夏熱冬冷地區住宅建筑室內發熱量調查研究

夏如杰，陳宏振

XIA Rujie，CHEN Hongzhen

(江蘇建筑職業技術學院，江蘇 徐州221116)

住宅建筑室內發熱量主要包括人體、照明燈具、電氣設備及燃氣具。我國的《民用建筑節能設計標準(JGJ 26—95)》［1］和《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準(JGJ 134—2010)》［2］中以建筑面積為單位對室內發熱量統一取值的方法只能反映居住建筑室內發熱量的總體平均水平，缺乏建筑室內發熱量動態變化規律，然而對住宅室內動態環境進行模擬分析及合理預測住宅暖通空調的能耗狀況，準確合理地了解住宅的室內發熱狀況及其變化規律是必不可少的。

通過對夏熱冬冷地區的120 戶居民的住宅室內發熱量的問卷調查數據，統計現有住宅的室內發熱狀況，分析不同室內發熱源(人體、照明、設備)的發熱強度及作息時間規律。在此基礎上，總結出了夏熱冬冷地區住宅建筑能耗動態模擬用的室內擾量模型。

1 調查對象和調查內容

1.1 調查對象

2012年7 月至12月對同屬于夏熱冬冷地區的漢中、南京、上海三個城市的120 戶居民進行問卷調查。

簡毅文［3］研究發現，住戶家庭人員數和收入等級是影響室內發熱量的關鍵因素。根據家庭人員數與收入等級這兩個因素可總結出該地區主要的兩種家庭模式:(1)3 口之家，家庭結構為夫妻與子女，建筑面積為80～90 m2之間，夫妻為典型的上班族、子女為在校學生;(2)5 口之家，家庭結構為夫妻、子女及父母，建筑面積為120 m2以上區間，夫妻為典型的上班族、子女為在校學生、父母為離退休人員。

1.2 調查內容

調查內容主要包括住宅內的不同人員出入不同房間的逐時狀況，不同房間內照明燈具的功率及其逐時使用情況，此外，還對不同房間內的電氣設備的種類、功率大小與逐時使用情況進行了調查。

2 調查結果分析

2.1 人體發熱量及逐時分布情況

人體的發熱量與性別、年齡、衣著、勞動強度以及環境溫度等多種因素有關，住宅內的人員基本上都處于靜坐條件下，所以根據相關文獻［4］，成人男子顯熱散熱量為63 W，潛熱散熱量為45 W，女性與未成年人分別按照成人男子的85%、75%取值。

人體在住宅內活動的情況受職業、年齡、季節等多種因素影響，但是職業是人體活動的最主要的影響因素，所以分別對典型上班族、學生的逐時活動情況進行了統計，其中由于家庭主婦人員與離退休人員數量較少，且在室內活動多在客廳，所以未對這兩種人群進行統計分析。典型上班族、學生在工作日和周末在住宅內的活動規律有明顯不同，故分別對工作日和周末分別進行了調查。圖1、圖2。

圖1 上班族逐時在室率分布圖

圖2 學生逐時在室率分布圖

從圖1 可以看出:上班族每天的0 點至7 點，100%的人都呆在臥室中，從8 點開始，呆在臥室的人員數的百分比開始降低，但是對于周末而言，降低的速率更慢一些;在中午12 點至下午2 點，臥室人員百分率出現一個小的波峰，主要是因為中午有部分人群有午睡的習慣，一直到21 點開始出現增加。上班族在工作日客廳分布呈現明顯的3 個波峰的分布方式，早上的7 點客廳中達到第一個波峰，中午12 點達到第二個波峰，晚上20 點達到第3 個波峰，在周末則呈現出明顯的兩個波峰的分布情況，第一個波峰在上午11 點達到最大值，第二個波峰則在20 點左右達到，在下午這段時間則一直維持在50%左右的區間，主要原因是周末大部分人有外出游玩的習慣。圖2 是學生在住宅內不同房間的逐時分布情況，從圖中可以看出，學生在客廳的分布呈現明顯的三個波峰的分布方式，在8 點、13 點、19 點三個時間點達到最大值;周末在客廳的分布主要呈現出雙波峰的分布方式，早上11 點至13 點一直維持較高水平，此外晚上20 點至22 點是另外一個較高的時間段。而對于臥室，工作日學生在臥室的人數從晚上20 點開始增加，在22 點達到最大值并持續到第二天的7 點，然后開始下降，而在中午14 點處，學生在臥室分布人數有一個增加，主要原因是中午部分學生有午休習慣。周末學生在臥室的活動與工作日相似，不同點主要在于:周末在臥室的百分數從早上9 點才開始下降，略晚于工作日。

