夏熱冬冷地區住宅建築
間歇供暖熱負荷計算方法研究
摘要本文通過能耗模擬軟體dest-h對夏熱冬冷地區典型城市住宅建築的連續供暖和間歇供暖進行了模擬計算分析，研究了在滿足建築和建築熱工節能設計的要求下，連續模式和不同間歇供暖模式對室內熱環境的影響，以及不同型別圍護結構和通風對間歇供暖負荷的影響。通過資料統計，對比連續供暖和不同間歇執行模式的供暖負荷，確定了最合理的間歇執行模式，並給出相對連續供暖模式各影響因素對間歇供暖負荷的百分數附加率，對工程設計起到一定的指導意義。
關鍵詞間歇供暖熱負荷夏熱冬冷地區住宅建築
1引言我國夏熱冬冷地區夏季炎熱、冬季寒冷，早些年該地區的建築冬季並不取暖，導致室內環境惡劣，有時甚至影響人們正常的生產和生活。近年來，隨著我國經濟的高速增長，該地區的居民紛紛採取措施，自行解決住宅等的冬季室內供暖問題。由於夏熱冬冷地區的氣候特點，冬季寒冷時間相當較短，室內溫度要求也不太高，如果採用連續供暖，勢必會造成能源的浪費。
除此之外，在新的採暖通風規範中提到供暖區域南擴，對於新增的供暖區域，連續集中供暖方式執行成本較高，不符合節能要求，可以考慮採用間歇供暖方式。在工程設計中首先就要考慮負荷的多少，那麼如何計算間歇供暖熱負荷就成為乙個急需解決的問題。
2建立模型
2.1模擬建築介紹
為了分析圍護結構、通風等因素對間歇供暖負荷的影響，以某住宅樓為計算研究物件。該住宅樓共6層，每層6戶，層高3公尺。該住宅的戶型為三室一廳，建築面積104.
04m2，體形係數為0.284m-1。在《夏熱冬冷地區居住建築節能設計標準》中規定，條式建築物的體形係數不應超過0.
35，該模擬建築的滿足要求。該建築的立面外圍護結構如表1所示。
表1 模擬住宅建築立面外圍護結構
該模擬建築的平面圖如圖1所示：
圖1 模擬住宅建築平面圖
2.2模擬引數設定
冬季供暖室內熱環境設計指標除樓梯間外，臥室、起居室室內設計溫度18℃，廚房、衛生間室內設計溫度為16℃。臥室最多人數為2人，客廳最多人數為3人，每人發熱量為53w。臥室和客廳照明的最大功率為每平公尺5w。
客廳裝置的總最大熱功率為90w，臥室裝置的總最大熱功率為60w。所有引數每天的逐時變化值全部根據普通居民的實際生活規律來確定。
人們的生活習慣和對採暖室內溫度要求也會影響間歇採暖室內溫度的穩定性，在夏熱冬冷地區人們習慣開窗通風，所以在工程暖負荷設計時需要考慮。主要表現在不同的區域窗戶的冷風滲透和門窗的冷風侵入耗熱量相差很大。當研究圍護結構對外界的影響時，外界與房間室內的通風量為1次/小時，房間與房間的通風量為0.
