供暖为什么按室外5℃划定:三步节能房13.3℃就已经该烧了,人和家电白送的温升只有4.7度,停暖那天室温只剩10.3度

规范表里其实给了两条线,大多数人只知道一条
翻开《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736 附录 A 里北京那一栏,除了大家熟知的供暖室外计算温度 −7.6℃,还有一组很少被提起的数字:
- 日平均温度 ≤ +5℃ 的天数:121 天,起止日期 11 月 13 日至 3 月 13 日,这期间的平均温度 −0.6℃
- 日平均温度 ≤ +8℃ 的天数:142 天,起止日期 11 月 6 日至 3 月 27 日,这期间的平均温度 +0.3℃
北京法定的采暖期是 11 月 15 日至次年 3 月 15 日,121 天,正好压在 5℃ 那条线上。也就是说,我们每年冬天"什么时候来暖气、什么时候停暖气",是由室外日平均温度跌破 5℃ 这件事决定的。
但 5℃ 这个门槛本身,从来没有谁把它算出来过。这一篇就把它算一遍:一个房子到底冷到什么程度才真正需要烧暖气,以及这个温度和 5℃ 差了多少。
先找一个能把"要不要供暖"说清楚的量
供暖这件事,本质上只有一个判据:围护结构往外散的热,有没有超过屋子里白捡的热。白捡的那块里,太阳辐射本文先放一边(后面说局限),剩下的是人和家电发出来的热,也就是内部得热 qIH,规范取 3.8 W/㎡。
把建筑的总热损失系数记作 K,室内设计温度 18℃,室外日平均温度记作 to,那么这一天的净需热量就是:
Q = K · (18 − to) − qIH
令 Q = 0,就得到"刚好不用烧暖气"的室外温度,本文叫它零负荷温度 t₀:
t₀ = 18 − qIH / K
式子里唯一有分量的那一项,是 ΔTfree = qIH / K。它的物理含义非常直白:人和家电白送给你的那几度温升。房子保温越好、K 越小,同样 3.8 W/㎡ 就越顶用。
而 K 可以从前两篇已经用过的耗热量指标反推:K = (qH + qIH) / (18 − te),te 是供暖期室外平均温度,北京取规范给的 −0.6℃。北京基准建筑(1980 年水平)qH = 31.7 W/㎡,三步节能(65%)是 11.1 W/㎡。
算出来是这样
| 建筑 | K [W/(㎡·K)] | ΔTfree | 零负荷温度 t₀ | 设计热负荷 Qd |
|---|---|---|---|---|
| 基准(1980) | 1.909 | 1.99 K | 16.0℃ | 48.9 W/㎡ |
| 三步节能 65% | 0.801 | 4.75 K | 13.3℃ | 20.5 W/㎡ |
| 四步节能 75% | 0.630 | 6.03 K | 12.0℃ | 16.1 W/㎡ |
三行结果全部落在 12~16℃,而规范划的那条线是 5℃。差了 7 到 11 度。
第一击:5℃ 是管理线,不是物理线
把 5℃ 理解成"开始冷了所以需要供暖",和物理事实差得很远。按上面的闭合式,北京一套三步节能住宅,室外日平均温度降到 13.3℃ 的那一天,围护散掉的热就已经等于人和家电发出的热——再往下降,理论上就出现了热缺口。
13.3℃ 在北京是十月的什么时候?用规范两条线做线性外推(阈值每升 1℃,天数增加 7 天),13.3℃ 对应的天数约 179 天;用按规范 5℃ 线标定过的正弦温度曲线逐日积分,得到 177 天,起 10 月 16 日、止 4 月 10 日。两种算法差 2 天。
而法定供暖期只有 121 天。物理上需要供暖的日子,比法定日子多了大约 56 天,前后各差约一个月。
有意思的是规范里那条 8℃ 线。把三步节能房的 K = 0.801 配上一九九五年代的内部得热水平(7.52 W/㎡,见本系列上一篇的推算),ΔTfree = 9.39 K,零负荷温度 8.6℃——几乎正好压在规范的 8℃ 线上。所以那 142 天的 8℃ 线,很可能不是随便给的,而是"房子够好、屋里人也够多"那个年代留下的经验值。
第二击:内部得热腰斩,把门槛抬高了
