地源热泵运行监测与建筑能耗模拟（可编辑）

1、地源热泵运行监测与建筑能耗模拟 华中科技大学硕士学位论文地源热泵运行监测与建筑能耗模拟姓名:谢运生申请学位级别:硕士专业:供热、供燃气、通风及空调工程指导教师:胡平放;董春桥20090531 摘 要 近年来,可持续发展已经成为我国重要的发展战略,能源问题是制约可持续发展的重要瓶颈,所以国家大力推行各种节能措施,衣食住行中,“住”是耗能的昀大户,行次之,为了解决“住”的能耗过高这个问题,绿色建筑的概念应运而生,绿色建筑包括节能,环保,舒适等多个方面,节能是绿色建筑的重中之重,建筑的能耗是多方面的,空调设备是建筑里面的耗能大户,地源热泵系统由于其高效、节能、环保的特性而获得了国家的大力支持,并且成

2、为推广绿色建筑的重要一环,如何让绿色建筑更快更好的发展呢?一种理念要想得到快速的发展和推广,必需有相应的政策和制度,绿色建筑能效测评正是让绿色建筑能快速深入人心的重要政策,本文结合清江花园实际工程,遵循绿色建筑能耗控制的 4 个阶段进行分析,即规划阶段(对应本文 BIN 方法能耗估算),设计阶段(对应本问的 DeST 能耗模拟),施工阶段,运行与管理阶段(对应本文地源热泵运行数据监测),并对以上几种方法得出的结果进行对比分析,挖掘节能潜力,本文将在第二章详细介绍 BIN 方法的原理,DeST能耗模拟软件的具体情况以及实际工程监测的过程及数据处理方法,第三章则是针对清江花园实施 BIN 方法计算

3、, DeST模拟,处理实际监测数据得出实际能耗,即对各结果的差异进行探讨,并找出原因。 通过对三种方法所得结果的分析与对比,讨论各种方法的优缺点,并提出改进意见,证实各种方法的有效性及相对准确性,论证了简单能耗计算?相对精确能耗模拟?建筑运行监测及分析这一能耗控制手段在能耗测评活动中实施的可行性,并对能耗模拟和运行监测进行展望。关键词:运行监测 BIN能耗计算 DeST能耗模拟I Abstract Recently, The sustainable process of development has turned into the most important stratagem in ch

4、ina, while the lake of energy sources has block it off, so energy saving has be imperative under the situation. Buildings consume most of the energy employed in basic necessities of life, so Green Buildings emerge as the times require. Green Buildings is about some buildings which have got character

5、s as energy saving, environmental protection, comfortable and so on, energy saving is the basic charactersThe HVAC system take a huge share in energy needs of a building, because of its high efficiency, energy saving, environmental protection features, Ground-Couple heat pump system wins an abroad s

6、ustain by state, and its characters is so adapt to the Green Buildings that Ground-Couple heat pump system expand rapidly in last years, this paper will presents a case study of operational ?monitoring and energy- simulating based on a real project, Qing Jiang uptown, to initialize a case study in t

7、he Qing Jiang uptown studiedA methodology is developed, which has four phases, show as follow, the first part: set a model based on BIN to calculate the uptowns energy consumption. The second part: set a model based on physical principleDeST as an auditing and predicting tool in order to forecast bu

8、ildings energy consumption. The third part: take a accurate operational ?monitoring to the buildings and collect all the energy consumption data and the last: make some comparisons among the energy consumptions come from BIN, DeST simulation and collect data. Then find the difference of the three en

9、ergy consumptions and investigate the relation about themBy comparing the energy consumptions come from BIN, DeST simulation and collect data, the advantage and the disadvantage about BIN,DeST or collect data used for energy consumptions is given, and then put forward some prospect about energy savi

10、ng and Green Buildings Key word :Operational ?monitoring BIN DeST simulation II 独创 性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名: 日期: 年 月 日 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机

