兰州新区供暖期住宅建筑室温分布特征研究.pdf
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1、14No.9 in 2023(Total Vol.51,No.391)GreenBuildingsJournalofBEE2023年第9 期(总第51卷第3 9 1期)绿色建筑建筑节能(中英文)doi:10.3969/j.issn.2096-9422.2023.09.003兰州新区供暖期住宅建筑室温分布特征研究王晓霞,姬颖,谢静超,陈永灏,鞠贵冬,张玉聪,刘(1.北京工业大学绿色建筑环境与节能技术北京市重点实验室,北京100124;2.江苏双良低碳产业技术研究院有限公司,江苏江阴214431)摘要:北方城镇集中供暖能耗在社会总能源消耗中占有较大比重,不同的室温水平对供暖系统能耗要求也不同,研究
2、供暖期住宅区室温分布特征对于指导小区热力站运行具有重要意义。以寒冷地区兰州新区住宅建筑为研究对象,利用室温抽查数据得到供暖期室内温度现状与分布特征,一户住宅作为一个样本,此次研究共统计来自6 个热力站覆盖区域的2 8 57 个住户,每个住户均抽查客厅、主卧、次卧的温度。通过分析得到如下结论:供暖期室内温度较稳定,过热及欠暖住户比例分别为1.2%和1.5%;南向房间体感温度明显高于北向,源于太阳辐射的作用,实际南北向卧室空气温度差异仅为0.4;不同热力站楼栋呈现的垂直失调程度存在差异,热力站1、热力站3、热力站6 较为严重,温差范围达到4.3 6.0;楼栋室温水平与距离热力站远近有关,近热远冷,
3、平均温差为1.3。这些数据可为后续学者研究提供一定的借鉴参考。关键词:兰州;供暖期;住户;楼栋;温度分布中图分类号:TU83文献标志码:A文章编号:2096-9422(2023)09-0014-06Room Temperature Distribution Characteristics of Residential Buildings duringHeating Period in Lanzhou New DistrictWANG Xiaoxia,JI Ying,XIE Jingchao,CHEN Yonghao,JU Guidong,ZHANG Yucong,LIU Lei?(1.Beij
4、ing Key Laboratory of Green Building Environment and Energy-saving Technology,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China;2.Jiangsu Shuangliang Low Carbon Industry Technology Research Institute Co.,LTD.,Jiangyin 214431,Jiangsu,China)Abstract:The energy consumption of central heating in nor
5、thern cities and towns accounts for alarge proportion of the total social energy consumption domestically,and different room temperature levelshave diferent requirements for energy consumption of heating systems.Therefore,it is of great significanceto study the distribution characteristics of room t
6、emperature in residential areas during heating period forguiding the operation of thermal stations.This study takes residential buildings in Lanzhou New Area as theresearch object,uses room temperature spot check data to get the current situation and distributioncharacteristics of indoor temperature
7、 during heating period,and takes one house as a sample.A total of2857 samples from six thermal stations are counted,and each sample contains the temperature of livingroom,master bedroom and secondary bedroom.The conclusions are as follows:the indoor temperature inheating period is relatively stable,
8、and the proportion of overheated and underheated households is 1.2%and 1.5%respectively.Due to the effect of solar radiation,the apparent temperature of the south room isobviously higher than that of the north room.But the actual air temperature difference between thebedrooms in the south and north
