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1、2 1 6 年第 3期 (总第 44卷第 301期 ) 建筑节能 节能改造与技术 doi： 10.3969/j.issn.l673-7237.2016.03.024 沈阳周边农村地区住宅建筑节能改造实测分析 + 高 睿 阳 刘昱 李 慧 星 1 (1.沈阳建筑大学市政与环境工程学院，沈阳 110168;2.辽宁省建筑科学研究院，沈阳 110168) 摘要：为了解决沈阳周边农村地区住宅建筑能耗较大的问题，研究了传统非节能建筑的特征，以及新 建节能建筑的节能措施。选取该地区节能住宅和非节能住宅各 例，对建筑围护结构的热工性 能和建筑环境参数进行检测分析，确定出采暖供回水温度、室内环境温度、相对湿度
2、的数值，通 过现场调研和仪器检测确定出 PMV-PPD室内环境评价指标。结果表明，节能建筑与非节能建 筑相比，采用围护结构节能等措施的建筑的节能率提升了 17.7%,同时，室内环境舒适度也有 大幅度提高。 关键词：农村地区；建筑节能；室内环境 中图分类号： TU20 文献标志码 ： A 文章编号： 1673-7237(2016)03-0001-04 Actual Measurement of Retrofitting and Analysis About Rural Residences of Shenyang GA 0 Rui-yang12, LIU Yul, LI Hui-xing1 (l
3、.Schoolof Municipal and Environmental Engineering, Shenyang Jianzhu University, Shenyang 110168, China; 2.Liaoning Building Science Research Institute, Shenyang 110168, China) Abstract: The characteristic about conventional buildings of high energy consumption and energy- saving methods in newly-bui
4、lt constructions are expounded to solve issues of energy intensive rural residences near Shenyang. The thermal performance of envelop and building environmental parameters are tested and analyzed by selecting an energy saving and energy-intensive residence respectively in this area. The temperature
5、of supplement and return water for heating, indoor temperature and relative humidity are determined, as well as the indoor environment evaluation index of PMV-PPD through field investigation and instrument measurement. Results indicate that building energy saving rate of the envelop enhanced buildin
6、g increases by 17.7% with energy-saving methods compared with energy-intensive buildings. Meanwhile, indoor environment comfort level improved significantly. Keyw ords ： rural residences; building energy conservation; indoor environment 0引 S 随着我国新农村建设规模逐步扩大，农村建筑能 耗占我国能源消耗的比例逐渐上升。据统计，我国建 筑能耗约占能源消费总量的