11、构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密,在年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密。 (请在以上方框内打“”)学位论文作者签名:指导教师签名: 日期: 年月日 日期: 年月日1 绪论 1.1 课题研 究的背景 1可持续发展已经成为国家发展的重要战略 ,高能耗的工业发展模式已经严重制约我国经济的健康发展,为了解决这些问题,国家大力发展可再生能源,地源热泵以其优秀的可再生能源利用率在我国获得了飞速的发展,绿色建筑应运而生,国家也通过法律的方式规定建

12、筑建造应符合的能耗标准,绿色建筑测评及建筑能耗的模拟是实施绿色建筑节能标准的重要途径,本论文即从能耗模拟与运行监测入手,探索节能的新方法。 可持续发展已经成为我国乃至世界重要的发展战略,也是科学发展观的重要体现,可持续发展是二十世纪八十年代提出的一个新的发展观,它的提出是应时代的变迁、社会经济发展的需要而产生的。1987 年,世界环发委员会主席布伦特兰夫人第一次提出“可持续发展”概念,在我国,通过社会发展的经验总结与提炼,可持续发展已经有了明确的概念, “可持续发展就是既满足当代人的需求,而又不损害后代人满足起需求的能力的发展.它具有这样的意义:坚持以人为本的全面,协调,可持续发展的科学发展观

13、,正确处理好人口、资源、环境之间的关系”,能源危机是制约可持续发展的关键因素。我国在资源总量上是个资源大国,但是人口基数大,相对的人均资源占有率就变得很低了,所以从平均资源这个意义上来说,我国算是个资源贫乏的国家。另一方面,我国一直保持着高速的经济增长,然而在高速经济增长的背后是能源的高消耗,能源消耗速率可以说也是国际领先的。相对资源贫乏和能源高速消耗一起构成了我国能源危机的典型状况,让我国政府毫不犹豫地把降低能耗作为可持续发展的重中之重,在2000年可持续发展战略报告中指出:“在未来的几十年中我国把降低能耗、提高能源利用效率和减少环境污染作为新世纪能源战略依据” 。 地源热泵是一种循环利用浅

14、层地热资源的热泵技术,它和普通热泵一样既可供2热又可制冷,又有独特的地热循环利用的节能优势 。达到一定深度的地层在未受强1 干扰的情况下能常年维持恒定的温度,这个温度远高于冬季的室外温度,又大大低于夏季的室内温度,地源热泵正是利用这个特点,在冬季通过热泵机组把大地中的相对高温热量升高到一定温度后对建筑供热,夏季则通过热泵机组把建筑物中的多于热量排放到相对低温的大地,从而达到使建筑物降温,或则是制冷的效果。推广地源热泵系统已成为我国建筑节能发展的重要手段。地源热泵系统的优势在于:和常规的供热空调系统相比大约节能50%,是一种利用可再生能源,高效节能,无污染的既可供暖又可制冷的新型空调系统,而且地

15、源热泵省去了锅炉和冷却塔等一些设备,使系统地维护更为方便,地埋管埋于地下,即美观又不占空间,一次施工永久受用,是一种独特的空调系统。推广地源热泵系统对于调整我国能源结构也有很大的作用,基于我国的基本国情及经济实力,发展地源热泵技术是充分利用可再生能源的重要措施。用可再生能源逐步替代常规能源是一个世界趋势,我国也已经颁布了可再生能源法,并大力加快发展可再生能源的步伐,努力落实国家提出的建设节约型社会和发展循环经济这个方针。地源热泵供暖空调系统通过吸收大地的能量再由热泵机组向建筑物供冷供热可广泛应用于商业楼宇、公共建筑、住宅公寓、学校、医院等建筑物,是可再生能源在建筑中应用的重要组成部分。 绿色建

16、筑:所谓“绿色建筑”的“绿色”,并不是指一般意义的立体绿化、屋顶花园,而是代表一种概念或象征,指建筑对环境无害,能充分利用环境自然资源,并且在不破坏环境基本生态平衡条件下建造的一种建筑,又可称为可持续发展建筑、生态建筑、回归大自然建筑、节能环保建筑等。绿色建筑是指在设计与建造过程中,充分考虑建筑物与周围环境的协调,利用光能、风能等自然界中的能源,昀大限度地减少能源的消耗以及对环境的污染。绿色建筑的室内布局十分合理,尽量减少使用合成材料,充分利用阳光,节省能源,为居住者创造一种接近自然的感觉。以人、建筑和自然环境的协调发展为目标,在利用天然条件和人工手段创造良好、健康的居住环境的同时,尽可能地控

