彭琛 燕达 周欣 胡姗(清华学 建筑技术科学系北京 100084)
[摘]:文采模拟理分析方法分析提高建筑围护结构气密性适应性结合通风设计节求研究发现北方寒冷区提高建筑门窗气密性效减少渗风带采暖耗气密性提高定程度需采机械通风保证室通风设计求风机耗着通风量增加增海区保障1次时通风需求提高气密性时需采机械通风增加风机耗利节采热回收够降低耗达节目应程中需结合设计求济性合理确定建筑气密性
[关键词]:气密性 采暖耗 机械通风 热回收
1 前言
建筑物空气渗透底层门外门窗外围护结构中严密孔洞国目前数建筑特点建筑墙体气密性外窗气密性差尤普通住宅建筑外窗质量更差量采钢窗木窗空气渗透耗量超外窗传热耗热量国东北区广泛木外窗气密性差缝隙宽度达15~20mm常见渗风量气密性外窗渗风量数倍甚数十倍耗量成倍增加[1]
需采暖区冬季室外温差冷风渗透造成热量损失增加采暖耗需求提高气密性够减少热量散失降低采暖需耗建筑节重意义夏季室外温差渗风带空调负荷占总负荷例提高气密性减少空调耗作渡季利然通风调节室环境时高气密性反利通风采然通风更利节里分析提高气密性冬季采暖负荷影响
提高围护结构气密性冬季减少冷空气渗透室减少热损失够效降低采暖耗认提高建筑气密性降低耗应该力推广高气密性材料构造越越提高气密性措施投入新建建筑应中然提高气密性会影响进入室新风渗透量利室空气品质
保证室通风换气量求参加机械通风成解决种技术方法种做法势必增加风机耗提高气密性做法否利节成十分重问题
2 相关研究调研
21 提高气密性节作
研究认风压热压作气密性保证建筑外窗保温性稳定重控制性指标[2]:外窗气密性直接关系外窗冷风渗透热损失气密性等级越高热损失越般窗缝渗透量约45m3(m·h)属1级[3]假设采3级窗减少房间冷风渗透热损失40%假设采4级窗减少项耗60~70:假设采5级窗减少耗80%假设施工时窗框窗洞间密封良冷风渗透热损失决定窗气密性等级
华北区典型层住宅通门窗缝隙空气渗透热损失约占23加强窗户气密性节约采暖源关键环节[4]研究建议外门窗传热系数空气渗透导致热损失综合考虑评价门窗实际保温效[5]
研究分析宁波区提高气密性建筑全年耗影响模型建筑换气次数1次·h1 减01次·h1外窗气密性2级增5级全年空调耗变全年采暖耗减77%全年耗电量减15%提高外窗气密性减少居住建筑全年耗电量效果较显著减少建筑物空气渗透量耗建筑节重方面[6]
Potter等研究英国办公建筑发现减少63空气渗透量年降低300MJ㎡采暖耗[7]Steven J Emmerich等研究美国办公建筑提高气密性渗风量017次·h1~026次·h1减少002次·h1~005次·h1时节约40燃气25电量[8]
提高外门窗气密性减少冬季采暖节约采暖耗明显效果
22 提高气密性机械通风
年着建筑技术开展住宅气密性较提高着生活方式改变空调日益普门窗密闭性提高装修建材量应单然通风方法远满足空气品质求尤空调季节门窗紧闭住宅采组织通风换气维持良室空气品质显越越必[9]
芬兰国家技术研究中心VTT建筑技术研究进行项低耗建筑物研发工程[10]认气密性外围护结构确保通风系统热回收装置运行进行效控制必条件通提高建筑气密性利热回收装置较幅度降低采暖耗降低建筑运行总耗
Carey Simonson研究芬兰住宅建筑采机械通风热回收效率节影响发现节量热回收效率密切关系热回收效率70500时增加01次·h1通风量时耗分增加274592 kWh(㎡ a)05次·h1换气次数提高10热回收效率减少33 kWh(㎡ a)耗[11]
文关注两问题:
提高建筑门窗气密性节效果
保证室换气量机械通风时进行热回收节效果
3 提高气密性影响解决措施
31 提高气密性影响
