绵阳凯德商厦空调系统节能诊断分析(可编辑)

绵阳凯德商厦空调系统节能诊断分析(可编辑) 绵阳凯德商厦空调系统节能诊断分析 西南科技大学 硕士学位论文 绵阳凯德商厦空调系统节能诊断分析 姓名:李媛媛 申请学位级别:硕士 专业:建筑与土木工程 指导教师:马立 2012-04-15西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 摘 要 目前大型公共建筑高能耗、低效率问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 日益突出,越来越多的专业人员 开始逐渐投入到开展建筑节能的工作中去,本文从大型公共建筑节能的角度 出发,结合节能诊断理论,利用建筑能耗评估软件对绵阳凯德商厦的 建筑负荷进行了模拟分析,通过模拟数据看出,设计负荷远大于建筑负荷, 为了更加准确的对该商场建筑进行能耗分析,通过现场调研、分析图纸与测 试相结合的方法对夏季、冬季空调系统的实际运行情况进行了研究。 通过对测试数据分析看出,商场夏、冬季冷热源设备选型偏大,夏季尤 其明显,水泵选型同样偏大,系统存在大流量小温差问题,空调送风口风速 基本不满足设计规范要求,出现或大或小的情况,针对上述问题,主要提出 了对水泵增加变频器,重新设置机组、锅炉的出水温度作出相应改进等建议, 通过这些改进措施降低了系统能耗,进而节约了运行成本。 关键词:空调系统 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 节能诊断第页 西南科技大学硕士研究生学位论文曲 , , . ’ ?,也 .,, , . /’,, , . ,. , . , ;; : 西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 绪论 . 课题的研究背景、目的和意义 .. 课题的研究背景 能源是全球发展经济的基础。然而,各种能源的储备是有限的,石油、 天然气、煤炭、水等资源的分布也极为不均,就世界能源分布的总体情况来 说非洲、拉丁美洲和中东的能源、资源较为丰富,然而经济发达的国家,加 拿大、英国等少数国家除外,资源均相对匮乏。因此能源问题正逐步成为世 界各国共同关注的话题。 随着我国经济的持续增长和社会的不断进步,我国能源建设有了很大的 发展。年,我国一次能源总产量.亿吨标准煤,约占全球能源生产 总量的%。截至年底,我国的能源生产总量仅次于美国,居世界第 二位。与此同时,我国己成为世界第二大能源消费国【】。 在能源消耗中,建筑能耗是个大户,总体来说,我国建筑能耗的特 点为 【】: 南、北方气候差异较大,仅北方地区冬季采用集中供暖模式。我国 处于北半球中低纬地区,地域广阔,南北跨越多个气候带,大部分地区夏季 最热月室外平均温度超过?,需空调制冷;冬季气候差异较大,夏热冬暖 地区室外平均气温高于?,然而严寒地区室内外温差高达?,全年需要 个月的供暖期。我国北方地区的城镇目前约%的建筑冬季采用集中供暖, 而南方大部分地区冬季均无供暖措施,或仅使用空调器、小型锅炉等分散在 楼内进行采暖。因此在统计我国建筑能耗时,应单独统计北方采暖能耗。 城乡住宅能耗差异较大。首先,我国城乡住宅使用能源的种类差异 较大,城市主要以煤、电、燃气为主,农村除部分地区使用煤、电等商品能 源外,许多地区农民仍以秸秆、薪柴等生物质能为主要能源,此外,目前我 国城乡居民平均每年消费性支出差异大于倍,城乡居民各种电器的使用量 和时间同样差异较大。因此在统计我国建筑能耗时,应将农村建筑用能单独 进行统计。 将非住宅的民用建筑称作公共建筑。当单栋建筑面积超过两万平米, 采用中央空调时其单位面积能耗是小规模不采用中央空调的公共建筑能耗的 .倍,并且用能特点、主要问题与小规模公共建筑相比同样差异很大。因西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 此,将公共建筑分为大型公共建筑和一般公共建筑两类,大型公共建筑应单 独进行能耗统计,便于分析其用能特点和节能对策。 目前,我国大型公共建筑高能耗、低能效问题日益突出。根据抽样调查 得知,大型公共建筑面积占城镇建筑总面积的比例还不足%,但其耗电量 却占%以上。据相关文献可知:我国大型公共建筑单位面积年耗电量可 达?【,为普通居民住宅的倍。以北京市为例,全市的旅 馆、饭店、商场、写字楼等大型公共建筑面积仅占民用建筑的.%, 但其用 电量己和全市所有住宅用电量相当。据清华大学实测、调研得知,上海栋 商业楼全年一次性能耗超过日本与之相应的商业建筑的节能标准规定指标的 近%岭。据相关机构对北京个大型公共建筑的能耗实测可知,由于集中 空调系统普遍存在严重的“大马拉小车”问题、空调系统不合理的运行方式 以及盲目追求高质量室内环境等原因,导致其能耗超过公共建筑节能设计标 准的倍帕。大型公共建筑高能耗、低能效的原因可以从设计、施工及 运行三个阶段来分析: 设计阶段能耗大、能源浪费严重 我国大型公共建筑外围护结构多数采用玻璃幕墙,遮阳及隔热性能较差, 建筑容积率高,容易造成建筑冷、热负荷偏大、空调期长,直接造成大型公 共建筑能耗偏高的结果。此外,随着经济的快速发展,建筑设计中追求豪华、 气派的现象日益严重,进而导致能源浪费严重。 施工阶段的标准执行率偏低 年颁布实施了《公共建筑节能设计标准》.。从建筑 节能专项检查结果中获知,施工阶段的标准执行率明显偏低,年仅为 %;年为%;年为%;年为%。目前普遍存在施工单 位不按图纸施工,擅自取消节能设计措施,如取消外墙保温层施工或改为非 保温墙体材料等。因此,标准执行率较低是造成大型公共建筑高耗能、低能 效的另一原因。 运行阶段缺乏科学的运行管理 拥有好设计的同时,还需要科学的运行管理。