5次/小時。當研究通風對間歇供暖負荷的影響時，外界與房間室內的通風量分別設定為1次/小時、2次/小時、3次/小時、5次/小時，進行對比分析。
2.3圍護結構引數設定
所選圍護結構滿足夏熱冬冷地區建築和建築熱工節能設計要求，為了分析不同熱惰性指標圍護結構對冬季間歇供暖負荷的影響，在此對以下幾種型別圍護結構進行模擬計算，具體引數如表2所示：
表2 模擬住宅建築圍護結構引數
2.4間歇模式確定
根據普通住宅建築中居民的生活習慣和實際作息規律，現在分析四種間歇供暖模式的熱負荷及室內溫度情況，執行模式如圖2所示：
a)模式一b)模式二
c)模式三d)模式四
其中 1.0——代表供暖，0——代表停暖
圖2 四種供暖模式執行示意圖
3模擬結果與分析
在此採用能耗分析軟體dest-h進行模擬，計算該住宅建築選用不同的圍護結構在上述四種執行模式下冬季供暖負荷和室內溫度變化情況。為了對比分析夏熱冬冷地區的總體狀況及不同城市供暖負荷的區別，現根據地理位置及氣候情況選取上海、合肥、長沙、武漢和成都五個典型城市計算。dest給出了典型氣象年中的相關氣象引數，以冬季供暖室外計算溫度為參考確定資料分析的典型日，最後分析典型日的熱負荷波動情況和室內熱環境。
3.1不同執行模式下供暖熱負荷計算結果與分析
以冬季供暖室外平均溫度為基準，通過資料統計現將不同圍護結構在間歇執行模式下最冷月的平均熱負荷資料統計如下，見表3：
表3 四種執行模式下的平均熱負荷指標
單位：w/m2
通過對比間歇採暖與連續採暖的最冷月熱負荷平均值，在連續供暖的基準之上可以得出間歇執行選用不同型別圍護結構的負荷修正率，以及不同間歇模式下熱負荷的特點和規律。由表3可以看出，每一種圍護結構的間歇執行模式供暖熱負荷都比連續模式大，其中在執行模式二的情況下供暖熱負荷修正率約為20%~35%。相比之下，模式三和模式四的修正率偏大，可見間歇次數的增加在一定程度增加了熱負荷，這就意味著對裝置容量要求的提高。
因此，在實際的間歇執行時推薦使用模式二的形式。此外，在同一種執行模式下隨著熱惰性指標d的減小，熱負荷修正率增大。但是各執行模式下圍護結構型別ⅱ卻比圍護結構型別ⅲ的熱負荷大，這主要是由圍護結構蓄熱性決定的。
可見，圍護結構的傳熱效能、蓄熱效能和間歇執行模式對間歇供暖的熱負荷都是有影響的，而不是由其中某一種因素單獨決定的。
3.2房間熱負荷及室溫分析
為了分析間歇供暖室內舒適性情況及負荷的波動情況，由於計算工況比較繁多現取上海地區為代表說明。以模擬住宅建築中一層客廳a為研究物件，分析當採用圍護結構ⅲ時在各種間歇執行模式下典型日的熱負荷需求情況及室溫波動情況。
通過dest中的資料統計，取典型日1月21日的相關資料進行分析。不同執行模式下的供暖負荷需求情況如圖3，室內溫度波動如圖4所示。
a)模式一b)模式二
c)模式三d)模式四
圖3 四種執行模式下的熱負荷波動情況
從圖3可以看出，間歇執行時的熱負荷高於連續採暖時所需的逐時熱負荷，尤其是間歇後剛開始供暖時其熱負荷更大，這主要是因為此時不僅要提供室內設計溫度下所需的熱量，而且圍護結構及室內的物品等還都要蓄存一部分熱量。隨著供暖時間的增加，熱量逐漸達到平衡，所需熱負荷也逐漸減少。在圖a)中逐時熱負荷整體波動不大，只是白天稍有波動，因為房間白天吸收了太陽輻射能，中午達到最大值，此時所需熱負荷也最低。
從圖b)、c)、d)中可以看出，由於間歇次數的增加，每次剛開始供暖時負荷很大，導致模式三和四的平均熱負荷比模式二的要大。對比模式三和模式四，雖然模式四的間歇次數比模式三多，但其平均熱負荷卻比較低，這主要是因為模式四在中午的兩小時執行為房間提供了一定的熱量，再當晚間供熱時起始負荷就不用模式三那麼大。可見，間歇供暖的熱負荷不僅和間歇次數有關，還和間歇執行的時間段有關。