针目前国建筑特点提高气密性加强外门外窗气密措施新国标 [5]建筑外门外窗性分级检测方法标准合压力差10 Pa时单位开启缝长空气渗透量q1单位面积空气渗透量q2作分级指标值分级级越高建筑外门窗气密性指标值越低气密性越分级指标见表1
表1 国标GBT 71062021建筑外门窗气密性分级
分级
q1[m³·〔m·h〕1]
q2[m³·〔㎡·h〕1]
1
40≥q1>35
120≥q2>105
2
35≥q1>30
105≥q2>90
3
30≥q1>25
90≥q2>75
4
25≥q1>20
75≥q2>60
5
20≥q1>15
60≥q2>45
6
15≥q1>10
45≥q2>30
7
10≥q1>05
30≥q2>15
8
q1≤05
q2≤15
分级指标q1q2分反映气密性等级外门窗开启缝长面积关系等级气密性空气渗透量根标准规定指标值进行理计算面选例气密性条件渗风量差异进行分析
图1 居住建筑
该层面4户居民户居民外窗窗墙约031根图中示窗户采分级指标q2户通外窗渗风量进行计算户渗风换气次数气密性等级关系列图:
图2 气密性等级换气次数关系
图中等级开始点该等级分级界等级1渗风换气次数计算采q2值12(m³·〔㎡·h〕1)图中出气密性达5级通外窗渗风换气次数已缺乏05次h提高气密性减少渗风量作明显带明显问题——进入室新风减满足室通风求
室空气空调系统处理保证室员热舒适求果没新风保证长期处密闭环境中缺少足够氧气容易产生胸闷头晕头痛等系列病状形成病态建筑综合症〞通风定程度利较干净室外新风排室污染物利室空气品质改善
实现通风求国建筑通风换气量明确求夏热冬冷区居住建筑节设计标准中求住宅换气次数少 1 次 h北京区住宅换气次数05次h日新建住宅通风换气次数强制达05次h美国ASHRAE119–1998相关标准
提高气密性减少通风换气影响室空气品质需采取效措施满足换气次数求
32解决措施
保证室空气质量建筑通风机理分两种:然通风机械通风然通风指利然手段〔热压风压等〕促空气流动进行通风换气方式通围护结构渗风然通风局部气密性差建筑渗风量然通风条件相较
机械通风指利机械手段〔风机风扇等〕产生压力差实现空气流动方式然通风相控制性强通调整风口风量等素调节室气流分布达拟满意效果高气密性建筑采机械通风时采热回收装置新风进行预冷预热机械通风需消耗风机耗
前面例气密性差建筑通围护结构渗风根满足新风需求般需采机械通风需消耗动力建筑保持高气密性围护结构特外窗采密封材料甚限制开启难实现然通风高气密性建筑需采机械通风作改善室空气品质手段
气密性高建筑减少渗风带负荷采暖需求高区节效果十清楚显保证通风求类建筑需采机械通风增加风机耗实际否产生节作需进行具体分析
4 提高气密性建筑节效果分析
提高建筑气密性够减少渗风带入冷量热量节省处理局部负荷量温差明显渗风冬季采暖耗造成影响十清楚显夏季影响里分析提高气密性冬季耗变化情况
41 提高气密性节效果
新标准外门窗气密性分8等级着气密性等级提高渗风量逐渐减面通模拟计算手段分析提高气密性哈尔滨北京海三城市住宅建筑冬季采暖耗影响气密性等级情况城市耗热量列图:
图3 提高气密性节效果
图出提高气密性节明显影响哈尔滨区节量气密性1级提高8级换气次数094次h减少012次h时年户节3500kWh海区节量非常明显节率超80
实际建筑单节简单考虑保证换气次数求提高气密性时需参加机械通风面分析采机械通风情况
42 考虑机械通风节效果
保证室空气品质员新风求哈尔滨北京区建筑换气次数05次h海区建筑换气次数1次h换气次数低值时需采取机械通风时需参加风机电耗模型采图1示住宅建筑分析中户典型居民冬季耗气密性变化情况三区计算结果:
图4 哈尔滨住宅建筑户居民冬季耗
图5 北京住宅建筑户居民冬季耗
