DeST建筑模拟计算Word格式.doc

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2011年6月19日

北京某办公楼的模拟分析

XXX

船舶与建筑工程学院XX建环XX班

摘要

建筑窗墙比、空气处理设备方案以及冷热源的不合理选择会导致建筑物能耗增加，消耗大量不必的能耗，利用DeST对建筑物进行以上几方面的模拟，可以很好的模拟出不同方案下建筑物能耗的增加或减少，最后根据模拟结果，采用较好的方案，可以大大减少建筑物的能耗

【关键词】：

数值模拟；

DeDT；

建筑能耗；

窗墙比；

空气处理设备

1.工程概况

本建筑为一栋位于北京市的办公楼，建筑面积为972m2，共两层，建筑标准层平面图及DeST模型如图1所示，标准层有办公室、卫生间、和楼梯间。

（a）

（ｂ）

　　（ａ）：

建筑平面图　　　　　　（ｂ）：

建筑立面图

建筑设计过程涉及到以下几个阶段内容：

建筑本体设计、空调系统方案设计、空气处理设备方案涉及。

以下针对此建筑在各个阶段的部分设计问题进行分析。

建筑主要功能设计用参数表1

房间功能

最多人数

（人/m2）

灯光产热

（W/m2）

设备产热

最低新风量

（m3/人）

办公室

0.1

10

20

30

会议室

0.3

15

—

建筑主要功能房间环境控制参数表2

夏季

冬季

温度（℃）

相对湿度（%）

24~26

50~60

20~22

图1建筑主要刚能房间人员作息（工作日）

围护结构热工参数表3

类别

方案

传热系数

外墙

240mm重砂浆粘土+60mm聚苯板

0.6

屋顶

200mm多空混凝土+130mm钢筋混凝土

0.8

外窗

中空双玻璃

3.1

2．建筑方案设计

建筑初步设计的各朝向窗墙比均为0.7，接近全玻璃幕墙。

这里存在一个问题，如此大面积的窗户，必然导致大量的太阳辐射进入室内，成为房间的冷负荷，从而会使空调的建筑能耗很大。

对此建筑而言，调整建筑的窗墙比必然会在一定程度上影响原建筑的设计，包括室内的采光效果与建筑的建筑的通透性等，这样在建筑美观与节能之间存在矛盾，这可以通过对建筑模拟分析来实现。

下面分别模拟计算两种窗墙比方案的建筑负荷情况：

原方案，窗前比0.7；

对比方案，窗墙比取0.4，图2给出了上述两种窗墙比方案下房间热负荷和冷负荷对比。

图2不同窗墙比建筑冷热消耗对比

图3不同窗墙比建筑冷热负荷最大值对比

由图4给出了调整窗墙比后，建筑总体的热负荷冷负荷及最大负荷变化情况。

结果显示，窗墙比为0.4时，建筑总的热负荷减少了10.1%，而冷负荷减少了27.7%，同时建筑物的最大热负荷降低了9.3%，最大冷负荷降低了4.1%。

这一比例在空调能耗很大的办公楼是很可观的，意味着当窗墙比减少为0.4时，不仅运行能耗会大幅度减少，同时因为峰值负荷减少，包括冷热源和各个末端在内的各个设备可以选择更小的型号，相应减少初投资。

通过建筑模拟计算，直观地给出了设计者确定方案需要参考的建筑能耗数据，根据模拟结果，设计者可以确定合理可行的设计方案。

本文从节能角度考虑采用窗墙比为0.4的方案。

3．空调系统方案设计

在分区前，对系统新风运行方式进行选择。

下图是变新风和定新风两种新风运行方式的满意度比较

由此，此建筑的空调系统形式全部采用全空气变风量空调系统，各房间的送风范围为2—10次/h。

现就设计中空调系统分区问题进行研究，首先考虑R1-5824、R1-5830、R1-5833为一区，R1-5818、R1-5821、R1-5836、R1-5839为二区。

