基于建筑動態(tài)負(fù)荷計算及設(shè)備選型的“設(shè)計氣象年”的構(gòu)成研究.pdf

1、當(dāng)今全球氣候異常變化日益頻繁，在建筑行業(yè)及暖通空調(diào)領(lǐng)域，人們越發(fā)認(rèn)識到室外空氣參數(shù)對建筑負(fù)荷計算的重要意義。隨著人們對建筑負(fù)荷計算方面的不斷深入研究，發(fā)現(xiàn)建筑負(fù)荷計算結(jié)果偏大是造成暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備選型不合理及建筑能耗偏大的主要原因。因此，在提倡建筑節(jié)能的今天，開發(fā)一套通過建筑動態(tài)負(fù)荷計算來指導(dǎo)設(shè)備選型的氣象資料是十分有必要的。
　　目前，負(fù)荷計算方法已由原來的靜態(tài)計算改為動態(tài)計算，我國設(shè)計規(guī)范中也明確要求必須進行動態(tài)負(fù)荷計算。對常

2、用的各類氣象數(shù)據(jù)也進行了詳細(xì)的對比，在我國實際工程設(shè)計應(yīng)用中，被普遍采用的“典型氣象年”是來自不同年份的不冷不熱的12個月的氣象數(shù)據(jù)組合而成，僅僅代表平均意義下的氣象數(shù)據(jù)，而空調(diào)設(shè)備選型時需要用到的是不保證率數(shù)據(jù)。如果采用“典型氣象年”來選設(shè)備，則會有很長時間不能滿足設(shè)計溫濕度，甚至還有一些設(shè)計人員在計算逐時負(fù)荷時用設(shè)計日24h的氣象參數(shù)。所以，利用現(xiàn)有的各類“典型氣象年”數(shù)據(jù)來計算建筑動態(tài)負(fù)荷并以此來指導(dǎo)設(shè)備選型并不合適。
　　

3、在前人對“極端氣象年”的研究基礎(chǔ)上，通過對“極端氣象年”的最小構(gòu)成單位的優(yōu)化，分別生成了以“旬”、“日”、“時”為最小構(gòu)成單位的“極端氣象年”，通過分析發(fā)現(xiàn)以“時”為最小構(gòu)成單位的“極端氣象年”數(shù)據(jù)最為極端。對室外空氣計算參數(shù)的不保證率進行了分析，我國室外空氣計算參數(shù)的不保證率用小時或日來表示。為了讓設(shè)計人員據(jù)實際情況靈活選擇合適的參數(shù)值，本文確定了三個級別的不保證率：0.5％、1%、2%，得到用于設(shè)備選型的“設(shè)計氣象年”的生成方法。<

4、br>　　以哈爾濱、北京、重慶和廣州四地1986～2015年間共30年的逐時氣象數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用MATLAB軟件編程，分別生成了上述四地用于能耗模擬及設(shè)備選型用的三個級別不保證率的“設(shè)計氣象年”數(shù)據(jù)，并分別與“典型氣象年”進行對比。發(fā)現(xiàn)在緯度越低的城市里，“設(shè)計氣象年”與CSWD冬季氣象數(shù)據(jù)之間的差異越大。哈爾濱冬季兩類氣象數(shù)據(jù)的月平均溫度的平均差值為6.1；廣州的冬季兩類氣象數(shù)據(jù)的月平均溫度的平均差值為9.2；夏季月均溫差在8℃左右。

5、
　　本文利用動態(tài)能耗模擬軟件 eQUEST對一棟重慶地區(qū)辦公建筑進行能耗模擬和負(fù)荷分析，分別用“典型氣象年”和“設(shè)計氣象年”數(shù)據(jù)代入模擬建筑全年逐時動態(tài)負(fù)荷，通過對比發(fā)現(xiàn)：①處于“設(shè)計氣象年”下建筑的高負(fù)荷時間明顯增加，機組74.7%運行時間是在負(fù)荷處于600~1800kW之間；而“典型氣象年”下，機組80.6%運行時間是在負(fù)荷處于200~1200kW之間；②較之“典型氣象年”，“設(shè)計氣象年”下建筑冬季熱負(fù)荷峰值增加了606.4

6、kW，峰值增長率為62.4%；夏季冷負(fù)荷峰值增加了496.9kW，峰值增長率為30%。
　　另外在實際工程設(shè)計中，大多數(shù)暖通設(shè)計人員通常利用冷負(fù)荷系數(shù)法計算得到空調(diào)冷負(fù)荷，依據(jù)冷負(fù)荷系數(shù)法得到的冷負(fù)荷最大值為2492kW，冬季熱負(fù)荷采用穩(wěn)態(tài)計算方法得到熱負(fù)荷為1620kW。對比“設(shè)計氣象年”下的負(fù)荷結(jié)果，夏季峰值增加15.8%，冬季峰值增加2.7%。
　　利用“設(shè)計氣象年”下建筑全年逐時動態(tài)負(fù)荷可以進行有效的設(shè)備選型和合理匹

7、配。以某工程為例，按照負(fù)荷大小及其分布規(guī)律，當(dāng)采用兩管制的燃?xì)庑鸵惑w化直燃機組作為冷熱源時，選定一大一小兩臺機組，當(dāng)建筑處于低負(fù)荷梯度時，開啟小機組；處于中等負(fù)荷梯度時，開啟大機組；處于高負(fù)荷梯度時，同時開啟兩臺機組。這樣可以使機組一直在40%～80%荷載的高效率下運行，可以實現(xiàn)機組在夏季84.7%的供冷時間處于高效運行。既提高了能源利用率，也節(jié)約了28萬元的初投資。對于冬季機組運行分析可以得到：機組在冬季82.4%的供冷時間處于高效運