17、制和减少对自然环境的使用和破坏,充分体现向大自然的索取和回报之间的平衡。 1.2 地源热 泵运行监测的 内容 地源热泵运行监测是一项周期较长的工作,需要持续的投入精力,也需要合理2 安排和统筹规划,需要足够的测量设备以满足统计所需要的所有数据的测量,地源热泵监测的几个主要数据是,室外气象,土壤温度,用户侧供水回水温度,用户侧4流量,埋管侧供水回水温度,埋管侧水流量,机组耗电量,水泵耗电量等等 。这些数据在时间上也需要尽量完整,虽然在监测过程中有些时间段因为客观原因无法测量,如果时间段够短可以插值补上,当监测完毕之后应当处理数据,剔除那些完全不合理的数据,对于监测过程中出现的事故应给以记录,比如

18、说停机维护,遇强冷天气加装加热器等,只有用更好的研究态度才能获得更好的数据。 1.3 建筑运 行监测与能耗 模拟国内外研究现 状 1.3.1 国 外 研究现 状 在国外的发达国家,建筑的运行监测工作开展较早,在监测和节能方面也做得比较多,特别是在系统化和网络化方面做得比较好, Neto, Alberto Hernandez Fiorelli, Flavio Augusto Sanzovo等人分别使用软件模型法和人工智能神经网络法对一个建筑模拟能耗,并对结果进行对比分析。他们选取的对象是巴西的圣保罗大学的管理中2心,这个建筑是由两栋六层的楼组成,建筑面积约为 3000m ,建筑的朝向北偏西43度

19、,建筑使用时间是早上8点到晚上6点,建筑内工作人员大概有1000人,空调系统由窗机和部分独立空调组成。使用Energy-plus作为能耗模拟工具,得出的能耗与80%的历年数据偏差不超过13%,同时他们也指出在模拟过程中,设备热扰和人体负荷等与气象参数无关的能耗也很大程度影响准确性,而对结果昀有影响力的当属系统的COP。条件对于能耗的定量影响如下,室外干球温度偏差正负一度时,能耗偏差2.3%,2湿度偏差正负5%时,能耗偏差1.6%,太阳辐射强度偏差正负20W/m 时,能耗偏差50.3%,他们的模拟结果显示室外干球温度对模拟的准确性影响比较大 。“Onut, S. and S. Soner等人对土

20、耳其的32个五星级酒店进行了能耗分析,他们指出,由于Antalya Region的酒店在能源消耗比例急剧上升,而当时也没有能源有效利用和管理的指导性思想或者是法规,虽然能耗类论文中有大量的节能模型,但是很少有论文涉及到比较各系统对能源利用的有效性, Onut, S. and S. Soner使用一个独特的多输入和多输出的线性模型来模拟这些酒店的能量流,昀终得出的结论是 32个酒3 6店中只有8个是相对节能的,其他24个都存在能源耗费过高。”“Caglar Selcuk Canbay,Arif Hepbasli,Gulden Gokcen等人对意大利的一个贸易中心进行能耗评估,并对贸易中心的HV

21、AC系统的运行过程进行研究改造以降低能耗。通过研究,得出了以下结论:减少化石燃料而更多的使用电力对提高建筑的性能有重要的影响,通过改进空气处理机组,贸易中心和非饮食商店在夏天的节能潜力可以达到22%左右,楼宇智能管理系统在运行管理过程中对能耗的管理有待加强,另外需要更多的物业管理人员更熟练的使用楼宇管理系统,而且建议在建筑运行阶段昀7好雇佣一名专业的节能工程师来控制能耗和进行节能审计 。”近年来,空调系统的高能耗让建筑节能受到了广泛的关注,尽管模拟软件成为了建筑能耗分析的昀主要的工具,但是软件得出的结果的可靠性往往因为软件不能完全模拟实际环境而显得薄弱,因此,需要软件能耗模拟和实际运行监测结合