运行管理水平的高低直接 影响了建筑的实际能耗,对建筑实际节能状况的好坏至关重要。即使完全满 足大型公共建筑节能设计标准,采用高能效系统和设备,如果运行中管理不 科学,同样达不到节能效果,会产生“节能建筑不节能的现象。目前我国 大型公共建筑普遍运行管理水平较低,主要是由于缺乏统一的宏观协调管理、 业主节能意识不够强,运行管理人员对节能管理方面专业知识和 能力的欠缺。西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 本论文仅从设计、运行两个方面分析绵阳凯德商厦空调系统存在的问题。 ..课题研究的目的 大型公共建筑节能工作的开展是我国实施节能减排的重大措施之一,其 节能措施主要为:围护结构的节能、采暖系统的节能、空调系统的节能、照 明节能、电器设备的节能等。纵观以上所有的节能方面,在现实社会生活、 生产中都反映到用电量的节约,也就是说,大型公共建筑在满足其使用功能 的前提下,耗电量少、能耗低的公共建筑才具有显著的节能效果,然而建筑 高能耗的状况己成为关系到社会经济发展的大问题。广泛开展大型公共建筑 节能工作不仅能够提高建筑使用期间能源的利用率,同时减少二氧化碳等有 害气体的排放,降低对大气环境的污染,与此同时也是改善建筑室内热湿环 境、提高人们居住、生活水平的必由之路。 本课题旨在通过清华大学研制的建筑环境系统模拟分析软件,对 四川省绵阳市凯德商厦建筑空调系统进行模拟,并结合现场测试数据进行研 究,分析该商场空调系统存在的问题,对该空调系统进行全面的节能诊断, 并提出相关建议措施,为其以后节能改造提供基础数据。 ..课题研究的重要意义 建筑节能包括围护结构节能和系统节能两大部分,系统节能在建筑节能 中更为重要,本课题仅针对商场空调系统节能进行研究。通过研究将搞清绵 阳凯德商厦冬、夏季空调系统的设计、实际运行效果和维护管理情况,通过 对商场建筑模拟以及对冷水机组、锅炉等主要设备、输配系统、风系统的检 测、分析,根据当前空调行业的发展状况,结合我国当前有关公共建筑节能 法规、政策等,找出该商场空调系统实际运行存在的问题,提出合理、有效、 经济的改进建议,改善空调系统,以达到良好的运行效果进而实现系统节能, 通过本次课题的研究可以降低商场建筑能耗,提高整个空调系统 运行效率, 节省了电耗。 .建筑节能国内外研究现状 .. 建筑节能国外研究现状 ... 国外建筑节能标准体系及标准 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 的建立 国外各国通过对建筑物能耗进行统计、研究,均制订了适应本国国民经西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 济发展和气候特点的节能标准,其影响较大的为美国..【, 该标准适用于公共建筑和层及层以上的居住建筑。该标准规定“建筑官 员”对围护结构、机械系统、电器系统的建造安装全过程进行实时监督检查, 因此就不需要利用另外的“建筑节能检验标准进行事后检测,看是否达到 节能要求;此外德国于年月开始推行德国新建筑节能法规】, 该标准允许将建筑外墙与供热系统能耗进行整体规划,来实现满足个性化节 能设计的创新要求。 除此之外,覆盖节水、建材、土地利用等广泛内容的绿色建筑标准也逐 渐完善,各国均出台了具有本国特色的绿色建筑评估体系,如美国的 】、加拿大等国的 、日本的 、我国香港地区的 【 ,台湾省的绿色建筑标准【 】以及我国的奥运绿色建筑评估标准 【 。以上绿色建筑标准共同点是更加强调性能化要求,而不是传统 标准所采用的规定单项指标的形式。 世界各国研究学者认为建筑节能是一个系统工程,不能单纯依赖某项节 能技术或仅注重建筑设计优化就可以实现的,应注重公共建筑全过程的节能 管理。因此由美国、加拿大、日本、德国、法国等多个国家参加的 ?将研究方向确定为【 。公共建筑全过程节能管理目前在全世界尚属于起步阶段,今后仍将有很大的发展空间。 ...国外建筑能耗评测分析工具的发展 相关标准体系、制度建立的同时,国外相应建筑能耗评测分析工具也在 逐步发展。美国和日本开发了专门针对建筑物运行管理进行能耗审计的分析 工具,也就是结合实际的能耗数据、业主及运行人员提供的系统信息、客户 热舒适性和投诉情况、现场测试数据等对建筑的能耗水平进行评估并分析其 节能潜力,给出合理的改进措施和预期的节能效果,目前,较有影响的用能 分析工具如:日本能源管理支援工具【 、美国的商业建筑规范核发软件 .”、美国办公建筑能耗评测软件 .. 、美国能源之星 和美国加州建筑能耗标准工 评测软件 具.:。上述各能耗评价软 件可针对不同的约束对象起到一定的分析作用,但其共同缺点是不能从评价 结果里获得相关问题的节能指导意见。西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 ...国外能耗调查和测试工作的进展 相对我国来说,欧美发达国家建筑节能研究工作开展的较早,都有专门 的研究机构、团体对本国建筑能耗情况进行调查,并取得了大量 的成果。英 国早在年开展了? 项目,对本国境 内己建和在建的商业和工业建筑进行了全方位的调查统计,建立了包括建筑 类型、结构类型、建造年代、墙体材料、空调形式、能耗情况等详细的数据 库;世纪年代开始,美国的专家学者对本国境内的各种公用建筑例如: 餐厅、旅店、学校、医院、办公楼等均进行了较为详细的空调能耗调查,并 进行了全面的分析,给将来节能研究提供了大量的资料。年,他们对旅 馆类建筑又进行了多次调研,得到了旅馆类建筑单位面积总能耗指标即用能 强度、消耗的能源结构和终端能源消耗结构【。