基于建筑動態(tài)負荷計算及設備選型的“設計氣象年”的構成研究.pdf

1、當今全球氣候異常變化日益頻繁，在建筑行業(yè)及暖通空調領域，人們越發(fā)認識到室外空氣參數(shù)對建筑負荷計算的重要意義。隨著人們對建筑負荷計算方面的不斷深入研究，發(fā)現(xiàn)建筑負荷計算結果偏大是造成暖通空調系統(tǒng)設備選型不合理及建筑能耗偏大的主要原因。因此，在提倡建筑節(jié)能的今天，開發(fā)一套通過建筑動態(tài)負荷計算來指導設備選型的氣象資料是十分有必要的。
　　目前，負荷計算方法已由原來的靜態(tài)計算改為動態(tài)計算，我國設計規(guī)范中也明確要求必須進行動態(tài)負荷計算。對常

2、用的各類氣象數(shù)據(jù)也進行了詳細的對比，在我國實際工程設計應用中，被普遍采用的“典型氣象年”是來自不同年份的不冷不熱的12個月的氣象數(shù)據(jù)組合而成，僅僅代表平均意義下的氣象數(shù)據(jù)，而空調設備選型時需要用到的是不保證率數(shù)據(jù)。如果采用“典型氣象年”來選設備，則會有很長時間不能滿足設計溫濕度，甚至還有一些設計人員在計算逐時負荷時用設計日24h的氣象參數(shù)。所以，利用現(xiàn)有的各類“典型氣象年”數(shù)據(jù)來計算建筑動態(tài)負荷并以此來指導設備選型并不合適。
　　

3、在前人對“極端氣象年”的研究基礎上，通過對“極端氣象年”的最小構成單位的優(yōu)化，分別生成了以“旬”、“日”、“時”為最小構成單位的“極端氣象年”，通過分析發(fā)現(xiàn)以“時”為最小構成單位的“極端氣象年”數(shù)據(jù)最為極端。對室外空氣計算參數(shù)的不保證率進行了分析，我國室外空氣計算參數(shù)的不保證率用小時或日來表示。為了讓設計人員據(jù)實際情況靈活選擇合適的參數(shù)值，本文確定了三個級別的不保證率：0.5％、1%、2%，得到用于設備選型的“設計氣象年”的生成方法。<

4、br>　　以哈爾濱、北京、重慶和廣州四地1986～2015年間共30年的逐時氣象數(shù)據(jù)為基礎，利用MATLAB軟件編程，分別生成了上述四地用于能耗模擬及設備選型用的三個級別不保證率的“設計氣象年”數(shù)據(jù)，并分別與“典型氣象年”進行對比。發(fā)現(xiàn)在緯度越低的城市里，“設計氣象年”與CSWD冬季氣象數(shù)據(jù)之間的差異越大。哈爾濱冬季兩類氣象數(shù)據(jù)的月平均溫度的平均差值為6.1；廣州的冬季兩類氣象數(shù)據(jù)的月平均溫度的平均差值為9.2；夏季月均溫差在8℃左右。

5、
　　本文利用動態(tài)能耗模擬軟件 eQUEST對一棟重慶地區(qū)辦公建筑進行能耗模擬和負荷分析，分別用“典型氣象年”和“設計氣象年”數(shù)據(jù)代入模擬建筑全年逐時動態(tài)負荷，通過對比發(fā)現(xiàn)：①處于“設計氣象年”下建筑的高負荷時間明顯增加，機組74.7%運行時間是在負荷處于600~1800kW之間；而“典型氣象年”下，機組80.6%運行時間是在負荷處于200~1200kW之間；②較之“典型氣象年”，“設計氣象年”下建筑冬季熱負荷峰值增加了606.4

6、kW，峰值增長率為62.4%；夏季冷負荷峰值增加了496.9kW，峰值增長率為30%。
　　另外在實際工程設計中，大多數(shù)暖通設計人員通常利用冷負荷系數(shù)法計算得到空調冷負荷，依據(jù)冷負荷系數(shù)法得到的冷負荷最大值為2492kW，冬季熱負荷采用穩(wěn)態(tài)計算方法得到熱負荷為1620kW。對比“設計氣象年”下的負荷結果，夏季峰值增加15.8%，冬季峰值增加2.7%。
　　利用“設計氣象年”下建筑全年逐時動態(tài)負荷可以進行有效的設備選型和合理匹

7、配。以某工程為例，按照負荷大小及其分布規(guī)律，當采用兩管制的燃氣型一體化直燃機組作為冷熱源時，選定一大一小兩臺機組，當建筑處于低負荷梯度時，開啟小機組；處于中等負荷梯度時，開啟大機組；處于高負荷梯度時，同時開啟兩臺機組。這樣可以使機組一直在40%～80%荷載的高效率下運行，可以實現(xiàn)機組在夏季84.7%的供冷時間處于高效運行。既提高了能源利用率，也節(jié)約了28萬元的初投資。對于冬季機組運行分析可以得到：機組在冬季82.4%的供冷時間處于高效運