學(xué)習(xí)建筑能耗模擬與分析的體會和收獲

姓名姓名:學(xué)號:班級:學(xué)院:學(xué)習(xí)建筑能耗模擬與分析的收獲與體會熊士剛201048150320工管1003土木建筑學(xué)院學(xué)習(xí)建筑能耗模擬與分析的收獲與體會摘要：隨著能源供求矛盾逐漸成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的主要因素之一，國內(nèi)能源生產(chǎn)總量不能滿足全國能源消費的需求，我國能源消費對國際能源消費市場的依賴程度不斷加大，能源局勢越來越嚴(yán)峻。于是，如何提高能源的利用效率顯得尤為重要，通過對建筑能耗模擬與分析的簡短學(xué)習(xí)，我意識到在以后從事建筑相關(guān)類行業(yè)一定要充分而全面的考慮能耗問題，爭取做到環(huán)保低耗能。關(guān)鍵詞：建筑、節(jié)能、能耗模擬、能耗分析正文：首先談一下建筑能耗的概念。建筑能耗有兩種定義方法：廣義建筑能耗是指從建筑材料制造、建筑施工，一直到建筑使用的全過程能耗。狹義的建筑能耗，即建筑的運行能耗，就是人們?nèi)粘Ｓ媚?，如采暖、空調(diào)、照明、炊事、洗衣等的能耗，他是建筑能耗中的主導(dǎo)部分。隨著經(jīng)濟收入的增長和生活質(zhì)量的提高，建筑消費的重點將從“硬件（裝修和耐用的消費品）”消費轉(zhuǎn)向“軟件（功能和環(huán)境品質(zhì)）”消費，因此保障室內(nèi)空氣品質(zhì)所需的能耗（空調(diào)、通風(fēng)、采暖、熱水供應(yīng)）將會迅速上升。而在建筑能耗中，空調(diào)能耗又占有主要比例，約為2/3左右。建筑能耗與工業(yè)能耗、農(nóng)業(yè)能耗及交通運輸能耗共稱為民生能耗，我國空調(diào)能耗占有總能耗的22%左右。我國既有大型公共建筑（購物中心、高檔寫字樓等）總面積約為5億平方米，僅占城鄉(xiāng)建筑總面積的1%，其能耗卻占民用建筑總能耗的10%左右。研究顯示，大型公共建筑能耗越200kwh/C^.a），是普通公共建筑29kwh/C^.a）近7倍，其運行能耗更是更是普通住宅運行能耗的10倍左右，成為名符其實的“能源殺手”高能耗建筑，表1-1為中國城鄉(xiāng)建筑能耗指標(biāo)的比較。表1-1中國城鄉(xiāng)建筑能耗指標(biāo)的比較建筑面積（億廿）能耗（億kwh）能耗比例能耗指標(biāo)（kwh/m?）農(nóng)村商品能耗240179017.7%7.5北方城鎮(zhèn)采暖65370036.7%57城鎮(zhèn)住宅用電100200019.8%20城鎮(zhèn)普通公建55160015.9%29城鎮(zhèn)大型公建510009.9%200

總計46510090100%總計46510090100%22我國的大型公共建筑，尤其是辦公建筑、大中型商場的全年能耗中，大約50%消耗于空調(diào)制冷與采暖系統(tǒng)，20%?30%用于照明，空調(diào)采暖能耗的20%?50%由外圍護結(jié)構(gòu)傳熱所消耗，其中夏熱冬冷地區(qū)大約占35%。由于單位建筑面積能耗指標(biāo)高，總能耗在民用建筑中占較大比重，據(jù)專家估計，應(yīng)用綜合節(jié)能技術(shù)可實現(xiàn)30%以上節(jié)能，由此可見建筑能耗模擬與分析在綜合節(jié)能中也起到舉足輕重的地位，只有通過不斷的模擬分析才能選出最合適的建筑節(jié)能方案。我國的建筑節(jié)能工作起步較晚，從上世紀(jì)80年代末開始在居住建筑領(lǐng)域探尋建筑節(jié)能措施O1986年8月1日頒布了中國第一部建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)一《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-86)，并在1995年對該標(biāo)準(zhǔn)進行了修訂。