建筑空調系統的能耗分析

在建筑能耗方面，空調系統的能耗承擔了重要的比例。根據《公共建筑節能設計標準》gb50199-2005的5.1.1，明確規定“在幅員制圖的設計階段，有必要計算每個時間的熱負荷和冷負荷。”夏季、冬季和冬季寒冷地區的節能設計標準和公共建筑節能設計標準的建筑能耗，明確了節能后建筑的能耗，并介紹了建筑空調系統的能耗。并介紹了《空調設計手冊》中每個時間的自動計算。本文是根據《空氣調節設計手冊》與《實用供熱空調設計手冊》(以下均簡稱手冊)的公式,結合EXCEL對數據的處理和分析功能,通過建立空調逐時負荷計算房間模型,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,通過空調逐時負荷計算房間模型的能耗分析,實現逐時負荷計算,替代傳統的手算,并可結合EX-CEL的數據統計及分類比較等功能對計算結果的數據加以分析,使設計人員對整個建筑的能耗有更全面的認識。1種替代手算的一種冷負荷暖通專業的計算一般有逐時負荷計算、風管阻力計算、水管水力計算、防排煙計算等內容,逐時負荷計算是暖通計算中比較復雜的部分,一般要通過專業的計算軟件,或者通過查找手冊中大量的表格數據進行手算.本文介紹了一種通過Excel的數據處理功能,實現替代手算的一種嘗試。空調房間的總冷負荷一般有以下幾種。(1)窗的輻射熱和窗的傳熱冷負荷;(2)屋蓋的傳熱冷負荷;(3)外墻的傳熱冷負荷;(4)人體、照明和設備的冷負荷。其它冷負荷可以認為是穩定的,各小時均等,不必參加比較。手冊中有提到,人體、照明和設備的冷負荷由于無確切資料,也只能按穩定冷負荷計算。所以逐時負荷計算中最重要的就是圍護結構的逐時負荷計算,求出圍護結構的綜合最大冷負荷,加上其它穩定的冷負荷。2逐時負荷計算樓室總負荷由于圍護結構包括窗、墻、屋頂、樓板、地面,共同點是都和相應面積有關,所以hhduct的負荷計算思想是通過EXCEL建立一個基表,分別基于窗和墻建立單位面積的逐時負荷指標,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逐時負荷計算房間模型。窗的得熱主要是由太陽輻射得熱+窗傳熱轉化的冷負荷;墻的得熱是通過墻體傳熱及輻射得熱,由于墻體的熱惰性,經過一段時間才會逐漸轉化為室內有效的冷負荷。為了解決窗及墻體的朝向對冷負荷計算的影響,以及和手冊中的各個朝向的參數表保持一致,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化為這種基本模型進行逐時負荷計算,根據手冊中提供的數據建立每個窗或墻在不同朝向的單位面積逐時負荷分布,不存在的面或不需要計算傳熱的面按其面積為0來考慮。計算時基本按有內遮陽考慮,外遮陽由于計算比較復雜,對減少房間的冷負荷是一個很有效的方式,所以按沒有外遮陽來計算的結果會保守些。不過具備外遮陽的面也可以建立相應的模型來分析,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)。通過逐時負荷計算房間模型的建立,將建筑物的逐時負荷計算轉化為對幾個基本逐時負荷計算房間模型的研究和計算,逐時負荷計算房間模型的計算又轉化為每一個基本面的逐時指標負荷的計算和分析。只要根據每個項目的具體情況將逐時負荷計算房間模型的每個面的技術資料加以分析完善,衍生出具體的模型各個面的逐時負荷指標表,在以后具體計算時只要調用相對的面模型數據就可以了。每個面,也就是逐時負荷計算房間模型的圍護結構,由窗和墻組成,通過手冊中的相關表格的調用,結合工程的室外氣候參數和房間的室內計算參數,就很容易得到單位面積(門或窗)一天的逐時熱負荷。通過VBA可以獲取CAD圖紙中圍護結構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;室內計算溫度tn℃:25;室內計算相對濕度%:60;房間面積m2:35.521。24小時內的負荷分布,如圖3。建筑各種類型房間的負荷分布,如圖4。建筑各層的的冷負荷分布,如圖5。3優化計算方法,減輕了計算負荷通過空調逐時負荷計算房間模型的建立,結合Excel的數據分析和處理功能,將建筑物的動態空調負荷計算問題分解成單個典型空調逐時負荷計算房間模型的計算,相對傳統的查表手算的方式,大大減少了工作量,減少了計算時間,減輕了空調逐時負荷計算的工作量。建筑參數及計算結果通過EXCEL數據計算、整理、分析,可以實現對各個房間分樓層,