7、 30%，农村建筑能耗约占 能源消费总量的 37%，并且逐年增长 1。而且在我国北 方的农村地区，由于气候寒冷、采暖周期长，该地区冬 季采暖能耗占很大部分。北方农村能源消耗占全国农 村总能源消耗量的 56%,超过 80%的农村能源消耗用 于采暖需求 同时，传统农村住宅建筑不仅能耗高、 节能性差，而且在 室内环境舒适度方面也远不及城市 收稿日期： 2015-08-12;修回日期： 2016-03-11 *基金项目 ；十二五 ” 国家科技支撑项目 P011BATO8B10) 住宅建筑。因此，在新农村建筑规模扩大化的前提下， 有效地降低农村住宅的建筑能耗、提高室内环境舒适 度，已经成为我国新农村建设
8、所面临的紧迫问题，也是 今后农村住宅改造及实现可持续发展战略需要面临 的关键问题 3。 1农 村地 区建 筑现状 及节 能技 术应 用情 况 1.1农村建筑特征与用能特点 沈阳周边农村建筑多为平房，砖混结构，建筑平 面设计多采用对称布置，或以正房 C北房）配以东（或 西 )厢房，或只建一排正房的形式。屋顶多为坡屋顶， 外窗面积较大。其体形系数远大于城镇多层住宅，在 同等温度条件下，其能耗大于城镇多层住宅。 _95 高窨阳，等：沈阳周边农村地区住宅建筑节能改造实测分析 图 2非节能住宅楼 1#采暖供回水温度曲线 Fig.2 Temperature profile of heating suppl
9、y and return water in energy-intensive residence 1# 图 3节能住宅楼 2#采暖供回水温度曲线 Fig.3 Temperature profile of heating supplement and return water in energy-saving residence 2# 图 1节能示范项目效果图 Fig.l Design sketch of energy-saving demonstration project 表 1围护结构传热系数 Table 1 Heat transfer coefficient of building en
10、velop 测试点位置 传热系数 /(W/m2K) 外墙主体部位 非节能住宅楼 1# 1.58 节能住宅楼 2# 0.30 屋面 非节能住宅楼 1# 1.96 节能住宅楼 0.24 楼梯间隔墙 非节能住宅楼 1# 2.38 节能住宅楼 2# 0.80 检测数据表明，与非节能住宅楼相比，节能住宅 楼在建筑围护结构的传热系数上有大幅度降低。 2.2建筑环境参数检测 2.2.1采暖供回水温度检测 在 2014年 12月 27日 14:30及之后 24 h期间， 测量非节能住宅楼 1#供回水温度 a在 2014年 12月 27曰 12:00及之后 24 h期间，测量节能住宅楼 2#供回 水温度。 围护
11、结构方面，建筑外墙多数由粘土实心砖砌筑， 多采用 370 mm厚或 490 mm厚外墙。屋面和地面无 保温处理，外窗采用双框双玻璃木制门窗；在采暖形 式方面，使用火炕、火墙或火炉形式，通过各户农民自 行焚烧秸秆、木柴等燃料进行分散供热。由于这种采 暖方式热效率较低，且房屋自身保温性能较差，热量 通过烟气、热辐射的 形式散失，造成了资源浪费和环 境污染。同时，室内热舒适度不高，冬季夜间室内温度 甚至下降到 0C左右。随着村镇地区经济逐步发展， 居民用能方式也向电器，以及使用燃气、太阳能等多 种能源的多元化用能趋势发展。使用电能在村镇日常 用能中占有越来越大的比重，但是冬季采暖仍然是沈 阳周边农村
12、地区最为重要的用能重点之一。 1.2农村建筑节能技术发展 沈阳周边农村地区建筑节能技术的推广和应用 目前集中在建筑物围护结构的节能、新能源应用、集中 供热系统节能和照明节能技术等方面。 建筑围护结构的节能包括墙体节能技术、屋面节 能技术、门窗节能技术等。外墙外保温技术很大程度 上能够减弱甚至消除热桥 ” 的存在，从而达到较高的 节能保温效果，同时，也能保护主体结构、延长建筑物 使用寿命、提高建筑物居住舒适度。目前，多种有机 类、无机类保温材料均可通过外贴、外挂等方式应用 于外墙外保温系统；在建筑各个围护结构中，门窗的 绝热性最差，是影响建筑节能的重要因素之一，减少 门窗能耗，是改善建筑室内热环
13、境和提高建筑节能水 平的重要环节。目前，各类塑料、铝塑、铝木复合等节 能门窗均得到了大力的推广和应用。 新能源利用技术主要包括太阳能技术、空调热 泵 技术、生物能源技术、风力发电技术等；生物能源技术 的利用主要有沼气技术、生物热制气技术、秸秆固化 成型燃料压缩技术等。沼气综合利用技术的推广和应 用，改变了农村传统的生产、生活方式，节约了大量的 能源，促进了农业循环经济的快速发展。 2围护结构热工性能及建筑环境参数检测 以沈阳市辽中县刘二堡镇皮家堡村节能住宅作为研 宄对象，选取典型节能住宅楼 2#和该小区原有与新建节 能住宅地点、朝向、外观体型基本一致的非节能住宅楼 1# 各一例。 6层节能住宅
