节能建筑的能耗及运行费用模拟计算分析
典型节能住宅采暖期能耗计算分析
典型节能住宅采暖期能耗计算分析1 概述某住宅楼是座庙会适度低能耗的高级住宅建筑，其外围护结构经欧洲建筑物理学家进行优化设计，采用了多项节能措施，保温性能高于现行节能标准。
为了掌握冬季采暖能耗和采暖期运行耗是量情况，我们对该住宅楼内的典型户型进行冬季采暖期能耗计算，并对风冷热泵配备电加热采暖方式的耗电量进行分析计算。
2冬季建筑能耗计算方法建筑能耗模拟方法有许多种，其采用能耗计算方法应用较多的通常是：度日计算法和逐时计算法。
度日计算法是将整个采暖期按度日值计算能耗，具有简单快速的特点，当建筑物用途及系统恒定时，用这种方法是合理的。
其基本公式为：Q = K t *DD / η式中：Q----采暖期能耗K t ----总热损失系统；DD----度日值：Η----系统的效率逐时计算法是最复杂，也是最准确的一种能耗计算法，它是根据室外逐时的气象数据，室内设计参数，逐时计算出建筑的能耗。
其代表软件有：美国政府的 DOE2，美国军方的BLAST 和室内环境温度和能耗模拟软件 DEROB。
DOE2 是世界上功能最强大的建筑能耗模拟软件，其界面固定，对室外气象参数要求很高，用起来很费时间。
我们采用室内环境温度和能耗模拟软件来计算锦绣大地公寓逐时的能耗情况。
程序是通过建立 R-G（热阻-热容）网络，并对网络中的节点建立方程组进行求解，从而模拟出瞬态的传热过程。
采用该程序软件进行能耗计算，需要输入逐时的室外气象数据，这里采用北京地区标准年的逐时气象参数，它是根据北京地区过去三十年的气象数据，由科学统计方法所生成的。
3北京气候特点和气象参数整理北京位于华北平原北端，属大陆性季节气候。
冬季寒冷干燥，采明期长达 4 个多月。
北京冬季昼夜温差大，最冷温度低，但是低温发生时间短，最低温度多发生在清晨。
北京市计算用采暖期的天数为 129 天，自 11 月9 日到第二年 3 月17 日；采暖期室外平均温度：1-1.6℃；采暖期采暖室外计算（干球）温度（℃）：-9℃。
严寒地区公共建筑超低能耗模拟分析
关键词:超低能耗建筑，能耗模拟，能耗分析1超低能耗建筑和能耗模拟随着全球变暖现象加剧，健康舒适的超低能耗建筑成为严寒地区建筑的发展重点。
据调查，欧洲各国目前都在逐步建造和推广超低能耗建筑甚至近零能耗建筑。
以德国为例，德国被动房建筑的节能达90%。
超低能耗建筑的发展使得建筑能耗的模拟分析成为必须。
通过对超低能耗建筑的能耗模拟与分析，可以使能耗评价更加准确，使其符合相关的标准和规范，进行经济性分析等。
我国目前已建成的严寒地区常规公共建筑节能都达到65%，吉林省现行的采暖设计是《公共建筑节能设计标准(节能65%)》，而超低能耗建筑节能达80%及以上。
目前在全世界范围建筑能耗模拟得到很大发展，相关的研究与应用在建筑设计、建筑调适、既有建筑节能改造、优化控制等方面展开。
基于建筑信息模型的集成化设计是建筑设计的发展方向，建筑能耗模拟将成为被集成的一个功能，真正起到辅助和优化建筑设计的作用。
对于既有建筑，建筑能耗模拟的应用主要在于建立建筑能源系统的基准线模型，用于建筑能耗系统的能效评价、经济性评价和优化基准。
2超低能耗建筑示范工程2．1项目工程概况吉林建筑科技学院超低能耗建筑示范工程及其研发中心，超低能耗建筑部分与工程实训中心形成主辅体，总建筑面积3925m2，超低能耗部分建筑面积约1200m2，总高度8．1m，二层框架结构。
内设实验室、体验室及会议室等。
项目总投资约500万元，是全国首批超低能耗建筑标志性项目。
2．2围护结构设计该工程外墙保温构造采用外墙外保温系统，在190mm厚的砌块墙体外做140mm厚苯板，外加80mm厚岩棉和50mm厚保温砂浆，加上饰面板及抹灰后外墙总厚度480mm，外墙平均传热系数K＜0．1W/(m2•K)。
