚴(yán)寒C區(qū)的氣候特點(diǎn)和實(shí)際市政供暖時(shí)間，供暖期確定為10 月15 日至次年04 月15 日，模擬運(yùn)行時(shí)間設(shè)置為全年8 760 h。根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件和《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》［14］規(guī)定，我們將基準(zhǔn)農(nóng)宅的冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度設(shè)為14 ℃，由于該地區(qū)制冷需求較小或者不存在制冷的情況，不設(shè)定制冷期?？紤]到住宅室內(nèi)人員的活動(dòng)、家用電器、燈泡照明時(shí)產(chǎn)生的熱量以及土炕或者空調(diào)采暖時(shí)產(chǎn)生的熱量，在本文中，按照相關(guān)規(guī)范在DeST-h 中選取照明最大發(fā)熱量為4 W/m2，客廳設(shè)備最大發(fā)熱量為9.3 W/m2，廚房設(shè)備最大發(fā)熱量為48.2 W/m2，附加陽光間農(nóng)宅換氣次數(shù)設(shè)置為0.5次/h。

2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

2.1 正交實(shí)驗(yàn)

通過對(duì)內(nèi)蒙古西部農(nóng)宅進(jìn)行調(diào)研分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)均高于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。因此對(duì)其圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化分析，重點(diǎn)考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料、陽光間進(jìn)深、保溫層厚度等因素?；诖耍x取影響住宅能耗較大的七個(gè)因素：保溫層材料、建筑朝向、陽光間進(jìn)深、保溫層厚度、外墻材料、玻璃材質(zhì)和南向窗墻比。采用L18（37）型的正交實(shí)驗(yàn)表來分析計(jì)算結(jié)果，每個(gè)因素取三個(gè)水平，除了7 個(gè)影響因素外，將第8 列設(shè)置為實(shí)驗(yàn)誤差列，組合得到18 個(gè)采暖能耗優(yōu)化方案，因素水平取值如表3所示。

2.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

按照正交實(shí)驗(yàn)方法對(duì)各正交分組的結(jié)果進(jìn)行極差分析，極差的大小決定著影響因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度，數(shù)據(jù)匯總?cè)绫? 所示。根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)表的計(jì)算結(jié)果對(duì)各個(gè)因素極差的大小進(jìn)行排序：保溫層材料（R=750.63）gt;玻璃材質(zhì)（R=723.65）gt;南向窗墻比（R=485.95）gt;外墻保溫層厚度（R=295.06）gt;外墻材料（R=251.51）gt;建筑朝向（R=214.39）gt; 陽光間進(jìn)深（R=145.21）。各要素對(duì)新建農(nóng)宅采暖能耗的影響權(quán)重占比分別為：保溫層材料26.19%、建筑朝向7.48%、陽光間進(jìn)深5.07%、保溫層厚度10.29%、外墻材料8.77%、玻璃材質(zhì)25.25% 及南向窗墻比16.95%。由此可見，在對(duì)內(nèi)蒙古西部農(nóng)宅結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中，首先考慮的應(yīng)該是保溫層材料，合理的保溫層材料能夠有效降低住宅采暖能耗，其次考慮玻璃材質(zhì)，傳熱系數(shù)小的材質(zhì)能夠更好地吸收太陽熱量，阻止熱量散失；接著選擇對(duì)南向窗墻比、外墻保溫層厚度和外墻材料的優(yōu)化；最后考慮對(duì)建筑朝向和陽光間進(jìn)深進(jìn)行優(yōu)化。

采用DeST-h 能耗模擬軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，不同方案采暖能耗和節(jié)能率如圖4 所示。根據(jù)圖4 可知，對(duì)農(nóng)宅設(shè)置附加陽光間以及改變圍護(hù)結(jié)構(gòu)各項(xiàng)參數(shù)能夠有效降低農(nóng)宅能耗，農(nóng)宅節(jié)能率在5%～6%，在整個(gè)采暖期，農(nóng)宅最大能耗為5 803.86 kW·h，最小能耗為3 287.76 kW·h，節(jié)能率分別為6.09%和5.29%。

將不同因素的極差大小繪制成正交實(shí)驗(yàn)效應(yīng)圖，如圖5 所示。由效應(yīng)圖可知，在以最低能耗為前提時(shí)，內(nèi)蒙古西部近零能耗農(nóng)宅最優(yōu)方案組合為：保溫材料為擠塑聚苯板，建筑朝向?yàn)?70°正南方向，陽光間進(jìn)深為1.25 m，保溫層厚度選擇120 mm，外墻材料設(shè)置為加氣混凝土砌塊，玻璃材質(zhì)選擇三層中空玻璃窗，南向窗墻比設(shè)為0.5。