22、使起来,“M.perez de Vinaspre,M.Bourous,A.Coronas,A.Garcia,V.Sotl,/.azo为了对西班牙塔拉戈纳省的一个吸收式空调系统能耗进行实际运行监测和模拟分析,并让结果进行对比,在原有的监测系统上添加探测器和流量计,并完整的记录了2002年夏天该系统的所有数据,然后让模拟空调系统的数据与运行监测的数据进行了对比,得出的结论是,空气处理机组的能耗占总能耗的60%,风机盘管占18%,水泵能耗和管道损耗占22%,空调机组提供的冷量比模拟计算的末端耗冷和管路冷量损耗之和要小,主要原因是计算过程中使用温度的差异以及计算机组表面温度使用的方法不当,8总的来说实

23、际运行监测所得出的机组供冷量小于模拟计算所需要的耗冷量” 。 国外学者在对酒店的能耗模拟和运行监测做的比较多,因为酒店是集餐饮,娱乐,住宿于一体的建筑综合体,能耗比较高,相对的节能潜力也比较大,Karagiorgas, Michaelis Tsoutsos, Theocharis Moia-Pol,等人针对希腊的一些具体典型意义的酒店,做了一个模型进行模拟,他们在文中指出,为了更好的在就酒店设计过程中遵循节能和对环境更加友好这个理念,减少化石燃料的使用,针各种不同能耗类型的酒店(这些酒店分布在山区,城镇,沿海等各个地区),建立了一个完整的模型,该模型能模拟酒店各种能量的流入和能量的流出过程,并

24、昀终得出酒店的能耗。然后与实际耗能进行了对比,在他们对希腊一个豪华酒店的模拟过程中,能耗计算能精确9到平均一个午餐耗能5.5 kWh ” 4 1.3.2 国 内 研究现 状 对地源热泵系统运行情况进行测试,是了解地源热泵系统运行与能耗情况的重要手段。到目前为止,有部分国内学者对地源热泵系统在建筑中的运行性能做了分析和相关调研,也有学者采用数值模拟方法和结合实际实验对地源热泵的长期性能进行研究。但总体来说研究较少,几个国内在监测分析的事例如下。 10天津大学的王华军 等人做了地源热泵系统长期运行特性的实验研究,针对一2个3715 m 地源热泵系统,进行了系统运行特性的长期测试实验。结果表明,“长

25、期运行条件下,热泵机组平均COP分别为3.55冬季和2.80夏季,冬季工况和夏季工况的系统COP分别呈递增和递减趋势,且变化规律可表述为指数形式。与冬季工况相比,夏季工况的系统COP波动较大,而且在初始阶段存在一个峰值”。 11张树信 等人测试了北京某写字楼地源热泵机组在不同供暖期的运行参数,分析了热泵机组运行性能。“发现热泵机组的性能系数COP和系统能效比EER在不同供暖期相差较大;在埋管水流量、进出口水温差相差不大的情况下,埋管水出口温度经过一个供暖期后降低了2.96摄氏度;分析了产生的原因,并提出优化地源热泵设计的11意见。与空气源热泵、锅炉取暖进行了比较, 证明了系统的节能性” 。 能

26、耗模拟方面,自从 DeST发布正式版本以来,已有大量的专家学者采用该软件进行能耗模拟或者是能耗分析,昀有影响力的当属国家游泳中心,国家大剧院的DeST模拟分析与辅助设计,一些高校的老师和学生利用 DeST做了一些较有特色的12模拟,湖南大学的张国强、许艳 利用 DeST 对长沙建筑做了通风方面的模拟,针对长沙地区一栋办公建筑,模拟在不同的建筑围护结构重型墙、轻型墙,保温材料、普通材料、变换窗户面积、改变通风时段、换气次数等各种条件对建筑蓄热和夜间通风技术效果的影响, 通过对办公建筑不同的换气次数、窗墙比、通风时间段、蓄热体的实验和研究,分析了各种情况下昀高温度的降低、时间延迟以及温度波动幅13

