供暖住宅房間開關(guān)窗行為與建筑能耗測試分析

陳博，秦玉華，楊云龍，朱晨宇

(沈陽建筑大學(xué)，遼寧 沈陽 110000)

引言

目前，建筑能耗領(lǐng)域中供熱系統(tǒng)部分強(qiáng)調(diào)更多的是圍護(hù)結(jié)構(gòu)和保溫等方面，由于供熱系統(tǒng)供熱不合理造成的熱損失研究較少，筆者通過對高層建筑的問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，用戶開窗行為普遍存在，不開窗的用戶僅占調(diào)查用戶的10%左右，根據(jù)調(diào)研和測試,人員開窗時間和開窗大小不盡相同。人們開窗的一個重要因素是由于室內(nèi)溫度普遍偏高,通過開窗降低室內(nèi)溫度,提高人體舒適性。開窗通風(fēng)導(dǎo)致?lián)Q氣次數(shù)增大,熱損失普遍增大,因此研究通過開窗造成的熱損失有很重要的意義。

1 開窗對供熱的影響

1.1 開窗對室內(nèi)溫度的影響

調(diào)查問卷顯示，寢室居住人員習(xí)慣中午開窗，開窗時間約為1h.從圖1可以看出，開窗導(dǎo)致的溫度波動幅度較為明顯。開窗引起室內(nèi)溫度大幅度下降，使得風(fēng)機(jī)盤管散熱量增加，溫度降低幅度越大，開窗損失越大。

圖1 測試房間溫度

1.2 開窗熱損失

圍護(hù)結(jié)構(gòu)散熱量與室內(nèi)外溫度差呈線性關(guān)系，開窗會導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)的綜合熱系數(shù)增大。建筑的實(shí)際耗熱量可用式(1)計(jì)算。

Q=KF＇(t＇a-to)=KF(ta-to)+△KF(ta+△ta-to)+KF△ta=Qb+Qw+Qt

式中Q為建筑的實(shí)際耗熱量；KF＇為實(shí)際情況下的建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)綜合傳熱系數(shù)，稱為圍護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)際綜合傳熱系數(shù)；t＇a為實(shí)際溫度；to為室外溫度；KF為不開窗情況下的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)綜合傳熱系數(shù)，稱為圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本綜合傳熱系數(shù)；ta所需室溫，一般取18℃；△KF為由開窗造成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)綜合傳熱系數(shù)的增量,稱為圍護(hù)結(jié)構(gòu)修正綜合傳熱系數(shù);Δta為室溫高于所需溫度部分。

2 開窗情況下通風(fēng)換氣次數(shù)測試

在體積為Vf的房間中,釋放一定量的二氧化碳?xì)怏w,然后不再釋放。利用紅外濃度測試儀測空氣中示蹤氣體的濃度,根據(jù)其衰減情況計(jì)算房間通風(fēng)換氣次數(shù)。

(2)

式中y(τ)為τ時刻房間內(nèi)示蹤氣體濃度;ya為室外空氣中示蹤氣體濃度;y(0)為房間內(nèi)示蹤氣體的初始濃度;L為房間通風(fēng)量。

求解通風(fēng)換氣次數(shù)時可以利用對數(shù)坐標(biāo),得到的直線的斜率就是通風(fēng)換氣次數(shù)。

對高層位于10層的寢室進(jìn)行測試，建筑面積20m2，窗戶采用左右推拉式塑鋼窗，窗高0.9m。測試的主要目的是計(jì)算不同窗戶開度下房間的通風(fēng)換氣次

數(shù)。測試房間的溫度為23℃左右,在測試過程中溫度有一定的波動,室外溫度約10℃,風(fēng)向西北,風(fēng)速1～2 m/s。求得的通風(fēng)換氣次數(shù)見表1。

測試結(jié)果表明，在開窗情況下，開窗15cm和35cm時的通風(fēng)換氣次數(shù)差別較大，開窗62cm時的通風(fēng)換氣次數(shù)比開窗15,35cm時增加較小。通過測試開窗造成的室內(nèi)換氣次數(shù),結(jié)合開窗時間,就可以定量地估計(jì)開窗造成的熱損失。

Qw=NτVfcρ(ta-to)

(3)

式中N為房間通風(fēng)換氣次數(shù),h-1;c為空氣的比熱容,J/(kg·℃);ρ為空氣的密度,kg/m3;τ為開窗時間,h。

利用換氣次數(shù)可以定量估計(jì)開窗造成的熱損失。

3 結(jié)論

通過對高層建筑的計(jì)算,其中開窗熱損失達(dá)到建筑耗熱量的10%以上,開窗熱損失量超過了其他一些熱損失環(huán)節(jié),因此降低開窗熱損失是降低供暖能耗的一項(xiàng)重要內(nèi)容。造成開窗熱損失的重要原因是供暖鍋爐沒有采取合理的運(yùn)行控制策略,鍋爐供熱量不能隨著供暖負(fù)荷的變化及時調(diào)整,導(dǎo)致房間過熱,用戶開窗散熱。因此適量供熱、優(yōu)化鍋爐運(yùn)行控制策略是降低開窗熱損失的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)：

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