本文關(guān)鍵詞：基于建筑動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算及設(shè)備選型的“設(shè)計(jì)氣象年”的構(gòu)成研究

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【摘要】：當(dāng)今全球氣候異常變化日益頻繁,在建筑行業(yè)及暖通空調(diào)領(lǐng)域,人們?cè)桨l(fā)認(rèn)識(shí)到室外空氣參數(shù)對(duì)建筑負(fù)荷計(jì)算的重要意義。隨著人們對(duì)建筑負(fù)荷計(jì)算方面的不斷深入研究,發(fā)現(xiàn)建筑負(fù)荷計(jì)算結(jié)果偏大是造成暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)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(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算來指導(dǎo)設(shè)備選型的氣象資料是十分有必要的。目前,負(fù)荷計(jì)算方法已由原來的靜態(tài)計(jì)算改為動(dòng)態(tài)計(jì)算,我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范中也明確要求必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算。對(duì)常用的各類氣象數(shù)據(jù)也進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比,在我國(guó)實(shí)際工程設(shè)計(jì)應(yīng)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(gè)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(diào)設(shè)備選型時(shí)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(shè)備,則會(huì)有很長(zhǎng)時(shí)間不能滿足設(shè)計(jì)溫濕度,甚至還有一些設(shè)計(jì)人員在計(jì)算逐時(shí)負(fù)荷時(shí)用設(shè)計(jì)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(jì)算建筑動(dòng)態(tài)負(fù)荷并以此來指導(dǎo)設(shè)備選型并不合適。在前人對(duì)“極端氣象年”的研究基礎(chǔ)上,通過對(duì)“極端氣象年”的最小構(gòu)成單位的優(yōu)化,分別生成了以“旬”、“日”、“時(shí)”為最小構(gòu)成單位的“極端氣象年”,通過分析發(fā)現(xiàn)以“時(shí)”為最小構(gòu)成單位的“極端氣象年”數(shù)據(jù)最為極端。對(duì)室外空氣計(jì)算參數(shù)的不保證率進(jìn)行了分析,我國(guó)室外空氣計(jì)算參數(shù)的不保證率用小時(shí)或日來表示。為了讓設(shè)計(jì)人員據(jù)實(shí)際情況靈活選擇合適的參數(shù)值,本文確定了三個(gè)級(jí)別的不保證率:0.5%、1%、2%,得到用于設(shè)備選型的“設(shè)計(jì)氣象年”的生成方法。以哈爾濱、北京、重慶和廣州四地1986~2015年間共30年的逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用MATLAB軟件編程,分別生成了上述四地用于能耗模擬及設(shè)備選型用的三個(gè)級(jí)別不保證率的“設(shè)計(jì)氣象年”數(shù)據(jù),并分別與“典型氣象年”進(jìn)行對(duì)比。發(fā)現(xiàn)在緯度越低的城市里,“設(shè)計(jì)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。本文利用動(dòng)態(tài)能耗模擬軟件eQUEST對(duì)一棟重慶地區(qū)辦公建筑進(jìn)行能耗模擬和負(fù)荷分析,分別用“典型氣象年”和“設(shè)計(jì)氣象年”數(shù)據(jù)代入模擬建筑全年逐時(shí)動(dòng)態(tài)負(fù)荷,通過對(duì)比發(fā)現(xiàn):(1)處于“設(shè)計(jì)氣象年”下建筑的高負(fù)荷時(shí)間明顯增加,機(jī)組74.7%運(yùn)行時(shí)間是在負(fù)荷處于600~1800kW之間;而“典型氣象年”下,機(jī)組80.6%運(yùn)行時(shí)間是在負(fù)荷處于200~1200kW之間;(2)較之“典型氣象年”,“設(shè)計(jì)氣象年”下建筑冬季熱負(fù)荷峰值增加了606.4kW,峰值增長(zhǎng)率為62.4%;夏季冷負(fù)荷峰值增加了496.9kW,峰值增長(zhǎng)率為30%。另外在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中,大多數(shù)暖通設(shè)計(jì)人員通常利用冷負(fù)荷系數(shù)法計(jì)算得到空調(diào)冷負(fù)荷,依據(jù)冷負(fù)荷系數(shù)法得到的冷負(fù)荷最大值為2492kW,冬季熱負(fù)荷采用穩(wěn)態(tài)計(jì)算方法得到熱負(fù)荷為1620kW。對(duì)比“設(shè)計(jì)氣象年”下的負(fù)荷結(jié)果,夏季峰值增加15.8%,冬季峰值增加2.7%。利用“設(shè)計(jì)氣象年”下建筑全年逐時(shí)動(dòng)態(tài)負(fù)荷可以進(jìn)行有效的設(shè)備選型和合理匹配。以某工程為例,按照負(fù)荷大小及其分布規(guī)律,當(dāng)采用兩管制的燃?xì)庑鸵惑w化直燃機(jī)組作為冷熱源時(shí),選定一大一小兩臺(tái)機(jī)組,當(dāng)建筑處于低負(fù)荷梯度時(shí),開啟小機(jī)組;處于中等負(fù)荷梯度時(shí),開啟大機(jī)組;處于高負(fù)荷梯度時(shí),同時(shí)開啟兩臺(tái)機(jī)組。