辦公樓空調(diào)能耗的BIN-法模擬

1、辦公樓空調(diào)能耗的BIN-法模擬賈代勇 杜雁霞 程寶義 簡介： 本文采用一種簡化的能耗 分析 方法 BIN法對南京地區(qū)一辦公樓的年空調(diào)能耗進(jìn)行了模擬 計(jì)算 。文章分析了負(fù)荷組成的幾個(gè)主要 影響 因素及對建筑物年能耗的影響程度，繪出了各因子的影響曲線并提出了相應(yīng)的節(jié)能措施。 關(guān)鍵字：賈代勇 杜雁霞 程寶義 簡介： 本文采用一種簡化的能耗 分析 方法 BIN法對南京地區(qū)一辦公樓的年空調(diào)能耗進(jìn)行了模擬 計(jì)算 。文章分析了負(fù)荷組成的幾個(gè)主要 影響 因素及對建筑物年能耗的影響程度，繪出了各因子的影響曲線并提出了相應(yīng)的節(jié)能措施。關(guān)鍵字： 能耗模擬 BIN法 節(jié)能措施 1 前言 空調(diào)能耗在整個(gè)建筑能耗中占有相

2、當(dāng)大的比例。世界上有人估計(jì)，空調(diào)耗電量每年以4%-5%的速度增長，許多發(fā)達(dá)國家空調(diào)用電量將占發(fā)電量的1/2，合理支配空調(diào)系統(tǒng)的能量消耗已日益引起各國的重視?？照{(diào)系統(tǒng)的節(jié)能是建筑節(jié)能的主要部分，通過對空調(diào)的負(fù)荷模擬可預(yù)測系統(tǒng)的性能，以便利用模擬結(jié)果修改空調(diào)和建筑的節(jié)能想象；也可通過模擬 研究 負(fù)荷組成的各因素對負(fù)荷和能耗的影響，從而完成空調(diào)系統(tǒng)的最優(yōu)想象和運(yùn)行。因此，空調(diào)能耗模擬對空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的優(yōu)化想象和運(yùn)行管理都有著重要的意義。 2 模擬方法 空調(diào)系統(tǒng)的能耗計(jì)算分為精確模擬計(jì)算和簡化模擬計(jì)算兩種方法?；诰惴ǜ鲊鴮W(xué)者已開發(fā)出了很多較為成熟的軟件如DOE-2、BLAST、HASP、NBSLD等

3、。但這類軟件一般較為復(fù)雜，不適于一般的想象人員和運(yùn)行管理人員運(yùn)用。簡算法包括度日法、當(dāng)量運(yùn)行小時(shí)法和BIN法等。筆者以BIN法為基礎(chǔ)，想象了南京地區(qū)建筑物空調(diào)能耗的模擬計(jì)算程序，并用該程序?qū)δ暇┑貐^(qū)一辦公樓的空調(diào)能耗進(jìn)行了模擬和分析。 空調(diào)假想負(fù)荷的組成主要包括太陽輻射熱、建筑傳熱、內(nèi)部負(fù)荷、 新風(fēng) 及浸透風(fēng)負(fù)荷。為了簡化計(jì)算可作如下假設(shè)：假設(shè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷（包括溫差傳熱和日射得熱）和 新風(fēng) (浸透風(fēng))負(fù)荷與室外溫度有著線性關(guān)系。 3 能耗模擬數(shù)學(xué)模型 3.1 日射負(fù)荷 （1） 平均日射負(fù)荷（W/m 2 ），7月份和1月份的平均日射負(fù)荷分別記為 ， ； 建筑物所有外窗的朝向數(shù)； 朝向 的最大得熱

4、因素（W/m 2 ）； 朝向 的窗的總面積（m 2 ）； 朝向 的遮陽系數(shù)； 朝向 的24小光陰射冷負(fù)荷系數(shù)之和； 月平均日照率； 空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行小時(shí)數(shù)（h）； 建筑物的空調(diào)面積（m 2 ）； 與室外氣溫 之間存在如下的線性關(guān)系： （2） 式中： 高峰冷負(fù)荷溫度（）； 高峰熱負(fù)荷溫度（）； 3.2 傳導(dǎo)負(fù)荷 傳導(dǎo)負(fù)荷由兩部分組成：（a）通過屋面、墻體、玻璃窗由溫差引起的穩(wěn)定傳熱部分，用下式進(jìn)行計(jì)算。 （3） 分別為夏季、冬季由溫差引起的傳導(dǎo)負(fù)荷（W/m 2 ） 建筑物傳導(dǎo)表面數(shù)； 第 個(gè)表面（或玻璃窗）面積（m 2 ）； 第 個(gè)表面的傳熱系數(shù)（W/m 2 .）； 室外氣溫（）； 室內(nèi)想象溫度（）