屋顶为钢筋混凝土屋面板上做300mm厚B1级保温板，上铺1∶10水泥膨胀珍珠岩(最薄处30厚)，上面做干湿两道4mm厚SBS改性沥青防水卷材。
将保温厚度提高到300mm，实现屋顶传热系数K＜0．1W/(m2•K)。
建筑能源系统的模拟与分析
建筑能源系统的模拟与分析一直是建筑能源领域研究的热点之一，随着社会经济的发展和人们对建筑能耗的关注度不断提高，建筑能源系统的研究显得尤为重要。
建筑能源系统的模拟和分析可以帮助我们更好地了解建筑能源消耗的情况，为节能减排提供科学依据。
本文就建筑能源系统的模拟与分析进行深入探讨，通过案例分析和数据对比，阐述建筑能源系统模拟与分析的重要性和方法。
一、建筑能源系统的模拟与分析概述建筑能源系统的模拟与分析是指通过计算机建模软件对建筑物的能源消耗情况进行模拟和分析。
通过对建筑热力学性能、气候条件、建筑形态等因素的考虑，可以预测建筑能源系统的运行情况，为节能改进提供科学依据。
建筑能源系统的模拟与分析是建筑能效评价的重要手段，也是制定节能和标准的基础。
二、建筑能源系统模拟的方法与技术建筑能源系统的模拟主要包括建筑热力学模拟、建筑能源消耗模拟和建筑动态模拟等。
建筑热力学模拟是指对建筑物的传热、传质和热容量等热力学性能进行模拟分析，通过计算建筑的传热性能和室内热舒适度，为建筑节能设计提供依据。
建筑能源消耗模拟是指对建筑的能源消耗情况进行模拟分析，通过计算建筑的能耗结构和能耗情况，为建筑节能管理提供依据。
建筑动态模拟是指对建筑的动态变化过程进行模拟分析，通过考虑建筑在不同气候条件下的运行情况，为建筑节能改进提供依据。
建筑能源系统模拟的技术主要包括计算机辅助设计软件、建筑信息模型技术、仿真软件等。
计算机辅助设计软件可以对建筑物的结构、材料和设备进行模拟分析，为建筑能效评价提供依据。
建筑信息模型技术可以对建筑物的各项信息进行集成管理和模拟分析，为建筑能源消耗预测提供依据。
仿真软件可以对建筑的动态运行情况进行模拟分析，为建筑节能改进提供依据。
三、建筑能源系统模拟与分析的案例分析以某高层建筑为例，通过对其建筑热力学性能、气候条件和能源系统的模拟分析，可以发现建筑的热传导和热辐射存在一定问题，导致建筑的能源消耗较高。
通过对建筑的传热性能和室内热舒适度进行模拟分析，可以发现建筑的隔热性能和空调系统的运行情况存在不足，需要改进。
节能建筑能耗指标
节能建筑能耗指标1. 引言随着全球气候变化和能源短缺的日益严重，节能建筑成为了当前热门的话题。
节能建筑通过优化设计、使用高效设备和采用可再生能源等手段，减少建筑物的能耗，降低对环境的影响。
为了评估节能建筑的性能，需要制定一套科学合理的节能建筑能耗指标。
本文将介绍节能建筑能耗指标的概念、分类以及相关评估方法，并分析其在实际应用中的意义和局限性。
2. 节能建筑能耗指标概述节能建筑能耗指标是衡量建筑物在使用过程中所消耗的各种形式的能源数量。
它是评估节能建筑性能和效果的重要依据，可以用于设计阶段预测、施工阶段监测以及运营阶段评估。
根据不同的目标和应用领域，节能建筑能耗指标可以分为以下几类：2.1 建筑总体性质指标这类指标主要从整体角度描述建筑物的能源性能，如总能耗、单位面积能耗等。
这些指标可以用于评估建筑物的整体节能水平，但对于具体的设计和运营决策并不够精细。
2.2 分项性质指标这类指标主要关注建筑物各个子系统（如空调、照明等）的能源消耗情况。
通过对各个子系统进行独立评估，可以更准确地了解建筑物在不同方面的节能潜力和问题所在。
2.3 建筑操作性质指标这类指标主要关注建筑物在实际使用过程中的能源消耗情况，如实际使用时间、人员密度等。
通过考虑使用行为和管理措施对节能效果的影响，可以更全面地评估建筑物的节能性能。
