刘 阳

(天津市市政工程设计研究院，天津 300392)

低能耗建筑户间传热的探究

刘 阳

(天津市市政工程设计研究院，天津 300392)

本研究通过理论公式的推导对不同节能率下的低能耗建筑户间传热的特性进行了分析，根据计算得出的户间传热量及平衡温度的数据，得出了即使是节能等级高的建筑，户间传热的影响仍不容忽视的结论。

低能耗建筑，严寒和寒冷地区，户间传热

1 概述

1.1 国内建筑节能体系的研究介绍

我国的建筑节能始于20世纪80年代。根据我国建筑具体状况，设计建筑节能分为四步走，每一步在原来的基础上节能30%。建筑能耗计算的起点，是以1980年—1981年一栋三单元6层砖混结构的居住建筑的能耗为基础[1]。目前，我国的建筑节能，已经由严寒和寒冷地区拓展到夏热冬冷地区、夏热冬暖地区。北方严寒和寒冷地区，目前按照第三步节能目标，推进建筑节能；北京、天津等城市已经开始按照第四步节能目标，推进建筑节能。

近些年，我国开始对低能耗建筑进行研究和试验。政府和德国进行了一系列的低能耗建筑合作项目。中德合作的秦皇岛的“在水一方”项目和哈尔滨的辰能溪树庭院项目均为中德合作的被动房试点建筑。2011年9月在黑龙江省哈尔滨哈西地区进行了辰能溪树庭院的奠基，中德合作双方已将辰能溪树庭院二期项目中的一栋楼作为了被动房示范，在吸收德国标准的基础上并且结合我国建筑的实际情况，在屋面、外窗、外墙、供暖系统、制冷系统、新风等方面都进行节能设计[2]。

1.2 本文的分析重点

通过分析节能等级分别为节能65%和被动式建筑采暖时户间的传热情况，结合平衡温度、户间传热量的理论推导来研究不同节能率下建筑的户间传热情况，比较其传热特点[3]。

2 低能耗建筑户间传热的研究

2.1 建筑模型的选取

以哈尔滨某建筑为原型，对节能等级分别为节能65%和被动式建筑进行分析。

该建筑的平面图如图1所示。哈尔滨某建筑围护结构的传热系数见表1。

表1 哈尔滨某建筑围护结构的传热系数

围护结构外墙W/(m2·K)地面W/(m2·K)楼板W/(m2·K)内墙W/(m2·K)外窗W/(m2·K)屋顶W/(m2·K)室内采暖温度tn被动式建筑0．150．151．51．50．80．1518节能65%建筑0．450．21．51．520．318

将下列6种不同位置的房间作为典型用户，分别设置为不采暖房间研究：

类1:底层山墙不采暖。

类2:底层中间用户不采暖。

类3:中间层山墙用户不采暖。

类4:中间层非山墙用户不采暖。

类5:顶层山墙不采暖。

类6:顶层中间用户不采暖。

2.2 理论公式推导

对一般的典型用户而言，其热平衡方程为：

Q1=Q2+Q3

(1)

其中，Q1为典型用户用户热表读值；Q2为典型用户耗热量；Q3为典型用户户间传热，若典型用户停热，则其值为负。

显然，Q1≥0，当典型用户不采暖时:

Q1=Q2+Q3=0

(2)

Q2=(∑Kw·Aw+CpρNV)·(tn-tw)τ=a(tn-tw)τ

(3)

Q3=∑Kn·Aw·(ti-tn)τ=b(tn-ti)τ

(4)

联立上式可解得典型用户的最终室内温度为：

(5)

则典型用户与临室的温差：

(6)

将式(6)代入式(4)中，可计算出典型用户通过临室得到的户间传热量：

(7)

当典型用户无人员居住时，室内得热量可取0，此时，其正常供热状态下的耗热量指标为：

Q4=(∑Kw·Aw+CpρNV)·(ti-tw)τ=a(ti-tw)τ

(8)

将式(2)与式(7)相比，可求得户间传热量占耗热量指标的比例：

(9)

其中，Kw为典型用户外围护结构综合传热系数；Aw为典型用户外围护总面积；tn为典型用户最终室内温度；tw为采暖期平均室外温度；ti为临室设计采暖温度；τ为采暖周期时长；a为总综合耗热量系数；b为总综合得热量系数；Q4为若典型用户采暖时，其耗热量指标。

观察式(8)可知，由于设计室内采暖温度及室外平均温度一定，哈尔滨地区分别取18 ℃和-8.5 ℃，因此，采暖户间传热比例仅取决于典型用户的室内平衡温度。表2是根据式(4)和式(6)所计算的整栋楼其他房间均按照室内温度为18 ℃采暖，而典型用户不采暖时的与临室户间传热量和其室内平衡温度。

表2 65%节能建筑及被动式典

由表2及图2可知，由于被动式建筑外保温性能良好，与节能65%建筑相比，当典型用户不采暖时，其温度更高，且通过临室传热的得热量更小。节能65%建筑典型用户不采暖时，室内平衡温度在6.2 ℃～13.5 ℃，与临室温差最高达到11.8 ℃，被动式建筑中有用户不采暖时，其室内平衡温度在9 ℃～14.9 ℃，与临时最大温差达到9 ℃。因此，可以得出结论：保温性能越好的建筑，当某一用户不采暖时，其室内平衡温度越高，但户间传热量越小，即对临室的影响越小；两种建筑典型用户温度最低的是第五类用户，即顶层山墙用户，温度最高的是第四类用户，即中间层非山墙用户。

根据式(9)可以得出户间的传热比例，数据汇总在表3中，并作出图3。

表3 65%节能建筑及被动式典型用户户间传热比例

观察图3并结合表3中的数据可知，外围护结构性能越好，户间传热所占耗热量指标的比例也随之增大，节能65%建筑的户间传热比例在55%～83%之间，被动式住宅的户间传热比例在63%～88%之间，这是因为分户墙及楼板的传热系数较大，因此，在节能等级较高的建筑中，同样不能忽视户间传热所带来的影响。

3 结语

被动式建筑中与节能65%的建筑相比较，前者的不采暖房间平衡温度更高，通过临室的户间传热量也更小。但是，节能等级高的建筑，户间传热的影响仍不容忽视，因此，即使是节能效果好的建筑，在进行热费计量时也需要考虑户间传热带来的影响。

[1] 刘婷婷.严寒地区低能耗建筑节能指标体系及系统的初步研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学硕士学位论文，2013:15.

[2] 张 炎.中德合作推广被动式超低能耗建筑新技术[N].中国建材报，2011-09-07.

[3] 王随林，李丽萍.不同居住建筑户间传热问题的探讨[J].新型建筑材料，2002(7)：67-68.

A study on heat transfer among households of low energy consumption building

Liu Yang

(TianjinMunicipalEngineeringDesign&ResearchInstitute，Tianjin300392,China)

This study was carried out through the analysis of the theoretical formula characteristics of low energy consumption building energy saving rate of heat transfer between households in different contexts. According to the calculated heat transfer among households and temperature data, we can conclude that even if in the low energy consumption buildings, effects of heat transfer between households still can not be ignored.

low energy buildings, cold areas, heat transfer between households

1009-6825(2017)20-0190-03

2017-05-05

刘 阳(1991- ),男,助理工程师

TU201.5

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