為了彌補(bǔ)極差分析時(shí)產(chǎn)生的誤差及各水平間的顯著性水平對(duì)方案能耗水平的影響，再對(duì)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析。采用SPSS數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)表4 數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，當(dāng)某一因素表現(xiàn)為顯著性時(shí)，用“*”表示，方差分析結(jié)果如表5 所示。由表5 可知，在方差分析中，溫層材料、玻璃材質(zhì)和南向窗墻比這三個(gè)因素對(duì)能耗的影響程度為顯著，影響因素重要程度由大到小依次為玻璃材質(zhì)、保溫層材料、保溫層厚度、南向窗墻比、外墻材料、建筑朝向、陽光間進(jìn)深，與極差分析的結(jié)果一致，進(jìn)一步驗(yàn)證了正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)內(nèi)蒙古西部農(nóng)宅能耗分析的適用性。

3 綜合效果評(píng)價(jià)

3.1 能耗分析

利用DeST-h 能耗模擬軟件和TRNSYS模擬仿真軟件，借助內(nèi)蒙古西部氣象參數(shù)，分別對(duì)基準(zhǔn)農(nóng)宅和新建農(nóng)宅進(jìn)行能耗模擬分析。在理想狀態(tài)下，太陽能熱水循環(huán)子系統(tǒng)在整個(gè)供暖期轉(zhuǎn)換到終端的熱量為4 527.32 kW·h；風(fēng)能供暖系統(tǒng)在整個(gè)供暖期內(nèi)發(fā)電量為1 147.86 kW·h?；鶞?zhǔn)住宅總能耗22 533.45 kW·h，折算成標(biāo)準(zhǔn)煤為2 769.36 kg；設(shè)置附加陽光間并對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化后，新建住宅總能耗3 901.77 kW·h，折算成標(biāo)準(zhǔn)煤為479.53 kg。相比基準(zhǔn)農(nóng)宅，新建農(nóng)宅年采暖能耗的降低率為82.68%，滿足《近零能耗建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》［14］中規(guī)定的近零能耗建筑節(jié)能率在60～75%以上的標(biāo)準(zhǔn)。能耗對(duì)比分析柱狀圖如圖6所示。

3.2 熱舒適性分析

經(jīng)過DeST-h 能耗模擬軟件和Fanger 熱舒適模型計(jì)算分析，得到了基準(zhǔn)農(nóng)宅和新建農(nóng)宅在冬季最冷月的室內(nèi)平均溫度和室內(nèi)平均熱舒適度指標(biāo)PMV值。由圖7可知，在傳統(tǒng)農(nóng)宅冬季最冷月室內(nèi)最低溫度為12.77 ℃，最高溫度14.35 ℃，平均溫度13.49 ℃，平均PMV值為?1.79，室內(nèi)熱舒適性為涼，低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的冬季室內(nèi)溫度18 ℃的標(biāo)準(zhǔn)，由此可見，基準(zhǔn)農(nóng)宅不能夠滿足人體居住熱舒適度的要求。新建農(nóng)宅室內(nèi)平均溫度和PMV值繪制如圖8 所示，由圖像可知，新建農(nóng)宅的最高溫度是23.01 ℃，最低溫度21.16 ℃，平均溫度22.22 ℃，平均PMV值是0.35，室內(nèi)熱舒適性為中性，室內(nèi)平均溫度提高了8.72 ℃，平均PMV值提高了2.14，滿足冬季室內(nèi)人員的舒適要求。相對(duì)于傳統(tǒng)供暖，設(shè)置附加陽光間并優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)后，室內(nèi)平均溫度明顯提高，室內(nèi)熱舒適性和穩(wěn)定性較好。

3.3 綜合效益分析

3.3.1 經(jīng)濟(jì)效益分析 近零能耗建筑和價(jià)值工程之間存在密切的聯(lián)系，價(jià)值工程可以在設(shè)計(jì)和建造近零能耗建筑時(shí)提供指導(dǎo)和方法，以確保項(xiàng)目在滿足能源效率和性能標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)成本效益和可持續(xù)性，根據(jù)價(jià)值工程原理，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型為：

