建筑节能能耗分析

1、重庆市某办公建筑能耗分析课程：建筑节能原理与技术姓名:王影学号：学14200367专业:供热、供燃气、通风及空调工程2015.7.2摘要：借助DesignBuilder能耗模拟软件，建立了重庆市某办公楼建筑模型,对其全年能耗进行模拟分析：采用Energyplus模拟分析得出影响该办公建筑能耗大小的主要因素，并提出相应节能措施。关键词：办公建筑；能耗模拟；节能0引言我国乃至世界的能源形势H趋紧张，而建筑能耗比重也在逐渐增加，其中大部分用于采暖、通风与空调。为了降低这部分能耗，可以对此类建筑进行实际测试和调查，找出存在节能潜力之处，有针对性的实施相应的节能策略。办公建筑由于建筑面枳大、工作时间长、

2、人流密度大和用电箔度高等特点，虽然它的单位面积能耗在公共建筑中不是最高的，但是因其建筑面积巨大，其能耗总量是各种公共建筑中最大的之一。在重庆市，市级机关办公楼的能耗状况不容乐观，因此办公类建筑的节能任务极其艰巨。EnergyPlus是基于不稳定传热原理，使用反应系数法来计算建筑的动态负荷。模拟计算的核心是所计算区域的空气热平衡方程式。本文以EnergyPlus为模拟工具，以重庆市某办公建筑为基础，建立建筑模型，模拟分析了该办公建筑全年能耗情况，找出该办公建筑的节能潜力。1建筑概况重庆位r北半球副热带内陆地区，其气候特征表现为：春早气温不稳定，夏长酷热多伏旱，秋凉绵绵阴雨天，冬暖少雪云雾多。重庆

3、年平均气温为18。1月份气温最低，月平均气温为最低极限气温为零下3.8。7月至8月份气温最高，多在27C38c之间，最高极限气温可达43.8。重庆雨季集中在夏秋，年降雨量为10001100毫升。重庆还是中国F1照最少城市之一，年均口照时1259.5小时。7月至8月份略高，月均日照时230小时。其他月份在150小时以下。重庆三面环山，沟壑纵横，因此风速较小。但在夏季雷阵雨天气时，又一反常态，常常伴有大风，风速每秒可达1027米。本模拟中重庆市的气候参数选取方式采用energyplus软件H带的气象文件如下图1.1所示:TemperatureandHealGainscnoqing9MUtsiSeD

4、ry-BulfcTemperature(fi)匚81010251”418.7223.0425.132gos27.6024151836145992$1XXXJ520Qmc女E。图LI重庆市每月平均气温图本文以重庆的一座写字楼办公建筑为例。该建筑位于重庆市，其纬度为29.5,经度为106.5,其建筑面积为1200n】2,有两层楼。建筑每层高为3叫墙壁厚为240mm,建筑围护结构及HVAC信息见下表1.2c表12模拟建筑基本信息项目描述HVAC风机盘管系统夏季室内设计温度25c冬季室内设计温度18C新风量35m3/人围护结构50%玻璃幕墙，6mm厚度玻璃，空气层13mm，传热系数2.705W/m2-

5、K,建筑气密性为1.0ac/h照明10W/m2室内得热量办公设备得热量：10W/m2人员密度0.200人加建筑内部结构体墙体导热系数：3.535W/m-K：传热系数：1.400W/力.K：比热：840J/kgK：密度：2100kg/m3建筑模型为一栋二层楼的培训学校办公建筑，分为办公室，学生上课的教室以及会议室。空调运行时间为8：00-18：00o本建筑坐北朝南，分为三个功能区，面对南方的入口处大房间为一功能区一工作人员办公室，面积400m2,人员密度选取0.1人/m2,三面墙的窗墙比为30%；二功能区为学校的会议厅，面积100?n2,人员密度选取0.2人/血2,窗墙比为30%；三功能区为教室

6、，一层的背面空间和二层楼均划为三功能区，而积1900/九2,人员密度选取0.5人/m2,窗墙比为30%。设置30%的窗墙比主要是为了能达到明亮开敞的设计效果，美观大气，同时也增强了自然通风的效果。2建筑模型的建立本文采用以EnergyPlus为计算内核的DesignBuilder来建立建筑模型，由DesignBuilder得到建筑外壳，再由EnergyPlus添加空调系统等各项条件。从而避免了EnergyPlus模拟繁复的建筑描述过程。由此建立的模型外观如下图2.1。图2.1重庆市某办公建筑模型各区域的划分情况如下图所示:图2.2一层区域划分图示图2.3二层区域划分图示3模拟结果及能耗分析3.