美国能源信息署【】在、 、和年分别对国内商业建筑进行了能耗调查统计,调查内容 主要为建筑物信息和能源消耗情况等方面;日本能量中心每年都会公布对建 筑物的能耗进行统计和研究的数据。年,通过对多伦多 约个私人公司写字楼进行能耗调研,得到这些建筑年均能源消耗量为 /,而电力需求量每年平均为./。年代初期,希腊【】对 多座宾馆、办公楼、商场、学校和医院等各类建筑进行了长达年的能 耗调查和分析得到了各种类型建筑用能强度及相关的能耗数据。印度【】对新 德里多栋办公建筑进行了调查分析,提出了节能改造的措施。 国外建筑节能研究开展的同时也存在着很多的不足之处。比如:缺少专 门可用于大型公共建筑的节能标准;不能对设计方案给出量化的评价结果; 能耗数据仅有总量分析,缺少对具体数据的分析研究;现场测试和诊断工作 开展的不多;能耗评价分析工具不能给出具体的节能指导建议等。 ..建筑节能工作国内研究现状 ... 国内建筑节能政策标准体系的建立 伴随着我国经济的快速发展,节能工作的重心、政策的重点也在不断地 调整,与之相关的政策和标准体系日趋完善,主要经历以下阶段【】: 世纪年代改革开放之初,经济建设是国家发展的中心,由于能源 相对短缺,缓解能源紧张成为政府节能工作的重点,实施的节能政策及措施 主要为定量供应能源、企业能源定额管理、企业技术改造、开展节能宣传和 技术服务等工作。这期间对大型公共建筑节能的研究还很少,涉及到建筑节 能的仅有国家计委印发的《关于工程设计中认真贯彻节约能源、合理利用能西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 源,并加速修订补充设计规范的通知》。 年代末期及年代初,能源生产有了较大幅度的提高,能源供应的 压力趋向缓解,节能工作的重点转向提高节能管理和技术水平上来。这期间 有关建筑节能的主要标准包括:年国家计委印发的《节约能源监测管理 暂行规定》、 年国务院发布的《中华人民共和国固定资产投资方向调节 税暂行条例》对北方节能住宅实行零税率、年国务院转批了国家建材局、 国家建设部、农业部、国家土地管理局《关于加快墙体革新和推广节能建筑 的意见》、年国家计委、国务院经贸办、建设部联合公布的《关于基本 建设、技术改造工程项目可行性研究报告增列节能篇的暂行规定》。 年代中后期至末期,我国经济体制逐步向市场体制转变,能源、电力 的供应压力进一步得到缓解,适应市场经济体制的要求成为政府节能工作的 重点,这期间相关建筑节能的主要政策标准包括:年发布并实行的《中 华人民共和国节约能源法》、《中国节能产品认证管理办法》、年月出 台并实施的《重点用能单位节能管理办法》、年 月日开始实施的《民 用建筑节能管理规定》。 进入世纪,我国经济以惊人的速度进一步增长,因此经济建设与能源 短缺的矛盾逐渐加重,随后国家将节约能源列为我国一项基本国策,进而颁 布了一些节能标准,年月开始实施的《夏热冬冷地区居住建筑节能 设计标准》、年月实施的《公共建筑节能设计标准》、年实施的《可 再生能源法》和年开始实行的《民用建筑节能条例》。过去的近 年里,国家颁布的数十项节能政策、设计规范、节能标准,对于推 动建筑节 能工作的开展起到了很大的促进作用,但对于大型公共建筑的节能工作还处 在初级阶段,再加上相关的配套设施不够完善,执行上也存在较大的难度, 导致大型公共建筑节能效果并不是很理想。 ...国内公共建筑能耗调研和测试工作的发展 目前我国同样也进行了大量公共建筑的能耗调研和测试工作。清华大学 建筑节能研究中心一直致力于开展建筑节能诊断的工作,尤其是对大型公共 建筑的节能诊断的研究 ,并出版了一系列的有关建筑节能技术和实践的丛 书。年暑期,对北京市六座中央国家机关的办公建筑开展了节能诊断, 并对诊断过程中发现的问题进行了全面的分析,发现造成这些办公建筑高能 耗的关键技术环节主要有如下几个方面:设计方面的问题、施工及初调节的 问题、运行调节的问题、管理水平的问题以及个别能耗高且不合理的环节等西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 【。 深圳市建筑科学研究院对本市某大型公共商业建筑的能耗进行了全面的 调查及现场测试,分析了该建筑的能耗特点,并根据建筑物实际运行的特点, 提出了节能改造的建议,随后对改造的结果进行了跟踪测试,发现改造后节 能效果较为显著【】。 天津大学与日本神户大学进行合作,于年对天津市的办公楼、商场、 旅店、医院等大型公共建筑进行了能耗调研,并分析了它们空调系统的实际 运行情况,将调研结果与日本的公共建筑调研的结果进行对比分析,结果显 示天津市公共建筑单位面积能耗随建成时间的推移呈上升趋势,公共建筑能 耗与日本相比略偏小【?。 同济大学王长庆、龙惟定【】等根据上海商务楼、宾馆和商厦空调能耗测 试数据,对测试结果进行整理分析,并提出如何改进系统运行情况及提高空 调制冷系统能效比的措施,以此同时提出了用系统能量效率比、单位面积平 均一次能耗量作为建筑节能评价的指标更为合理。 武汉科技大学的李玉云、张春枝等对武汉市幢办公楼、写字楼全年能 耗情况作了调研及现场测试【 ,得出了这些大型公共建筑的全年能耗变化状 况以及空调能耗占建筑总能耗的百分比,发现了武汉市公共建筑空调能耗同 样低于东京和上海,但空调系统用能仍存在不合理之处。 湖南大学的杨柳于年对长沙市一栋典型商业建筑空调系统进行了 全面测试,逐时记录了该商场建筑冬、夏季空调系统的运行能耗,并从空调 的能耗结构、冷热负荷指标、机组能效比及水输送系数四个方面分析了该建 。 筑空调系统的实际运行特点 湖南大学的李念平、沈浩等对长沙市某商场进行了调研,计算了能耗指 数并分析了能源利用率及系统节能潜力,在此基础上,提出了空调系统的节 能改造方案,实现系统的优化运行管理。