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新风对被动房能耗的影响

发布时间:2018/07/27

根据欧洲一些从事建筑研究和设计的学者们达成的共识,年供暖耗热量不超过15 kW•h/m2,同时年总能耗(供暖、空调、生活热水、照明及家电等能耗之和)不超过120 kW•h/m2的建筑被称为“被动房”(passivhaus或passive house)。为了满足年供暖耗热量和年总能耗指标,要求被动房围护结构具有良好的保温隔热性和气密性,前者可以很好地减少由于室内外温差所引起的冷热负荷,而后者能够有效地减少由于室内外空气渗透产生的冷热量损失。但由此也会导致室内空气与室外空气的交换,需要通过可以控制的机械系统来实现。同时,为了满足室内人居需求,必须保证一定的新风量。新风的处理与组织及输配都需要消耗一定的能量,而由于被动房围护结构良好的保温隔热性能,使得新风系统能耗在供暖空调系统总能耗中占有较大比例。

 

本文根据被动房相关技术参数要求和DB 11/891—2012《北京市居住建筑节能设计标准》建立了对比模型,计算了某居住建筑冬、夏季室内负荷以及新风负荷所占比例,模拟了全年能耗情况,对比分析了采用被动房技术与根据国内相应设计标准设计的居住建筑的节能水平。

 

计算模拟

针对以上各种影响因素,为了清楚地比较被动房供暖空调系统各类负荷所占比例与普通居住建筑的不同,参照被动房相应技术指标,采用EnergyPlus软件进行计算模拟,该软件在计算过程中对建筑负荷、系统、设备之间都有反馈,有较好的精确性。

建筑模型基本参数

以北京作为建筑所在地。模型相关参数及空间尺寸等如表3及图1,2所示。

QQ截图20180724091509.jpg

 

参数条件设置

计算模拟采用软件EnergyPlusV 8-1版本进行,其中围护结构、空调系统及热回收装置等的主要参数设置如表4所示。

表4 模拟中涉及的主要参数设置

微信图片_20180724091515.jpg

 

结果分析

负荷总体情况

对根据被动房技术标准及北京居住建筑节能标准设置的模型进行计算得到的整栋建筑的最大负荷及新风负荷如表5所示。

由于被动房围护结构良好的保温隔热性能,在冬季不采用热回收装置的情况下,相应模型的热负荷为22 W/m2,约为采用DB 11/891—2012《北京市居住建筑节能设计标准》模型的热负荷(31.4 W/m2)的67%左右。在夏季被动房最大负荷点出现在14:15,其冷负荷为55.3 W/m2,高于采用DB 11/891—2012《北京市居住建筑节能标准》模型的50.6 W/m2,被动房模型采用排风热回收后二者大致相当。

表5 建筑最大负荷及其他指标模拟计算结

微信图片_20180724091519.jpg

注:1)计算新风量取30 m3/(人·h);

2)冬季供热采用空调热负荷计算方法;

3)括号中为采用排风全热回收装置计算模拟所得负荷

 

新风负荷所占比例

在夏季,最大新风负荷与最大总负荷的出现时刻并不一致,夏季平均值为18.4%(时间平均)。随着新风量的不同,相应比例在14%~34%之间变化。

在冬季,由于被动房良好的保温隔热性能有效地减少了由围护结构产生的冷热负荷,同时室内的人体、灯具及设备散热量均被很好地利用,所以新风负荷更为突出。根据新风量的不同,不采用热回收时新风负荷占总热负荷的63.8%~84.1%左右。

采用全热回收(ERV)装置、新风量为30 m3/(人•h)时,夏季新风负荷可降低63%左右,冬季新风负荷可降低67%左右。夏季最大新风负荷降低为总冷负荷的7.4%;冬季最大新风负荷降低为总热负荷的37.16%,其他新风量下下降幅度更明显。

 

供暖空调系统能耗

被动房采用能量回收装置比不采用全年可节能5.47%~11.2%。当新风量为30 m3/(人•h)时,能量回收装置能耗为3.1 kW•h/(m2•a),占系统全年能耗的10.96%,而夏季制冷能耗为16.04 kW•h/(m2•a),占系统全年能耗的75%左右,为主要能耗。

新风量对被动房供暖空调系统全年能耗影响较大,当新风量为90 m3/(人•h)时,全年系统能耗将达到33.35 kW•h/(m2•a),比30 m3/(人•h)时增加47%。

被动房与根据北京节能标准建造的居住建筑相比,在相同的室内卫生和热舒适条件下,新风量为30 m3/(人•h)时,被动房供暖空调系统年能耗为22.66 kW•h/(m2•a),与根据北京节能标准建造的建筑的能耗24.38 kW•h/(m2•a)相比,可节能7%左右。

需要说明的是,当前国内居住建筑大多没有设置独立的新风系统,主要依靠自然通风或冷风渗透等方式进行通风换气。而本文在计算模拟时,为了对比被动房和一般节能居住建筑的负荷和能耗水平,对室内新风量及温湿度采用了一致的设置,因此结果与实际情况可能存在一定的差异。

文章来源:中国新风网

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