如图：

分区系统划分图1

通过空调系统方案模拟计算，可以计算得到各系统全年不满意的小时数如表

分区方式1的各区满意状况表4

系统

南区

北区

不满意小时数（h）

243

74

查看某一系统不满意时刻的各个房间的室温和送风量情况，如7月2日下午15时，见下图

图4北区某不满意时刻各个房间温度状况

图5北区某不满意时刻各个房间换气次数

图6南区某不满意时刻各个房间温度状况

基于上诉分析，为了减少由于东西区在一个分区之中而造成的室内温度无法满足的情况，考虑按照东西分区的方式进行系统划分，如图：

分区系统划分图2

通过空调系统方案模拟计算，可以计算得到各系统全年不满意的小时数如表

分区方式2的各区满意状况表5

东区

西区

247

274

由上诉表格可知，南区与北区的房间热状况不同，导致温度差异很大，不适合划分在一个系统

图7西区某不满意时刻各个房间温度

图8西区某不满意时刻各个房间换气次数

由于建筑面积只有972，属于低层建筑，所以不必进行更复杂的分区。

考虑在原分区方案的基础上，选择分区方案如图

分区系统划分图3

图9分区方式3不满意状况

4空气处理方案设计

根据上述建筑方案的比较分析，确定采用方案。

现介绍空气处理室设计情况。

4.1表冷器选型

对此建筑的空气处理设备初步方案如下：

空气处理段由混风室、表冷器（冷热两用）、加湿器组成，定新风量、无热回收设备。

根据对此系统的逐时送风量要求，初步选用JW10-4型8排带旁通的表冷器。

为了对此方案的实际运行效果有所了解，采用DeST对此方案全年运行状况进行逐时模拟计算。

计算得到，初选设备方案满足设计送风状态要求的小时数达到351h。

故采用初选方案。

4.2新风处理方案

采用变新风运行和设置热回收设备室减小空调系统运行能耗的有效手段。

采用DeST对这些方案的实际采用状况进行模拟分析，可以帮助设计人员定量地了解其节能效果。

采用变新风时，新风量变化范围为卫生要求的最小新风量~全新风。

图8所示为过渡季某日不同新风方案的新风比变化变化情况，对于变新风系统，当新风温度低于室内温度而高于送风温度时，全新风运行，而当新风温度低于送风温度时，调低新回风比使得空气处理能效最低，此时新风量处于最小新风量和全间。

图8系统新风比

模拟全年运行情况，对比变新风与定新风量运行的系统能耗，结果见图9。

图9不同新风运行方式系统冷热量消耗对比

此系统变新风运行时冷热量消耗比定新风量减少了19%左右，有效降低了系统运行能耗，因此应采用上述模拟的变新风运行方案。

4.3热回收处理方案

采用热回收设备涉及的问题是：

采用热回收方式能够有多大效果，采用哪种热回收方式适合。

下面分别对不设新排风换热器、设置显热回收器、设置全热回收器三种方案进行模拟，比较能耗情况。

显热回收器额定的温度效率0.7，全热回收器额定的温度效率0.7，额定的湿度效率0.7。

.

图3-3显示，该系统采用全热回收的方式能够节省更多运行能耗。

图10不同热回收方案系统冷热量消耗

5．总结

如何在保持一定室内舒适度的前提下，尽量少的消耗能源，是建筑设计所面临的一个重要问题。

因此利用DeST模拟技术中很好的解决了这个问题，在模拟中分别对不同建筑方案、空气处理方案、冷热源方案进行对比，然后选取相对于耗能较小的方案。

参考文献：

赵荣义编.空气调节.北京：

中国建筑工业出版社，1994

朱颍心，江亿.用于空调系统设计的全年双负荷曲线分析法.暖通空调，1998,28（4）

朱颖心.建筑环境学.北京：

中国建筑工业出版社，2001