1993年9月發(fā)布的《旅游旅館建筑熱工與空氣調(diào)節(jié)節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB50189-93)是真正意義上第一個公共建筑領(lǐng)域的節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。它的出臺標(biāo)志著公共建筑節(jié)能體系的初步形成。2005年7月《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB50189-2005)頒布實施，標(biāo)志著新建建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系已基本完成，但既有公共建筑節(jié)能改造還處于無標(biāo)準(zhǔn)可依的狀態(tài)。為推進節(jié)能改造進程，改變既有公共建筑能耗大的現(xiàn)狀，達到節(jié)約能源的最終目的，建設(shè)部下達了《關(guān)于印發(fā)＜2006年度工程建設(shè)國家標(biāo)準(zhǔn)制定、修訂計劃＞的通知》的要求，中科院會同24個科研單位編制的《公共建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)范》(JGJ176-2009)于2009年5月正式頒布，并于2009年12月1日實施。與此同時，1998年開始實施的《中華人民共和國節(jié)約能源法》和2006年頒布的《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》也在國家法律法規(guī)中保障了建筑節(jié)能的有效實施。能耗模擬過程：利用計算機進行建筑物能耗模擬，首先要建立“數(shù)學(xué)模型”，這個模型一方面要真實的反映出建筑的尺寸布局和構(gòu)造形式，另一方面要對實際建筑進行抽象和簡化，因為過于復(fù)雜的建筑平面形式會大大增加計算量。把一棟樓的平、立、剖面信息輸入DeST-h軟件。利用DeST-c軟件進行建筑能耗模擬計算時，除了需要對建筑的實體進行描述，還需要處理以下幾個問題。外擾的設(shè)定外擾的具體數(shù)據(jù)是DeST-c在計算時調(diào)用Medpha產(chǎn)生的氣象數(shù)據(jù)。Medpha是清華大學(xué)熱能系開發(fā)的逐時氣象數(shù)據(jù)生成軟件。目前Medpha可以生成各種形式的，193個中國城市的逐時氣象參數(shù)，包括全年8760個小時的逐時十球溫度、濕球溫度、含濕量、水平面總輻射強度和水平面散射輻射強度等氣象參數(shù)。。（2） 內(nèi)擾的設(shè)定內(nèi)擾包括人員熱擾、設(shè)備熱擾和照明熱擾三大部分。對這三大部分的熱擾的設(shè)定基于對采暖期間用戶作息時間及設(shè)備、照明的使用情況進行調(diào)研的基礎(chǔ)上，筆者采用采用抽樣調(diào)查的方式搜集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。經(jīng)過調(diào)研后歸納總結(jié)，（3） 通風(fēng)次數(shù)的設(shè)定這里的通風(fēng)僅包括水平方向上的房間與房間之間的通風(fēng)、外界全房間的通風(fēng)以及樓梯上下樓層之間的垂直通風(fēng)。不設(shè)置房間至外界的排風(fēng)，這是因為排風(fēng)對計算沒有影響。按照建筑設(shè)計規(guī)范，教室的通風(fēng)次數(shù)為3次/h，圖書館為1-2次/h，辦公建筑為2次/h，一般住宅類建筑為0.5次/h。我國建筑能耗的特點：1）南方和北方地區(qū)氣候差異大，僅北方地區(qū)采用全面的冬季采暖。我國處于北半球的中低緯度，地域廣闊，南北跨越嚴(yán)寒、寒冷、夏熱冬冷、溫和及夏熱冬暖等多個氣候帶。