某公寓建筑能量系統(tǒng)方桉的優(yōu)化設(shè)計

深圳某公寓建筑能量系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計學(xué)生：左政葉國棟指導(dǎo)教師：錢宇陸恩錫2/6/202312/6/20232地點：深圳蛇口；氣候特點：日照強(qiáng)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(fù)雜，咖啡廳、住宅和復(fù)式結(jié)構(gòu)并存；圍護(hù)結(jié)構(gòu)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。2/6/20233優(yōu)化設(shè)計的內(nèi)容圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案大面積玻璃幕墻采用何種玻璃方案？其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性如何？采用何種遮陽措施？遮陽效果如何？通風(fēng)效果如何？空調(diào)系統(tǒng)方案采用何種空調(diào)系統(tǒng)方案？其經(jīng)濟(jì)性如何？2/6/20234模擬軟件圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料遮陽構(gòu)造/天面造型通風(fēng)換氣效果冷負(fù)荷建模分析空調(diào)系統(tǒng)分析分析整個優(yōu)化設(shè)計的分析思路2/6/20235建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案模擬分析6基準(zhǔn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案參數(shù)表項目熱工參數(shù)

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(biāo)3.081外窗玻璃6mm單層普通玻璃傳熱系數(shù)6.4遮陽系數(shù)0.85

遮陽

南向陽臺外挑長度（m）首層2.4標(biāo)準(zhǔn)層1.2東西朝向遮陽無通風(fēng)次/小時8～122/6/20237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(biāo)準(zhǔn)層取兩層，頂層保留，天面造型簡化成樓層。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(shù)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(fēng)換氣次數(shù)，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(fēng)換氣次數(shù)，使其溫度分布同室外氣溫分布接近。2/6/20238圖公寓的簡化建筑模型2/6/20239分析對象的選取2/6/202310圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)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(shù)（W/m2.℃）5.721.99遮陽系數(shù)0.550.33各方案玻璃的熱工參數(shù)表2/6/202311圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計之待分析方案

－－東西遮陽構(gòu)造方案東西朝向遮陽遮陽一遮陽二遮陽三遮陽四構(gòu)造示意圖水平板（mm）750750500500垂直擋板（mm）7505007505002/6/202312圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計之待分析方案

－－自然通風(fēng)方案時段劃分8:00～12:0013:00～18:0019:00～次日7:00換氣次數(shù)次/小時五層以下8420五層～十層10522.5十層以上12625時段劃分8:00～12:0013:00～18:0019:00～次日7:00換氣次數(shù)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(fēng)模式一自然通風(fēng)模式二2/6/202313圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計之模擬結(jié)果與分析

－－玻璃幕墻方案特種玻璃的節(jié)能效果對比2/6/202314圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計之模擬結(jié)果與分析

－－玻璃幕墻方案三種玻璃方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較15圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計之模擬結(jié)果與分析

－－東西構(gòu)造遮陽方案標(biāo)準(zhǔn)層空調(diào)負(fù)荷（W/m2）－－熱反射鍍膜玻璃2/6/202316圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計之模擬結(jié)果與分析

－－東西構(gòu)造遮陽方案標(biāo)準(zhǔn)層空調(diào)負(fù)荷（W/m2）－－Low-E中空玻璃玻璃2/6/202317圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計之模擬結(jié)果與分析

－－自然通風(fēng)方案18圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計之模擬結(jié)果與分析

－－自然通風(fēng)方案19圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

－－結(jié)論虎山公寓在東、南、西立面上采用75％的大開窗率，因此，玻璃的熱工性能至關(guān)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(bǔ)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(fēng)載安全、立面美觀和經(jīng)濟(jì)性的前提下，采用水平遮陽板加垂直擋板的遮陽構(gòu)造，其節(jié)能效果可以提高10～20％；

20圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

－－結(jié)論對于珠三角的炎熱氣候，增大通風(fēng)換氣次數(shù)可以有效地改善各戶型的熱環(huán)境，建議在白天的高溫時段采用較小的通風(fēng)換氣次數(shù)（1～2次/小時），而夜間增大通風(fēng)換氣次數(shù)（20～25次/小時），達(dá)到自然降溫的效果。21空調(diào)系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計2/6/202322空調(diào)系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計

－－待分析方案方案A：選用三臺250RT螺桿冷水機(jī)組，機(jī)組的額定制冷量為870×3kW。輸入電功率為182×3kW，冷卻水流量為179×3m3/h，冷卻水進(jìn)出口溫度30/35℃；方案B:選用三臺75萬大卡直燃機(jī)，機(jī)組的額定制冷量為872×3kW。配電功率為4.0×3kW，額定燃耗56.9×3萬大卡，冷卻水流量為182×3m3/h，冷卻水進(jìn)出口溫度30/37℃；方案C：選用三臺250RT風(fēng)冷螺桿熱泵機(jī)組，機(jī)組的額定制冷量為879.2×3kW。輸入電功率為279×3kW（含空氣側(cè)風(fēng)機(jī)）。

23空調(diào)系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計

－－不同方案初投資分析方案A方案B方案C制冷機(jī)投資（萬元）204.0162.0356.0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(shè)備投資（萬元）9.271.2612.56設(shè)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(diào)系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計

－－不同方案初投資分析25空調(diào)系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計

－－不同方案運行能耗分析26空調(diào)系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)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(jī)側(cè)投資329269442用戶末端投資100100100冷凍水泵與管網(wǎng)投資150150150初投資合計579519692年運行費主機(jī)運行費（前5年）144191191主機(jī)運行費（5年后）144136191輸配及末端年費用404040維護(hù)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(diào)系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計

－－不同方案壽命周期年費用比較

28從初投資分析，直燃機(jī)方案較佳，其初投資最省，水冷電制冷機(jī)組次之，風(fēng)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(jīng)濟(jì)的運行方式，其年運行費用最低。如果天然氣能按預(yù)期時間和價格進(jìn)入深圳，采用直燃機(jī)年運行費用將略低于電制冷方案，但是應(yīng)充分考慮天然氣的價格波動對空調(diào)方案經(jīng)濟(jì)性的影響；

空調(diào)系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計

－－結(jié)論29從機(jī)組運行特點和安全性能分析，電制冷機(jī)組運行穩(wěn)定，維修率低，操作簡單，使用壽命長。但是電制冷機(jī)組耗電大，應(yīng)考慮夏季空調(diào)高峰期間可能發(fā)生拉閘限電對系統(tǒng)運行的影響。直燃機(jī)使用壽命尚未經(jīng)歷時間的考驗，從目前的運行狀況來看，直燃機(jī)性能穩(wěn)定，可以大大緩解當(dāng)前高峰期的電力供需矛盾，但其機(jī)組運行有煙氣排出，存在一定的環(huán)境污染和安全隱患。風(fēng)冷熱泵性能穩(wěn)定，不需要冷卻塔和相應(yīng)的水處理設(shè)備，可以節(jié)約大量的