260基于DeST模擬辦公建筑冷負荷的傳熱分析

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1、基于Dest模擬辦公建筑冷負荷的傳熱分析李瓊1吳金順1張偉捷21華北科技學院2河北工程大學摘要：建立了一個住宅類型建筑模型，從理論上分析了室內冷負荷與圍護結構及內擾的關系，并基于Dest軟件對住宅建筑室內的冷負荷與圍護結構和內擾的關系進行驗證，找出了冷負荷與傳熱系數的擬合關系式，進行了經濟性分析，為建筑節(jié)能設計提供了參考。關鍵詞：理論分析；Dest軟件；圍護結構；負荷的經濟性分析根據國家強制性規(guī)定，要搞好節(jié)能工作，就要切實執(zhí)行耗節(jié)能建筑50％的規(guī)定，并進一步執(zhí)行節(jié)能65％節(jié)能建筑的規(guī)定，提高能源在建筑能耗中的利用率。我國建筑能耗在總能耗中已占27.8％，而空調能耗又占了建筑能耗的50

2、％以上，可見做好空調節(jié)能是做好建筑節(jié)能的關鍵。負荷是確定空調系統(tǒng)最基本的依據之一。冷（熱）負荷也是選取空調設備、運行調節(jié)、系統(tǒng)評價等方面的基礎資料。冷（熱）負荷的大小直接關系到空調能耗的多少，也是建筑施工必須考慮的重要因素之一。冷（熱）負荷大，系統(tǒng)耗電量大，能量消耗大；冷（熱）負荷小，系統(tǒng)耗電量小，能消耗小。然而，建筑構成諸因素中，哪些是影響冷（熱）負荷的主要因素，哪些是次要因素，各個因素對冷（熱）負荷的影響程度又是多大，可以通過Dest軟件來解決這些問題。Dest是由清華大學開發(fā)的建筑模擬分析軟件(designer’ssimulationtoolkits)?？捎糜诮ㄖ芎哪M分析和

3、環(huán)境控制系統(tǒng)的設計校核，起到提高設計質量、保證設計可靠性、對如何降低建筑及系統(tǒng)能耗、保證建筑環(huán)境質量具有重要的指導作用。本文旨在利用Dest軟件對辦公建筑進行能耗分析，通過能耗分析優(yōu)化建筑模型。1.理論研究房間冷負荷是由對流得熱、輻射得熱及內擾得熱形成，熱量從維護結構外表面?zhèn)鞯絻缺砻嬖贀Q熱給室內空氣需要延時。為了研究維護結構及室內內擾對負荷的作用，把負荷的逐時值累加，比較維護結構和室內內擾變化時對室內冷負荷的作用，假定維護結構材料不變，用傳熱得熱表示對流得熱形成的冷負荷。CL（τ）=Qtr（τ）+Qrad（τ）+Qequ（1）Qtr（τ）=Ak（toτ–ti）（2）CL（τ）為逐時冷

4、負荷（W）,Qtr（τ）逐時傳熱量形成的冷負荷（W），Qrad（τ）逐時輻射量形成的冷負荷（W），Qequ室內燈光設備等內擾形成的冷負荷（W）,A維護結構的面積（m2）,k為維護結構的傳熱系數（W/(m2·K)），toτ、ti分別為室外逐時溫度和室內設定溫度（℃），。下面研究：當白天室外溫度高于室內設定溫度（toτ>ti），取白天的室外平均溫度；夜晚室外溫度低于室內設定溫度（toτti時,取室外平均溫度：=++Qequ（3）=Ak1（–ti）++Qequ5當toτ

5、i）++Qequ取傳熱系數為k2時有：當toτ>ti時,取室外平均溫度：=++Qequ（5）=Ak2（–ti）++Qequ當toτ0，；當及小于零時，負荷不是隨k的減小而減小，而呈曲線變化。由（1）式知：負荷隨內擾的增大而增大，而ΔCL與Qequ無關，即內擾不是造成負荷曲線變化的原因。2.建筑模型建立一個住宅建筑模型，建筑

6、面積為150平方米，窗都為外窗，門外門，形狀比為1：1，朝向為南向，尺寸為：12.247m×12.247m。在通風設定時，只設定房間與室外的通風，房間之間互相不存在通風。在進行冷負荷模擬計算時，我們研究某些因素的變化對負荷的影響程度，如：墻的傳熱系數、屋頂傳熱系數、燈光設備功率對冷負荷的影響。其它的參數如：門、窗、內墻、地板的材料等都使用Dest系統(tǒng)提供的默認值。2.1住宅建筑類型定義不同類型的房間其功能不同，其冷負荷也不同，所以房間的類型是決定冷負荷的重要因素。此處所說的房間類型特指房間的不同用途，如：辦公室型、商場型、住宅型等。辦公室類型房間的默認設計參數見文獻[1]。2.2住宅

7、建筑作息模式在Dest模擬空調房間冷負荷時，采用的是逐時冷負荷，室內溫、濕度的設定不是確定值，而是一個變動范圍，這樣設定的最大優(yōu)點是使模擬的冷負荷更加準確地貼近實際的冷負荷值。實際上，室內冷負荷與人員、設備、燈光等因素有直接的關系，而人員、燈光、設備散熱在辦公建筑中呈現一定的周期性，Dest軟件是嚴格按照熱擾的周期性，逐時地模擬室內冷負荷。同理，室內的濕負荷也是按照逐時模擬的。室內溫、濕度的設定范圍見文獻[1]，在計算負荷時，不考慮熱負荷，只考慮夏季的冷負