建筑能耗計(jì)算法的分析比較

1、第21卷第5期重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)V ol.21N o.51999年10月Journal of Chon gq in g Jianzhu Universit y Oct.1999文章編號:1006-7329(199905-0122-03綜述 收稿日期:1999-06-10作者簡介:李力(1965-,男,重慶市人,深圳寶安工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站工程師。建筑能耗計(jì)算法的分析比較李力(深圳寶安工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站深圳518101摘要參考了T .K USU DA 等人的研究結(jié)果,結(jié)合筆者對中國建筑能耗分析實(shí)用簡化法(溫濕頻數(shù)BIN 法的研究結(jié)果,把建筑能耗簡化計(jì)算法與計(jì)算機(jī)精確模擬計(jì)算法進(jìn)行了分析比較,討論了造

2、成差異的原因,提出了我國簡化能耗分析法尚待完善的問題。關(guān)鍵詞能耗分析;簡化;精確模擬中圖法分類號T U311.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼BARSHRAE s 公布的建筑能耗計(jì)算法總的來看可分為兩大類:一類是計(jì)算機(jī)精確模擬計(jì)算法,包括:AXCESS 、BLAST 、BLDSIM 、DOE -2、ECU BE 、ESAS 、T RACE 等;另一類是可以用袖珍計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算的簡化計(jì)算法,包括:度日數(shù)法、當(dāng)量峰值小時(shí)數(shù)法、設(shè)備滿負(fù)荷小時(shí)數(shù)法、溫濕頻數(shù)(BIN 法等。這兩類方法相比較,各有什么優(yōu)缺點(diǎn)呢?文獻(xiàn)1結(jié)合不同的工程實(shí)例,對終端再熱系統(tǒng)、雙風(fēng)管系統(tǒng)、四水管風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)、有熱回收器的四水管風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)等四種形式

3、的空調(diào)系統(tǒng)分別用各種計(jì)算機(jī)精確模擬計(jì)算示和簡化計(jì)算法(主要是BIN 法進(jìn)行計(jì)算,得出了單位空調(diào)面積年耗電量,結(jié)果經(jīng)筆者進(jìn)行單位換算(原文為英制單位后列于圖1、圖2中。這些建筑都是美國華盛頓地區(qū)的辦公建筑。比較圖1、圖2可以看出:簡化計(jì)算法與計(jì)算機(jī)精確模擬計(jì)算法之間存在一些差距(在沒有實(shí)測數(shù)據(jù)的時(shí)候,只能以計(jì)算機(jī)精確模擬計(jì)算結(jié)果為比較基準(zhǔn)。這主要是因?yàn)楹喕?jì)算法中對日射得熱和圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱兩個(gè)項(xiàng)目均與室外溫度呈線性關(guān)系的假設(shè)具有一定的近似性。這些計(jì)算式分列如下。圖1圖2第5期李力:建筑能耗計(jì)算法的分析比較1231透過玻璃窗的太陽輻射形成的單位空調(diào)面積負(fù)荷Q S C L(W/m2計(jì)算式2:Q S C

4、 L=M(T-T p h+Q S C L式中:M:比例系數(shù),W/m2;Q S C L1:1月份平均日射負(fù)荷,與M一樣,只與地理位置、朝向、表面顏色等固定因素有關(guān),W/m2;T:室外溫度,;T p h:該地區(qū)BIN數(shù)據(jù)中最低溫度段代表溫度,;2日射引起的屋頂和墻體不穩(wěn)定部分傳熱形成的單位空調(diào)面積負(fù)荷Q Ts(W/m2計(jì)算式2:Q TS=M(T-T p h+Q TS1式中:Q TS1:1月份日射引起的屋頂和墻體不穩(wěn)定傳熱,與M一樣,只與地理位置、朝向、表面顏色等固定因素有關(guān),W/m2;文獻(xiàn)3對通過窗的日射得熱負(fù)荷與室外溫度呈線性關(guān)系的近似情況做了比較詳細(xì)的闡述,并提出了相應(yīng)的修正辦法,這里不再贅述

5、。但這種修正辦法主要是以美國華盛頓地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)后得出的,是否適用于中國的氣象條件,還有待進(jìn)一步研究。3室內(nèi)外溫差引起的圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定傳熱形成的單位空調(diào)面積負(fù)荷Q T(W/m2計(jì)算式2:Q T=ni=1A iU i T-T iA F式中:A i:圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積,m2;A F:空調(diào)面積,m2;U i:圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù),W/m2;T i:室內(nèi)溫度,。這種計(jì)算法實(shí)際上未考慮到墻體、屋面的蓄熱能力。特別象辦公建筑,上班開機(jī)時(shí),圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱影響很大;而當(dāng)室外峰值溫度傳到室內(nèi)時(shí),可能已經(jīng)下班,空調(diào)停止運(yùn)行。如何對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱影響進(jìn)行修正是簡化計(jì)算法今后應(yīng)研究的另一重要問題。對于其他負(fù)荷,如新風(fēng)負(fù)荷、

