兰州地区某办公建筑供暖能耗分析与运行调节研究

摘要

进入21世纪，建筑行业蓬勃发展，建筑能耗也随之攀升。我国严寒、寒冷地区面积较大，每年供暖期漫长，能耗巨大，对环境造成的污染逐渐显现，在此背景下，降低建筑单位面积能耗，提高能源利用效率势在必行。本文以此为出发点，对兰州市某办公建筑热负荷和运行工况做了相关模拟计算和实地测试，为上级换热站的运行调控提供合理化建议。　　本文对兰州地区一栋办公建筑进行了理论需热量和实际供热量的研究。运用DeST软件对实测建筑建模，经过热负荷模拟计算，模拟需热量稍大于实际供热量，但考虑本建筑散热设备多、太阳辐射等因素，进一步印证这个结论的正确性。在此前提下，分别模拟当改变保温层厚度、外墙类型、外窗玻璃类型、窗墙比、体型系数、朝向时，模型建筑热负荷变化情况。根据模拟结果分析，兰州地区建筑保温层对降低热负荷贡献明显，但热负荷下降速率随保温层厚度的增加大大放缓，因此保温层厚度应取经济保温厚度;选择低传热系数墙体对降低供暖能耗很重要;外窗玻璃应选用传热系数偏小、遮阳系数大的玻璃材料;建筑形状越接近于正方体，体型系数越小，热负荷越低;本建筑在只考虑热负荷前提下的最佳朝向为南偏西30°。　　依据模拟实测室外温度下的模拟热负荷与为期16天的实测热负荷数据，对建筑实际供热量与热负荷的差异原因进行了分析，对实测建筑室外温度、室内温度、网路供、回水温度、流量数据之间的关系分析表明:实测建筑由于增压泵的存在导致低区、高区供热系统流量产生剧烈波动，对建筑室温产生直接影响。　　通过热负荷模拟和实测供热量的结合计算，改变了以往单纯在95/70℃层面的供热调节方式计算做法，基于实际室温接近18℃时的热网供回水温度，对本建筑在采取质调节、分阶段改变流量的质调节、质量-流量调节、热量调节四种调节方式时，循环水泵、增压泵耗电量和热源耗气量进行对比计算，得出各调节方式的节电率和节气率。分阶段改变流量的质调节相比质调节，耗气量增加5.3％，但是节电率达19.8％，耗气量小幅增加，但可明显节约运行电耗，故建议自控设备配置不足的热源或供热站采用此种调节方式;质量-流量调节相比质调节节气率为2.77％，节气率不太明显，节电率为9.1％，节电率不及分阶段改变流量的质调节，对于自控程度高的集中供热系统，建议采用质量-流量调节方式;热量调节相比质调节节气率可达49.15％，节电率达56％，对于本建筑，热量调节节约供暖燃料和电量很显著，故建议大中型热源，在满负荷运行率偏低时采用热量调节方式。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 本课题研究的目的和意义

1．4 论文研究主要内容和方法

2 办公建筑供暖能耗模拟

2．1 建筑能耗模拟软件概述

2．1．1 eQUEST软件

2．1．2 EnergyPlus软件

2．1．3 DeST软件

2．1．4 软件热负荷模拟功能对比

2．1．5 模拟软件选择

2．2 办公建筑模型概况

2．2．1 兰州地区气候特征

2．2．2 办公建筑概况

2．2．3 建筑围护结构

2．2．4 建筑模拟初始条件设置

2．3 计算结果

2．4 本章小结

3 办公建筑热负荷影响因素模拟

3．1 外保温层厚度模拟

3．2 外墙类型模拟

3．3 外窗类型模拟

3．4 窗墙比模拟

3．5 体型系数模拟

3．6 朝向模拟

3．7 本章小结

4 办公建筑实测供暖能耗数据分析

4．1 实测办公建筑供暖系统概述

4．2 测试仪器、方法介绍

4．3 办公建筑热指标模拟与实测热指标数据分析

4．4 实测办公建筑供暖效果分析

4．4．1 实测办公建筑室内温度影响因素分析

4．4．2 室外温度与建筑供热量数据分析

4．5 本章小结

5 办公建筑供暖调节研究

5．1 供暖调节方式介绍

5．2 供暖调节条件

5．3 四种调节方式计算

5．3．1 质调节

5．3．2 分阶段改变流量的质调节

5．3．3 质量-流量调节

5．3．4 热量调节

5．3．5 四种调节方式耗气量和耗电量对比分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果