9、is only O.4.T h e r e a r e d i f f e r e n c e s i n t h e d e g r e e o f v e r t i c a l收稿日期:2 0 2 2-0 5-0 6;修回日期:2 0 2 3-0 9-19*基金项目:国家自然科学基金青年项目(519 0 8 0 0 6)15王晓霞,等:州新区供暖期住宅建筑室温分布特征研究disadjustment among buildings of different thermal stations.Thermal stations 1,3 and 6 are more serious,and th
10、e temperature difference ranges from 4.3 t o 6.0 .T h e r o o m t e mp e r a t u r e l e v e l o f t h e b u i l d i n g i srelated to the distance from the thermal station.The closer the building is to the heat station,the higherthe temperature will be.The average temperature difference is 1.3.Thes
11、e data can provide somereference for the subsequent research of scholars.Keywords:lanzhou;heating period;residents;storied building;the temperature distribution0引言2019年北方城镇供暖能耗为2.13 亿tce,占全国建筑运行总能耗的2 0%。目前北方城镇集中供暖平均能耗为0.3 GJ/m,每年需要4 2 亿GJ热量来满足供暖需求。目前,燃煤、燃气锅炉每年排放约10亿tCO2,热电联产和电动热泵供热也需要排放部分CO,。习近平总书记在
12、2 0 2 0 年提出“碳达峰”“碳中和”目标,在此背景下减排为大势所趋,优化供暖需求显得尤为重要。本文通过研究供暖室温分布特征,可以有效地指导热力站运行,有利于“双碳”目标的实现。夏雨通过对西安实测数据分析发现,寒冷地区室温升高1,建筑负荷相应增加1.8 W/m,增幅是严寒地区的近两倍,说明室温情况对于寒冷地区的供暖能耗影响更大 2 。因此,本研究选择兰州新区作为研究对象,通过抽查该地典型住宅建筑室温情况,进行室温分布研究,为供暖系统节能降耗打下基础。近年来,众多学者对供暖期住宅室内温度进行了研究,如表1所示 3-7 。这些研究主要针对严寒和寒冷地区,总体来看,在供暖期不同阶段,这些地区室内
13、温度高低无明显规律性,但均位于人体热舒适范围内,整体室温水平偏高。室内空气温度是影响室内环境舒适性的主要因素,研究室内空气温度变化规律可为建筑节能提供理论依据8 。然而,室内温度受多种因素的影响,主要研究及结论如表2 所示 5.9-。可见,室外温度、太阳辐射以及建筑内部因素均对室内温度有影响。为保证室内温度处于热舒适范围,提高热用户满意度,建议采用高气密性门窗等可控措施节约能源。在供热系统运行时,会导致热用户冷热分布不均,其中垂直失调现象尤为普遍。肖先秀在热人户装差压阀和改成分户控制的基础上,每户再装一个DN20DN25的锁闭流量控制阀,可将每户的流量按需设定,对于边顶底角等住户,适当增加流量
14、,保障所需的供热温度 12 。这个方案在供回水温度为55/45、流量为每平方米2.5kg/h时,节约电能2 7%以上,室内节约热能2 0%以上,达到了良好的节能效果。因此,通过技术手段缓解室温失调现象对于节约能源有着重要意义。民用建筑供暖通风与空气调节设计规范(G B50 7 3 6 一2 0 12)中规定“严寒和寒冷地区在供暖季室内设计温度应采用18 2 4 13 。兰州市供热用热条例中规定“在供暖期内,住宅热用户的室内温度不得低于18”14 。为研究同一供热管网内住宅建筑用户室温分布特点,调整热力站供热负荷,满足节能要求。本次研究选取兰州新区2 0 2 0 2 0 2 1年与2021-20
15、22年两个供暖期典型住宅建筑室温抽查数据,分析位于建筑不同位置用户和小区不同位置楼栋的室温分布特征。表1供暖期住宅室内温度水平研究综述Table 1 Review of research on indoor temperature of residential buildings during heating period作者研究城市及区域研究成果王昭俊等人 3 哈尔滨供暖初期室内平均温度最低,为2 1.8;供暖中期为2 2.9;供暖末期室内平均温度最高,为2 3.0 供暖初期和结束期平均温度为2 3.0,供暖中期平均温度为2 4.0,供暖中期室内温度最高,供暖王涛 4 哈尔滨期温度均接近于人
16、体热舒适的上限杨晓敏 5平顶山供暖初期室内温度高于供暖中期和末期供暖期室内平均温度为2 2.3;供暖初期室内平均温度最低,为2 0.7;供暖末期室内卢毅16 严寒地区平均温度最高,达到2 3.0 整个供暖期室温范围为18.6 2 5.8,供暖初期室内平均温度最高,为2 3.6 4;供暖中期为2 3.5,段冠囡 7 沈阳供暖末期室内平均温度最低,达到2 2.59 1抽样调查方法兰州新区建成时间较短,建筑较新。本研究采取抽样调查的方法,分别于2 0 2 0 2 0 2 1年与2 0 2 12022年两个供暖期的前、中、末期抽查各热力站所负担的小区热用户室温,选取6 个小区热力站,供暖半径相近且用户
