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模擬分析技術在西西工程建筑節能設計中的應用

來源:中國起重機械網
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     20世紀90年代以來,我國修建業始終保持高速開展,城鄉房屋修建面積每年新增約16~丨9億m2,修建面積肯定數量不斷上升。與此同時,人們對修建環境的要求不斷進步,包含修建供暖、空調、熱水供給、炊事、照明、家用電器、電梯等的修建能耗也不斷添加,在我國的能源消耗中占有越來越大的比重,依據建設部統計剖析,我國2000年修建用產品能源消耗已占到全社會終端能源消費量的27.6%"1.修建能耗不斷添加,修建節能一-在滿意修建環境要求的基礎上下降修建運轉能耗,成為修建可持續開展的重要課題。

    特別需求指出的是,在新建的修建項目中,包含許多大型商場、寫字樓和賓館修建。這些修建由于人員密度相對較高,修建物內各種發熱設備也多,舒適性要求高、接連運用時刻長,是各類修建中單位面積能耗*高的一類修建。據統計,雖然此類修建僅為5億m2左右,但單位面積每年的能耗折合標準煤100~200kg/(rra),為城鎮修建均勻能耗的5倍左右。占總修建能耗20%以上。而商業修建的總能耗中有60%以上來自供暖通風空調及熱量供給,其他為照明、電梯及其他電器設備的能耗'由此可見,大型商業修建的規劃特別要注重節能技能的運用,特別是暖通空調體系的節能。

    修建節能的關鍵是進步修建規劃的水平,這是削減修建運轉能耗的本源問題。而現在修建規劃的各個階段存在著一些問題,如在修建計劃規劃階段,對修建體型、窗墻比、材料運用等方面沒有或較少考慮修建運轉能耗,在暖通空調計劃規劃階段,過多的依賴工程人員的經歷去規劃,沒有經過具體核算和證明來完成體系計劃的節能優化。

    上述問題存在的原因之一是在修建規劃進程中,的確存在一些人力核算所不能處理的問題,比如對所選修建圍護結構計劃、體系計劃做全年逐時的全T.況核算,剖析運轉能耗等,就不是現有的手r汁算所能處理的。為了可以在規劃階段就充分的去了解所規劃體系的運轉作用,從而剖析改進現有計劃,上述全T.況核算又非常必要,這就需求有方便的T具來輔佐規劃人員。核算機模仿技能正是處理這些人力所不能核算的問題。

    現在修建與體系的動態模仿是完成修建節能規劃的重要手法,我國很早就開始了此方面的研討開發T.作,并取得了系列效果。其間清華大學十多年來堅持不懈研討開宣布的完全依據自主知識產權的修建與體系動態模仿剖析軟件DeST,是我國暖通界在此范疇的重要研討效果之一,現在已成為比較完善的規劃剖析軟件,并在國表里得到較多運用,1修建節能規劃中的模仿剖析技能修建節能規劃中的模仿剖析技能首要分4個M次:修建外環境模仿、圍護結構熱丁性能及修建能耗模仿、HVAC體系模仿、典型氣流組織模仿。1)修建外環境模仿可對修建小區內典型I況下的氣流狀況、修建物表面風壓、局部氣候等進行剖析,經過修建的外部規劃削減熱島效應,確保在冬天和夏季有較舒適的室外活動空間。2)修建圍護結構熱工特性的模仿可以對不同的圍護結構計劃核算修建物房間的逐時天然室溫和表1圍護結構計劃類別原計劃優化計劃外墻370mni重砂漿粘土+80mm煙灰加氣混凝土250mmKPl多孔磚+80mm多孔混凝土房頂120mm混凝土+丨00mm脹珍珠巖100mm混凝土+100mm聚苯外窗中空雙玻窗鍍丨膜中空雙玻窗空調采暖需求的冷熱量,從而為修建選用何種圍護結構計劃給出依據。3)HVAC體系的模仿可以剖析比較選用不同的空調體系計劃時,修建物房間所能完成的溫濕度狀況和能耗狀況,從體系的滿意率和能耗兩方面給規劃者供給確認計劃的依據。4)典型氣流組織的模仿可以對不同的送回風方法、不同的結尾方法的房間氣流活動狀況、溫濕度分布狀況進行模仿,輔佐規劃者確認合理舒適而又節能的送回風以及結尾計劃。

    上述4個層次的模仿技能運用于修建規劃的不同方面和階段,可以有用的幫助規劃者完成各個階段節能舒適的規劃。當然,在進行修建規劃時,不能為了模仿而模仿,而是應該有針對性的針對規劃中要點需求剖析處理的問題,確認模仿計劃和內容,從而使模仿剖析技能在規劃中真實的發揮節能規劃的作用。下面以北京西西4地工程(以下簡稱為西西工程)為例介紹模仿技能在工程規劃中的部分運用。

