基于dem的商業(yè)辦公樓負荷分析

基于dem的商業(yè)辦公樓負荷分析

為了合理使用建筑，減少浪費，建筑熱空間設(shè)計不能簡單地分析建筑物的最大負荷，還要詳細了解建筑物的年度平均負荷變化和建筑物的負荷分布。DeST(Designer’sSimulationToolkit)采用清華大學(xué)提出的狀態(tài)空間法為模擬算法,以典型的室外氣象條件模擬分析建筑熱環(huán)境,為了解建筑的負荷提供了很好的工具。本文將以上海市某建筑為例,采用DeST能耗模擬軟件建模對其冷熱源進行分析。1建筑物的det建模1.1下建筑結(jié)構(gòu)形式本文中的建筑物位于上海某商業(yè)區(qū)的新建綜合樓,由裙房和三棟塔樓組成,建筑面積77300m2;裙房總共3層高22m,塔樓12層高65m,另有地下建筑多層,建筑外形如圖1。該建筑空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜功能多樣,涉及商業(yè)、餐飲、辦公和高檔酒店式公寓,空調(diào)定位標準高。1.2方案1:公共建筑節(jié)能總體規(guī)劃設(shè)計根據(jù)建筑圖紙在DeST中建立模型。根據(jù)建筑特點將功能相同的房間合并在一起,可以加快建模的速度和程序計算的速度;考慮到該建筑尚在方案階段,圍護結(jié)構(gòu)采用《上海市公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》(DGJ08-107-2004)中維護結(jié)構(gòu)的限值如表1。建筑的窗墻比按照方案圖紙設(shè)置如表2所示。由于建筑全部采用集中空調(diào),可將換氣次數(shù)設(shè)置為0.5次/h,室內(nèi)狀態(tài)范圍設(shè)置如表3。不同的使用功能房間室內(nèi)熱擾設(shè)置如表4。根據(jù)上海氣候特點及項目的實際定位,設(shè)置采暖日120d,空調(diào)日180d,開始及結(jié)束時間如表5。2德t模擬結(jié)果2.1模擬的sit數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)設(shè)置,利用DeST軟件對建筑物的空間拓撲建模和計算,生成的建筑負荷數(shù)據(jù)如表6。2.2建筑物的總負荷數(shù)據(jù)由DeST計算可生成全年8760h建筑逐時冷、熱負荷數(shù)據(jù),如圖2和圖3所示。3冷源方案的分析3.1體系內(nèi)最大冷負荷迭加與現(xiàn)有冷源可靠性的關(guān)系計算表明該建筑全年最大冷負荷為12741kW,年逐時冷負荷的最大值為10634kW,兩者相差2107kW;這是由于前者是由各個房間的最大冷負荷迭加而得到的,它僅僅是設(shè)計選型中為了保證冷源可靠性而采取的措施;而后者是由各個房間的逐時負荷迭加后取最大值而得出的,這才是確定制冷機的裝機容量的依據(jù),因此空調(diào)冷源的裝機容量應(yīng)取10634kW,它比全年最大冷負荷少了16.5%。3.2不保證度w根據(jù)逐時冷負荷數(shù)據(jù),可以得出空調(diào)季單日尖峰負荷的分布情況如表7所示?？梢钥闯?系統(tǒng)總負荷大于10MW的幾率只有1.7%,在一定的不保證度情況下(通?？扇∪?0h不保證),制冷機經(jīng)濟裝機容量可在10634kW的基礎(chǔ)上下降?？紤]到系統(tǒng)總負荷在10～8kW間的幾率僅為整個空調(diào)季的11.7%,如果采用蓄冷系統(tǒng)(冰蓄冷、水蓄冷),則在滿足最大尖峰負荷的基礎(chǔ)上把制冷機的裝機容量進一步縮小20%～35%。3.3負荷日日算法在工程實際中,為了得到蓄冷的負荷分析需要的設(shè)計典型日數(shù)據(jù),通常是將建筑中房間面積按照使用功能分別統(tǒng)計,并采用相應(yīng)的負荷指標進行估算得出最大負荷,再乘以相應(yīng)逐時負荷系數(shù)得到不同功能房間的逐時負荷,最后將不同功能房間的逐時負荷進行迭加得到建筑全天24h的逐時數(shù)據(jù)。但是采用這種方法得出的數(shù)據(jù)偏差較大,而且采用負荷指標估算不同功能的建筑的最大值很困難,這是由于總負荷將會根據(jù)建筑所在的地域、建筑的形狀、建筑內(nèi)空間的劃分、維護結(jié)構(gòu)的類型等情況的不同而變化。而采用DeST模擬則不存在此類問題,這是由于DeST模擬中絕大多數(shù)參數(shù)都是精確設(shè)置的,只需從全年逐時負荷數(shù)據(jù)中挑出一天做為典型計算日進行冰蓄冷的負荷分析即可。根據(jù)該建筑的特點,取3天尖峰負荷不保證,可選7月31日的數(shù)據(jù)作為蓄冷空調(diào)的設(shè)計典型日,具體負荷變化情況如圖4。這與正常的采用全年最大冷負荷日(7月19日)為設(shè)計依據(jù)有所區(qū)別,7月19日的逐時冷負荷如圖5所示。采用全年最大冷負荷日進行蓄冷空調(diào)的設(shè)計必然會造成冷源設(shè)備過大,利用率低等缺點。但是在采用常規(guī)的負荷計算對空調(diào)冷源進行的分析中,由于數(shù)據(jù)較少,一般都采用全年最大負荷日做為冷源分析的典型日,造成冷源裝機容量過大,蓄冷空調(diào)優(yōu)勢下降。在蓄冷空調(diào)分析中,除了設(shè)計典型日(100%冷負荷日)之外,還需要典型的部分負荷日數(shù)據(jù)(通常為75%,50%和25%)進行運行策略的分析,常規(guī)的做法是將設(shè)計典型日的逐時負荷分別乘以部分負荷系數(shù),如75%,50%和25%負荷日對應(yīng)的部分負荷系數(shù)分別為0.75、0.5和0.25,這樣得出的負荷數(shù)據(jù)也與實際的負荷狀況差別較大。利用DeST計算所得到的全年逐時負荷數(shù)據(jù),根據(jù)設(shè)計典型日(100%冷負荷日)總負荷的75%,50%和25%選取實際天作為部分負荷設(shè)計日,分別為7月13日、6月15日和5月1日,如圖6和圖7和圖8所示。由部分負荷日的數(shù)據(jù)可以看出,采用常規(guī)的部分負荷系數(shù)估算部分負荷設(shè)計日的數(shù)據(jù),與采用DeST給出的負荷有較大差別,主要表現(xiàn)在后者的白天負荷更大,晚上負荷更小;蓄冷設(shè)計中運行策略涉及到全年運行費用的估算,采用DeST計算給出的實際天隨時冷負荷分布,能使蓄冷設(shè)計更貼近實際情況。4暖通設(shè)備的選擇,集成式的冷熱源設(shè)備膜能夠滿足集料的需求(1)DeST軟件可以提供建筑的冷熱負荷的全年統(tǒng)計數(shù)據(jù)和全年逐時數(shù)據(jù),使暖通設(shè)計能夠準確符合建筑的負荷情況。(2)DeST軟件可以幫助暖通設(shè)計對冷熱源