考虑气密性因素影响的建筑能耗分析

蔡营

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摘要：建筑能耗是体现绿色建筑的重要指标之一。本文提出了考虑建筑气密性因素的住宅能耗分析，建立了建筑气密性和通风模式的模型，分析了不同气密性条件下不同通风模式的空调能耗，给出了气密性和通风模式的优化值。

关键词：气密性；通风模式；空调能耗；绿色建筑；

0引言

建筑能耗是体现绿色建筑的重要指标之一，而建筑气密性是影响建筑供暖能耗和空调制冷能耗的重要因素。由于室内外温度温差，空气渗透将增加供暖负荷或空调制冷负荷，从而增加建筑能耗[1]。提高建筑气密性能够减小室内外的空气渗透量，但是室内新风量不足容易导致室内空气污浊，引起哮喘、炎症、呼吸过敏，犯困等健康问题[2]，综合考虑人体健康和建筑能耗要求，采用自然通风和机械通风两种模式，自然通风适用于气密性较差，依靠空气渗透能满足人体健康的情况，机械通风适用于气密性较好，只依靠空气渗透不能满足人体健康的情况[3]。

本文提出了考虑建筑气密性因素的住宅能耗分析，建立了建筑气密性和通风模式的模型，分析了不同气密性条件下不同通风模式的空调能耗，给出了气密性和通风模式的优化值。

1居住建筑模型和工况设计

本文通过建立居住建筑模型，定量分析门窗不同气密性等级下，自然通风和机械通风两种模式下建筑能耗的影响，建筑模型如图1所示。每层有4户居民，建筑的墙窗面积比为0.31。以户为研究单位采用气密性等级的单位面积分级指标计算空气渗透引起的换气次数，得到空气渗透换气次数和门窗气密性等级，如表1所示。

图1居住建筑模型

表1门窗气密性等级和通风换气次数的关系

考虑室内人员的健康需求，日常活动需要新风量，气密性较差时，通过空气渗透即可满足新风需求，但会引起温度负荷增大。当气密性达到一定水平后，依赖机械通风补充新风，增大了风机能耗。因此采用以下两种工况进行分析：

（1）采用自然通风和机械通风的比较，气密性较差时，可利用空气渗透满足新风需求，气密性较好时，采用机械通风。通过模拟计算分析比较，选择合适的通风模式。

（2）机械通风，同时可开窗充分利用自然通风的模式，气密性较好时，采用机械通风，假设可开窗充分利用自然通风改善室内热环境，此时未考虑窗户密封性的工艺要求，即认为可开窗且密闭性好，分析通风模式进一步的节能潜力。

考虑严寒、寒冷、夏热冬天和夏热冬暖4个气候区，选择哈尔滨、北京、上海、广州为代表城市。针对建筑外门窗8个气密性等级，计算机械通风和开窗通风模式下的能耗。

2两种工况计算结果与分析

2.1自然通风和机械通风的比较

考虑满足新风需要，哈尔滨和北京地区建筑物门窗在自然通风模式下能达到最高的气密性等级为5级。上海地区和广州地区为1级。当各地建筑物门窗的气密性等级高于上述级别时，应采用机械通风甲热回收的方式。在自然通风的模式下，随着气密性等级的提高，供暖能力基本不变，而空调能耗大大降低，因此从节能角度来说，满足通风需求的最高气密性等级为自然通风模式下的最有气密性等级。进行比较分析该气密性等级下的自然通风模式和提高气密性等级以后机械通风模式的能耗情况。工况如表2所示。

表2自然通风和机械通风的工况

这种通风模式能同时满足换气次数和节能的要求，相比于冬夏季均采用机械通风加热回收的模式有节能效果。在该种模式下，门窗气密性等级提高时，总能耗有可能小于需满足通风换气次数要求下的自然通风模式。但是从以上计算结果可以看出，除哈尔滨地区因为冬季供暖能耗所占比例很大，热回收效果明显以外，其他地区这部分节能量相对较小，从绝对量上来看为，而随着气密性等级的增加，对窗户的密封性能要求提高，要同时满足高密闭性和可开启性是十分困难的。因此，这种通风模式节能潜力一般，而且难以在技术上实现。

4.结论

本文提出了考虑建筑气密性因素的住宅能耗分析，建立了建筑气密性和通风模式的模型，分析了不同气密性条件下不同通风模式的空调能耗，给出了气密性和通风模式的优化值，得到如下结论：

（1）在满足新风量的要求前提下，适当提高门窗气密性等级并采用自然通风，其能耗进一步低于进一步提高气密性并采用机械通风加热回收的通风模式。气密性等级在刚好满足通风条件的情况下，采取自然通风时，空调供暖能耗最低。

（2）门窗气密性高时，在严寒地区回收热量多，具有较大的节能潜力，而在其他地区节能相对较小，同时随着门窗气密性等级的增加，对窗的密封性能要求也提高，要同时满足高封闭性和可开启性是十分困难的，因此这种通风模式节能潜力一般，而且在技术上难以实现。

参考文献

[1]刘东，陈佩霖，张云坤．建筑环境与暖通空调节能[J]．节能技术，2001,19(2):17-19

[2]刘正权，刘海波，董人文，等．建筑外门窗气密性及空气渗透热损失对实际保温效果的影响[J]．门窗，2009(5):25-28

[3]周燕，闫成文，姚健．居住建筑外窗气密性对建筑能耗的影响[J]．宁波大学学报，2007，20（2）：248-250

作者简介

XXX（19XX—），X，XX，XXXXXXXXX。