3. 节能建筑能耗指标评估方法为了确定合适的节能建筑能耗指标，需要采用科学有效的评估方法。
常见的方法包括：3.1 模拟计算法模拟计算法是通过数值模型和仿真软件来预测建筑物的能源消耗情况。
该方法基于建筑物的几何、结构和材料等参数，结合气候条件和使用模式，进行复杂的计算和分析。
模拟计算法具有较高的精度和灵活性，可以用于不同设计方案的比较和优化。
3.2 实测监测法实测监测法是通过安装传感器和数据采集设备，对建筑物的能源消耗进行实时监测和记录。
通过分析实测数据，可以得到建筑物的真实能耗情况，并评估节能措施的效果。
河北保定某中学教学楼采暖能耗模拟及经济性分析
随着我国经济的发展，能源问题日益严峻，在寒冷地区，建筑能耗尤其是采暖能耗可占总能耗的1/3，公共建筑体量大，能耗高，具有较大的节能潜力，大型公共建筑节能改造需要选择合理的方案，使节能资金得到很好的运用、节能改造效果达到最佳，这涉及到建筑节能改造措施经济性评价问题。
本文针对河北省保定市某中学教学楼节能改造进行方案设计以及经济性、节能性分析。
1保定某中学教学楼基础资料1.1保定市气候条件保定市位于河北省中部，太行山东麓，冀中平原西部，介于北纬38°10′-40°00′，东经113°40′～116°20′，属暖温带大陆性季风气候区，主要气候特点是：四季分明，春季干燥多风，夏季炎热多雨，雨、热同季，秋季天高气爽，冬季寒冷干燥。
多年平均气温13.4℃，1月平均气温-4.3℃，7月平均气温26.4℃。
1.2建筑基本情况中学教学楼建筑面积14211.5m2，具体建筑信息见表1、2。
1.3供暖系统基本情况该校一次网热媒为市政集中供热系统提供的高温水，设置板式换热器一台，经换热站换热后通过二次管网供热，采暖供回水温度为85℃/60℃，供暖末端系统形式为垂直单管串联系统，末端采暖设备为钢制散热器。
换热站循环水泵采用工频运行，二次管网为双管异程式，热力入口管道由地下进入各楼栋内，热力入口装置在各楼栋入口地下管井内，现供水管道安装闸阀，回水管道安装手动调节阀。
室内采暖系统为散热器采暖。
采暖全天运行，设置采暖期为11月15日至3月15日，冬季设定室内温度为18℃，冬季室外采暖计算温度为-9℃。
表1 建筑基本信息序号项 目初中部教学楼1建造时间2011年2建筑功能教学楼3建筑面积14211.5m24建筑朝向南北5建筑层数地上6层6建筑高度主楼：23.55m7标准层高 3.8 m8采暖面积13773.24m29采暖热源形式市政热水10采暖末端形式钢制散热器针对河北保定某中学教学楼冬季采暖能耗进行模拟分析，依据学校实际情况，综合考虑上学时间及围护结构，设计两种改造方案，对外窗进行改造，同时降低寒假期间供暖温度，利用DeST软件模拟两种方案的节能效果并对其进行对比分析，为该学校节能改造提供借鉴。
绿色建筑的节能效果评估方法
绿色建筑的节能效果评估方法一、能源模拟软件评估能源模拟软件是评估绿色建筑节能效果的常用工具之一。
这些软件可以根据建筑的设计参数、地理位置、气候条件等因素，模拟建筑在全年不同季节和不同时间段内的能源消耗情况。
常见的能源模拟软件如 EnergyPlus、TRNSYS 等，它们能够对建筑的采暖、制冷、照明、通风等系统进行详细的建模和分析。
在使用能源模拟软件进行评估时，首先需要输入建筑的几何形状、围护结构材料、窗户类型和尺寸、设备效率等详细信息。
软件会根据这些输入数据，计算出建筑在不同工况下的能源需求，并与传统建筑的能源消耗进行对比，从而评估绿色建筑的节能潜力。
例如，如果一个绿色建筑采用了高效的保温材料和遮阳系统，能源模拟软件可以预测在夏季时室内温度的降低幅度，以及空调系统的运行时间和能耗的减少量。
同样，在冬季，软件可以评估采暖系统的节能效果。
能源模拟软件的优点是能够在建筑设计阶段就对节能效果进行预测，为设计师提供优化方案的依据。
