大型公共建筑节能研究与应用

摘要

能耗问题一直是我国建筑业可持续发展的重大问题，大型商业建筑需要消耗巨大能源。本文以项目所涉及的大型公共建筑为研究对象，对其能耗特点以及节能措施进行模拟分析与应用。通过收集重庆地区研究大型公共建筑的文献资料，并结合团队部分数据，主要研究了重庆地区商业建筑与办公建筑的能耗特点，并采用模拟的方法对某大型公共建筑建模研究，探究其逐时动态负荷、负荷结构、主要房间负荷分布。对大型公共建筑内外区进行了三组模拟实验研究，从模拟结果可以看出分区在距离围护结构3m时受室外环境影响已不是太大，内区冷指标在200w/m2左右，相比内区冷热指标外区冷热指标变化剧烈，并综合分析了内区余热的利用潜力与外区逐时动态热负荷的配合性。
　　采用模拟的方法研究了大型公共建筑能耗组成、能耗的月能耗分布特点、日能耗分布特点以及相应的能耗指标对比，并通过正交分析研究了影响大型公共建筑节能潜力的主要围护结构因素，为工程实际节能设计提供一定参考，并利用重庆某大型公共建筑能源站2014年记录的实际运行数据，采用附加动量因子与自适应调整学习速率的反向传播算法，建立了基于BP神经网络的大型公共建筑网络能耗模型，通过实测数据对建立模型的准确程度进行检验，并对比研究了能耗模拟与能耗网络模型的特点与应用。
　　针对大型公共建筑的特点提出相应的空调系统与围护结构的节能降耗方案，对影响能耗的主要围护结构因素采用市场上现有的几种幕墙结构进行经济技术比较，光伏幕墙可实现建筑长生命周期的节能效果但前期投资过大。对末端系统节能进行研究，主要建模分析了较适用于大型公共建筑的热回收系统、水环热泵系统，对大型公共建筑采用上述系统可以分别节能4-5％、4.22%，并分析了部分商场关闭通风系统可能产生影响的末端管理模式模拟计算，在部分时段会出现CO2超标现象。冷热源机组是空调系统能耗的最主要部分，对于大型公共建筑往往需要混合多台机组配合运行，机组设置与建筑负荷波动是否配置合理，对大型公共建筑是否节能有着极大的影响。本文主要针对混合多台冷水机组的运行模式进行分析，提出了混合多台冷水机组运行模型，并针对本项目特点进行求解，得到其节能控制节点，同时采用神经元网络建立了人员密度与室外温度及建筑负荷率与机组控制的模糊网络，对机组群控具有较好预测效果，最后提出了适用于大型公共建筑的机组节能措施。

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英文摘要

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1 绪 论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 课题的学术意义

1.4 课题研究目的、内容

2 项目概况及建模软件

2.1 项目概况

2.2 能耗模拟软件

2.3 本章小结

3 大型公共建筑能耗特点及建模

3.1 我国大型公共建筑能耗特点

3.2 重庆地区商业建筑模型建模

3.3 重庆地区办公建筑模型建模

3.4 本章小结

4 大型公共建筑能耗分析以及模型预测研究

4.1 大型公共建筑负荷特征模拟分析

4.2 大型公共建筑内外分区模拟分析

4.3 大型公共建筑能耗特征模拟分析

4.4 基于神经元算法对大型公共建筑能耗预测分析

4.5 本章小结

5 大型公共建筑围护结构及空调系统建模节能分析

5.1 围护结构节能模拟分析

5.2 末端空调系统建模及节能分析

5.3 冷水机组数学建模及节能分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要工作及结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. BP神经网络训练代码

B. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录