总体来说,从理论上提出了大型商 。 场能耗评价方法 虽然我国建筑节能工作已深入开展,但对其的研究还存在不足之处。首 先,我国对大型公共建筑节能的认识还不全面,一直以来我国公共建筑节能 工作的重点主要是围绕如何提高围护结构保温隔热性能而开展的,包括相关 节能政策、标准和技术产品。但由于用能特点存在严重差异,针对居民住宅 的政策、标准和技术产品不一定完全适用于公共建筑。 以上为大型公共建筑节能在我国的发展现状及相关领域的部分研究成 果,这些研究成果将有力地推动了我国公共建筑节能事业的发展,为我国进西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 一步深入的研究大型公共建筑奠定了良好的基础。 .本课题主要研究内容 本课题结合我国当前建筑节能开展的形式,运用清华大学研制的建筑能 耗模拟分析软件对绵阳市凯德商厦空调系统进行模拟,并对系统进行 实测,进而对系统进行节能诊断,其主要研究内容如下: 利用软件对商场建筑负荷进行能耗模拟分析,分析指出空调 设计存在的问题。 通过对绵阳市凯德商厦中央空调及供暖系统进行实测,分析数据找 出系统运行存在的问题。 综合考虑软件分析出的数据与实际测量数据,参考公共建筑 节能设计标准,对建筑进行节能诊断,给出一些改进建议为后续节能改造提 供依据。 .本章小结 目前国内外逐渐开展公共建筑节能的各项工作,节能效果显著,但也存在 很多不足,通过研究发现普遍存在高能耗、低能效的问题,最后给出了论文 研究的内容即对绵阳凯德商厦空调系统设计及运行情况进行研究,指出通过该课 题的研究可以对系统提出些改进建议,进而降低商场能耗。西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 公共建筑节能诊断理论概述 节能诊断的对象是一项系统且具有针对性的工作。主要是通过现场调研、 检测以及对数据的分析等,找到建筑能源消费环节,为后续改造 提供依据, 商场建筑的能耗有其自身的特点,从节能诊断理论基础出发,建立适用于商 场建筑的节能诊断理论体系,对后续顺利开展节能改造工作十分有利。 . 节能诊断的理论依据 节能诊断的依据为一些相关的节能标准规范主要包括《公共建筑节能设 计标准》.;《公共建筑节能检测标准》/.;《空 调通风系统运行管理规范》.;《建筑节能工程施工质量验收 规范》 .;《空气调节系统及经济运行》/ ; 《生活锅炉热效率及热工试验方法》;《三相异步电动机试验方法》 /.等。 .节能诊断的理论方法 我国对于大型公共建筑节能诊断方法的研究起步较晚,清华大学、同济 大学等相继开始对其能耗进行节能诊断,目前还没有形成完善的节能诊断方 法,对既有公共建筑节能诊断方法主要有两种:诊断法和法【 ,其 中法是由清华大学经过多年的节能诊断实践总结出的标准化方法,被广 泛应用,因此本课题选用此方法。该方法首先应对建筑各设备的用能情况进 行全面的了解,了解建筑的基本信息和能源消耗状况,并询问系统运行中存 在的问题和相关投诉,然后针对存在的问题进行详细的测试和分析计算,最 后提出改造建议。具体流程见图.:西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 观察交流测试计算 上 判断解决 图 节能诊断法原理图 ?其中测试计算是节能诊断工作的重点,科学的测试方法、准确的测试数 据是保证节能诊断科学性、合理性的前提,下面给出《公共建筑节能检测标 准》及《建筑节能检测技术》中规定的空调系统各检测内容的检测方法、仪 器要求】【】: 流量的检测 ?规范要求对锅炉水流量进行检测的前提为锅炉正常工作,且负荷率不 应低于%,测试循环水量时应在锅炉进水管道上进行测试,其使用流量计 准确度不得低于.级。 ?规范要求对制冷机组流量进行检测的前提保证机组正常工作,测试应 采用超声波流量计,其传感器应设置在设备进出口直管段上。 ?水泵流量同样使用超声波流量计,测点应设在距离上游局部阻力构件 倍管径,且距离下游局部阻力构件倍管径处。 本测试均使用.型便携式超声波流量计测量精度?.,满 足规范要求。 温度的检测 ?锅炉供回水温度测试应保证其同时性,可使用水银温度计或其他测温 仪表,其误差不应大于?.?,测温点应在管道上介质温度比较均匀的地方。 ?空调系统冷、热水进出口温度可采用玻璃水银温度计、电阻温度计或 热电偶温度计测量。 本测试均采用铂电阻温度计,量程.?~?,精度?.?, 满足规范要求。 电机功率的检测西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 电机功率测量仪表应采用数字数字功率表,功率表精度等级宜为.级, 本测试采用电能综合测试仪,综合精度?.级,满足规范要求。 风量的检测 目前风量的测试方法有两种:风管内动压法和风口风速法【】。风管动压 法需要对在风管上打侧孔,考虑到实际问题,选取风口风速法。风口风速的 测量选用风量等比分配法,即在风口均匀布点,规范要求测试仪器选用热球/ 热线风速仪,最大允许误差?%。 本测试采用热线风速仪,精度?%,满足规范要求。 室内温湿度的检测 室内温湿度的测点应设于室内活动区域,且距离地面~ 范围内具有代表性的位置,狈点布置均匀,数量的选取应根据建筑面积而定。 对于仪器的具体要求并未明确说明。 本测试采用温湿度计量程温度一。~?,准确度:湿度?%, 温度??。 水泵扬程的检测 压力测点应设置在水泵进出口压力表处,仪器准确度等级为.,由于 商场仪表满足规范要求,测试数据采用直接从压力表读取的方式。 综上所述,本研究课题中的实验仪器均满足规范要求,实验方法及实验 步骤与规范中规定的标准检测方法一致。仪器具体的使用方法将在第五章、 第六章进行详细说明。 .