然而，其准确性受到输入数据的质量和完整性的影响，如果输入的数据不准确或不完整，可能会导致评估结果的偏差。
二、现场实测评估现场实测是评估绿色建筑节能效果最直接、最可靠的方法之一。
通过在实际运行的绿色建筑中安装各种监测设备，如电表、水表、热表、温度传感器、湿度传感器等，可以实时采集建筑的能源消耗和室内环境参数。
实测数据可以反映建筑在实际使用过程中的真实性能，包括设备的运行效率、用户的行为习惯等因素对能源消耗的影响。
与能源模拟软件的预测结果相比，现场实测更能揭示绿色建筑在实际运行中可能存在的问题和不足之处。
例如，通过实测发现某个绿色建筑的空调系统实际能耗高于模拟预测值，可能是由于设备维护不当、用户过度使用或者控制系统故障等原因导致的。
针对这些问题，可以采取相应的措施进行改进，提高建筑的节能效果。
然而，现场实测需要投入较大的人力、物力和时间成本，而且监测设备的安装和维护也需要专业人员进行操作。
建筑能耗模拟示例、碳汇相关数据、建筑碳排放计算与评价示例(一)
建筑能耗模拟示例、碳汇相关数据、建筑碳排放计算与评价示例(一)
建筑能耗模拟示例、碳汇相关数据、建筑碳排放计算与评价示例
建筑能耗模拟是建筑节能、优化设计的重要工具之一，能够为建筑节能提供科学依据和技术支撑。
建筑能耗模拟的基本步骤为：建筑信息输入、选取能源分析软件、选择建筑能耗模拟方案、模拟运行及分析结果。
其中选择适合的模拟方案非常重要，只有科学合理的模拟方案才能够准确预测建筑能耗情况。
以某居住用途建筑为例，建筑总面积3000平米，采用风冷蓄热泵空调系统、屋顶光伏发电、LED照明等节能技术，进行建筑能耗模拟分析，具体数据如下：
建筑总能耗：191025.74kWh/年，碳排放量81.41t/年，能源综合利用效率：68.5%。
其中使用煤电发电的电能占比为8.2%，太阳能占比为23.7%，剩余能量取自电力协议和政府推广的清洁能源，节省能源开支4.67万元/年，建筑等级达到国家1级节能标准。
在进行建筑碳排放计算和评价时，需要结合碳汇相关数据进行综合分析。
碳汇是指吸收或稳定碳的自然或人工系统，如绿色植物、森林、海洋等，能够吸收建筑用能排放的碳并将其固定在系统内，达到减少碳排放的目的。
以上述某居住建筑为例，根据碳汇数据分析，该建筑的碳汇量为
39.7t/年，实现建筑碳中和的效果，对于减少建筑碳排放、节能降耗具有重要作用。
总之，建筑能耗模拟、碳汇相关数据、建筑碳排放计算与评价是建筑节能减排工作中的重要环节，通过科学合理的方法和技术手段对建筑能耗进行管控，达到节能减排要求，将成为未来建筑设计和运行的重要趋势。
浅析计算机能耗模拟在建筑节能中的运用
当今社会是一个 工业化社会 、 信息 化社会 ， 也是 一个 能源高度 上升 ， 从而使得 投资继续线性增 长 ， 因此在 工作 中需要 合理 的进行 消耗 的社会 ， 在这种条 件下 ， 社会经济 的飞速发展必 然使得 能源消 分析 。 耗进一步提升 。建筑行业作为社会 能源消耗大户 ， 其所 占据 的总体 ２ ． ２面向建筑设备 的计算 机能耗模 拟 能耗也在不断 的上涨之 中。基 于这种社会 背景下 ， 如 何做好节能 问 实 际的空调 系统 是运行在各 种可能 出现的气候 条件 和室 内使 题至关重要 ， 这也是缓解 经济发展和能源短缺矛盾 的主要手段。就 用方式下 ， 其大部分时间都不是运行在极端冷或极端热 的设计工况 当前建 筑节能工作 而言 ， 其涉及 到多个 技术领域 和专业学科 ， 其包 而是介于二者之间的部分负荷工况下 。 