27、度的变化,得出了较满意的结论。山东建筑大学的张亚杰,尹纲领,李永安 等人采用 DeST能耗模拟软件,对济南地区一标准房间在不同结构和不同基础室温,研究了不同围护结构对基础室温的影响,并在此基础上提出了一些满足舒适性要求的节能措施。赵峰,邵林广利用 DeST对两个应用地下水源热泵的工程进行实例分析,并5 将地下水源热泵与空气源热泵的耗电量进行比较,得出了水源热泵夏天平均节能1423.6%,全年平均节能 21.5% 的结论,为用 DeST分析热泵开辟了一条新途径。 1.4 本课题 研究的具体内 容及意义 本课题针对武汉清江花园这个实际项目,先用BIN方法粗略的估算该项目的能耗,然后运用DeST对清

28、江花园小区进行精确的能耗模拟,得出负荷和能耗,结合清江花园实验测试结果进行比较分析,遵循建筑能耗控制的4个阶段,规划阶段(对应本文BIN方法能耗估算),设计阶段(对应本问的DeST能耗模拟),施工阶段,运行与管理阶段(对应本文地源热泵运行数据监测): (1)BIN方法阶段:使用一种简洁,高效,不要求复杂建筑信息的能耗计算方法,来适应建筑规划阶段的粗略能耗估算,本文采用了BIN方法。 (2)DeST能耗模拟阶段:为建筑设计阶段提供一种比较精确的,能得出整栋建筑,各小房间以及各独特功能房间的逐时负荷的复合模拟方法,便于较精确的设计房型,为建筑节能提供可靠的参考信息。 (3)结合实际项目,对地源热泵

29、系统进行运行监测, 利用现在较先进的监测技术,以年为周期,逐时记录建筑正常运行时各种系统,各种设备,以及各种耗能服务所耗费的能源,然后集中处理,找出建筑能耗的特点,并寻找可以改进的地方,达到建筑节能的目的。 本课题以试验和仿真模拟为手段,其主要科学意义是 (1)进一步完善和推广简单易用的能耗计算方法(本文以 BIN方法为例) (2)为绿色建筑系统评估提供更精确的计算机能耗模拟 (3)为地源热泵空调系统优化高效运行提供工具与基础数据(运行监测)。 通过本文的研究,作者希望对建筑测评和各种能耗计算技术的研究,分析3种适合建筑在不同建设周期的能耗控制方法,希望能为建筑能效测评推广起到积极的推动作用,

30、从而能在一定程度上缓解建筑耗能过大的压力,减少对不可再生能源的依赖性,为推行可持续性发展战略贡献一份力量。6 2 BIN 方法,DeST 能耗模拟及运行监测的研究 建筑能耗计算方法:现阶段,建筑能耗的模拟方法有两种,一种是运用不稳定传热理论基础上的软件动态模拟能耗及分析,另外一种是参考稳定传热基础上的静21态能耗分析方法 。静态处理方法主要有:度日数法,当量峰值小时数法,设备满负荷小时数法,BIN(温频)法,这些方法简单实用,上手方便,一般的设计计算人员和管理人员经常采用,动态能耗模拟方法对室内各种能耗扰量考虑比较细,当然得到的结果也相对准确,利用计算机的虚拟性可以频繁的改变室内外参数来进行动

31、态的负荷计算,以及对空调系统全年能耗进行动态模拟计算。 2.1 能耗计 算方法之 BIN 法 BIN 法是一种比较易用的能耗计算方法,它适合以室内负荷占主导的建筑。且适用面比较广,可以用来计算空调供冷,也可以用来做采暖能耗分析,它在计算之前要先算出不同室外温度下的瞬时能耗,然后再与不同温度所对应的小时数(即一年当中出现该温度段的时间,单位为小时)相乘,昀后累加变成负荷,然后乘以不22同温频段的小时数,累加后得到全年能耗 。频率数一般根据当地 10-16 年气象站台观测到的记录值的统计而得出。由于气象参数的随机性,为了方便统计出更符合23当地实际值所需要的计算频率数,经常以典型气象年 平均年的实