14、楼 2#(建筑面积为 5 940.17 m2)和 5层非节能住宅楼 1#C建筑面积为 5 119.89m2)均为砖混 砲体结构，建筑物体型系数均为 0.27。 2.1建筑围护结构热工性能检测 在非节能住宅楼 1#和节能住宅楼 2#的外墙主体 部位、屋面、楼梯间隔墙的位置对建筑围护结构的热 工性能进行检测，检测结果如表 1所示。 高窨阳，等：沈阳周边农村地区住宅建筑节能改造实测分析 图 4测试期间室外平均温度曲线 Fig.4 Mean temperature profile of the outdoor in measurement 检测持续期间现场室外平均温度为 -11.9 C。 2.2.3室
15、内温度、相对湿度检测 在 2014 年 12 月 27 日 14:30 28 日 14:30,分别 对非节能住宅楼 1#和节能住宅楼 2#室内温度、相对湿 度进行检测，结果如图 5、 6。 图 5非节能住宅楼 1#室内温度、相对湿度曲线 Fig.5 Profile of indoor temperature and relative humidity in energy-intensive residence 1# 非节能住宅楼 1#采暖供水温度在 17 57 C之 间，平均温度为 37 C。 回水温度在 13 50C之间，平 均温度为 31.5 C ;节能住宅楼 6#采暖供水温度在 23 4
16、5 C之间，平均温度为 34 回水温度在 18 40C 之间，平均温度为 29 C。 2.2.2室外平均温度检测 测试期间室外逐时温度如图 4。 图 6节能住宅楼 2#室内温度、相对湿度曲线 Fig.6 Profile of indoor temperature and relative humidity in energy-saving residence 2# 1#楼室内平均温度为 19.7 C ;2#楼室内平均温 度为 21.2 C。 1#楼室内平均相对湿度为 36.6% ;2#楼室内平均 相对湿度为 42.0%。 3 室 内 环 境 舒 适 度 评 价 在 2014 2015年冬季，对
17、住宅热环境及居民热舒 适性进行了现场调查，来考察米暖室内热环境与居民 热舒适状况。对住宅室内热环境参数进行测量和对居 民进行问卷调查两种方式同时进行。采用丹麦进口的 室内气候分析仪和热舒适仪，其精度和响应时间满足 ASHRAE 55 1992和 ISO 7726标准。其中空气温度 传感器采用带有防辐射屏蔽的铂电阻，当空气温度在 540 C时，其精度为 0.2 C ;相对湿度传感器为露点传 感器，当为露点温度 ) 时 ， 其 精 度 为 0 . 5 C ; 风速传感器基于恒温风速仪的原理，在风速为 0.05 1.00m/S 时，其精度为 0.05 m/s4 在居室中心位置距地面垂直高度为 0.1
18、5 m、 0.8 m 和 1.2 m(分别代表坐姿的受试者的脚踝、身体和颈部 高度 )三处测点上分别测试空气温度和风速，在距地 面垂直高度为 1.2 m的测点上测试空气相对湿度、水 蒸气分压力、平均辐射温度、围护结构表面温度。并根 据居民的着衣量、活动量情况和水蒸气分压力，在距 地面垂直高度为 1.2 m的测点上测出 PMV-PPD值 4。 请受试者填写调查表并对居室热环境进行主观 评价。内容包括： (1) 居民的自然情况 (如性别、年龄、居住时间等 (2) 居民的着衣量 和活动情况； (3) 居民时刻的热感觉，采用 ASHRAE推荐的七 级分度指标 (见表 2)来表示； (4) 居民采用改善
19、室内热环境的措施 (； 如采用电加 热器、加湿器、窗帘等 )。每个现场调查小组由 4人组 成，其中 1人负责指导受试者填写问卷调查表，另外 3人负责测试室内热环境参数 M。 用 PMV-PPD指标来描述和评价热环境，七级分 度指标见表 3,当 PMV=0时，室内热环境处于最佳热 舒适状态 6。 经过测试分析，得出非节能住宅楼 1#室内 PMV 值为-4.0,人体感觉偏冷；节能住宅楼 6#室内 PMV值 为 +0.7,人体感觉适中。 经过测试分析，非节能住宅楼 1#室内 PPD值为 100%，处于人群对室内热环境不满意的范围内；节能住 宅楼6#室内 PPD值为 28.7%，相当于人群中有 28.
