住宅建筑间歇采暖热工特性模拟分析
清华大学 李兆坚 江亿 燕达

随着能源价格的不断上涨以及人们节能意识的不断增强，为了减少采暖能耗和运
行费用，采暖系统越来越多地采用间歇运行方式。尤其是住宅采用分户计量采暖
系统后，其运行方式必将由以往的连续供暖改为白天上班停机（或低温供暖）、
傍晚回来后运行的间歇供暖方式。但间歇采暖的采暖系统容量应该如何确定？何
种建筑保温形式比较有利？应如何合理确定运行模式？间歇运行对室内舒适度有
何影响？这些都是目前在实际工作中经常遇到、亟待解决的问题。本文针对这些
问题，采用计算机模拟的方法，对住宅建筑间歇采暖的负荷、能耗、室内温度等
参数的变化特性进行模拟计算和分析，为住宅建筑热工设计、采暖系统设计和运
行模式的合理确定提供依据。

模拟方法与计算条件
2.1模拟方法
采用计算机模拟的方法，应用清华大学建筑技术科学系最新开发的“住宅建筑热环
境模拟工具包DeST-h”，对住宅建筑间歇采暖的热负荷、能耗、室内温度等参数的
变化特性进行逐时模拟计算。该软件包采用状态空间法进行计算[1]，得到了实测
数据的验证[2]，并在大量实际工程中应用。对短时升温过程热负荷变化情况，还
采用有限差分法进行模拟对比。
2.2 计算对象
计算对象为北京市一栋满足现行住宅节能标准的三层住宅楼，层高为2.7m，建筑
平面见图1。该楼每层16个房间，总共48个房间。
2.3 围护结构参数
外墙为240mm砖墙，采用聚苯板保温，厚度为40mm，传热系数为
0.75W/m2.K。内墙为240mm砖墙。屋顶为70mm现浇钢筋混凝土，采用聚苯板
保温，厚度为50mm，其传热系数为0.77W/m2.K。楼板为80mm钢筋混凝土。阳
台墙体为50mm泡沫混凝土。墙体水泥砂浆厚度为：里外均为15mm。楼板水泥砂
浆厚度为：上下均为20mm。门为单层木门，外窗为单层塑钢窗(1500×1500
mm)。内保温：外墙和屋顶的保温层设置在结构层的内侧，外保温：外墙和屋顶
的保温层设置在结构层的外侧。
2.4 室内采暖参数
除了阳台和门厅以外，其他房间均设置散热器。采暖室内温度设置为18℃。厨房
室温为16℃。卧室最多人数为2人，客厅最多人数为3人，每人发热量为53W。卧
室和客厅照明的最大发热量为每平米5W（平均为1.15W）。客厅设备的最大发热
量为每平米10W（平均为1.85W）。这些参数每天的逐时变化值均根据普通居民
的实际生活规律来确定。窗帘为开启状态。
2.5 通风参数
北向房间与外界的通风量为0.8次／小时，南向房间与外界的通风量为0.5次／小
时，阳台与外界的通风量为4次／小时，阳台内门的通风量为0.5次／小时。房间
互相通风量：夜间（晚上11～早上7点）0.5次／小时，其他时间2次／小时。楼梯
间向门厅的通风量：2次／小时。外界向楼梯间的通风量根据楼梯间温度场的实测
数据［3］来反推确定：1层：12次／小时, 2层：6次／小时，3层：0.5次／小
时。

2.6 间歇采暖运行方式
根据普通居民的实际生活规律，将采暖运行方式分为下列四种情况进行计算：
① 连续采暖。
② 每天停2小时：8～9时停暖。这是退休干部楼的情况。退休老人上午出去活动2
小时。
③ 每天停8小时：8～11时、14～17时停暖。这是在近处上班、中午回家的情
况。
④ 每天停10小时：8～17时停暖，其他时间供暖。这是在远处上班、中午不回家
的情况。
假设：各房间的采暖运行方式相同；供暖时采暖厨房的室温为16℃，其他采暖房
间的室温保持18℃；周末均为连续供暖；采暖季设定为3月15日～11月15日。
3 模拟计算结果与分析
采用DeST-h软件，对计算对象（48个房间）在不同的保温方式、不同的供暖方式
共8种不同工况下，全年8760小时的室内温度变化、采暖热负荷和采暖期能耗进
行模拟计算，得出大量的计算结果，主要结果见表1、2和图2～4。
3.1 采暖能耗计算结果与分析
由于计算结果繁多，故选取四个有代表性房间的计算结果进行分析。表1中百分数
为间歇采暖的节能率，它是与连续采暖相比, 能耗减少（或增加）的百分数。负数
表示减少，正数表示增加。从表1中可以看出：内、外保温方式对采暖总能耗的影
响很小，总体来说外保温方式间歇采暖的能耗稍大。间歇采暖的节能率比停暖的
时间比小得多。采暖热负荷越大的房间，间歇采暖的节能效果越大。如停暖时间
比为30％时，全楼节能率仅为10％。这是由于建筑物的蓄热作用，停暖期间消耗
建筑物的蓄热量；供暖期间，采暖设备在原有负荷的基础上，还要附加给建筑物
的加热量，弥补建筑物消耗的蓄热量，这使其热负荷大大增加，使间歇采暖的节
能效果大大减小。这一现象称为间歇采暖的蓄热转移效应。中间层南向房间(2号
房间)出现间歇采暖的能耗比连续采暖大的情况。这是由于其热负荷很小，停暖期
间的温降较小，而周边邻室的温降较大，由此造成了邻室传热，由于蓄热转移效
应，使供暖期间的采暖能耗大大增加，出现间歇采暖能耗略有增加的“奇怪”现象。

