1、 深圳某公寓建筑能量系統方案的優化設計學生： 左政 葉國棟指導教師：錢宇 陸恩錫7/17/202217/17/20222地點：深圳蛇口；氣候特點：日照強度大，日照時間長；建筑類型：酒店式公寓。工程概要特點共25層，建筑面積21962.8m2，熱、電、冷用能集中；用途復雜，咖啡廳、住宅和復式結構并存；圍護結構方案采用大面積的玻璃幕墻，在東南西三個立面上開窗率75 ，且無較好的遮陽措施；為酒店式公寓，舒適度要求高。7/17/20223優化設計的內容圍護結構方案大面積玻璃幕墻采用何種玻璃方案？其技術經濟性如何？采用何種遮陽措施？遮陽效果如何？通風效果如何？空調系統方案采用何種空調系統方案？其經濟性如

2、何？7/17/20224模擬軟件圍護結構材料遮陽構造/天面造型通風換氣效果冷負荷建模分析空調系統分析分析整個優化設計的分析思路7/17/20225建筑圍護結構方案模擬分析6基準圍護結構設計方案參數表項 目熱工參數外 墻1.水泥砂漿 20mm2.多孔混凝土 200mm3.水泥砂漿砂漿 20mm熱阻/ m2/W1.006熱惰性指標3.081外窗玻璃6mm單層普通玻璃傳熱系數6.4遮陽系數0.85遮 陽南向陽臺外挑長度 （m）首 層2.4標準層1.2東西朝向遮陽無通 風次/小時8127/17/20227建模建筑模型的簡化樓層的簡化 全樓用五層建筑取代，首層保留，標準層取兩層，頂層保留，天面造型簡化成

3、樓層。陽臺的簡化 所有陽臺均采用水平遮陽板取代，采用修正窗體的遮陽系數來研究遮陽板的光影遮擋效果。二九層洞體的簡化 洞體用房間取代，加大其通風換氣次數，使其溫度分布同室外氣溫分布接近。天面造型的簡化 天面造型簡化成樓層，屋頂開天窗以模擬遮陽板效果，同時加大房間的通風換氣次數，使其溫度分布同室外氣溫分布接近。7/17/20228圖 公寓的簡化建筑模型7/17/20229分析對象的選取7/17/202210圍護結構優化設計之待分析方案 玻璃幕墻方案玻璃名稱熱反射膜玻璃 CTS140SLow-E中空玻璃 CEB24-60F+12A+6C傳熱系數（W/m2.）5.721.99遮陽系數0.550.33各

4、方案玻璃的熱工參數表7/17/202211圍護結構優化設計之待分析方案 東西遮陽構造方案東西朝向遮陽遮陽一遮陽二遮陽三遮陽四構造示意圖水平板（mm）750750500500垂直擋板（mm）7505007505007/17/202212圍護結構優化設計之待分析方案 自然通風方案時段劃分8:0012:0013:0018:0019:00次日7:00換氣次數 次/小時五層以下8420五層十層10522.5十層以上12625時段劃分8:0012:0013:0018:0019:00次日7:00換氣次數 次/小時五層以下202020五層十層22.522.522.5十層以上252525自然通風模式一自然通風模

5、式二7/17/202213圍護結構優化設計之模擬結果與分析 玻璃幕墻方案 特種玻璃的節能效果對比7/17/202214圍護結構優化設計之模擬結果與分析 玻璃幕墻方案三種玻璃方案技術經濟比較 15圍護結構優化設計之模擬結果與分析 東西構造遮陽方案標準層空調負荷（W/m2）熱反射鍍膜玻璃 7/17/202216圍護結構優化設計之模擬結果與分析 東西構造遮陽方案標準層空調負荷（W/m2）Low-E中空玻璃玻璃 7/17/202217圍護結構優化設計之模擬結果與分析 自然通風方案18圍護結構優化設計之模擬結果與分析 自然通風方案19圍護結構優化設計 結論虎山公寓在東、南、西立面上采用75的大開窗率，因

6、此，玻璃的熱工性能至關重要。如果要保持大的開窗率，則建議全部或至少在東、西立面上采用隔熱性能好的熱反射鍍膜玻璃或Low-E中空玻璃，否則降低開窗率；補償大開窗率的另一措施是在東西立面的窗戶做外遮陽，水平遮陽板的遮陽效果不明顯，建議在考慮風載安全、立面美觀和經濟性的前提下，采用水平遮陽板加垂直擋板的遮陽構造，其節能效果可以提高1020； 20圍護結構優化設計 結論對于珠三角的炎熱氣候，增大通風換氣次數可以有效地改善各戶型的熱環境，建議在白天的高溫時段采用較小的通風換氣次數（12次/小時），而夜間增大通風換氣次數（2025次/小時），達到自然降溫的效果。21空調系統方案優化設計7/17/20222

7、2空調系統方案優化設計 待分析方案方案A：選用三臺250RT螺桿冷水機組，機組的額定制冷量為8703kW。輸入電功率為182 3kW，冷卻水流量為1793 m3/h，冷卻水進出口溫度30/35；方案B: 選用三臺75萬大卡直燃機，機組的額定制冷量為8723kW。配電功率為4.0 3kW，額定燃耗56.93萬大卡，冷卻水流量為1823 m3/h，冷卻水進出口溫度30/37； 方案C：選用三臺250RT風冷螺桿熱泵機組，機組的額定制冷量為879.23kW。輸入電功率為2793kW（含空氣側風機）。 23空調系統方案優化設計 不同方案初投資分析方案A方案B方案C制冷機投資（萬元）204.0162.0

8、356.0冷卻水泵投資（萬元）4.624.620冷卻塔投資（萬元）56.0056.000需配電量（kW）618.084.0837.0配電設備投資（萬元）9.271.2612.56設備總投資（萬元）273.89223.88368.56運輸施工費用（萬元）54.7844.7873.71項目初投資（萬元）328.67268.66442.2724空調系統方案優化設計 不同方案初投資分析25空調系統方案優化設計 不同方案運行能耗分析26空調系統方案優化設計 不同方案壽命周期年費用比較 費用名稱（含施工）方案A（萬元）方案B（萬元）方案C（萬元）初投資主機側投資329269442用戶末端投資1001001

9、00冷凍水泵與管網投資150150150初投資合計579519692年運行費主機運行費（前5年）144191191主機運行費（5年后）144136191輸配及末端年費用404040維護管理費用101010年費用合計194241241壽命周期費用年值249.8291.0307.727空調系統方案優化設計 不同方案壽命周期年費用比較 28從初投資分析，直燃機方案較佳，其初投資最省，水冷電制冷機組次之，風冷熱泵費用最高；從年運行費用分析，在目前的電氣價格比下，采用電制冷是相對經濟的運行方式，其年運行費用最低。如果天然氣能按預期時間和價格進入深圳，采用直燃機年運行費用將略低于電制冷方案，但是應充分考慮天然氣的價格波動對空調方案經濟性的影響； 空調系統方案優化設計 結論 29從機組運行特點和安全性能分析，電制冷機組運行穩定，維修率低，操作簡單，使用壽命長。但是電制冷機組耗電大，應考慮夏季空調高峰期間可能發生拉閘限電對系統運行的影響。直燃機使用壽命尚未經歷時間的考驗，從目前的運行狀況來看，直燃機性能穩定，可以大大緩解當前高峰期的電力供需矛盾，但其機組運行有煙氣排出，存在一定的環境污染和安全隱患。風冷熱泵性能穩定，不需要冷卻塔和相應的水處理設備，可以節約大量的水資源，但是其能源