17、性质统一,供暖末端为散热器。16WANG Xiaoxia,et al.Room Temperature Distribution Characteristics of Residential Buildings during Heating Period in Lanzhou New District表2 供暖期住宅室温影响因素研究综述Table 2 Review of influencing factors of residential room temperature during heating period作者研究城市影响因素杨晓敏 5平顶山室外温度影响供回水温差,从而影响室内温度同一
18、层房间左右用户通过墙板传递的热量对中间非供暖的用户影响较少,而对于不同层房间,上下供暖侯佳煜 9 南京住户通过楼板传递的热量对中间非供暖用户的影响较大王可 10 室外温度、阀门开度与回水温度一建筑外部因素(太阳辐射、室外温度、室外渗透风)、建筑内部因素(户间传热、室内热源、室内蓄热体)杨先亮等人 1和建筑本身材料调查内容包括测温时间、用户位置信息(楼号、单元号、房间号)以及用户房间的朝向和温度,具体测温位置包括客厅、主卧和次卧,同时对散热器是否改造、有无放水装置以及暖气片是否装修进行调研。在选择用户时,本研究依据楼栋位置与热力站间距离不同在6 个小区内选取多个楼栋进行室温抽查,每个热力站所测温
19、的热用户在垂直方向上均匀分布,包含顶层、底层以及中间各楼层。表3 统计了6 个热力站内采集的样本数量。测量室内温度时选择台湾TES13 6 2 自记录温度记录仪,精度为0.4。为了避免太阳辐射和室内热源对测量结果产生影响,本研究测点布置于房间的东西南北角以及房间中心距离地面1.1m、距离内墙0.5m的位置,将测得的5个室温数据取平均值即为该房间的室内温度。2结果分析2.1供暖季划分兰州新区建于2 0 12 年,地处青海、甘肃和宁夏3个省的交界地带,属于寒冷地区,该气候区的设计要求为应满足冬季保温,部分地区兼顾夏季防热 13 。兰州市供热用热条例中规定“兰州市供热期为当年11月1日至次年3 月3
20、 1日”14 O表3 热力站样本数量情况个Table 3 Sample number of thermal stations(pcs)站名总样本量供暖前期样本量供暖中期样本量供暖末期样本量南向主卧样本量北向次卧样本量热力站1404161161热力站2224119119热力站3873300300509220845热力站4146104104热力站5233162162热力站6972463463Wang等人为了研究严寒地区过热住宅的热适应性,对哈尔滨进行研究,根据对室外温度的监测,发现哈尔滨日平均室外温度整个冬季在3 0 10 之间波动,平均温度大约是-10,因此将-10 定为划分供暖季的边界温度 1
21、5。为了更加准确地划分供暖期,防止个别年份室外气象数据具有独特性,本文选取兰州新区典型年的室外气象数据,其温度变化情况如图1所示。本文采用日平均室外气温最小值(-11.7)与最大值(12.7)的平均值(0.5)作为划分界限如图1所示,11月2 5日的日平均室外气温下降至0.5以下,并于2 月12 日反弹至0.5以上。因此,这两天分别成为供暖中期的开始和结束。综上,兰州新区供暖前期为11月12 5日,供暖中期为11月2 6 日至次年2 月12 日,供暖末期为2 月13 日3月3 1日。2.2供暖期全区室温分布本研究将基于2 0 2 0-2 0 2 1年和2 0 2 12 0 2 2 年供暖期6
22、个热力站中热用户室内平均温度、客厅温度、主卧温度和次卧温度来分析室温分布情况。热用户各房间温度分布情况如图2 所示,室温数据分布见表4。3025前期中期未期208153月2 9 日12.7 1050-5-101月18 日11.7-15图1兰州新区典型年室外温度Fig.1 Typical annual outdoor temperature in Lanzhou New Area图2 显示了兰州新区过热及欠暖现象均不明显,过热及欠暖现象主要发生于供暖前期和供暖中期,比例分别为1.2%和1.5%,平均温度分别为2 4.8 和16.3,偏离舒适范围程度较小。除热力站调节问题外,造成温度不达标的原因有
23、4 点:楼栋内存在住户私自改装散热器的现象;管道有堵塞,清洗后温度可达标;周边住户停暖;阀门开度不合适。王晓霞,等:州新区供暖期住宅建筑室温分布特征研究282826符合标准区间比例:9 7.3%26符合标准区间比例:9 7.2%2424222220/2018181625%75%1625%75%141.5IQR内的范围141.5IQR内的范围12中位线12中位线10口均值10口均8算常值8算常值66供暖前期供暖中期供暖末期供暖前期供暖中期供暖末期(a)室内平均温度分布(b)客厅温度分布(a)Meanindoortemperaturedistribution(b)Temperaturedistri
24、butionin livingroom282826符合标准区间比例:9 7.5%26符合标准区间比例:9 7.0%2424222220/2018181625%75%1625%75%141.5IQR内的范围141.5IQR内的范围12中位线12中位线10均口10均值算常值口88算常值66供暖前期供暖中期供暖末期供暖前期供暖中期供暖末期(c)主卧温度分布(d)次卧温度分布(c)Temperaturedistribution in masterbedroom(d)Temperature distribution in the secondary bedroom图2 热热用户各房间温度分布Fig.2
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