节能诊断的内容 法明确给出了节能诊断的内容:主要涉及到负荷需求合理性诊断; 冷冻机、冷却塔和热源诊断;冷热水输配系统诊断;空调及通风系统诊断等 ,见图.,通过分析存在相互关联的分项诊断结果,来达到最终建筑整 体节能诊断的目的。西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 图 节能诊断的内容 ?.空调节能诊断相关的用能评价指标 .. 空气系统室内节能设计参数 《公共建筑节能标准》中明确规定了空调系统室内节能设计参数 见表 .。 表 室内设计参数 ? 通过表中参数可以清楚判断空调系统正常运行时,商场室内温、 湿度在 满足人体舒适度的情况下,是否满足节能要求。 ..冷水机组 制冷量 通过测量冷水机组的冷冻水量和冷冻水供回水温差,由下式可以 求出制西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 冷量。 晦%础 峭蕊 . 式中 。冷冻水的流量,/; .水的定压比热容,./。 .水的密度,/; 蹴、 出一冷冻水的进出口温度,?。 能量平衡校核 为保证测量效果的精确性,利用测试参数对冷水机组进行能量平衡校核, 测试结果在误差范围内,才可作为诊断依据。 坠塑:坠堕:坠塑笪全竖?% 阿厂冷机输入功率 . 冷水机组 垒 ‰的袱功率, 该指标用于评价制冷机组经济运行情况,制冷机组的值越高,机组 愈省电。一般而言,值每提高.,就可节约%的机组用电【,《公共 建筑节能标准》中规定不得低于下表中数据。 表? 冷水机组制冷性能系数西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 ..水系统输送系数 水系统输送系数是衡量空调水系统是否节能的综合指标,反映了单位电 力消耗所能输送的冷量的大小,检验供回水温差、水力计算摩阻的取值及水 泵选择是否合理。供冷的水输送系数是供冷的水循环所输送的显 热交换量 与所选配循环水泵电机的额定功率的比值,公式如下: 矿丁:垃 . 式中: .水系统输送系数; 一供冷的水输送的热量; ?.水泵电机的额定功率。 《旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准》?中规定 空调冷冻水输送系数不得小于。 ..水泵的效率 .× . 式中: .水泵流量,/; .水泵扬程,; ?.水泵电机输入功率,。 水泵在高效区运行时,效率一般为~%,水泵运行效率偏低,则水 泵耗电量偏大。 ..常压燃气热水锅炉热效率 锅炉热效率是单位时间内锅炉有效利用热量占锅炉输入热量的 百分比, 对燃气锅炉来说则是每标准立方米气体燃料所对应的输入热量 中有效利用 热量所占的百分比,实际运行燃气热水锅炉的热效率不应低于下表中数据。 根据相关文献得知:西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 表 燃气锅炉热效率 ? ? ..板式换热器效能 换热器热效率为被加热工质吸收的真实热量与理想换热器最大可传递的 热量之比。其中理想换热器最大可传递的热量为被加热工质可能达到的最大 温差,采用如下公式: :上× % 中 . 式中:巾.被加热工质吸收的真实热量,; 巾舣.理想换热器最大可传递的热量,。 效能 就是小比热容量流体的“进出口温度差”与“冷热流量进出口温 度差”之比。 反映了换热器里“冷热流体进出口温度差”的利用率。 .本章小结 本章简单介绍了公共建筑节能诊断的依据,讲述了节能诊断的方法即 法,给出了节能诊断的内容和公共建筑节能检测标准中要求的检测方法、 测试仪器,对本论文所用到的空调系统的用能评价指标进行了说明。西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 绵阳凯德商厦基本概况 .建筑基本概况 凯德商厦位于四川省绵阳市涪城区的繁华商业圈临园路与富乐路以及长 虹大道三条街的交汇处,紧靠人民公园。该大厦共分为地上五层和地下一层, 总建筑面积.万,建筑高度,层高.,为多功能商业建筑,属 一类高层公共建筑。其中地下一层主要是停车场,建筑面积,一~五 层主要为商铺,建筑面积,外墙大部分为金属铝板和面砖,地板、 屋面为钢筋砼现浇屋面板,有保温隔热层。商厦内部包括一个沃尔玛超市, 其建筑面积。 .夏季空调系统概况 凯德商厦夏季主要采用中央空调系统供冷,部分商铺采用独立分体式空 调作为辅助供冷设备。商厦采用吊顶式空调机组、风机盘管加新风系统,其 中沃尔玛超市除外,设计冷负荷为,热指标为./,空调区 域一~五层,但实际系统运行面积约为。商场地下一层为机房,放 置了两台离心式、一台螺杆式冷水机组、五台冷冻水泵、五台冷却水泵、分 集水器和自动控制设备,系统采用/?的空调水,冷冻水系统为异程式, 水泵与冷机先串联后并联。冷冻水分为三个支路送入建筑末端,冷却水分为 两个支路送入冷却塔,吊柜、风盘均采用吊顶暗装,系统未设置独立新风设 备。 室内设计参数 表 凯德商厦室内设计参数西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 制冷机组 两台离心式冷水机组配置三台冷冻水泵、三台冷却水泵及两台冷却塔; 一台螺杆式机组配置两台冷冻水泵、冷却水泵及一台冷却塔。机 组开启时间 上午:~晚上:,具体设计参数见表.: 表 机组的设计参数 ?。 图? 离心式制冷机组外观图 图螺杆式冷水机组外观图?’。 冷冻、冷却水系统 冷冻水经分水器分三路送至系统末端,回水经集水器进入制冷机组换热 后再次循环。冷却水系统则分两路进入冷却塔冷却降温,参与循环。冷冻水 系统和冷却水系统均采用一次泵系统,回水管段均设置比例积分器,保证末 端水量的平衡分配。