秦　力，赵　娜，孙东风

(1.东北电力大学建筑工程学院，吉林 吉林 132012；2.国网菏泽供电公司，山东 菏泽 274000)



严寒地区居住建筑采暖能耗实测结果分析

秦力1，赵娜1，孙东风2

(1.东北电力大学建筑工程学院，吉林 吉林 132012；2.国网菏泽供电公司，山东 菏泽 274000)

摘要：随着我国社会经济的快速发展，居民生活水平逐步提高，以居住建筑为主的房地产成为最大消费品，居住建筑节能成为我国建筑节能工作的重要组成部分。对于严寒地区采暖能耗占建筑总能耗的比例很高，而节能建筑能耗实测分析对建筑节能有着切实的重要意义。因此，对严寒地区既有建筑进行能耗实测，评估其能耗状况，为进一步节能改造提供依据和参考。本文针对吉林省吉林市某小区居住建筑，提出测试方案，在建筑采暖期内选择一个周期，采用温度自计仪和超声波热量表进行了逐时温度与建筑耗热量的能耗实测。测试结果表明，在建筑耗热量基本满足标准要求的情况下，有80%的房间平均温度均未达到标准设计要求，本文针对这一现状提出了几点降低建筑采暖能耗、提高建筑室温的做法。

关键词：严寒地区；能耗实测；评估；能耗状况

随着我国社会经济的快速发展，居民生活水平逐步提高，以居住建筑为主的房地产成为最大消费品，居住建筑节能成为我国建筑节能工作的重要组成部分。我国居住建筑的能源利用率及土地资源利用率等远远低于发达国家，建筑设计中缺乏优化物理环境的措施及定量化指导方法，致使其基础热环境很差，完全依靠采暖空调设备来维持室内热环境，会降低人体对气候变化的适应能力，且存在不良通风造成的室内空气品质问题，不利于人体健康，居住建筑能耗及环境问题已成为人们关注的焦点[1]。我国既有建筑中，90%以上均为高能耗建筑，单位面积采暖能耗为发达国家的3倍以上[2]。可见，建筑节能有着巨大的潜力。因此，建筑节能必将成为影响能源安全、优化能源结构、提高能源利用效率的关键因素，是贯彻资源和可持续发展战略的重要组成部分。

在国外，美国、英国等国家率先开发新能源、新技术，提倡绿色节能建筑[3-4]；瑞典学者Mari-Louise Persson利用能耗模拟软件研究了开窗面积对建筑能耗的影响[5]；新加坡学者Wong N H等人提出对屋面进行特殊处理从而降低空调负荷[6]；丹麦学者Tommerup H等人对采取节能措施的房屋的内部供热设备能耗、房屋的气密性、室内湿热参数进行详细的测量并以能耗多少进行分类[7]。国内王振、王随林、孙金城、周振等人在建筑热工参数、围护结构传热系数、房间气密性等实测、空调能耗实测等方面都做了详细研究，并提出了一系列改进措施[8-11]。但是，在针对严寒地区采暖能耗的实测方面研究不够充分，没有定量地对建筑耗热与室内温度进行分析。

因此，本文对严寒地区既有建筑进行采暖能耗实测，评估其能耗状况，为进一步节能改造提供依据和参考。

1基本概况

2014～2015年采暖季，结合吉林市实际情况，选定某住宅小区进行了连续16天的能耗测试，并对建筑能耗状况进行简单评估。图1为该建筑标准层的二层建筑平面图。

图1　标准层建筑平面图

1.1气候条件

吉林市位于北纬43°48′东经126°36′，年平均温度为3.9℃，属于温带季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥。气温最冷月为1月份，最冷月平均气温，极限最低气温，采暖期室外计算温度为-6.7 ℃，采暖期室外平均气温为-12.6 ℃，供暖天数为166天[12]。