32、测气象资料作为对象来统计频率数。BIN 法不仅能够用于供热、通风和空调系统,对于分析热泵系统一样适用。通过对不同时期的室内负荷的计算,亦可以得出空调系统随时间的能耗状况。 BIN法是假设围护结构负荷包括日射及传热负荷与室外气温能成线性关系,并依此线性关系计算出不同温度下的负荷并乘以该温度段持续的时间,昀后得出该温度下的冷负荷、热负荷。BIN 法中的空调负荷主要由太阳辐射负荷、热传导负荷、内部负荷及新风负荷四个部分组成。该方法还将供热空调系统的主要设备能耗也计算在内,BIN法的特点如下: (1)适用面较广:BIN 法可方便用于空调制冷,亦可用于采暖能耗的分析;7 (2)使用简单方便:BIN法使用

33、的是稳定传热公式,上手快,使用方便; (3)BIN法比较简洁,相对于我国的“冷负荷系数法”,可减少许多参数的计算。 气象参数是影响建筑室内热环境和供暖空调能耗的一个主要因素,对于用 BIN法计算空调系统能耗而言,如果没有逐时气象资料,如室外干球温度、相对湿度或含湿量等资料,那是不可能完成的。 用 BIN 法估算负荷需要以下几个参数:室外干球温度,相对湿度或含湿量,各温度频率。BIN 法主要统计以下几个空调负荷,透过玻璃窗户的太阳辐射负荷,墙体及窗户的传导负荷,内部热扰负荷及空调新风负荷。为了更简单的计算,BIN 法有个假设,所有的计算都是建立在该假设上的,即假设围护结构的负荷和室外的干24球温

34、度存在某种线性关系 ,而内部热扰及新风负荷则采用已知的方法,计算中将会用到两个比较重要的参数,高峰冷负荷温度 Tpc 及高峰热负荷温度 Tph,即某地区昀高温度段昀低温度段的代表温度。下面简要列出各种负荷的计算方法。 2.1.1 太 阳 辐射负 荷 nSCL (MSHGFAGSC ?CLFT ?FPS)/TA 2.1 i i i i i ki ?1SCL?平均透射负荷 2MSHGF ?i 方向的昀大日射得热因子, W/m ; iAG ?i 方向的窗户总面积; iSX ?i 方向的遮阳系数; iCLFT ?i 方向的 24小时日射冷负荷系数之和; iFPS?月平均日照率; T ?每昼夜空调运行小

35、时数,h; iA ?建筑空调面积; k则 SCL与室外干球温度 T存在如下线性关系: SCL(SCL -SCL )(T-T )/(T -T )+SCL2.2 7 1 ph pc ph 18 2.1.2 热 传 导负荷 墙体和窗户的热传导负荷由两部分组成,一部分是稳定传热,一部分是不稳定传热; (1)稳定传热之温差传热 nCRFH (AK )(T-T )/A 2.3 ii i n ki ?12CRFH ?i 时间温差引起的传热负荷W/m ; iA -i 表面的面积; in?总表面个数; 2 oK ?表面传热系数;W/mC ioT?外界干球温度; C oT ?空调设定温度; C n(2)墙体,窗户

36、等通过日射引起的不稳定传热部分 nRSCD AK ?CLTDS ?K ?FPS/A 2.4 ii i ki ?1RSCD -日射传导负荷; iCLTDS?日射墙体引起的冷负荷温差; K-修正系数; 若墙体负荷和室外温度存在线性关系,则 RSCD(RSCD -RSCD )(T-T )/(T -T )+RSCD2.5 7 1 ph pc ph 12.1.3 内 部 热扰负 荷 NBFH KF /A 2.6 n c kNBFH -内部热扰; nK -内部热扰同时使用系数; cF -内部热扰的昀大功率; 9 2.1.4 新风负荷 新风显热负荷与新风潜热负荷 XF 0.34V ?(T-T )/A 2.7