具体设计参数见表.:西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 表 水泵的设计参数 ‘。 图 冷冻水泵外观图 图? .冷冻水泵外观图 。。?。 . 图 冷却水泵外观图 图 冷却水泵外观图 ? ? 第页 西南科技大学硕士研究生学位论文 冷却塔 该商场共有三台冷却塔,均放置在屋顶。具体设计参数见.: 表 冷却塔设计参数 ?‘ 冷却塔外观图 图 ?? 吊顶式风柜 该商场空调系统吊顶式风柜总计台,型号主要为、、 三种,分布在一~五层区域,风系统中所有散流器均配人字闸。具 体 设计参数见表.: 表 吊顶式风柜设计参数 制冷量 水量/ 数量 型号 风量/ .. . . . ... .. . . 、西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 .冬季空调系统概况 商场冬季采用常压燃气热水锅炉供热,冬季设计热负荷为,热 指标为./,空调区域同夏季空调系统,但实际运行时仅开启一、二层 部分吊柜。锅炉、板式换热器、水泵均设置在地下一层热水机房内,锅炉提 供?的热水,再经板式换热器产生~?的空调水,经分水器送至 末端制热,末端依然采用吊顶式风柜,但通风系统关闭。 常压燃气热水锅炉 该商场冬季采用一台型号为,额定热功率为.常压燃气 锅炉,当室外最高温度低于?,室内温度低于 ?时锅炉运行,运行时间 :~ :。 图 常压锅炉外观图 。。 板式换热器 该商场采用一台阿法拉伐板式换热器将锅炉?热水转换成?的空 调用水,型号为.,板换换热面积为。 图 板式换热器外观图? 西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 热水泵及循环水泵 商场设置热水、循环水泵各两台,一用一备,系统一般运行单台热 水泵、 循环泵。空调用水由分水器分三路送入商场。具体设计参数见表: 表 水泵设计参数?。 图 循环水泵外观图 图 热水泵外观图 ?? .本章小结 本章介绍了绵阳市凯德商厦的建筑概况,夏、冬季空调系统概况,主要 对制冷机组、常压热水燃气锅炉、板式换热器、冷热水泵、冷却塔及风系统 等各设备的设计性能参数进行了详细的说明。西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 建筑负荷模拟分析 . 软件简介 ’ ,是建筑环境及系统模拟的软件 平台,该平台以清华大学建筑技术科学系环境与设备研究所十多年的科研成 果作为理论基础,将现代模拟技术与独特的模拟思想运用到建筑环境模拟和 系统模拟中去,是建筑环境的相关研究与模拟预测、为建筑的性能评 估提供了方便实用可靠的软件工具,也是建筑设计、系统的相关研究 和系统的模拟预测、性能优化提供了一流的软件工具。与传统差分法相比, 该方法计算速度快,更适合长时间大规模的建筑热环境动态模拟和能耗分析。 在开发过程中本着以更好的将模拟技术应用于建筑及建筑环境控制系 统的分析、研究和设计为宗旨,因此它是广大建筑设计师及相关人员用于模 拟、分析和解决建筑及空调系统实际问题的有力工具。 .. 软件的主要特点 为实现“分阶段模拟”的目的,在设计和研发中均突出了自己的 特点‘】: 把自然室温作为桥梁,联系建筑物及环境控制系统 当建筑物没有采用供暖空调系统时,在室外气象参数及室内各种发热量 的联合作用下所引起的室内空气温度我们将其称之为自然室温。因此自然室 温全面反映了建筑物自身的性能以及各种被动性热扰包括室外气象参数、室 内发热量两方面对建筑物的影响程度的大小。这样当模拟、分析建筑物的热 性能时可立足于建筑即通过建立精确的建筑模型,来模拟计算各房间的自然 室温,继承并扩充了.和.在建筑物描述和模拟分析两方面上的优 越性。而在研究空调系统的时候,又可以把各房间的自然室温作为对象,将 自然室温和建筑物特性参数联合在一起来构成建筑物模块,因此从系统的角 度来看,建筑就被划分为若干个模块,与其它部件模块一起,灵活地组成了 各种形式的系统,继承了类软件的各种优越性。这也是对建 筑物与系统解耦的基本方法。 分阶段设计,分阶段模拟 实际的设计过程其实是包含不同的设计阶段的,每个阶段的侧重点和设西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 计目标是不同的,伴随着设计工作的不断深入,信息量不断扩大的同时可调 节性也随之降低。设计阶段的不同,已知和未知条件也存在差异,随着设计 的不断展开,各个阶段的己知和未知条件也在不断地转变,前一阶段的未知 条件通过设计将成为本阶段设计的已知条件,这些条件的共同作用下建筑物 的热特性仍是未知的;然而到了方案的设计阶段,建筑物的热特性则成为了 已知条件,设计者需要在此基础上把所有空调方案进行比较、分析、取舍, 并为下一步的设备选型提供依据。 理想控制的概念 分阶段模拟需对计算模型提出一定的要求,对于每一个设计阶段来说, 上一阶段的设计属于既定的计算条件,然而下一阶段的设计尚未开始,相关 部件及其控制方式仍是未知的,因此必须明确后续阶段的计算方法。由于当 前阶段的模拟分析是为了评价这一阶段的设计是否满足要求以及出现了哪些 问题,并对下一阶段的设计提出要求,因此,并没有采用.和 类软件的“缺省模式”,而是采用“理想化”的方法来处理后续阶 段的部件特性和控制效果即假设后续阶段的部件特性和控制效果处在完全理 想的状态下,相关部件以及控制能满足任何要求冷热量、水量等, 这样处 理、排除了后续设计阶段的“缺省模式对本阶段设计效果的干扰,进而突 出了对本阶段设计的模拟分析目的,来获得该设计阶段方案客观评价的结果, 由于采用了相同的输入和假设,因此模拟结果可比性强,具有实际的指导意 义。 