这些可能出现的部分 负荷工 含 了建筑形态 、 建筑结构 、 空调系统 、 电气系统 、 照明节能系统 、 物业 况情况多样 ， 特点各不相同 ， 往往在 实际运行 中出现问题 ， 或难于满 管理等 多个 因素 ，这 些因素都涵盖 了建筑节 能的概念 以及有关 意 足环境 控制要求 ， 或出现不合理的冷热抵 消， 导致 能耗增加 。 通过全 识 。在众多的节能技术方式中 ， 其 中节能建筑 的材料 、 节能体系 、 新 年的逐 时动态模拟 ， 就会了解实际运行 中可能 出现 的各种工况和各 能源的应用都受到社会各界人士的关注 ， 而作为节能建筑 的初 步阶 种问题 ， 从而在系统 、 结构及控制方案 中采取有效措施ｔ ３ １ 。 段— —方案设计截至 目前却一直未 曾受到人们 的重视 ， 针对其 提出 ３计算机能耗模拟 的关键思想 的节能措施和方法少之又少。 但是在这个看似简单的工作 中却蕴含 能耗模拟辅 助建筑节 能设计构思 本质上是 建筑设 计构思 的计 着许多令人 意想不到 的优 势 ，只有做好 这一环 节的工作 才能够 深 算 机思维过程 ，而建筑节能设计构思涉及 的思维方法是全 面的 ， 这 入、 系统 的贯彻和落实建筑节能要求 。 在这种背景下 ， 以计 算机 能耗 区别于理性思维 为主的工程能源设备 设计及创造 性思维为 主的艺 模 拟为主 的新技 术应用优 势十分 明显 ，是做好建 筑节能 的理论保 术创作 。 在设计过程 中， 建筑 师一方面要发挥空间想象力 ， 以设计经 障。 验 和美学素养进行艺术的创造 ， 另一 方面又要 理性的结合设计要求 １建 筑 能 耗 简 介 和工艺条件 ， 运用建筑节能知识进行计算 、 推理和最优化分析 ， 并具 从单 纯的某一 角度去分 析 ， 建筑能耗 主要 指的是 当一个建筑物 有现实 的可行性 。 在建成投入使用 中所发挥 出功能和价值 中所消耗 的商 品能耗 总和。 计算 机能耗模 拟技术 的发展为设计 方法 的实现 和深化提供 了 这里所谓 的建筑能耗涵盖 了通风 、 照明 、 空调 、 采暖、 电气 、 厨房等各 技术基础 ， 我们可 以在分析 、 综合 、 评价等设计 过程 中利用计 算机的 种能耗 。而从全方位分析 的话 ， 建筑能耗是从建 筑结 构施工方案 的 特点来处理逻辑描述与分析 ， 而让建筑师有更 多的时间去处理创造 确立就开始着手研究 的一个 问题 ， 是涵盖 了建筑设计 、 施工材料 、 使 性 问题 ， 然后通过人机交互系统进行交流与更新 。 用能耗和拆迁 能耗等方 面的内容 。通 过实际工作我们总结发现 ， 其 ４结 论 中使 用能耗可谓是 最为重要 的一种 ，这 主要 是 因为 它是一个 长期 基 于特 定软件 的计算机辅 助可 以在量 化这个 层面上 为我们 提 性、 经常性 的 ， 而其他方面 的能耗 问题都仅仅是一个一次性能耗 。 一 出优秀 的解决方案。 依靠计算机辅助在建筑节能设计的最初阶段为 般情况下 ，建筑物使用能耗和其他 方面 的能耗 比例大约 为 ９ ： １ ， 不 设计提 出大致方 向， 并 以之为起点展开设计 。 事实上 ， 以往 由于完全 应低 于 ８ ： ２ ， 因此世界各 国都将使用 能耗方 面的节能作为建筑 节能 依靠经验 ， 一个节 能建筑尽管堆砌 了大量节能设备 ， 但 建筑 自身 的 的重 点 。 能耗特征却很可能由于造形上 的追 求而非常糟糕 ， 我们 的研究 目的 ２计算机能耗模拟 就是希望能打破 这种 矛盾 的设计理 念 ， 尝试更科学 的节 能建筑设计 计算机 能耗模拟技术 的发展是建 筑节能 实现和深 化发展 的主 方 法 。 要技术 问题 ，是通过 在工作 中采用 计算机技 术提前设 置好能耗 问 参 考 文献 题， 设置 出处理能耗 的技术方案 、 节能要点 以及 最终评估 ， 从 而实现 ［ １ 】 王军． 建 筑能耗与建 筑节能设 计【 Ｊ ］ ． 