    2模仿技能在西西工程中的運用2.1工程概況西西工程即北京市西單北大街西側商業區改造項目,地下4層,地上16層,總修建面積約為210000m2,集商業、餐飲、文娛、酒店、寫字樓于一體,有大面積的內區房間,規劃標準高,為典型的大型商用歸納修建。修建規劃計劃從外觀藝術角度動身,選用很多的玻璃構件,使表里空間交融,擴展了空間感,見。

    工程的外圍護結構很多選用玻璃部件,如不進行優化規劃,必然會導致修建熱工環境的惡化,帶來空調體系運轉能耗高和設備初出資添加等問題。而很多的內區房間內部發熱量比較大,在過渡季乃至冬天,依然需求供冷的狀況下,挑選節能的供冷計劃也是需求處理的問題。本文將介紹在西西工程規劃進程中,經過模仿剖析進行圍護結構節能規劃及很多內區空間冬天過渡季通風計劃規劃的進程。

    2.2西西工程圍護結構計劃模仿剖析鑒于西西工程外圍護結構以玻璃幕墻為主,經過圍護結構傳入室內的冷熱量很大,為了減小經過圍護結構發生的空調負荷,在確認修建計劃時對原圍護結構計劃進行了優化規劃,見表1、表2,并經過修建環境動態模仿軟件DeST對不同圍護結構計劃的全年修建空調采暖冷熱量消耗進行模仿核算,為模型圖。

    表2圍護結構熱工參數類別原計劃優化計劃外窗遮陽系數表3負荷模仿核算結果項目原計劃優化計劃優化計劃減小的份額全年*大熱負荷,kW全年*大冷負荷,kW全年累計耗熱量,kWh全年累計耗冷量,kWh表3為不同計劃的負荷狀況。由表3可見,優化計劃的冷熱負荷*大值、全年累計消耗的冷熱量都有顯著減小,一方面可以減小冷熱源、結尾、輸配體系的設備選型,減小了初出資,另一方面可以大大下降供暖空調體系的運轉費,依據減小的累計冷熱量消耗,僅年運轉費就至少削減150萬元,而改進圍護結構所添加的制潔空表4不同新風置供冷作用h參數*小新風量2倍*小新風量室溫不滿意要求的小時數32256初出資,僅靠運轉費的削減在7a內即可收回,因而*終規劃計劃選用了優化的圍護結構規劃。

    2.3西西工程空調體系計劃模仿剖析西西工程有很多的內區房間(如所示,有色部分為內區),而商業修建自身的人員密度大,單位面積照明、設備的發熱量高,且近年來跟著電腦等設備的運用和室內照明度要求的進步、裝修燈具的運用,使得內部發熱量有添加的趨勢。這樣,商業修建的內區即便是在冬天,不開啟空調,室內溫度仍然會偏高導致室內環境不舒適。跟著人們對室內環境舒適性的要求進步,內區在冬天也是需求供冷的。

    為了縮短開啟冷機時刻,規劃者希望冬天的內區冷負荷能由新風擔負。而西西工程單個層由于層高約束,只能選用風機盤管加新風體系。因而假如用新風來處理冬天內區的冷負荷,需求剖析內區房間的冬天冷負荷大小,從而確認為處理內區冷負荷需求的新風量,使規劃的新風體系可以供給足夠的新風量。

    以寫字樓內區為例,模仿剖析風機盤管體系,冬天在不同新風量下的室內溫度狀況及冷負荷狀況,如、所示。

    表4顯現,當增大新風量為*小新風量2倍時,不滿意要求的小時數大大減小,只要56h.綜上,內區辦公室在冬天不開冷機的狀況下,為了處理內區需求供冷的問題,規劃時可以適當考慮增大新風體系的風量,假如新風體系的新風量能到達*小新風量的2倍,則可以根本滿意冬天的供冷需求,同時也可以在過渡季節使用新風處理部分室內冷負荷。

    規劃計劃經過模仿剖析,確認選用新風處理內區余熱,可大大減小運轉能耗。

    2.4西西工程遮陽計劃剖析西西工程由于圍護結構以玻璃幕墻為主,在夏季操控太陽輻射進人室內是減小空調能耗的關鍵,設置適宜的遮陽辦法是有用的處理辦法,關于西曬嚴重的西向房間特別如此。經具體證明,規劃者決議西向選用外卷簾遮陽方法旦西西工程地處西單的繁華商業燕達,謝曉娜,宋芳婷,等。修建環境設汁模仿剖析軟件DeST第1講:修建模仿技能與DeST開展簡介⑴。暖通空調,2004,34(7):48

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