附加陽光間節(jié)約能耗折算成標(biāo)準(zhǔn)煤為2 289.83 kg；太陽能熱水循環(huán)子系統(tǒng)和風(fēng)能供暖系統(tǒng)年節(jié)約用電量折算成標(biāo)準(zhǔn)煤697.481 kg，按照市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)煤的價(jià)格750 元/t 計(jì)算［15］，年采暖費(fèi)用可降低2 240.49 元。根據(jù)國(guó)家規(guī)定以及廣材網(wǎng)，太陽能熱水循環(huán)子系統(tǒng)和風(fēng)能供暖系統(tǒng)初期增量成本分別為4 328.00 元和10 330.00 元；附加陽光間系統(tǒng)初期增量成本23 313.40 元，如表6 所示。計(jì)算周期設(shè)置為25 年?，F(xiàn)金流量圖如圖9所示。

借助投資回收期評(píng)價(jià)農(nóng)宅建設(shè)投入成本后，其收益總額達(dá)到初始成本總額所需的時(shí)間，計(jì)算公式如式（2）所示。由此可計(jì)算得出，該農(nóng)宅的投資回收期為16.95年。

通過上述分析，每年增量成本為1 518.86元，年增量效益為2 240.49元，應(yīng)用價(jià)值工程模型計(jì)算得到效費(fèi)比V=1.48＞1，投資回收期Pt=16.95 年lt;25 年，說明得到的效益超過了實(shí)施該農(nóng)宅所需的成本，投資回報(bào)率較好，該農(nóng)宅具有較高的盈利潛力和較低的風(fēng)險(xiǎn)水平。

3.3.2 環(huán)境效益分析 根據(jù)《綜合能耗計(jì)算通則》GB/T 2589-2020［16］可以得知，相比于傳統(tǒng)供暖模式，附加陽光間節(jié)約能耗18 631.69 kW·h，折算成標(biāo)準(zhǔn)煤為2 289.83 kg，折算成原煤3 205.70 kg，減少二氧化碳排放量5 708.56 kg，減少二氧化硫排放量558.49 kg，減少氮氧化物排放量279.25 kg；采用供暖系統(tǒng)后，年節(jié)約用電量5 675.18 kW·h，折算成標(biāo)準(zhǔn)煤為697.481 kg，折算成原煤976.46 kg，減少二氧化碳排放量1 738.82 kg，減少二氧化硫排放量170.12 kg，減少氮氧化物排放量85.06 kg。

3.3.3 社會(huì)效益分析 減少能源消耗可以減緩氣候變化的影響，有效降低污染物的排放，有助于降低呼吸道疾病的發(fā)病率，改善社會(huì)整體的健康水平。鼓勵(lì)和支持能耗節(jié)約措施是一個(gè)重要的社會(huì)目標(biāo)，不僅是提高能源利用效率、減少資源消耗、保護(hù)生態(tài)環(huán)境以及維護(hù)國(guó)家能源安全的科學(xué)舉措，更是構(gòu)建綠色、健康、安全的可持續(xù)發(fā)展社會(huì)的必要之舉。

4 結(jié)論

本文旨在研究?jī)?nèi)蒙古西部近零能耗農(nóng)宅的熱舒適性與經(jīng)濟(jì)性。通過增設(shè)陽光間、優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)，模擬分析選擇最佳方案，構(gòu)建太陽能熱水循環(huán)子系統(tǒng)與風(fēng)能供暖系統(tǒng)，分析新建農(nóng)宅的能耗、室內(nèi)熱舒適性及經(jīng)濟(jì)性。結(jié)論如下：

（1）通過正交實(shí)驗(yàn)法模擬分析，內(nèi)蒙古西部近零能耗農(nóng)宅最優(yōu)方案確定為：采用擠塑聚苯板保溫、建筑朝向正南270°、陽光間進(jìn)深1.25 m、保溫層厚度120 mm、加氣混凝土砌塊外墻、三層中空玻璃窗、南向窗墻比0.5，極差與方差分析均驗(yàn)證了此方案的優(yōu)越性。

（2）新建農(nóng)宅每年節(jié)能18 631.69 kW·h，采暖能耗降低82.68%，減少標(biāo)煤2 289.83 kg。太陽能與風(fēng)能供暖系統(tǒng)每年共節(jié)約5 675.18 kW·h，減少標(biāo)煤697.48 kg。

（3）基準(zhǔn)建筑冬季最冷月室內(nèi)平均溫度和PMV 值分別為13.49 ℃和?1.79，新建農(nóng)宅最冷月室內(nèi)平均溫度提高了8.72 ℃，平均PMV提高了2.14，室內(nèi)熱舒適性和穩(wěn)定性較好。

（4）新建農(nóng)宅年增量成本為1 518.86 元，年增量效益為2 240.49 元，根據(jù)價(jià)值工程得到效費(fèi)比V=1.48，投資回收期為16.95 年，農(nóng)宅的可行性較高，經(jīng)濟(jì)性良好。

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