夏季最熱月大部分地區(qū)室外平均溫度超過26r，需要空調(diào)；冬季氣候地區(qū)差異很大，夏熱冬暖地區(qū)的冬季平均氣溫高于10°c，而嚴(yán)寒地區(qū)冬季室內(nèi)外溫差可高達50C，全年5個月需要采暖；目前我國北方地區(qū)的城鎮(zhèn)約70%的建筑面積冬季采用了集中采暖方式，而南方大部分地區(qū)冬季無采暖措施，或只是使用了空調(diào)器、小型鍋爐等分散在樓內(nèi)的采暖方式。2）城鄉(xiāng)住宅能耗用量差異大。一方面，我國城鄉(xiāng)住宅使用的能源種類不同，城市以煤、電、燃氣為主，而農(nóng)村除部分煤、電等商品能源外，在許多地區(qū)秸稈、薪柴等生物質(zhì)能仍為農(nóng)民的主要能源；另外，目前我國城鄉(xiāng)居民平均每年消費性支出差異大于3倍，城鄉(xiāng)居民各類電器保有量和使用時間也差異較大。3）把非住宅的民用建筑稱為公共建筑，發(fā)現(xiàn)不同規(guī)模的公共建筑除采暖外的單位建筑面積能耗差別很大，當(dāng)單棟面積超過兩萬平方米，采用中央空調(diào)時，其單位建筑面積能耗是小規(guī)模不采用中央空調(diào)的公共建筑能耗的3?8倍，并且其用能特點和主要問題也與小規(guī)模公共建筑不同。我國能源發(fā)展現(xiàn)狀：能源資源是能源發(fā)展的基礎(chǔ)。新中國成立以來，不斷加大能源資源勘查力度，組織開展了多次資源評價。中國能源資源有以下特點：能源資源總量比較豐富。中國擁有較為豐富的化石能源資源。其中，煤炭占主導(dǎo)地位。2006年，煤炭保有資源量10345億噸，剩余探明可采儲量約占世界的13%，列世界第三位。已探明的石油、天然氣資源儲量相對不足，油頁巖、煤層氣等非常規(guī)化石能源儲量潛力較大。中國擁有較為豐富的可再生能源資源。水力資源理論蘊藏量折合年發(fā)電量為6.19萬億千瓦時，經(jīng)濟可開發(fā)年發(fā)電量約1.76萬億千瓦時，相當(dāng)于世界水力資源量的12%，列世界首位。人均能源資源擁有量較低。中國人口眾多，人均能源資源擁有量在世界上處于較低水平。煤炭和水力資源人均擁有量相當(dāng)于世界平均水平的50%，石油、天然氣人均資源量僅為世界平均水平的1/15左右。耕地資源不足世界人均水平的30%，制約了生物質(zhì)能源的開發(fā)。能源資源賦存分布不均衡。中國能源資源分布廣泛但不均衡。煤炭資源主要賦存在華北、西北地區(qū)，水力資源主要分布在西南地區(qū)，石油、天然氣資源主要賦存在東、中、西部地區(qū)和海域。中國主要的能源消費地區(qū)集中在東南沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，資源賦存與能源消費地域存在明顯差別。大規(guī)模、長距離的北煤南運、北油南運、西氣東輸、西電東送，是中國能源流向的顯著特征和能源運輸?shù)幕靖窬?。能源資源開發(fā)難度較大。與世界相比，中國煤炭資源地質(zhì)開采條件較差，大部分儲量需要井工開采，極少量可供露天開采。石油天然氣資源地質(zhì)條件復(fù)雜，埋藏深，勘探開發(fā)技術(shù)要求較高。未開發(fā)的水力資源多集中在西南部的高山深谷，遠離負(fù)荷中心，開發(fā)難度和成本較大。非常規(guī)能源資源勘探程度低，經(jīng)濟性較差，缺乏競爭力。國內(nèi)建筑能耗研究發(fā)展：我國于上世紀(jì)70年代開展了負(fù)荷計算新方法的研究，并評議通過了冷負(fù)荷系數(shù)法和諧波反應(yīng)法兩種新計算方法。20世紀(jì)末，我國學(xué)者對熱平衡法進行了深入分析，完成了狀態(tài)空間法的研究理論。近年來，我國提出一種基于系統(tǒng)辨識理論的圍護結(jié)構(gòu)非穩(wěn)態(tài)傳熱的計算分析方法——頻域回歸法。根據(jù)中國建筑能耗模型(ChinaBuildingEnergyModel)，1996~2008年我國總建筑商品能耗從2.59億噸標(biāo)煤(tce)增長到6.55億tce，增幅達到1.5倍。