圖 4 典型日四種執行模式下的室溫波動情況
從圖4可以看出典型日四種執行模式下室內的溫度波動情況，當停暖時室內溫度逐漸下降，當開始供暖時室內溫度逐漸上公升，不同間歇模式下的公升溫時間不同。自然室溫維持在12℃～14℃左右，不滿足人體舒適性要求，會產生冷感。在間歇執行下，最低溫度都維持在15℃以上，雖然與室內設計溫度有一定的差異，但是基本能滿足人們的要求。
再說停暖時間內建築內的人員極少，不會給人們的生活帶來不便。
3.3通風對間歇供暖熱負荷的影響
在夏熱冬冷地區由於人們的生活習慣和對空氣質素要求較高，，所以開窗通風較多。為了說明開窗通風對間歇供暖熱負荷的影響，在此列出圍護結構選取型別ⅲ的前提下進行的模擬計算。統計整理資料，表4所示的不同通風次數時各執行模式下的供暖熱負荷指標，如下所示。
表4 不同通風次數時各執行模式下的供暖熱負荷指標
單位：w/m2
從表4可以看出，隨著通風次數每增加一次各執行模式下的熱負荷指標增加約為5%~15%，可見通風對熱負荷一定的影響。當通風次數相同時，間歇模式的熱負荷比連續模式的大很多，與維護結構對熱負荷的影響規律相同。因此，在夏熱冬冷地區當考慮開窗通風對間歇熱負荷的影響時，採用合理的間歇模式二時的供暖熱負荷應該根據實際通風情況附加5%~15%。
4結論通過能耗模擬軟體dest-h對夏熱冬冷地區五個典型城市的連續供暖和間歇供暖的模擬計算，並進行大量的資料統計和分析，得到以下結論：
（1）當採用間歇執行模式時，白天停暖時間相對較長，室內最低溫度都維持在14℃以上；夜間由於間歇時間較短，室內最低溫度維持在16℃以上。不同間歇模式的最低溫度相差1℃左右。
（2）圍護結構的傳熱性、蓄熱性和間歇執行的時間段都對間歇暖熱負荷有直接的影響。根據夏熱冬冷地區的節能要求和經濟性的原則，在滿足熱工要求的前提下白天停暖晚間供暖間歇模式的熱負荷修正率是20%~35%，而且不會對裝置容量造成很大的影響。而模式三和模式四的熱負荷附加率太大，裝置不滿足經濟性的要求。
（3）在夏熱冬冷地區由於人們對空氣質素要求較高，開窗通風對熱負荷有很大的影響，根據人們的日常生活習慣，當考慮開窗通風的影響時，採用白天停暖晚間供暖間歇模式的供暖熱負荷應該根據實際情況附加5%~15%。
電氣負荷計算方法
電氣設計中負荷計算方法選擇 電力負荷計算方法包括 利用係數法 單位產品耗電量法 需要係數法 二項式係數法。我國一般使用需要係數法和二項式係數法，前者適用於確定全廠計算負荷 車間變電所計算負荷及負荷較穩定的幹線計算負荷 後者用於負荷波動較大的幹線或支線。在實際設計和實踐中.電力負荷計算的有關計算係數和...
用電負荷公式計算方法
條件有變加折算，高溫九折銅公升級。穿管根數二三四，八七六折滿載流。說明 1 本節口訣對各種絕緣線 橡皮和塑料絕緣線 的載流量 安全電流 不是直接指出，而是 截面乘上一定的倍數 來表示，通過心算而得。由表5 3可以看出 倍數隨截面的增大而減小。二點五下乘以九，往上減一順號走 說的是2 5mm 及以下的...
熱阻的計算方法
首先確定要散熱的電子元器件，明確其工作引數，工作條件，尺寸大小，安裝方式，選擇散熱器的底板大小比元器件安裝面略大一些即可，因為安裝空間的限制，散熱器主要依靠與空氣對流來散熱，超出與元器件接觸面的散熱器，其散熱效果隨與元器件距離的增加而遞減。對於單肋散熱器，如果所需散熱器的寬度在表中空缺，可選擇兩倍或...