上一篇算过一件事:三十年间北京住宅的内部得热从 7.52 W/㎡ 掉到 4.36 W/㎡,主因不是家电变省电(家电反而涨了 55%),而是人均使用面积从 9.6 ㎡ 涨到 25 ㎡、照明换成 LED。
把这个变化代进 ΔTfree = qIH / K,零负荷温度会跟着动:
- 老房:ΔTfree 从 3.94 K 掉到 2.28 K,t₀ 从 14.1℃ 升到 15.7℃,抬高了 1.7 度
- 三步节能房:ΔTfree 从 9.39 K 掉到 5.45 K,t₀ 从 8.6℃ 升到 12.6℃,抬高了 4.0 度
气候在变暖,但"该烧暖气"的门槛温度却在往上走,两者是反着的。而且房子越节能,内部得热下降的影响越猛——三步节能房的门槛抬升幅度是老房的 2.4 倍。原因是 K 小了以后,同样的 3.8 W/㎡ 变化,除以一个更小的数,放大成更大的温差。
第三击:法定供暖期外,其实还欠着 12% 到 17%
把全年逐日日平均温度跑一遍,统计"低于零负荷温度"的累计温差(也就是以 t₀ 为基准的度日数),再对比法定 121 天之内的那部分,结果是:
- 三步节能房:法定供暖期外还欠全年热量的 12.3%,100 ㎡ 约合 51 m³ 燃气、133 元
- 基准老房:法定供暖期外还欠 17.1%,100 ㎡ 约合 213 m³ 燃气、560 元
再看两个具体日子(用规范温度曲线取值):
- 11 月 15 日开暖当天,日均 4.5℃:三步房已经欠了 34.3% 的设计热负荷,老房欠 45.0%。也就是说来暖气之前,房子已经亏了一阵子。
- 3 月 15 日停暖当天,日均 5.5℃:三步房还欠 30.2% 的设计热负荷,老房欠 40.9%。
如果停暖后完全不补热,只靠 3.8 W/㎡ 的内部得热,室内会稳定在"室外温度 + ΔTfree":
- 3 月 15 日(5.5℃):三步房自然室温 10.3℃,老房 7.5℃
- 3 月 22 日(7.5℃):三步房 12.2℃,老房 9.5℃
- 3 月 29 日(9.5℃):三步房 14.2℃,老房 11.5℃
这三个数字解释了很多人每年春天的共同体验:停暖后那一两周,屋里比室外只暖和一点点,穿棉袄坐着还是冷。要到 4 月 12 日前后,日均温度回到 13.7℃,三步节能房才真正进入"理论上不用烧"的区间——比法定停暖日晚了 28 天。
第四击:同一个量,两面性
ΔTfree = qIH / K 这一个量,同时管着两件看起来矛盾的事:
- 房子越保温(K 越小),ΔTfree 越大,零负荷温度越低——越晚才需要供暖
- 房子越保温,停暖后的自然室温越高——越抗冻
老房 ΔTfree 只有 1.99 K,意思是屋里的人和家电,拼尽全力也只能把室温抬到比室外高 2 度;三步节能房是 4.75 K,四步是 6.03 K。所以"保温好"的收益不止在省气费,还在于一旦断了热源,房子能自己撑住的温差大了三倍。
顺带把配暖气片的口径也对齐一下:设计热负荷由设计工况(−7.6℃)定,老房 48.9 W/㎡、三步节能 20.5 W/㎡;而一季烧掉多少气,由耗热量指标(供暖期平均 −0.6℃)定,老房 31.7 W/㎡、三步 11.1 W/㎡。前者配片数,后者定账单,两套数差 1.5 到 2.0 倍,而且节能等级越高差得越多——这就是为什么房子越节能,暖气片看起来越"配大了"。
这篇没算什么
四个需要说清楚的边界:
- 太阳辐射得热没计入。真实南向房间冬季白天还能再拿 1~3℃,所以实际的"不用烧"温度会比本文给的略高,北向房间则相反。
- 用的是日平均温度口径。日均 5.5℃ 的日子白天峰值能到 12℃ 以上,夜间接近 0℃,昼夜波动会让人体感比本文的稳态值更难受。
- 内部得热用的规范值 3.8 W/㎡。上一篇实测 2020 年北京住宅约为 4.36 W/㎡,用这个数三步房的 t₀ 会从 13.3℃ 降到 12.6℃。
- 温度曲线是按规范 1971—2000 年数据标定的正弦模型,近二十年北京冬季偏暖,实际 5℃ 线天数已少于 121 天。
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