基于建筑動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算及設(shè)備選型的“設(shè)計(jì)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?cè)桨l(fā)認(rèn)識(shí)到室外空氣參數(shù)對(duì)建筑負(fù)荷計(jì)算的重要意義。隨著人們對(duì)建筑負(fù)荷計(jì)算方面的不斷深入研究，發(fā)現(xiàn)建筑負(fù)荷計(jì)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(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)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(jì)算方法已由原來的靜態(tài)計(jì)算改為動(dòng)態(tài)計(jì)算，我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范中也明確要求必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算。對(duì)常

2、用的各類氣象數(shù)據(jù)也進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比，在我國(guó)實(shí)際工程設(shè)計(jì)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(gè)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(shí)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(huì)有很長(zhǎng)時(shí)間不能滿足設(shè)計(jì)溫濕度，甚至還有一些設(shè)計(jì)人員在計(jì)算逐時(shí)負(fù)荷時(shí)用設(shè)計(jì)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(jì)算建筑動(dòng)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(duì)“極端氣象年”的研究基礎(chǔ)上，通過對(duì)“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(shí)”為最小構(gòu)成單位的“極端氣象年”，通過分析發(fā)現(xiàn)以“時(shí)”為最小構(gòu)成單位的“極端氣象年”數(shù)據(jù)最為極端。對(duì)室外空氣計(jì)算參數(shù)的不保證率進(jìn)行了分析，我國(guó)室外空氣計(jì)算參數(shù)的不保證率用小時(shí)或日來表示。為了讓設(shè)計(jì)人員據(jù)實(shí)際情況靈活選擇合適的參數(shù)值，本文確定了三個(gè)級(jí)別的不保證率：0.5％、1%、2%，得到用于設(shè)備選型的“設(shè)計(jì)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(shí)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(gè)級(jí)別不保證率的“設(shè)計(jì)氣象年”數(shù)據(jù)，并分別與“典型氣象年”進(jìn)行對(duì)比。發(fā)現(xiàn)在緯度越低的城市里，“設(shè)計(jì)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(dòng)態(tài)能耗模擬軟件 eQUEST對(duì)一棟重慶地區(qū)辦公建筑進(jìn)行能耗模擬和負(fù)荷分析，分別用“典型氣象年”和“設(shè)計(jì)氣象年”數(shù)據(jù)代入模擬建筑全年逐時(shí)動(dòng)態(tài)負(fù)荷，通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)：①處于“設(shè)計(jì)氣象年”下建筑的高負(fù)荷時(shí)間明顯增加，機(jī)組74.7%運(yùn)行時(shí)間是在負(fù)荷處于600~1800kW之間；而“典型氣象年”下，機(jī)組80.6%運(yùn)行時(shí)間是在負(fù)荷處于200~1200kW之間；②較之“典型氣象年”，“設(shè)計(jì)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(zhǎng)率為62.4%；夏季冷負(fù)荷峰值增加了496.9kW，峰值增長(zhǎng)率為30%。
　　另外在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，大多數(shù)暖通設(shè)計(jì)人員通常利用冷負(fù)荷系數(shù)法計(jì)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(jì)算方法得到熱負(fù)荷為1620kW。對(duì)比“設(shè)計(jì)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(jì)氣象年”下建筑全年逐時(shí)動(dòng)態(tài)負(fù)荷可以進(jìn)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(jī)組作為冷熱源時(shí)，選定一大一小兩臺(tái)機(jī)組，當(dāng)建筑處于低負(fù)荷梯度時(shí)，開啟小機(jī)組；處于中等負(fù)荷梯度時(shí)，開啟大機(jī)組；處于高負(fù)荷梯度時(shí)，同時(shí)開啟兩臺(tái)機(jī)組。這樣可以使機(jī)組一直在40%～80%荷載的高效率下運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組在夏季84.7%的供冷時(shí)間處于高效運(yùn)行。既提高了能源利用率，也節(jié)約了28萬元的初投資。對(duì)于冬季機(jī)組運(yùn)行分析可以得到：機(jī)組在冬季82.4%的供冷時(shí)間處于高效運(yùn)