這樣可以使機(jī)組一直在40%~80%荷載的高效率下運(yùn)行,可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組在夏季84.7%的供冷時(shí)間處于高效運(yùn)行。既提高了能源利用率,也節(jié)約了28萬元的初投資。對(duì)于冬季機(jī)組運(yùn)行分析可以得到:機(jī)組在冬季82.4%的供冷時(shí)間處于高效運(yùn)行。當(dāng)夏季采用離心式冷水機(jī)組做為冷源,冬季采用鍋爐做為熱源時(shí),利用“設(shè)計(jì)氣象年”下建筑全年逐時(shí)動(dòng)態(tài)負(fù)荷數(shù)據(jù),合理選擇機(jī)組,根據(jù)建筑負(fù)荷大小的分布規(guī)律,適時(shí)開啟合適的空調(diào)主機(jī),可以使機(jī)組在夏季供冷總時(shí)間的80.7%處于高效運(yùn)行。對(duì)比冷負(fù)荷系數(shù)法的設(shè)備選型,機(jī)組部分就可以節(jié)省初投資50萬元左右。
【關(guān)鍵詞】：“設(shè)計(jì)氣象年” 建筑動(dòng)態(tài)負(fù)荷 設(shè)備選型 能耗模擬
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU831.2
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 課題提出的背景10-12
• 1.1.1 暖通空調(diào)設(shè)計(jì)靜態(tài)負(fù)荷計(jì)算10-12
• 1.1.2 暖通空調(diào)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算12
• 1.2 常用典型氣象年12-14
• 1.3 現(xiàn)有逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)的使用局限性14
• 1.4 課題提出的意義14-16
• 2 常用氣象數(shù)據(jù)類型的介紹和比較16-22
• 2.1 常用氣象數(shù)據(jù)類型的介紹16-18
• 2.1.1 參考年16
• 2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)氣象年16-17
• 2.1.3 典型氣象年和典型代表年17-18
• 2.2 我國(guó)現(xiàn)有能耗分析用代表年的數(shù)據(jù)分析18-19
• 2.2.1 原始?xì)庀髷?shù)據(jù)的質(zhì)量分析18
• 2.2.2 典型氣象年的生成方法18-19
• 2.3 本章小結(jié)19-22
• 3 現(xiàn)有“極端氣象年”的構(gòu)成22-26
• 3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)年限的確定22-23
• 3.2 氣象參數(shù)的選擇及權(quán)重分配23-24
• 3.3“極端月”的選取原則24-25
• 3.4 本章小結(jié)25-26
• 4 對(duì)“極端氣象年”的優(yōu)化分析26-40
• 4.1 最小構(gòu)成單位分析26-33
• 4.1.1“極端旬”26-28
• 4.1.2“極端日”28
• 4.1.3“極端時(shí)”28-29
• 4.1.4 最優(yōu)構(gòu)成單位選取29-33
• 4.2 氣象數(shù)據(jù)銜接的處理33
• 4.3 參數(shù)權(quán)重分配對(duì)“極端氣象年”的影響33-38
• 4.4 本章小結(jié)38-40
• 5“設(shè)計(jì)氣象年”的構(gòu)成研究40-58
• 5.1 現(xiàn)有氣象數(shù)據(jù)的構(gòu)成方法40-41
• 5.2 構(gòu)成“設(shè)計(jì)氣象年”的氣象數(shù)據(jù)可靠性41
• 5.3 不保證率的確定方法研究41-45
• 5.3.1 各國(guó)現(xiàn)有不保證率確定方法對(duì)比42-44
• 5.3.2 我國(guó)不保證率的來源和依據(jù)44-45
• 5.3.3 現(xiàn)有不保證率存在的問題45
• 5.4“設(shè)計(jì)氣象年”生成方法45-46
• 5.5“設(shè)計(jì)氣象年”與“典型氣象年”數(shù)據(jù)的比較46-51
• 5.5.1 代表城市選取47
• 5.5.2“設(shè)計(jì)氣象年”與CSWD氣象數(shù)據(jù)的比較47-51
• 5.6 不同應(yīng)用對(duì)象的“設(shè)計(jì)氣象年”構(gòu)成51-55
• 5.6.1 用于建筑能耗模擬分析52
• 5.6.2 用于空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模擬分析52-53
• 5.6.3 用于供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)模擬分析53-54
• 5.6.4 用于太陽能系統(tǒng)設(shè)計(jì)模擬分析54-55
• 5.7 本章小結(jié)55-58
• 6“設(shè)計(jì)氣象年”的應(yīng)用58-84
• 6.1 模擬驗(yàn)證58-60
• 6.1.1 能耗模擬軟件58-59
• 6.1.2 能耗模擬軟件選取59-60
• 6.2“設(shè)計(jì)氣象年”用于能耗模擬及設(shè)備選型60-82
• 6.2.1 建筑描述61-70
• 6.2.2 模擬結(jié)果分析70-82
• 6.3 本章小結(jié)82-84
• 7 總結(jié)與展望84-86
• 7.1 結(jié)論84-85
• 7.2 展望85-86
• 致謝86-88
• 參考文獻(xiàn)88-91

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本文編號(hào)：544818