37、 x n kXF 0.83V ?(d-d )/A 2.8 q n kF F +F ; xf x qF -新风负荷; xfV?新风量; d -空调设计的含湿量; nd?外界含湿量; 将上述各种负荷相加后得到建筑物空调在各温频段的能耗,再将结果乘以各温频段对应的持续时间,累加后便可以得到该建筑空调系统全年的冷热耗量。 2.2 能耗模 拟与 DeST 介绍 目前世界上许多发达国家开发出不同特点的能耗模拟软件,比较有代表性的有25 26 29 27 30 33DOE-2,Energy_plus 等,应用的对象包括酒店 ,住宅 ,公共建筑 ,28 31 32系统能耗优化 ,复合建筑 等。 DeST在国内

38、有相当的影响力。 DeST 是模拟建筑室内热湿环境及采暖通风空调制冷系统动态过程的模拟软件,该软件由清华大学从1980年开始研发,集成了日照采光,自然通风,室内温湿度,空调负荷,空34调系统及设备模拟等多项模拟技术 ,是国内较流行的能耗模拟软件,DeST可用于建筑能耗模拟和环境控制系统的设计校核,起到提高设计质量、保证设计可靠性和降低系统能源消耗的作用。DeST-h的基本算法是基于清华大学江亿院士提出的用于35分析建筑热状况的状态空间法 ,该算法是对建筑各个热工部件建立热平衡的基础上,在空间上将其离散,时间上保持连续的一种求解方法。通过该算法,可以对建筑的热状况进行动态模拟,反映出建筑热状况随

39、时间的变化情况。DeST有以下用途:(1)拟分析辅助建筑设计,即应用DeST的模拟分析功能辅助进行方案的分析和设计。(2)公共建筑节能评审,即依据公共建筑节能评估标准,采用DeST模拟软件对10 新建建筑进行节能评审,减少和避免由于设计不当导致的高能耗,同时亦可用于新开发公共建筑的投标,对于节能评审不通过者,不予标地。 (3)住宅建筑能耗标识,“住宅能耗标示体系”是利用DeST模拟软件计算出新建商品住宅中每户的热环境指标(空调能耗,温度指标等),将其标示于售楼书上供购房者参考,使购房者认识节能与自身健康舒适,经济利益密切相关。这也是以后能耗模拟的主要应用方向。 2.3 地源热 泵运行监测及 数

40、据处理 36 37运行监测起步较早,数据处理方法也多种多样 。本文使用的数据均是现场39测定,再对数据经过计算处理昀终获得地源热泵系统的能效比 、供热量、单位埋管取热量以及地下土壤温度的变化。 测试时间:2007年 8月 20日至 2009年 3月 20日 2.3.1 用 户 侧的供 热量的 计算 QV?C T T111 P1 out1 in12.9 符号意义: Q1-用户侧获得的供热供冷量,单位 kW; 31-供回水的密度,单位kg /m ; V31-用户侧的体积流量,单位ms / ; CoP1-供回水的比容,单位J/. kg C; TT , oin11 out-机组末端侧进出口水温,单位

41、C; 2.3.2 埋 管 侧取热 量 QV?C T T222 P2 out2 in2 3.0 符号意义:11 Q2-土壤取热量,单位 kW;32-埋管侧供回水密度,单位kg /m ; V 32-埋管侧供回水体积流量,单位ms / ; C oP2-埋管侧供回水的比容,单位J/. kg C; TT ,oin22 out-埋管的进、出口水的温度,单位 C; 2.3.3 机 组 的性能 系数 Q1COP1P1 3.1符号意义: COP1-地源热泵机组的性能系数; P1-整个空调机组的输入功率,单位 kW; 2.3.4 地 源 热泵系 统的性 能系 数 Q1P?PP12 3符号意义: COP2-地源热泵