城 市管理和 科技 ， ２ ０ ０ ６ ， ８ （ ２ ） ： ８ ５． 节能工作的可靠 、 持续 、 正常开展 ， 以起到事半功倍之效果 。 建筑能耗模拟是利用计 算机建模 和能耗模 拟技术 。 确定影响建 ［ ２ ］ 叶国栋 ， 胡文斌． 建 筑节能优化设计 方法概述 ［ Ｊ ］ ． 华 北电力 大学学 筑能耗的各种因素 ， 建立相应 的数 学模 型对建筑物 的能量特征 进行 报 ， ２ ０ ０ ５ ， ３ ２ （ ２ ） ： ９ ３ — ９ ４ ． 分析 。利用计 算机技术对建筑能耗模拟 的用途 主要 有 ： 对建筑设计 【 ３ 】 江亿． 我 国建 筑能耗趋势与节能重点［ Ｊ ］ ． 绿 色建筑特刊 ， １ １ ． 进行节能评价和优 化 ； 对建筑节能技术进行 适用性选择 ； 建筑的冷 、 【 ４ 】 钟春． 浅谈建筑耗模拟与建筑节能【 Ｊ 】 ． 江西能源 ， ２ ０ ０ ６ （ ２ ） ， ４ ０ ． 热负荷计 算 ； 对建筑空调系统 的设计 以及进 行建筑能源管理 和控制 系统的设 计 ， 使建筑满足建筑节能规范 和标 准 ； 进行 节能成本分析 ； 研究建筑节能措施 。 ２ ． １ 面 向建筑设计的计算机能耗模拟 在工作 中， 通过改善 传统外墙结构 、 改进 窗户 、 门洞 比例 、 选择 些其他 的维 护结构措施 ， 从 而改进建筑室 内的热环境 ， 降低 由墙 体、 门窗所引起的室 内能耗。 然而对于这些措施与建筑环境 、 建筑能 耗关系很难做 到准确 、 及时 的分析 ， 为此 只有在工 作 中通过采 用模 拟计算的方法来进行动态分析 ， 从而做 到评估方 案的科学性和可行 性。因此 ， 在分析和评价的标准上监理一个完善 、 系统 的设计 方案。 般在设计工作 中都是采用增 加外墙厚度 的方法来 提高夏季 热量 向室 内的蔓延 、 降低 冬季热损耗 ， 但是其 也会引发建 筑投资成 本 的
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够有一个正确的认识 。该办公楼属在建工程 ,在设 计过程中考虑使用节能围护结构及可再生能源系 统 。本文的结论也为其设计工作提供了一些依据 。
第 5A 期
李雅昕 ,等 :节能建筑的能耗及运行费用模拟计算分析
21
2 夏热冬冷地区节能建筑案例分析
本文以江苏省江阴地区某部队办公楼为例进行 模拟计算分析 。
能网
Simulation Analysis of Energy Consumption and Operating Cost
节 about Energy2saving Buildings 筑 LI Ya2xin , ZHANG Xu ,LIU Jun
( Heating Ventilating Air Conditioning and Gas Institute , Tongji University , Shanghai 200092 , China)
22
建筑科学
第 22 卷
此建筑节能措施主要包括两部分的内容 :围护
结构的优化和能源系统的合理应用 。围护结构的优
化即指通过能耗模拟综合分析 ,采取各种有效节能
途径 ,从建筑整体上降低建筑的采暖和空调能耗[4] 。
能源系统的合理应用即指因地制宜进行冷热源优化
选择 ;根据建筑类别 、气候特点和可再生能源的可利
虑。
用了可再生能源 —地源热泵作为冷热源系统 ,本文
网 采用 BIN 法对其进行运行费用的模拟计算 。其中 , 能 风冷热泵 COP 为 216 ,地源热泵 COP 为 317 。电价参
照江阴地区时价 015 元ΠkWh 。计算结果如图 3 所
筑节 示。
源世界—w—ww中.c国hi建 图 3 三种方案的运行费用比较
