建筑空調(diào)系統(tǒng)的能耗分析

在建筑能耗方面，空調(diào)系統(tǒng)的能耗承擔(dān)了重要的比例。根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》gb50199-2005的5.1.1，明確規(guī)定“在幅員制圖的設(shè)計階段，有必要計算每個時間的熱負(fù)荷和冷負(fù)荷。”夏季、冬季和冬季寒冷地區(qū)的節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的建筑能耗，明確了節(jié)能后建筑的能耗，并介紹了建筑空調(diào)系統(tǒng)的能耗。并介紹了《空調(diào)設(shè)計手冊》中每個時間的自動計算。本文是根據(jù)《空氣調(diào)節(jié)設(shè)計手冊》與《實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊》(以下均簡稱手冊)的公式,結(jié)合EXCEL對數(shù)據(jù)的處理和分析功能,通過建立空調(diào)逐時負(fù)荷計算房間模型,將整座建筑各種功能房間的能耗計算簡化為一個基本房間模型,通過空調(diào)逐時負(fù)荷計算房間模型的能耗分析,實現(xiàn)逐時負(fù)荷計算,替代傳統(tǒng)的手算,并可結(jié)合EX-CEL的數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分類比較等功能對計算結(jié)果的數(shù)據(jù)加以分析,使設(shè)計人員對整個建筑的能耗有更全面的認(rèn)識。1種替代手算的一種冷負(fù)荷暖通專業(yè)的計算一般有逐時負(fù)荷計算、風(fēng)管阻力計算、水管水力計算、防排煙計算等內(nèi)容,逐時負(fù)荷計算是暖通計算中比較復(fù)雜的部分,一般要通過專業(yè)的計算軟件,或者通過查找手冊中大量的表格數(shù)據(jù)進(jìn)行手算.本文介紹了一種通過Excel的數(shù)據(jù)處理功能,實現(xiàn)替代手算的一種嘗試。空調(diào)房間的總冷負(fù)荷一般有以下幾種。(1)窗的輻射熱和窗的傳熱冷負(fù)荷;(2)屋蓋的傳熱冷負(fù)荷;(3)外墻的傳熱冷負(fù)荷;(4)人體、照明和設(shè)備的冷負(fù)荷。其它冷負(fù)荷可以認(rèn)為是穩(wěn)定的,各小時均等,不必參加比較。手冊中有提到,人體、照明和設(shè)備的冷負(fù)荷由于無確切資料,也只能按穩(wěn)定冷負(fù)荷計算。所以逐時負(fù)荷計算中最重要的就是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的逐時負(fù)荷計算,求出圍護(hù)結(jié)構(gòu)的綜合最大冷負(fù)荷,加上其它穩(wěn)定的冷負(fù)荷。2逐時負(fù)荷計算樓室總負(fù)荷由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括窗、墻、屋頂、樓板、地面,共同點是都和相應(yīng)面積有關(guān),所以hhduct的負(fù)荷計算思想是通過EXCEL建立一個基表,分別基于窗和墻建立單位面積的逐時負(fù)荷指標(biāo),屋頂和地面,樓板可以看作特殊的墻基表的延伸,這樣就形成一個基本的空調(diào)逐時負(fù)荷計算房間模型。窗的得熱主要是由太陽輻射得熱+窗傳熱轉(zhuǎn)化的冷負(fù)荷;墻的得熱是通過墻體傳熱及輻射得熱,由于墻體的熱惰性,經(jīng)過一段時間才會逐漸轉(zhuǎn)化為室內(nèi)有效的冷負(fù)荷。為了解決窗及墻體的朝向?qū)湄?fù)荷計算的影響,以及和手冊中的各個朝向的參數(shù)表保持一致,把房間的模型簡化為一個有八個面(北、西北、西、西南、南、東南、東、東北),上有屋蓋H,下有地面或樓板的模型,任何形狀的房間都可轉(zhuǎn)化為這種基本模型進(jìn)行逐時負(fù)荷計算,根據(jù)手冊中提供的數(shù)據(jù)建立每個窗或墻在不同朝向的單位面積逐時負(fù)荷分布,不存在的面或不需要計算傳熱的面按其面積為0來考慮。計算時基本按有內(nèi)遮陽考慮,外遮陽由于計算比較復(fù)雜,對減少房間的冷負(fù)荷是一個很有效的方式,所以按沒有外遮陽來計算的結(jié)果會保守些。不過具備外遮陽的面也可以建立相應(yīng)的模型來分析,分為遮擋部分和無遮擋部分,遮擋部分的直射輻射為0(圖1、圖2)。通過逐時負(fù)荷計算房間模型的建立,將建筑物的逐時負(fù)荷計算轉(zhuǎn)化為對幾個基本逐時負(fù)荷計算房間模型的研究和計算,逐時負(fù)荷計算房間模型的計算又轉(zhuǎn)化為每一個基本面的逐時指標(biāo)負(fù)荷的計算和分析。只要根據(jù)每個項目的具體情況將逐時負(fù)荷計算房間模型的每個面的技術(shù)資料加以分析完善,衍生出具體的模型各個面的逐時負(fù)荷指標(biāo)表,在以后具體計算時只要調(diào)用相對的面模型數(shù)據(jù)就可以了。每個面,也就是逐時負(fù)荷計算房間模型的圍護(hù)結(jié)構(gòu),由窗和墻組成,通過手冊中的相關(guān)表格的調(diào)用,結(jié)合工程的室外氣候參數(shù)和房間的室內(nèi)計算參數(shù),就很容易得到單位面積(門或窗)一天的逐時熱負(fù)荷。通過VBA可以獲取CAD圖紙中圍護(hù)結(jié)構(gòu)各個朝向窗與墻的面積,綜合計算后就可以計算出一個典型逐時負(fù)荷計算房間模型的建筑逐時能耗。如表1。房間編號:103;房間功能:辦公;室內(nèi)計算溫度tn℃:25;室內(nèi)計算相對濕度%:60;房間面積m2:35.521。24小時內(nèi)的負(fù)荷分布,如圖3。建筑各種類型房間的負(fù)荷分布,如圖4。建筑各層的的冷負(fù)荷分布,如圖5。3優(yōu)化計算方法,減輕了計算負(fù)荷通過空調(diào)逐時負(fù)荷計算房間模型的建立,結(jié)合Excel的數(shù)據(jù)分析和處理功能,將建筑物的動態(tài)空調(diào)負(fù)荷計算問題分解成單個典型空調(diào)逐時負(fù)荷計算房間模型的計算,相對傳統(tǒng)的查表手算的方式,大大減少了工作量,減少了計算時間,減輕了空調(diào)逐時負(fù)荷計算的工作量。建筑參數(shù)及計算結(jié)果通過EXCEL數(shù)據(jù)計算、整理、分析,可以實現(xiàn)對各個房間分樓層,