图形化界面 由于建筑物以及环境控制系统都十分地复杂,对模拟计算的描述及其定 义工作是十分繁杂的,如采用文件和 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 的形式对建筑物及其系统进行描述 和定义,不但工作量很大,而且极容易出错,因此,为了简化建筑及系统的 描述、定义的工作,开发了图形化的工作界面,所有模拟计算的工作 均在开发的用户界面上操作,其程序可在操作系统下 运行。由于利用常用的设计绘图软件对操作界面进行开发,并且和建筑相关 的各种数据材料、几何尺寸、内扰等均通过数据库的接口与用户界面相 连接,因此用户可通过界面对建筑物进行描述、调用相关模块进行模拟计算 都是十分方便的,也很容易掌握。还将模拟计算的结果以报表的 形式输出,方便用户查询和整理。 通用性平台 尽管的模拟思路是整合了建筑物及其环境控制系统各阶段模拟分西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 析工作,但是由于融合了模块化的思想,继承了类软件模块灵活的 优点,其计算模块具有较好的开放性和可扩展性,因此,可以作为建 筑及其环境控制系统模拟的通用性平台,实现相关模块的不断完善和软件功 能的扩展。 .. 的软件结构 为了实现“分阶段模拟”的理念,是由多个单独的模块相互连接 形成的软件结构。 图 结构示意图 ? 由于空调领域实行系统动态模拟、分析,研究时间较长,需要一个月、 一个季度甚至全年的逐日、逐时气象参数,因此将获得这些气象参数作为建 筑及其系统动态模拟分析的一项基础性工作。为反映这些气象参数对建筑热 过程的影响程度,深入研究了气象环境存在的客观规律,建立了 个气象台自建站以来约年的实测逐 模块,该模块基础数据来源于我国 日数据【。根据空调负荷计算中典型年选取的方法,首先选取了具 有代表性的年份,然后利用各气象参数的日变化规律,模拟生成了逐时气象 数据,并将典型气象年作为全年模拟的基础数据。 当室外空气温湿度不在室内舒适变换的范围内时,由室外风压、热压造 成的通风及门窗渗透风下文统称为自然通风将会成为房间采暖空调的负 荷,根据分析可知由自然通风造成的能耗约占建筑采暖空调总能耗的%西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 一,是建筑物能耗的重要组成部分,因此在模拟建筑环境的时候,准确模拟 自然通风是影响模拟结果的关键因素之一。自然通风模拟模块即要解 决定量计算自然通风和考虑自然通风对建筑负荷的影响问题,指导自然通风 的合理设计,以实现建筑节能的目的。自然通风最主要的动力为热压和风压, 计算自然通风的时候,考虑了热压与风压的同时作用,实现热环境和 流体特性参数相互作用的计算。 自然通风的模拟采用多区域网络模型【。这种方法是把整个建筑作为一 个系统,其中将每个房间作为一个区域或称网络节点,在同一区域内假设 空气充分混合,并且空气参数一致,各网络节点之间通过各种空气的流通路 径相连,从而形成流体网络。空气流动满足定常流伯努力方程,对各个支路 即空气流通路径建立阻力模型,根据支路机械能守恒和节点质量守恒建 立非线性网络方程组,并采用牛顿法求解通过各个支路的风量。将自 然通风模拟模块得到的通风量作为模块中热环境模拟计算的 输入,从而准确模拟室内热环境。 模块 是的图形化用户界面。是基于开发的用户 化界面,大大简化建筑描述、定义工作以及方便设计者建模,可在 操作系统下运行。的模拟计算结果均将以报表的形式输出,方便 用户查询整理。 模块 建筑物获得太阳辐射量的计算在建筑环境的动态模拟过程中是相当重要 的影响因素,因此为了准确模拟建筑环境的状况需要深入地研究太阳辐射的 计算方法。建筑物之间的相互遮挡、建筑本身的自遮挡和各种遮阳构件的遮 挡都将对建筑物接收的辐射量产生较大的影响,因此在对建筑物太阳辐射得 热计算时必须考虑这些因素的共同作用。的建筑阴影计算模块 综合考虑了上述几种遮挡情况,采用几何投影法来计算各表面的阴影面积和 形状。 是中负责室内采光计算的模块。该模块根据模 块输出的窗户阴影面积,便可得到各个房间在不同太阳位置和天气条件的情 况下的采光系数,根据中模块提供的气象数据,即可确定各 个房间逐时的自然采光情况下的室内照度,结合房间照度的设计 要求,确定 逐时照明灯具的开启情况,并作为建筑环境模拟模块的输入。西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 为建筑物热特性计算的核心模块,可对建筑物的温度以及负荷进行 详细的逐时模拟。建筑热平衡的状态空间法是的核心算法,该方法是由 江亿教授在 年从现代控制理论引入到建筑热过程动态模拟当中的【。 状态空间法是一种在时间上连续、空间上离散的动态模拟计算方法,通过求 解房间内离散点的能量平衡方程组,便可得到房间对各种热扰的响应系数, 也就是房间自身的热特性,进而对房间的热过程进行动态模拟分析,但该方 法不能直接处理非线性的问题。 除此之外还有模块空调系统方案设计、模块机械通风 系统分析、模块空气处理设备、模块冷热源系统、水系统设 计、模块暖通空调经济性分析等,是目前世界上为数不多的 考虑了建筑物内部房间整体热平衡性能的建筑模拟软件【】,在该软件中充 分、细致地考虑了各房间的热扰状况以及受邻室热状况的影响情 况。 中多房间模型可以有效地应用到复杂的大型公共建筑中,可以同时处理上千 个房间,计算速度快且准确。 .. 的主要应用领域 主要是用于辅助建筑环境和空调系统的设计,其目的为以最小的 能源代价来满足人们热舒适性的要求,应用领域主要包括如下几方面: 建筑及空调系统的辅助设计 其主要内容为围护结构的优化设计、空调系统形式及分区方案的设计、 空气处理设备的校核、机房及泵站的设计、输配系统设计等方面。 