20、7% 的人感觉不满意，对应 PMV值在 -1-+1之间，即人体 对室内热环境感觉稍微不舒适。 4 结论 (1) 根据检测结果，节能住宅项目建筑物耗热量指 标 17.0 W/m2,建筑节能率 65.4%。与其地点、朝向、外观 体型 致的非节能住宅楼采暖耗热量指标 25.7 W/m2, 建筑节能率为 47.7%s节能住宅楼的建筑节能率提升 了 17.7%; (2) 非节能住宅楼室内 PMV值为 -4.0,PPD值为 高睿阳，等：沈阳周边农村地区住宅建筑节能改造实测分析 表 2非节能住宅楼 1#、节能住宅楼 2#平均 PMV-PPD值检测数据 Table 2 Testing data of mean
21、 PMV-PPD in energy-intensive residence 1# and energy-saving residence 2# 序号 非节能住宅楼 1# 节能住宅楼 2# 环境温度 /C PMV PPD/% 评价 环境温度 /c PMV PPD/% 评价 1 16.49 -4.99 100 冷 23.35 0.54 13.40 稍暖 2 16.91 -4.13 100 冷 23.43 0.57 14.63 稍暖 3 16.99 -3.99 100 冷 23.87 1.01 46.98 稍暖 4 16.84 -3.98 100 冷 23.26 0.54 13.64 稍暖 5 1
22、6.99 -3.89 100 冷 23.31 0.52 12.73 稍暖 6 16.99 -3.85 100 冷 23.30 0.51 12.30 稍暖 7 17.14 -3.79 100 冷 23.29 0.54 13.37 稍暖 8 17.10 -3.79 100 冷 23.28 0.55 13.90 稍暖 9 14.55 -4.76 100 冷 23.28 0.55 13.90 稍暖 10 17.03 -3.91 100 冷 23.25 0.54 13.50 稍暖 11 15.81 -4.38 100 冷 22.94 0.43 9.730 舒适 12 16.15 -4.25 100 冷
23、23.32 0.52 12.68 稍暖 13 16.53 -4.14 100 冷 23.21 0.51 12.55 稍暖 14 16.80 -4.03 100 冷 23.97 0.77 26.25 稍暖 15 17.22 -3.85 100 冷 24.24 0.93 39.08 稍暖 16 17.14 -3.85 100 冷 24.28 1.01 46.34 稍暖 17 17.18 -3.82 100 冷 24.28 1.06 51.62 稍暖 18 17.23 -3.76 100 冷 24.47 1.13 59.24 稍暖 19 17.31 -3.73 100 冷 24.43 1.15 60
24、.86 稍暖 20 17.25 -3.78 100 冷 24.43 1.16 61.47 稍暖 建筑大学， 2014:1. 3； 马跃林 .严寒地区农村住宅的热环境与节能分析 D.沈阳 :沈阳建筑 大学， 2013. 4 王昭俊，方修睦，廉乐明 .哈尔滨市冬季居民热舒适现场研究 J.哈尔 滨工业大学学报 ,2002,34(4) :500-504. 5 王丽娟，等 .和顺某家庭宾馆室内热环境研究 J.土木工程学报 ,2010, (43):428-429. 6J朱颖心 .建筑环境学 M.第三版 .北京 :中国建筑工业出版社， 2010. 作者简介：高睿阳（ 1985)，女，沈阳人，工程师，主要从事
25、建筑节能技 术研究 ();刘昱 (1991)，男，哈尔滨人，研究生， 供热、供燃气、通风及空调工程专业 (liuyu_hrb0929 163 .com)。 指导教师：李慧星 (1964)，女，沈阳人，教授，硕士生导师，主要从事相 变储能技术与理论、建筑节能技术研宄 (lihuixing07 163 .com)。 表 3 PMV热感觉标尺 Table 3 PMV thermal sensation scale 热感觉 热 暖 微暖 适中 微凉 凉 冷 PMV值 +3 +2 +1 0 -1 -2 -3 100%;节能住宅楼室内 PMV值为 K).7， PPD值为 28.7%， 室内舒适度有大幅度提
26、升。 参考文献： 1 He Baojie,Yang Li,Ye Miao.Building energy efficiency in China rural areas:situation,drawbacks,challenges,corresponding measures and policiesJ. Sustainable Cities and Society,2014,(11):7-15. 2 丁红雨 .北方农村住宅蓄能材料优选及封装方式研宄 D.沈阳 :沈阳 (上接第 94页） 5结论 普查发现，该地区公共机构建筑暖通空调系统存 在的主要问题。针对于现存的问题，该地区公共机 构主要进行了围护结构改造、暖通空调系统改造以 及冷热源改造 a通过节能效 果可见，节煤效果尤为 突出，节煤率高达 63.7%a然而，节电效果却不够明 显，节电率在 20.4%29.1%之间，主要原因在于办 公设备的更新换代和大量增加。通过调研发现，虽 然公共机构建筑暖通空调系统绿色改造效果良好， 但是缺乏利用可再生能源等其他绿色建筑技术，有 待进一步改造。 参考文献： 1杨纯华，赵志安 .现代化办公楼的空调节能与新风控制方法的研宄 q/ 第十届全国暖通空调技术信息网大会论文集 .北京 :中国建筑工业出版 社，1999:76-77. 作者简介：李慧星 (1964)，女，教授，硕士生导师 ()。