1.2建筑概况

该住宅位于吉林市船营区，自东向西一共7个单元，共六层，一梯两户，共84户，均为南北朝向。本次测试选择二期工程中的四个单元，建于2004年，无地下室，建筑面积为4 920.04 m2，总高18 m，建筑体形系数为0.325，综合窗墙比0.2，其中南向窗墙比0.34，北向窗墙比0.22。

该建筑为砖混结构体系，采用370红砖外墙，240红砖内墙，外墙均采用聚苯乙烯板保温墙体，碎石混凝土楼地面，加气混凝土保温屋面，混凝土窗户为双层塑钢平开窗。建筑供暖系统采用悬挂式暖气片供暖。

2能耗测试

2.1测试对象

为了评估既有建筑的能耗状况，分析其节能潜力，必须对建筑进行能耗测试。结合建筑布局，该住宅楼共48户，选择其中5户作为测试对象，以7～10天为一个周期进行测试[7]。

2.2测试内容

测试内容主要包括室内温度和建筑物耗热量两个指标，同时还记录了室外温度的变化。室内温度测试选取了10个测点，耗热量选取了两个较具有代表性的房间。

(a)RHLOG温度自记仪　　　(b)SH612智能数字测温仪图2　温度自记仪

图3　超声波热量表

2.2.1室内温度

室内温度是衡量建筑舒适度和热环境的直接指标，为了使房间具有代表性，选择底层、顶层和中间层等不同楼层，在每个楼层中分别选择靠近山墙以及中间的不同住户，在每个住户的南向和北向有代表性的房间各布置一个测温点，共10个测温点[8]。

室内温度测试采用清华同方研发中心开发生产的RHLOG型温度自记仪和北京中晟弘科技有限公司生产的SH612智能数字测温仪(图2)。温度自记仪安装在室内活动区域，距离地面800 mm左右的位置，每20 min自动记录一次，且远离门窗避免了太阳直射对其造成影响，尽量保证测点的代表性和所测温度的可靠性。

2.2.2建筑耗热量

根据《采暖居住建筑节能检验标准》(JGJ/T132-2009)规定，按照实测目的分别在顶层和底层对应房间进水口处安装一个热量计量表，连续记录建筑物的瞬时耗热量、累计耗热量、累计流量。热量计量表选用外夹式超声波热量表(如图3)。检测在供热系统正常运行后进行，检测持续时间不少于10日。

3测试结果分析

3.1室内温度检测研究

选择比较稳定的连续168 h的实测数据，根据实测结果，5个用户的室内平均温度如表1所示，朝南卧室的温度普遍高于朝北卧室，平均温度在15 ℃左右。按照吉林市城区供热管理办法规定，供暖期间室内平均温度不得低于16 ℃。由测试结果可以看出，底层与顶层房间的温度均未达到要求，且靠近山墙的房间比不靠山墙的房间温度更低。

表1　建筑室内平均温度

表2　建筑室内温度统计

由表2可见，北向房间个测点的逐时温度均低于16 ℃，检测持续时间内最低温度在302北卧室，出现在1月12日早上6:15，最低温度为11.46 ℃。但是，中间楼层南向房间的白天时段的逐时室内温度明显偏高，最高温在602南卧室，出现在1月6日上午10:15，最高温度为26.42 ℃。

从温度分布上来看，位于底层和顶层的房间平均温度低于中间层的其他房间，北向房间的平均温度低于南向房间，同一楼层来看，位于西山墙的房间的平均温度明显低于其他不带山墙的房间。

3.2室内耗热量检测研究

建筑耗热量主要测试了位于山墙的102和602房间，测试装置如图4，记录了供暖进、回水温度，瞬时流量和瞬时流速、以及损耗净热，并选择计量数据中稳定连续的168 h数据进行分析计算了单位面积采暖耗热量，如表3所示。