图6 海住宅建筑某户居民冬季耗
着气密性提高哈尔滨区采暖耗降低达5级时渗风量低换气次数求缺乏局部通机械通风补充需处理新风量减少采暖耗气密性提高降低时需风机进行机械通风着气密性提高风机耗增加哈尔滨区采暖季长采暖需求风机耗远采暖耗增加整体耗影响
北京区较哈尔滨冬季采暖耗着气密性提高采暖耗减保证05次h换气次数气密性5级时需参加机械通风哈尔滨相机械通风增加耗增加影响拟明显北京区更需合理选择气密性等级采取定节措施降低耗
海区规定低换气次数1次h门窗气密性1级时渗风换气次数已低值需采取机械通风着气密性提高耗逐渐增果采取热回收措施海区言提高气密性反增加风机耗达节目
综保证换气次数采取机械通风会程度增加耗控制性采取热回收够节省定耗需进步分析机械通风时进行热回收节效果
43 参加热回收节效果
采热回收需增加相应设备增初投资研究[6]专门分析区采热回收装置节效果济性指出冬夏渡季节运行时间直接影响整系统节效果北方区冬季漫长室外温差较渡季节相较短风机耗较热回收系统更适冬季较长北方区考虑济性方面整体热回收装置投资回收期纬度增加呈减少趋势北方区较适宜
里分析采热回收气密性建筑耗情况根文献提供全年静态热回收率计算哈尔滨北京海住宅建筑采热回收耗分布情况现总结:
图7 哈尔滨住宅采热回收冬季耗
图8 北京住宅采热回收冬季耗
图9 海住宅采热回收冬季耗
热回收效率60情况哈尔滨住宅采热回收冬季耗明显降风机耗总耗中占例风机产生耗增加总耗影响北京建筑采高气密性等级围护结构时机械通风加热回收处理幅度降低采暖耗时风机耗总体耗中占例处较合理水海区建筑降风机耗总耗中重着气密性等级增风机耗占总耗重升气密性4级时总耗降反增加
着气密性等级增总耗降幅度降低设备投资建筑投资着气密性等级增增工程运中应该根实际情况进步进行济性分析出优方案节济性角度综合考虑提高气密性适性
5 结
文探讨建筑气密性适性问题哈尔滨北京海三城市例研究采气密性等级建筑耗影响情况结:
1 满足换气次数求情况哈尔滨北京等冬季室外温度较低北方城市采气密性等级较高围护结构节约建筑冬季采暖耗较影响气密性高保证换气次数额外增加风机耗
2 海区保证换气次数提高围护结构气密性等级需增机械通风量增加风机耗冬季总体建筑耗增加
3 采热回收北方区建筑冬季耗显著降风机耗总耗中占例提高气密性节效果海区建筑耗着围护结构气密性等级升高降风机耗明显增占总耗例超50节效果北方区建筑明显
4 设计围护结构气密性等级时应材料投资设备投资建筑耗等方面综合分析考虑优选择方案
参考文献
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[4] 张金玲 北方采暖区居住建筑窗体节改造措施[J] 山西建筑202130〔35〕:238239
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[10] 曹福永 芬兰低耗建筑[J] 太阳20031:18
[11] Carey Simonson Energy consumption and ventilation performance of a naturally ventilated ecological house in a cold climate [J] Energy and Buildings200537: 23–35
[12] GBT 7106—2021建筑外门窗气密水密抗风压性分级检测[S]
[13] 刘宇宁李永振 区采排风热回收装置节效果济性探讨[J] 暖通空调20219〔38〕:1519
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