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基于被动式住宅建筑的新风能耗分析
新风网      2021-09-14 10:38     来源:     浏览量:17231

  

摘要:因室内住宅空气品质对人体的重要影响作用,住宅厨房卫生间排风与新风的供应与其所带来的能耗的增加越来越受到人们的重视。本文通过对中国北方地区住宅采暖时期的厨房卫生间排风与新风的供应或补入运行工况进行模拟,分析在不同种工况下因室外新风所产生的能耗量,用以处理住宅节能与保持室内空气质量这一矛盾问题。

  关键词:新风负荷,室内空气品质,被动式住宅建筑,能耗分析

  1 引言

  可持续发展是当代社会文明进步的重要标志。当人们逐渐提高对生活品质的要求时,对能源消耗的增长与可持续发展形成了一种挑战。作为人们必不可少生存条件、也是能耗的大户――住宅建筑在人类可持续发展中具有重大的影响作用。因而被动式住宅建筑是我们研发的目标。中国北方地区的住宅,冬季室内的新风大多依靠门窗缝隙补入,设计计算中通风换气次数大多取0.5次/小时,其摄入量在厨房卫生间排风系统的正常使用下是远远不够的,这就需要增设新风装置,进行有组织的通风处理。新风的补入自然会提高空气的品质,但同时会造成一定程度上的能源消耗。为此,我们需要寻求一种恰当的能源可持续利用方式来避免能源的浪费。住宅新风能耗作为被动式住宅建筑的重要影响因素是本研究分析的对象。

  2 研究内容

  2.1建筑模型概述

  本文运用DeST-h软件分析住宅建筑随室外气温逐时变化时的新风负荷能耗。建筑模型为中国辽宁沈阳地区的某单元栋住宅楼,建筑总面积为1185.3m2,共六层,一梯两户,每户两室两厅一卫一厨,南北朝向,层高2.9m,每户面积为85.66m2,其中每户厨房面积为8.6m2,卫生间的面积为4.45m2。采暖时间为11月1日~3月31日。建筑围护结构的传热系数如表1。

  2.2不同模式条件下的气流组织分析

  被动式住宅建筑应该具有良好的室内空气品质,卫生通风是保证良好的室内空气品质最低标准。为此,在仅靠自然通风方式的情况下增设对厨房、卫生间的卫生排风是十分必要的。

  当利用新风供应处理装置对室内住宅进行新风换气处理时,有效组织室内气流,同时因厨房、卫生间的排风系统的开启,有利于室外空气主动置换室内空气,充分改善室内空气品质。

  相反如果厨房、卫生间的排风系统的没有开启,将会使室内空气污染物无法从浓度低的居室流入浓度高的厨房、卫生间进行集中排放,并可能发生相反的污染扩散,致使室内空气品质恶化。

  新风的增加将会使总体采暖负荷有所增加。如果采用全热交换新风处理装置,能够在采暖季节有效地回收排风中的热量,将废弃的能量重新加以利用。减少一定量的新风负荷,进而减少采暖负荷,将节约能源、保护环境、提高经济性以及提高设备利用率等多方面融为一体,实现可持续性住宅建筑的多功能性。

  由此可知有效地开启厨房卫生间的排风系统可在一定程度上保证了室内建筑环境的可持续发展。

  2.3 厨房卫生间排风装置开启时通风作息时间的设定

  厨房排风系统的通风作息时间比较固定,一般选在炊事时间开启排油烟机进行排风。住宅建筑的炊事时间大多为:工作日选早7点和晚6点,休息日选早8点、中午12点和晚6点。排油烟机换气次数取10次/h,其余时间取0.5次/h,具体分布如图1所示。

  由于居民不同的生活规律,卫生间排风系统的通风作息时间比较随机。实际设计中设定排放量100~250m3/h,折合成换气次数为10~20次/h。为了保证室内空气充分进行有组织的排放,卫生间排风扇的开启时间不仅仅局限于对卫生间使用的时间,而是根据人员的作息时间制定通风作息时间,分别取如下两种模式。

  模式A 人在房间活动时取最大排风20次/h,睡眠后2h与睡醒前2h取12次/h,其余为0.5次/h,如图2分别列出工作日与休息日24h的新风换气次数。

  模式B 人在房间活动时取12次/h,其余为0.5次/h,如图3分别列出工作日与休息日24h的新风换气次数。

  2.4厨房卫生间排风装置开启与不开启的新风负荷能耗分析

  根据《居住建筑节能设计标准》规定,居住建筑冬季采暖的室内热环境应达到通风换气次数不低于0.5次/h。本文以0.5次/h换气次数为基本模型,计算并比较在冬季采暖季节厨房卫生间排风系统不同开启工况下的新风负荷量。

  工况1当厨房排油烟机、卫生间排风系统均不开启时,取自然通风换气次数0.5次/h ;工况2当厨房排油烟机、卫生间排风系统全开启时,卫生间按模式A排风;工况3当厨房排油烟机、卫生间排风系统全开启时,卫生间按模式B排风。

  现将通过计算并进行采暖季节的逐月累加,汇总在图4中。

  通过分析可以表明,当住宅建筑厨房卫生间的排风系统全部开启时,新风负荷明显有所增加,在一月份中负荷达到最大。

  3 计算分析

  计算结果如下:工况1 采暖季节新风累加负荷为42480.15kwh;工况2 采暖季节新风累加负荷为55853.88kwh,新风负荷相对增加率为31.48%;工况3采暖季节新风累加负荷为44738.39kwh,新风负荷相对增加率为5.31%。

  通过计算表明当对厨房排油烟机、卫生间排风系统采用采用工况2的通风换气次数时新风负荷相对增加31.48%,而采用工况3的通风换气次数时新风负荷相对增加5.31%。通过对比可知,对于住宅建筑,适当地控制新风摄入量的增加时,新风负荷并没有像人们所想象的成为建筑能量消耗的负担。通过主动引入新风量使室外空气充分置换成室内空气,这种通风方式不仅改善了室内热环境质量,还避免了由于室内环境的破坏产生的病态建筑综合症(SBS),为人类健康的可持续发展提供了必要的保障。

  4 结语

  (1)在被动式住宅建筑中,由于厨房、卫生间的污染源比较集中,采取及时开启厨房排油烟机、卫生间排风系统,特别是延长卫生间排风扇的开启时间的方法去除污染物是十分必要的。

  (2)利用新风供应处理装置对室内住宅进行新风换气处理,不但有组织地使室内外空气进行交换,还通过及时的补风,使排风系统能有效地排除人体活动产生的有害物和室内家具、装修材料散发的有毒物质,保证室内卫生条件。虽然增加了引入新风设备的耗电量,因新风的补入,降低了厨房卫生间的负压,使排风系统中风机的压头有所降低,减少了部分排风系统的耗电量,两者可以相互抵消一些能耗。随着人们消费需求的多元化,针对住宅研发安全节能、清洁环保的新技术、新型产品,成为推进国家被动式建筑的建设与发展的必要手段。

  (3)有组织地添加新风摄入量后,新风负荷并不会盲目地使采暖负荷大幅度增加,新鲜、清洁的空气有利于人们的生理健康和心理健康,使室内空气品质在一定程度上有所改善,为人们营造了舒适的生活居住环境。节能并不应该以牺牲人们对健康舒适环境的追求为代价,而是在保证身心健康的基础上,采取措施尽量减少新风能耗,这对于人类生存的可持续发展有着很大的意义。

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