其中建筑能耗為6.55億tce，電力消耗約8230億kWh，分別占社會總能耗和總電耗的23%與21%。由于我國存在地區(qū)氣候、經(jīng)濟發(fā)展水平和建筑功能的差異，我國的建筑能耗分為北方城鎮(zhèn)采暖、夏熱冬冷地區(qū)城鎮(zhèn)采暖、城鎮(zhèn)住宅除采暖外能耗、公共建筑及農(nóng)村建筑能耗五大部分。其中公共建筑因其單位面積能耗大而引起了專家學(xué)者的廣泛關(guān)注與研究。湖南大學(xué)的楊昌智、吳曉艷等人對長沙市14棟公共建筑進行能耗調(diào)研，通過調(diào)查實測，發(fā)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)運行使用中的諸多問題，并提出了提高空調(diào)系統(tǒng)能源利用率的有效途徑。西安科技大學(xué)的潘文彥從被調(diào)查的54棟公共建筑中選擇一棟酒店建筑進行研究，并結(jié)合節(jié)能優(yōu)化策略從不同層面分析節(jié)能措施效果。重慶大學(xué)的吳利均對重慶綿陽等地的60余棟既有公共建筑進行能耗調(diào)研，確定不同公共建筑能耗范圍的同時提出了不同功能建筑的用能指標(biāo)。武漢科技大學(xué)的李玉云等人對武漢市辦公樓建筑全年能耗進行測試，得到空調(diào)能耗占建筑總能耗比例。2003年，香港城市大學(xué)學(xué)者對香港地區(qū)大型辦公樓的用電情況進行了統(tǒng)計，得到暖通空調(diào)能耗占總建筑能耗的48%，照明和設(shè)備能耗分別以27%和22%位列二三。全國共有5大城市對本地區(qū)辦公建筑、大型商場、旅館為主的公共建筑進行了系統(tǒng)而全面的實際調(diào)研。表1-2各城市不同類型公共建筑單位建筑面積年均能耗指標(biāo)單位建筑面積年均能耗指標(biāo)（kWh/m2）城市名稱 所屬區(qū)域辦公樓商場旅館哈爾濱嚴(yán)寒地區(qū)A區(qū) 189.752~108（政府機關(guān)）北京寒冷地區(qū)200~300100~15060~120（綜合寫字樓）上海夏熱冬冷地區(qū)126300155重慶夏熱冬冷地區(qū)85~14947~156（政府機關(guān)）173~334146~310深圳夏熱冬暖地區(qū)100~443110~24943~184（綜合寫字樓）由表1-2分析可得，上述5個城市雖然分屬不同的氣候區(qū)域，但統(tǒng)計結(jié)果也存在共性。三類公共建筑的單位面積能耗差別較大，又以商場類建筑單位面積能耗高為顯著特點。節(jié)約能源的重要性：我國能源資源總量雖然較多，但人均占有量少。人均淡水資源量僅為世界人均占有量的四分之一，人均耕地不到世界平均水平的40%，人均森林面積僅為世界人均占有量的五分之一；45種主要礦產(chǎn)資源人均占有量不到世界平均水平的一半。近幾年，隨著經(jīng)濟快速增長，對煤電油運和重要資源的需求量明顯增加，價格大幅度上漲，一些重要能源資源對外依存度大幅度上升，我國重要能源資源短缺對經(jīng)濟發(fā)展的制約進一步加劇。今后，隨著我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化推進，能源資源需求總量還會增加，經(jīng)濟發(fā)展面臨的資源約束矛盾將長期存在。節(jié)約能源資源，大力促進能源資源的高效利用和循環(huán)利用，是緩解能源資源約束矛盾的根本出路。建筑能耗模擬與分析對緩解能源危機的貢獻：俗話說：不積跬步無以至千里，不積小流無以成江河。建筑能耗雖然只占整個中國的能耗消耗的一小部分，但對于整個大中國來說，這一部分分也不是一個小數(shù)字，通過對建筑能耗的模擬與分析，建立合理的建筑節(jié)能體系，不僅可以使建筑更節(jié)能，緩解能源危機，好的設(shè)計方案還可以帶來美的享受以及對科學(xué)的信任。結(jié)束語：短短的五周時間，我受益良多，感觸也頗多，假如我要是沒選這門課，建筑節(jié)能的理念我也絕對不會