江苏地区办公建筑能源审计与节能潜力研究

摘要

能源短缺是制约社会经济发展的瓶颈，合理使用能源是人类共同的责任。随着国民经济的发展，建筑面积不断增加，人们对室内环境要求不断提高，建筑能耗也随之增加。统计表明，目前建筑能耗约占我国能源总消耗量的30％。在建筑能耗中，公共建筑由于其复杂的功能定位，能耗水平一直居高不下，但其节能潜力较大，一直以来也是建筑节能工作的重点。
　　本文选择扬州市公共建筑中的机关办公建筑作为研究对象，对11栋机关办公建筑进行能源审计。审计主要采用现场填表、现场勘察、与管理人员沟通等方式对建筑的基本信息、设备的规格型号、台数、容量及能源消耗情况进行统计，经过数据整理分析出扬州地区办公建筑用能的一般特征。据统计，空调能耗占建筑总能耗的44％，照明大概占17％，其余用电设备占39％。审计数据表明，扬州机关办公建筑单位面积电耗主要集中在23-88kwh/(m2·a)之间，平均用电量是43 kWh/(m2·a)，不同建筑个体之间存在较大的差异，办公建筑有巨大的节能潜力。
　　接着本文利用能耗模拟软件DeST，针对典型建筑，进行能耗审计及模拟，根据测试、调查数据及建筑信息，建立建筑几何模型，模拟出该建筑负荷和空调系统能耗数据，并与实际调查结果进行了对比分析。根据建筑空调运行的时间将全年划分为采暖季、空调季和过渡季，分析了不同时段大楼的负荷特点，并针对这些特点，对大楼空调系统的运行和管理提出了节能建议。同时采用正交试验设计，对影响该办公建筑能耗的各因素的影响大小进行比较。
　　借助DeST分析围护结构各因素及空调系统对建筑能耗的影响，对其节能潜力进行研究。模拟不同围护结构（外墙、外窗、窗墙比）设定下的全年能耗，并提出相应的改造措施;模拟不同室内温度设定下的全年能耗，结果表明通过降低舒适度可以有效节能;模拟不同新风方式设定下的全年能耗，发现相对于开窗摄取新风，启用新风机组更节能;对比无热回收和全热回收装置的能耗;对比空调间歇运行下的全年能耗，运用CFD软件分别模拟非空调房间及机组间歇运行下的空调房间温度场分布，对比两者的PMV、PPD指标，分析得出机组间歇运行可以满足人体舒适要求并达到节能效果;对比常规系统和温湿度独立控制系统;简要介绍可再生能源技术及照明技术在建筑节能中的应用，可为公共建筑的节能设计及运行管理提供参考。
　　本文的研究目的旨在江苏地区及夏热冬冷地区公共建筑节能工作的开展提供部分理论依据和工程应用价值。

目录

摘要

主要符号表

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景与意义

1．2 我国公共建筑能耗的现状

1．3 国内外建筑节能的发展

1．3．1 国外建筑节能的发展

1．3．2 国内建筑节能的发展

1．4 本课题的主要研究工作与目的

第二章 建筑能耗计算方法与数值模拟理论基础

2．1 建筑物能耗模拟

2．1．1 建筑物动态能耗模拟方法

2．1．2 能耗模拟软件对比

2．2 自然房间的温度场数值模拟理论基础

2．2．1 基本控制方程

2．2．2 基于有限体积法的控制方程离散

2．2．3 基于SIMPLEC算法的流场数值计算

2．2．4 湍流模型

2．2．5 Boussinesq假设

2．4 本章小结

第三章 办公建筑能源审计

3．1 建筑能源审计概述

3．1．1 建筑能源审计工作背景

3．1．2 建筑能源审计目的和意义

3．1．3 建筑能源审计依据

3．2 机关办公建筑能源审计

3．2．1 审计对象建筑基本信息

3．2．2 能耗结果分析

3．3 某办公楼的能耗分析

3．3．1 建筑基本信息

3．3．2 建筑能耗调查结果

3．3．3 电力消耗流向分析

3．3．4 单位面积耗电量

3．4 本章小结

第四章 某办公楼建筑负荷模拟及分析

4．1 某办公楼建筑负荷模拟(DeST)

4．1．1 建筑几何模型的简化及建立

4．1．2 模拟条件的设定

4．1．3 建筑节能工程设计

4．1．4 围护结构热工性能的权衡判断

4．1．5 模拟结果

4．2 负荷特征

4．2．1 空调季、采暖季和过渡季的划分依据

4．2．2 空调季的负荷特征

4．2．3 采暖季的负荷特征

4．2．4 过渡季节的负荷特征

4．3 建筑负荷影响因素对比分析

4．3．1 正交试验设计

4．3．2 正交试验结果及分析

4．4 本章小结

第五章 办公建筑节能潜力分析

5．1 围护结构对建筑能耗的影响及技术改造

5．1．1 外墙结构对建筑能耗的影响

5．1．2 外窗类型对建筑能耗的影响

5．1．3 窗墙比大小对建筑能耗的影响

5．2 空调系统的节能潜力分析

5．2．1 室内温度设定对空调能耗的影响

5．2．2 新风方式对空调能耗的影响

5．2．3 热回收装置对空调能耗的影响

5．2．4 空调系统的间歇运行对空调能耗的影响

5．3 空调系统间歇运行CFD模拟

5．3．1 非空调房间物理模型

5．3．2 非空调房间边界条件

5．3．3 非空调房间典型时刻的温度场分布

5．3．4 机组间歇运行空调房间边界条件

5．3．5 空调房间典型时刻的温度场分布

5．3．6 热舒适的评价方法

5．4 温湿度独立控制技术在空调系统中的应用

5．5 可再生能源技术在建筑节能中的应用

5．5．1 太阳能光-电技术

5．5．2 太阳能光-热应用

5．5．3 地热能的利用

5．6 其他节能技术在建筑节能中的应用

5．7 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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