6、室內(nèi)設(shè)備、人體散熱負(fù)荷等,簡化計(jì)算法是比較準(zhǔn)確的。所以,從總體上來看,這兩類計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果還是大致相同的。計(jì)算機(jī)精確模擬計(jì)算法有一個(gè)最大的缺點(diǎn)就是難于被一般工程技術(shù)人員掌握和應(yīng)用。文獻(xiàn)1對幾種精確計(jì)算法做了統(tǒng)計(jì),結(jié)果列于表1中,數(shù)據(jù)單位是:人小時(shí)(工作小時(shí)數(shù)。這里還未考慮計(jì)算機(jī)硬件、軟件的成本。從這些結(jié)論可以看出:簡化能耗計(jì)算法(包括BIN法不失為一種比較實(shí)用的能耗分析方法?；谶@一結(jié)論,筆者用BIN方法和數(shù)據(jù)4進(jìn)行了實(shí)例分析。實(shí)例是某賓館建筑,將其按同一朝向,分別“放到”南通、烏魯木齊、長春等三個(gè)經(jīng)度、緯度相差較大且具有不同氣候代表性的地方,按設(shè)計(jì)要求的室內(nèi)空調(diào)、供熱溫、濕度和建筑本身的

7、各項(xiàng)參數(shù),假設(shè)全天使用率100%計(jì)算其各項(xiàng)全年單位空調(diào)面積冷熱耗量,結(jié)果見表2。從結(jié)果中可以定量的看出不同地區(qū)冷熱耗量的相對大小,如在南通空調(diào)潛冷量占總冷量的44.8%,而在干燥表1不同計(jì)算方法比較程序?qū)W習(xí)應(yīng)用于計(jì)算合計(jì)BLASTESASAXCESSBLDS LME-CU BET RACEDOE-2,132很少1611250極大8465137240270較易116431.565153352320表2不同地區(qū)空調(diào)面積冷熱耗量城市指標(biāo)結(jié)果長春顯熱量(K wh/y rm2387.37潛熱量(K wh/y rm288.72總熱量(K wh/y rm2476.09顯冷量(K wh/y rm213.39潛

8、冷量(K wh/y rm2 2.88總冷量(K wh/y rm216.27烏魯木齊顯熱量(K wh/y rm2346.86潛熱量(K wh/y rm287.48總熱量(K wh/y rm2434.33顯冷量(K wh/y rm229.14潛冷量(K wh/y rm20.00總冷量(K wh/y rm229.14南通顯熱量(K wh/y rm2186.34潛熱量(K wh/y rm233.19總熱量(K wh/y rm2219.53顯冷量(K wh/y rm234.22潛冷量(K wh/y rm245.16總冷量(K wh/y rm279.38124重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)第21卷的烏魯木齊空調(diào)潛冷量為

9、零。這對于確定我國不同地區(qū)的空調(diào)、供熱工程的節(jié)能主要應(yīng)解決什么問題,具有一定的參考價(jià)值。在計(jì)算出冷熱耗量后,目前國內(nèi)還沒有一個(gè)比較完善的方法將其換算成電能等其他能量消耗量,這也是我國建筑能耗簡化計(jì)算法今后應(yīng)進(jìn)一步研究的問題。參考文獻(xiàn)1T.K USU DA.A C om p arison of Ener gy Calculation ProceduresJ.ASHRAE JOURNAL Au g ust,19812ASHRA E HandbookM.19854李力,田勝元.對中國建筑供熱、空調(diào)能耗分析實(shí)用簡化法溫濕頻數(shù)(B IN法的研究J.重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào),1999,21(3Com p aris

10、on and Anal y sis of Ener gy Consum p tion Calculation MethodsL I L i(Baoan En g ineerin g Qualit y Su p ervisin g Station Shenzhen,518101,ChinaAbstract Referrin g to T.KU SUDAs and t he aut hors research result s,t he sim p lified ener2 gy-consum p tion met hods and t he detailed com p uter simulation met hods are com p ared.The ma j or reasons for discre p ancies are anal y zed.The ma j or p roblems of t he Chinese p r