2.2 照明燈具發熱量及逐時分布情況

本次調查對臥室、客廳、餐廳與廚房的照明燈具的功率進行了調查，對同類型房間的照明功率進行算術平均，并結合目前市場上現有照明燈具的型號規格，確定出住宅建筑內不同房間的照明燈具的發熱量，結果為客廳40 W、臥室32 W、廚房20 W、餐廳25 W。經過統計分析得知客廳的照明設備從晚上18 點開始增加，20 點達到最大值，在此之后照明設備使用率開始出現下降，持續至23點時，還有約50%的人群會在客廳活動;臥室的照明設備的使用時間集中在19 點至23 點，但是臥室的照明設備使用率整體偏低，最大值為23 點的40.8%，這主要是由于人員一般不在臥室有太多的活動，導致臥室照明設備使用率較低且時間也較為分散。

2.3 電氣設備發熱量及逐時分布情況

住宅建筑中除了照明燈具外，電氣設備也是主要的發熱源。本次調查對目前住宅內的電氣設備進行了調查研究，對于衛生間中的燃氣爐、熱水器等設備雖然發熱量較大，但使用時間較短，所以未納入統計中。目前住宅內的電氣設備種類及分布為:客廳電視機1 臺，臥室電腦或書房電腦1 臺，餐廳冰箱1 臺，廚房電飯鍋、排煙機、微波爐各1 臺，結合目前市場主流電器設備的功率值并對其取平均可得住宅內主要電氣設備的發熱量。住宅內主要電氣設備功率值為:電視100 W、冰箱41.7 W、電腦125 W、電飯鍋700 W、排煙機220 W、微波爐1200 W。

住宅中的主要電氣設備中，廚房的電飯鍋、排煙機、微波爐使用較為規律，所以本次并未對這幾種電氣設備的逐時使用情況進行調查。而電視與電腦的使用隨機更大，所以對這兩種電氣設備進行了調查。

通過統計分析可知:電視機的周末和工作日的使用率分布近似相同，都是雙波峰的分布方式，在中午12 點左右達到最大，此后在20 點達到第二個波峰，不同的是工作日在20 點的使用率相較于周末更大一些，主要是周末人員外出較多造成;電腦的使用率分布在周末和工作日明顯不同，周末白天電腦使用率整體維持在一個較高的水平，而周末對于電腦的使用主要集中在晚上20 點至21 點。

3 室內擾量模型

本文根據住宅室內發熱量調查數據的統計分析，夏熱冬冷地區三個城市間的室內發熱量并無顯著差異，但室內發熱量周末與工作日明顯不同，所以室內擾量模型應對此進行區分。由于篇幅限制，本處只列出3 口之家的室內擾量模型。見表1。

表1 住宅室內逐時發熱量(三口之家工作日) 單位:W

4 結 語

通過調查研究，給出了夏熱冬冷地區居住建筑室內擾量模型，為該地區住宅建筑全年動態負荷模擬提供了合理的基礎數據。基于準確的動態負荷數據，實現對該地區空調系統合理的選型及運行管理，從而降低住宅建筑空調系統能耗，達到節能的目的。

［1]中國建筑科學研究院.JGJ 26—95 民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)［S］.北京:中國建筑工業出版社，1995.

［2]中國建筑科學研究院. JGJ 134—2010 夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準［S］.北京:中國建筑工業出版社，2010.

［3]簡毅文，江億.住宅室內發熱狀況調查［J］.太陽能學報，2006，27(2):159 -163.

［4]陸耀慶.實用供暖通風空調手冊［M］. 北京:中國建筑工業出版社，2008.