源系统方面进行节能措施后 ,节能率只有 1413 % ; 在围护结构与能源系统方面进行节能措施后节能率 达到 3918 %。本文模拟的节能建筑并未采用照明
能产生的影响 。 节能建筑地源热泵系统相对于基准建筑风冷热
泵系统节能率为 :η4 = 3918 %。此节能率全面反应 了建筑节能技术的影响 ,这里包括围护结构的优化
节能技术 ,若采用此技术 ,其节能率将基本满足《公 共建筑节能设计标准》( GB 5018922005) 中对上海的 节能率 4113 %的要求 。
和能源系统的合理应用两部分 。但是其值低于建筑
(下转第 26 页)
26
建筑科学
第 22 卷
个供 热 季 中 , 散 热 器 散 热 量 占 到 了 总 供 热 量 的 级利用方案的经济性有更加明显的体现 。从两条曲
代表 城市
照明能耗 节能率
Π%
围护结构对 HVAC 设备 采暖空调能 一次能节能率
总节能率
耗节能率Π%
Π%
Π%
耗 ,将它作为 100 %。再将这“基准建筑”按节能设
哈尔滨
10
23. 7
17. 3
49. 1ຫໍສະໝຸດ 计标准的规定进行参数调整 ,包括围护结构 、暖通空
北京
10
22. 5
17. 1
49. 7
调 、照明参数 ,计算其全年的暖通空调和照明能耗 ,
第 22 卷第 5A 期 2006 年 11 月
[ 文章编号 ]100228528 (2006) 05A220203
建 筑 科 学
BUILDING SCIENCE
Vol122 ,No15A Nov. 2006
节能建筑的能耗及运行费用模拟计算分析
李雅昕 ,张 旭 ,刘 俊 (同济大学 暖通空调与燃气研究所 ,上海 200092)
η1 = 1414 %。造成两种建筑负荷产生差值的原因即 为围护结构热工性能的差异 。如果使用相同的能源 系统 ,对此建筑而言 ,其节能率不可能超过 1414 %。
(m2 ·℃) 的六个工况全年能耗 。如图 2 所示 。 可以看出即使当传热系数达到 015WΠ(m2 ·℃)
时 ,全年能耗为 1027212kW ,相对于 2147WΠ(m2 ·℃)
[ 摘 要 ] 本文分析了节能建筑规范中提出的“节能 50 %”的概念 ,应用 BIN 法对江阴地区某办公楼进行能耗及运行费用
的模拟计算分析 ,得出节能率应因地区 、气候等因素差异而有所不同 ,不能单纯应用“节能 50 %”的指标 。
[ 关键词 ] 节能建筑 ;BIN ;能耗模拟 ;运行费用 [ 中图分类号 ] TU111. 19 + 5 [ 文献标识码 ] A
办 公 楼 建 筑 面 积 为 5000m2 , 墙 体 面 积 为
节 c) 普通办公室电器设备功率 :20WΠm2 。
2500m2 ,外窗面积为 625m2 。
筑 东西两立面的面积为 225m2 ;南北立面的面积 建 为 1025m2 ;东西窗户面积为 25m2 ,南北窗户面积为 t 28715m2 。
国 ne (3) 计算过程中相关参数的设定 : 中 . a) 普通办公室照明功率密度值 :11WΠm2 。 — gb b) 人员密度 :0106 人Πm2 。根据文献[3 ]中对于 a 一般办公室的人员密度的规定为 0110 人Πm2 ,而此 能源ht世tp界:/—/www.chin 建筑为部队建筑 ,使用人员较少 ,根据部队提供资
采暖系统的年运行费用 cr 等于单位热量成本 5 结 论
∑ 乘以系统年度总热负荷 ,即 cr = ch × Qh 。对于
对于该工程而言 ,水源热泵方案的初投资比燃
水源热泵方案来说 ,整个供热季的供热量一部分是 气锅炉高出 90 万元 ,但由于采用了地热水两级利用
由散热器散出的 ,一部分是由热泵供给的 。如前所
< 1. 0 < 0. 7
基准建筑构件名称
300mm 钢筋混凝土剪力墙 普通保温屋面
基准建筑传热系数 KΠ(WΠ(m2·℃) ) 2. 47 1. 36