3.2 间歇采暖的室内温降
由表2可以看出：采暖热负荷较大的房间间歇采暖停暖时，温降也较大。顶层北边
3号房间的温降最大，为8.33℃，室内温度最低达到9.67℃。内保温的温降比外保
温大，但差值不超过1.5℃。由图2可以看出，开始停暖时温降较快，3小时后温降
速度变慢。

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3.3 间歇采暖的热负荷与设备容量
由表2和图4可以看出，为了使开始供暖时室内温度很快达到设计值，升温阶段的
热负荷很大。为了保证室内温度舒适度，采暖设备容量将大大增加，最大热负荷
需要增加
25％～58％。内保温的最大热负荷通常比外保温的最大热负荷略大。

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4 主要结论
4.1 节能效果
由于间歇采暖存在蓄热转移效应，在保证室温舒适性的条件下，间歇采暖的节能
效果并不明显。对于所计算的对象，停暖时间比为30％时（白天上班期间停暖10
小时），全楼平均节能率仅为10％。热负荷较大房间的间歇采暖节能率较大，对
于保温性能很好的新型节能建筑，其间歇采暖节能效果并不大；个别热负荷较小
的房间，停暖期间，其温降较小，而邻室的温降较大，出现了户间传热，造成了
间歇采暖能耗比连续采暖大的“反常”情况。另外，间歇运行将使采暖系统设备的效
率下降，这又使间歇采暖的节能效果进一步减小。因此每天停机时间小于4个小时
的短期停机间歇运行方式没有实际节能意义。增加升温时间，可以使升温的负荷
减小，节能效果提高，但它是以牺牲室温舒适度为代价，这是目前常见的情况。
本文研究的对象为全楼同时间歇的情况，对于个别户间歇的情况，由于户间传
热，该户节能效果将明显增强，但其相邻户的能耗将增加。
4.2 设备容量
要大大缩短间歇采暖室温回升时间，必须大幅度增加采暖设备的容量，要使室温
能够在1小时内回升到设计温度，设备容量必须增大25％～58％。对于考虑户间
传热的分户计量采暖系统，由于考虑了户间传热，其户内的设备容量已经有较大
的余量，因此其室内采暖设备的容量不宜增加。也就是说，在采暖系统设计时，
间歇采暖与户间传热两者不宜叠加考虑。否则将使采暖设备投资大大增加。但与
户间传热负荷不同，对于集中采暖系统间歇采暖方式，其运行期间的系统供暖总
负荷应相应增加，这可以通过提高供暖温度参数的方法来解决。
4.3 保温方式的影响
内、外保温方式对间歇采暖能耗的影响很小，外保温方式间歇采暖的能耗稍大。
由前面的分析可以看出，热容大的建筑间歇采暖的能耗大，但是由于内墙、楼
板、地面、家具等为房间热容主体，它们为不变量，再扣除窗面积，实际上，外
墙在房间总热容中所占的比例很小。因此外墙采用内保温还是外保温对间歇采暖
的影响很小。
4.4 间歇温降
开始停暖时温降较快，3小时后温降速度变慢。采暖热负荷较大的房间间歇采暖
停暖时，温降也较大。最大温降为8.33℃，室内温度最低达到9.67℃。内保温的
间歇温降比外保温大，但差值不大，通常不超过1.5℃。因此，对于北京地区满足
现行节能标准的节能住宅建筑，上班停暖的运行方式，室内管道设备不会出现冻
坏的问题。
需要指出的是，本文的结论是针对文中的计算条件得出的，如果计算条件与本文
的计算条件相差较大，其结论可能不同。
参考文献
1陈锋、邓宇春、薛志峰、吴如宏. 建筑环境设计模拟工具包DeST. 暖通空调，
1999，26（4）58～63
2简毅文、江亿. 住宅室温模拟和实测数据的一致性分析.住宅科技，2002，
（3），3～5
3 李兆坚. 住宅楼梯间供暖温差修正系数测试分析. 暖通空调，2003，33（1）38
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