5、； （b）通過屋面、墻體由日射得熱引起的不穩(wěn)定傳熱部分可通過下式計(jì)算 （4） 則有：(5） 其中： 由日射形成的傳導(dǎo)負(fù)荷（ W/m 2 ），下標(biāo)表示月份； 由日射形成的墻體冷負(fù)荷溫差（）（可查閱 參考 文獻(xiàn) 1）； 墻體外表面顏色修正系數(shù) T ph 高峰熱負(fù)荷溫度 3.3 內(nèi)部負(fù)荷 （6） 式中： 同時(shí)運(yùn)用系數(shù) 裝備和照明的最大負(fù)荷或房間內(nèi)最大人數(shù)的人體散熱；3.4 新風(fēng) 負(fù)荷 顯熱負(fù)荷： （7） 潛熱負(fù)荷： （8） 式中： 新風(fēng) 量（m 3 /h）； 對應(yīng)各溫度頻段的室外空氣含濕量（g/kg）； 4 南京地區(qū)一辦公樓年空調(diào)負(fù)荷的模擬 南京地區(qū)一四層辦公樓，層高3.6m，南北朝3.4 新風(fēng) 負(fù)

6、荷 顯熱負(fù)荷：（7） 潛熱負(fù)荷：（8） 式中： 新風(fēng) 量（m 3 /h）； 對應(yīng)各溫度頻段的室外空氣含濕量（g/kg）； 4 南京地區(qū)一辦公樓年空調(diào)負(fù)荷的模擬 南京地區(qū)一四層辦公樓，層高3.6m，南北朝向。建筑面積3200 m 2 ，工作工夫?yàn)?：00-18：00。夏季室內(nèi)想象溫度26，相對濕度50%；冬季想象溫度20，相對濕度50%。人員密度按0.1人/ m 2 ， 新風(fēng) 量標(biāo)準(zhǔn)30m 3 /h .人；電腦、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)等辦公自動(dòng)化裝備發(fā)熱量按15W/m 2 ，同時(shí)運(yùn)用系數(shù)按0.6計(jì)；照明負(fù)荷按20W/m 2 ，同時(shí)運(yùn)用系數(shù)按0.5計(jì)。其它計(jì)算參數(shù)為： (1)外墻：水泥沙漿+24磚墻+石灰

7、沙漿，傳熱系數(shù)K=1.95W/m 2 .K；南墻621.3 m 2 ，北墻638.6 m 2 ，東墻178.1 m 2 ，西墻178.1 m 2 。 (2)外窗：單層3mm平板玻璃單層鋁合金推拉窗，內(nèi)掛淺綠色窗簾，遮陽系數(shù)SC為0.55,傳熱系數(shù)K=6.4W/m 2 .K；北窗260 m 2 ，南窗255 m 2 ，西窗12 m 2 ，東窗12 m 2 。 (3)屋面：加氣混凝土保溫屋面，保溫層200mm，傳熱系數(shù)K=0.94W/m 2 .K，面積823.7 m 2 。 以南京地區(qū)1992年的氣象參數(shù)為例，采用一班制空調(diào)（8：00-18：00）其BIN參數(shù) 3 如下表所示。 南京地區(qū)1992年

8、的BIN參數(shù)BIN -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 小時(shí)數(shù)/h 1 7 31 66 164 209 267 230 211 194 218 215 平均濕球溫度/ -6.5 -4.26 -2.12 0.67 0.78 2.24 3.80 5.21 7.06 9.12 10.57 12.13 BIN 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 小時(shí)數(shù)/h 256 238 300 321 292 288 217 141 98 59 3 平均濕球溫度/ 13.31 15.05 17.73 20.42 21.26 22.69 23.84 24.85

9、26.44 27.16 27.07 平均含濕量g/kg 7.8 8.7 10.9 13.5 14.0 15.2 16.2 16.6 19.0 19.4 18.5 根據(jù)南京地區(qū)的氣候特點(diǎn)和建筑物的用途， 取38 ， 取-6。夏季空調(diào)運(yùn)行工夫均按10小時(shí)，冬季供暖工夫按24小時(shí)計(jì)。 按26.4427.16 27.07 平均含濕量g/kg 7.8 8.7 10.9 13.5 14.0 15.2 16.2 16.6 19.0 19.4 18.5 根據(jù)南京地區(qū)的氣候特點(diǎn)和建筑物的用途， 取38 ， 取-6。夏季空調(diào)運(yùn)行工夫均按10小時(shí)，冬季供暖工夫按24小時(shí)計(jì)。 按文獻(xiàn)1計(jì)取， 取1；7月份和1月份的

10、分別取0.64和0.44。根據(jù)（1）-（8），可計(jì)算出總供冷負(fù)荷與室外溫度 的關(guān)系式： （9） 將各頻段的能耗量乘以相應(yīng)的BIN小時(shí)數(shù)并進(jìn)行疊加則可得全年的總空調(diào)能耗量。 26.44 27.16 27.07 平均含濕量g/kg 7.8 8.7 10.9 13.5 14.0 15.2 16.2 16.6 19.0 19.4 18.5 根據(jù)南京地區(qū)的氣候特點(diǎn)和建筑物的用途， 取38 ， 取-6。夏季空調(diào)運(yùn)行工夫均按10小時(shí)，冬季供暖工夫按24小時(shí)計(jì)。 按26.4427.16 27.07 平均含濕量g/kg 7.8 8.7 10.9 13.5 14.0 15.2 16.2 16.6 19.0 19.4 18.5 根據(jù)南京地區(qū)的