外窗
3mm + 12mm + 3mm 双层中空玻璃
3. 1
< 4. 7
网 普通单层玻璃
6. 4
(2) 建筑模型
能 料 ,选取 0106 人Πm2 的人员密度 。
211 模拟计算所需输入参数设置 (1) 围护结构的热工性能 该建筑的围护结构的热工性能设置如表 2 所
示。
表 2 围护结构的热工性能
类别
外窗 屋顶
节能建筑构件名称
300mm 加气混凝土自保温 喷涂聚氨酯硬泡体屋面
节能建筑传热系数 KΠ(WΠ(m2·℃) ) 0. 716 0. 608
传热系数限值 [2 ] KΠ(WΠ(m2·℃) )
为了进行节能对比分析和探讨围护结构对建筑 节能的贡献 ,在模拟中引入基准建筑作为对比建筑 。 212 模拟计算结果分析
(1) 建筑能耗模拟分析结果比较 本文首先采用 BIN 法对两种建筑的全年能耗进 行模拟计算 ,计算内容包括围护结构负荷 、人员 、设 备 、照明负荷以及新风负荷三部分 ,结果如图 1 所 示。
中 . [ Keywords] energy2saving building ;BIN ;energy consumption simulation ;operating cost
—— nagb 1 引 言 界 hi 目前 ,建筑节能正在我国如火如荼的进行着。
世 .c 我国所颁布实施的多个建筑节能设计标准 ,都把节 w 能 50 %作为节能目标 。所谓“节能 50 %”,是以 20 源 ww 世纪 80 年代改革开放初期建造的建筑作为比较能 能 / 耗的基础 ,称为“基准建筑”。“基准建筑”的围护结 :/ 构 、暖通空调设备及系统 、照明设备的参数 ,都按当 p 时情况选取 ,在保持与目前标准规定的室内环境参 htt 数相同的条件下 ,计算其全年的暖通空调和照明能
应根据具体的地点与气候等因素的变化而变化 。在 《公共建筑节能设计标准》( GB 5018922005) 中 ,确定 了恰当的能够代表 80 年代水平的基准建筑参数 。 由此得出的节能率见表 1[1] 。可以看出 ,不同的地 点确定的节能率不一样 ,不是一个固定值 ,节能率必 须与地点相结合 。
表 1 执行公共建筑标准后的节能率
网 述 ,它们的单位热成本分别是 chr = 011277 元ΠkWh , 能 chp = 011702 元ΠkWh 。整个供热季热泵机组的供热 节 ∑ 量为 Qhp = 1285830kWh ,总供热量余下的那部分 筑 热量 Qhr = 1022118kWh 是由散热器负担的 ,可按照
44 %。这说明原有系统散热器的辅助采暖大大降低 线与坐标横轴各自围成的面积来看 ,水源热泵系统
了热泵机组的能耗 ,过渡季节独立承担了室内负荷 , 的年运行费用仅为燃气锅炉年运行费用的 63 % ,因
推迟了热泵开启的时间 。
为两者的供热季总负荷相同 ,所以水源热泵方案的
4 年运行费用的计算
单位热成本不到锅炉方案单位热成本的三分之二 。
用性选择具体的可再生能源利用技术[5] 。
(3) 节能建筑的经济性分析
图 2 围护结构传热系数对全年能耗的影响
此办公楼在采用节能型围护结构的同时 ,亦采
时的 1225790kW 的全年能耗 , 其能耗 降 低 率 仅 为
1612 %。因此要想达到“节能 50 %”的效果 ,应该从 围护结构 、能源系统 、照明设施三方面加以综合考
上海
10
13. 0
16. 6
41. 3
应该为调整前的 50 %。这就是“节能 50 %”的内涵 。 广州
11
10. 5
11. 9
38. 0
然而 ,目前有些厂家错误的理解“节能 50 %”的 全国平均 10
17. 4
16. 2
44. 4
概念 ,将这一目标随意的加入到空调系统的经济性 分析中去 ,造成了对客户的误导 。