图4　热量测试装置图

由于该建筑物已经采取有效的保温措施，由表3可见，建筑耗热量虽很接近限值但也都满足标准限值的要求。

表3　单位面积采暖耗热量对照表

4结论

通过实测结果可以得到如下结论：

(1)通过温度测量可以看出，室内平均温度在11～17 ℃之间，且整体温度偏低，80%的房间未达到设计要求，带山墙的房间温度明显低于其它房间，节能潜力巨大。

(2)建筑耗热量虽达到了标准限值的要求，但与限值非常接近，达标率仅有4.62%、8.84%，相对于未达标的温度，仍存在供暖能耗利用不足的现象，冬季供热具有很大的节能潜力。

(3)底层与顶层的房屋仍是能耗利用的薄弱点，应重视地面与屋面保温性能的提高，从而降低能耗，增加室内舒适度。

参考文献

[1]王兰，王云山，高玲.外窗对寒冷地区居住建筑节能的影响[J].煤气与热力，2009，29(12):11-13.

[2]Hao X，Zhang Y，Jing W.The current situation and problem in China’s building energy efficiency[J].Procedia Engineering，2011(21):1145-1151.

[3]刘杰，金虹.严寒地区村镇学校建筑节能设计策略研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学，2007.

[4]Ural，Oktay.Energy resources and conservation relate to build environment[J].Voluml.Miami beach，Florida，1980(2):365-369，598-611.

[5]Mari L.P，Arne R，Maria W.Influence of window size on the energy balance of low energy houses[J].Energy and Buildings，2006，38(3):181-188.

[6]Wong N.H，Li S.A study of the effectiveness of passive climate control in naturally ventilated residential buildings in Singapore[J].Building and Environment，2007，42(3)：1395-1405.

[7]Tommerup H，Rose J，Svendsen S.Energy-efficient houses built according to the energy performance requirements introduced in Denmark in 2006[J].Energy and Buildings，2007，39(10)：1123-1130.

[8]王振，张永益.节能建筑围护结构的节能测试评价[J].大庆石油学院学报，2001，25(1)，101-103.

[9]王随林，赵婧婧.北方地区既有居住建筑节能改造方案研究[D].北京:北京建筑工程学院，2006.

[10] 孙金城，姚振群.济南某商场空调系统测试与能耗分析[J].建筑科学，2006，22(3):60-66.

[11] 周振，李德英.北京浅山区生态建筑能耗测试与分析[J].北京建筑工程学院学报，2007，23(1):41-43.

[12] 中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ26-2010.严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准[S].北京:中国计划出版社，2010.

Test Result Analyses of Heating Energy Consumption for Energy Efficiency of Residential Buildingin Severe Cold Region

QIN Li1，ZHAO Na1，SUN Dong-feng2

(1.Architecture Engineering College,Northeast Dianli University，Jilin Jilin 132012；2.State Grid He Ze Power Supply Company，HeZe ShanDong 274000)

Abstract：With the improvement of people’s living standards people’s requirement to the quality of residence has increased.Mainly on residential buildings of real estate has become the largest consumer goods.Residential building energy conservation has become an important part of our country building energy conservation work.Test result data of heating energy consumption for energy efficiency of residential building is significant for building energy conservation research.Therefore，In Severe Cold Zone，measured energy consumption of existing buildings and assessed the situation of building energy consumption provides the basis for further energy saving reconstruction and reference.This paper based on a residential building in Ji Lin，puts forward the scheme of energy saving test.Tests on field are made hour by hour in the heating period by the temperature automatic recording instrument and ultrasonic heat meter.Test results show that in the case of building heat consumption succeeded to meet the basic requirements of the standard，80% of the average room temperature failed to meet the standard design requirements.Inorder to solve this situation，the new thoughts and measures to reduce the building heating energy consumption through calculation and analyses are provided in this paper.

Key words：Severe Cold Zone；Energy consumption testing；Assessment；Energy consumption situation

中图分类号：TU111.19+5

文献标识码：A

文章编号：1005-2992(2016)01-0036-05

作者简介：秦力(1970-)，男，辽宁省葫芦岛市人，东北电力大学建筑工程学院教授，博士，主要研究方向：高性能混凝土与结构理论研究，输电线路工程研究.

收稿日期：2015-12-10