7、1 模拟结果3.1.1 所采用的空调形式对建筑能耗的影响政府机关，大中小规模的公司，企事业单位办公性的建筑中的空调占建筑总空调面积的比重非常大。目前，这类建筑的空调方案大体上常用如下几种：一对一的外挂式分体空调，既每个房间一个室外机组对应一个室内机组：VRV（变冷媒流量）系统；风机盘管加新风系统；风机盘管无新风系统；VAV（变风量）系统。在我国和这样的空调方式极为普遍，那么对办公室建筑采用那种空调方案更适合?下面结合该办公建筑来分析各种空调方案的优点与缺点，并通过这个实例来说明在未来的办公室设计中，空调方案选择的走向。本组模拟分别采用风机盘管系统、定风量系统和变送风量+末端回热系统（VAV+末

8、端回热）。三种不同空调形式下建筑的能耗参见表2.1。不同的空调形式,代表着使用不同的设备，因此系统耗能也会不同，可以分析出定风量系统最为耗电，风机盘管系统和VAV+末端回热相差不多。而带有末端回热的VAV系统是总能耗则最少的一种空调系统。3.1.2控制效果经过模拟可以得到，一年内影响室内热舒适因素的口平均值，包括室内温度、室外干球温度、室内相对湿度，室内II平均辐射温度、室内综合温度（即平均室内温度和室内平均辐射温度的平均值）以及室外口平均辐射温度。图3.1为系统的全年温度控制效果图。分析图3.1,可看出系统的控制效果良好，冬季普遍控制在20c1的区间内，夏季也一直保持在28c上下波动。Tem

9、peratures.HearGamsanoEnergyConsumption-Chongqing.Bulldog1*2图3.1系统全年温度控制效果图由模拟结果，工作口中，全年的室内温度都维持在18c和28c之间，由于图3.1中反映的是一天的平均温度，休息日不调节室内温度，所以建筑内部一天内的平均温度会达到30c以上。3.2能耗分析图3.2和图3.3展示了该办公建筑全年十二个月中的能耗分布，分析图可以看出空调能耗主要集中在5到9月份。另外可以发现，供暖能耗相对丁,制冷能耗而言非常小，分析知道这是由两个因素导致的：首先，重庆当地冬季温度比较高，空调工作时段即白天时温度平均可达到10C左右，这一时段

10、内热量散失不大；其次本栋办公建筑的窗墙比比较大，且办公建筑的空调运行时段中太阳福射作用明显，这导致在冬季时系统能充分利用太阳辐射保持温度，夏季则透过窗户传入大量热量，显著增大了建筑冷负荷，增加了制冷能。Te,nperaruresHearGansandEnergyConsutnpncncnocgcngBuMing1Ojcpu1Jin-318c,U3S&EvaLsw11002082。gA0rMryJunJul3gOctMsvXcJ*n2OO2UtonthCOOHO图3.2全年冷热能耗分布则总能耗为总能耗(kwh)图3.3全年总能耗分右(kwh)分析不同功能区的能耗情况，如图3.4所示。分析各功能区

11、的使用情况,可以看出会议室和教室的能耗密度最大，办公室相对而言能耗密度偏小，因为会议室和教室人员比较密集，因此室内发热量大，空调能耗很高，乂照明电耗较高,需要的照度普遍偏高。能耗密度(kwh/m2)能耗密度(kwh/m2)图3.4不同功能区的能耗密度4节能潜力分析结果模拟结果显示，系统总能耗主要由三部分组成：空调系统全年能耗1070283kWh,照明系统全年能耗365388kWh,设备全年能耗达到79643kWh,组成能耗的各部分比例如下图4.1所示。图4.1能耗各部分比例分析图4.1可得出几点节能建议：（1）空调能耗在总能耗中占最大比例，其次为照明能耗，占建筑总能耗的24%,可见该建筑的照明系统具有较大的节能潜力，可以考虑的节能建议是：采用效率高、性能好、调光范围宽、智能化程度高的高频可调光电子式荧光灯镇流器：改善办公室的自然采光条件，可将原有的普通着色玻璃更换为LowE玻璃,LowE玻璃表面辐射率低、红外线反射率高，透光率高，遮阳系数小。（2）由能耗模拟过程可知，在夏季建筑气密性越大空调系统的耗能越少，因此，在夏季室外温度低于室内温度的时候