建筑节能评估 是可以对各类建筑冷热负荷消耗情况进行评估计算的软件,其计 算模型准确,界面操作简单、方便,后处理功能强大,并且可以自动生成评 估所需要的各种实用数据。 科研领域的研究 作为建筑物环境全年能耗模拟分析计算软件,可以作为暖通专业 学术研究的重要工具,为更加深入分析探讨业内许多问题提供大量帮助。 .. 的版本及其应用 目前的版本有两个‘引,其一是住宅版,应用于住宅建筑, 其二是商建版,应用于商业建筑。主要用于住宅建筑热特西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 性影响因素的分析、住宅建筑热特性指标的计算、住宅建筑全年动态负荷计 算、住宅室温计算及末端设备系统经济性分析等领域。是专门针对商 业建筑推出的商业建筑辅助设计的版本,根据建筑及其空调方案设计的阶段 性,对商业建筑的模拟分成建筑室内热环境模拟、空调方案模拟、输 配系统模拟、冷热源经济性分析几个阶段,对应的服务于建筑设计的初步设 计即研究建筑物本身的特性、方案设计即研究系统方案、详细设计即设备选 型、管路布置、控制设计等几个阶段,根据各个阶段设计模拟分析反馈来指 导各个阶段的设计,目前除建筑负荷模拟技术很成熟,模拟结果准确外,其 他方面均仍处在开发阶段。 面前己广泛用于商业建筑设计过程中,如国家大剧院、深圳文化 中心、西西工程等大型商业建筑的设计,并对中央电视台、解放军总医院、 北京城乡贸易中心、发展大厦【】等多栋建筑空调系统的改造进行模拟并给出 了改造方案。应用以下简称模拟绵阳某大型商场建筑负荷 判断是否存在设计问题是本文的研究重点。 . 模拟建筑负荷 ..模型的建立 大型商场建筑相对较复杂,在商场建筑图纸的基础上,根据软件模型的 建立 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf ,在不影响建筑负荷的前提下做了适当的简化即在不改变玻璃幕墙 面积和建筑面积、体积的前提条件下将弧形玻璃幕墙直线化处理,既保证了 不同功能区域的空调面积与原建筑保持不变,又满足了软件建模的可操作性。 模型外观如图.所示。 图 商场模型外观图 ? 西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 ..模型参数的设定 模型的参数设定主要是当地的气象参数、建筑的围护结构、商场等功能 区的相关参数设计温湿度、空调的启停作息、人员、照明、设备的内扰等、 通风换气次数、空调冷热源末端设备参数等,具体的参数设置如下: 气象参数的设定 气象参数按照自带的数据库设定。不同的城市会有不同气象条件, 会调用气象数据生成全年逐时气象参数。 建筑围护结构的设定 根据自带的建筑维护结构与实际建筑情况进行对比,选取较为接 近的参数:外墙传热系数为./?,外窗及玻璃幕墙传热系数为 ./?,屋面传热系数为./?,楼地传热系数为 ./?,其中外窗及玻璃幕墙的遮阳系数取.。 商场等功能区的人员、照明以及设备的热扰主要依据软件内置的经 验数据设定。具体参数见下表.: 表 各功能房间热扰参数 ? 通风换气次数的设定 由于该商场外窗均不可开启,建筑比较密闭,空调时间通风换气次数按 次/时,非空调时间按.次/时计算。 ..模拟结果及分析 该商场夏季空调系统设计冷负荷,空调面积,冷 指标为./。系统总装机容量,选取了两台离心式冷水机组额 定制冷量、一台螺杆式冷水机组额定制冷量。表.为 模拟该商场的冷负荷。西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 表 商场冷负荷模拟数据 通过表中数据看出,软件模拟的峰值冷负荷明显小于建筑设计冷负荷, 其中冷负荷为设计冷负荷的%,全年累计冷负荷指标?/,小于 该商场空调系统设计冷指标。一般来说,空调系统运行负荷均远低于峰值负 荷,因此商场夏季空调系统设计冷负荷过大,导致机组装机容量过大,水泵 选型偏大,系统存在“大马拉小车”的现象。图.可以看出:商场冷负荷 小于的时间最长,为,占总供冷时间的.%,各区间小时数随着 负荷的增大而呈阶梯形减少,区间分布极不均匀,这种冷量分配特点使制冷 机组不易配置,配置不当就会使主机闲置或长期低负荷运行,统 计显示负荷 小于的时间为该商场单台制冷机制冷量为,可见该 商场在营业期间约%以上的时间单台制冷机组运行是可以满足要求的,但 是会存在负荷率偏低的现象,设备总体运行效率偏低。 该商场冬季空调系统设计热负荷,热指标为./, 选取了一台锅炉,热功率为。表.为模拟该商场的热负荷。西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 表 商场热负荷模拟数据 通过表中数据看出,软件模拟的峰值热负荷小于建筑设计热负荷,其中 热负荷为设计热负荷的.%,全年累计热负荷指标?/,小于该商 场空调系统设计热指标,单台锅炉完全可以满足要求,选型稍微偏大。 总体来说,夏季空调系统存在机组选型偏大的问题,冬季锅炉选型较为 合理,稍显偏大,通过模拟先对系统进行整体分析,为下一步检测奠定了基 础,便于找出系统存在的问题。 .本章小结 本章主要从软件的特点、结构、应用等方面简单介绍了建筑能耗 模拟分 析软件,就商场模型的建立进行了详细的说明,包括模型的简化处理、 各参数的设置等,分析模拟结果得出以下结论: 、商场夏季峰值冷负荷为,仅为设计负荷的%,出现严重设 计负荷偏大的情况,冷水机组选型偏大,系统存在“大马拉小车”的现象。 、冬季峰值冷负荷为,为设计负荷的.%,锅炉选型稍微偏 大,“大马拉小车”的现象不算很明显。西南科技大学硕士研究生学位论文 第页 商场夏季空调系统节能诊断分析 由于商场的客流密