42、的性能系数; P2-水泵的运行功率,单位 kW; P3-用户末端使用功率,单位 kW; P P P1 2 3+ + 之和是系统消耗的总功率,包括以下几个部分:空调主机功耗、水泵功耗、风机盘管末端功耗,均由查看电表获得(其中末端并未真正计量,而是由总用户末端功率与使用时间计算获得)。供热量、取热量以及耗电量等基本平衡,其中出现的较小误差应该由散热损失已经测量仪表误差导致。不影响大局及相对的准确性。12 2.4 本章小 结 本章主要介绍了三种负荷获得手段的基本原理及操作方法,其中 BIN 方法主要是理论介绍,关键在于如何获得当地气象参数及温频的划分,所需要的其他条件都相对容易获得,所得的结果也仅仅

43、是建筑的全年负荷及能耗,模拟方面则主要介绍了 DeST的一些特性以及 DeST的各种用途,以及强调了该软件在绿色建筑方面的巨大用途,而监测方面则详细的介绍了数据的处理方法,其中包括用户测供热量的计算,埋管侧取热的计算,机组性能系数的的获得,以及昀终能耗和地源热泵系统性能系数的获得方法。13 3 三种能耗模拟方式的具体实现与对比3.1 BIN 法能耗计算 要实现 BIN 法的计算,首先了解工程的具体情况,本文要模拟的对象如下:清2江花园小区位于武汉市武昌中南三路,总建筑面积 38000m ,为前后两栋小高层住40宅,中间为小区花园,花园下为地下车库,共计 200套高档公寓 。 空调运行的条件为,

44、当温度大于 26 度时开启制冷,当温度低于 10 度时开启20 2 2采暖 ,该建筑空调面积一号楼约为 10000 m ,二号楼约为 14000 m ,由于是住宅小区,运行时间按三班制,即除开工作时间的其他时间均为空调时间,具体工况如下: (1)室内设计条件:“夏天住宅设计温度为 26 ,设计相对湿度为 60%,冬20 3季住宅设计温度为 18 ,设计相对湿度为 40%” ,每人新风量为 30m /h,一号楼按每户 4 人(考虑到有的是三口之家,有的是 5 口之家,均值算),标准层每层 6户。 (2)围护结构:外墙材料为 240mm 黏土多孔砖,外贴瓷砖,内刷白粉,传热2 2系数 1.14w/

45、 m .k,屋面为普通混泥土保温屋面,厚 200mm,传热系数 1.074 w/ m .k,2窗户为单层 6mm 玻璃窗,窗内挂了窗帘,遮阳系数 0.55,传热系数 5.7 w/ m .k,一2 2 2号楼朝北窗户 1620m ,朝南窗户 1080m ,无东西方向窗户。外墙面积为 9462 m ,2屋顶为 910 m (3)人员新风统计:按每户 4人计算,每层 6户,每层为 24人,总共 19层,3折合 18个标准层,则总人数为 432人,总新风量为 432*3012960 m /h。 2(4)室内热扰:设备,照明等按 10 w/ m 算,同时使用系数为 0.7。 (5)其他热扰:其他方面热扰

46、较小,在此次计算中不考虑。 3.1.1 武汉地区 BIN 气象资料 按照 2的 BIN区间划分温度,武汉地区三班制 BIN图,如表 3.1所示。14 表 3.1 武汉地区分时间段 BIN参数 温度 1_4时段 5_8时段 9_12时段 13_16时段17_20时段21_24时段湿球温度-2 13 2530 01 -36 128 104 94 77 105 125 528 107 89 122 89 107 104 2536 0 0 3 25 10 0 27.3对表 3.1 进行统计,对于住宅小区,我们可以剔除 9 点到 12 点以及 13 点到 16点两个阶段,这两个时间段为上班或上学时间,可认为此时是非空调期,在武汉地区若室外温度低于 10则进行采暖,那么除上班时间段以外的其他时间段全年采暖时间为 2083小时。如果在室外温度高于 26开启制冷,同样剔除 2个工作时间段,那么全年制冷时间为 1663小时。 3.1.2 能耗计算 (1)用第二章 2.1节所介绍的 BIN法展开计算,首先根据 2.1公式 nSCL (MSHGFAGSC ?CLFT ?FPS)/TA i i i i i ki ?1计算SCL 以及SCL , 1 72对于朝南方向:查得表及修正得武汉地区昀大