学习建筑能耗模拟与分析的体会和收获

姓名姓名:学号:班级:学院:学习建筑能耗模拟与分析的收获与体会熊士刚201048150320工管1003土木建筑学院学习建筑能耗模拟与分析的收获与体会摘要：随着能源供求矛盾逐渐成为制约我国经济发展的主要因素之一，国内能源生产总量不能满足全国能源消费的需求，我国能源消费对国际能源消费市场的依赖程度不断加大，能源局势越来越严峻。于是，如何提高能源的利用效率显得尤为重要，通过对建筑能耗模拟与分析的简短学习，我意识到在以后从事建筑相关类行业一定要充分而全面的考虑能耗问题，争取做到环保低耗能。关键词：建筑、节能、能耗模拟、能耗分析正文：首先谈一下建筑能耗的概念。建筑能耗有两种定义方法：广义建筑能耗是指从建筑材料制造、建筑施工，一直到建筑使用的全过程能耗。狭义的建筑能耗，即建筑的运行能耗，就是人们日常用能，如采暖、空调、照明、炊事、洗衣等的能耗，他是建筑能耗中的主导部分。随着经济收入的增长和生活质量的提高，建筑消费的重点将从“硬件（装修和耐用的消费品）”消费转向“软件（功能和环境品质）”消费，因此保障室内空气品质所需的能耗（空调、通风、采暖、热水供应）将会迅速上升。而在建筑能耗中，空调能耗又占有主要比例，约为2/3左右。建筑能耗与工业能耗、农业能耗及交通运输能耗共称为民生能耗，我国空调能耗占有总能耗的22%左右。我国既有大型公共建筑（购物中心、高档写字楼等）总面积约为5亿平方米，仅占城乡建筑总面积的1%，其能耗却占民用建筑总能耗的10%左右。研究显示，大型公共建筑能耗越200kwh/C^.a），是普通公共建筑29kwh/C^.a）近7倍，其运行能耗更是更是普通住宅运行能耗的10倍左右，成为名符其实的“能源杀手”高能耗建筑，表1-1为中国城乡建筑能耗指标的比较。表1-1中国城乡建筑能耗指标的比较建筑面积（亿廿）能耗（亿kwh）能耗比例能耗指标（kwh/m?）农村商品能耗240179017.7%7.5北方城镇采暖65370036.7%57城镇住宅用电100200019.8%20城镇普通公建55160015.9%29城镇大型公建510009.9%200

总计46510090100%总计46510090100%22我国的大型公共建筑，尤其是办公建筑、大中型商场的全年能耗中，大约50%消耗于空调制冷与采暖系统，20%〜30%用于照明，空调采暖能耗的20%〜50%由外围护结构传热所消耗，其中夏热冬冷地区大约占35%。由于单位建筑面积能耗指标高，总能耗在民用建筑中占较大比重，据专家估计，应用综合节能技术可实现30%以上节能，由此可见建筑能耗模拟与分析在综合节能中也起到举足轻重的地位，只有通过不断的模拟分析才能选出最合适的建筑节能方案。我国的建筑节能工作起步较晚，从上世纪80年代末开始在居住建筑领域探寻建筑节能措施O1986年8月1日颁布了中国第一部建筑节能设计标准一《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-86)，并在1995年对该标准进行了修订。1993年9月发布的《旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准》(GB50189-93)是真正意义上第一个公共建筑领域的节能设计标准。它的出台标志着公共建筑节能体系的初步形成。2005年7月《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)颁布实施，标志着新建建筑节能设计标准体系已基本完成，但既有公共建筑节能改造还处于无标准可依的状态。为推进节能改造进程，改变既有公共建筑能耗大的现状，达到节约能源的最终目的，建设部下达了《关于印发＜2006年度工程建设国家标准制定、修订计划＞的通知》的要求，中科院会同24个科研单位编制的《公共建筑节能改造技术规范》(JGJ176-2009)于2009年5月正式颁布，并于2009年12月1日实施。与此同时，1998年开始实施的《中华人民共和国节约能源法》和2006年颁布的《民用建筑节能管理规定》也在国家法律法规中保障了建筑节能的有效实施。能耗模拟过程：利用计算机进行建筑物能耗模拟，首先要建立“数学模型”，这个模型一方面要真实的反映出建筑的尺寸布局和构造形式，另一方面要对实际建筑进行抽象和简化，因为过于复杂的建筑平面形式会大大增加计算量。把一栋楼的平、立、剖面信息输入DeST-h软件。利用DeST-c软件进行建筑能耗模拟计算时，除了需要对建筑的实体进行描述，还需要处理以下几个问题。外扰的设定外扰的具体数据是DeST-c在计算时调用Medpha产生的气象数据。Medpha是清华大学热能系开发的逐时气象数据生成软件。目前Medpha可以生成各种形式的，193个中国城市的逐时气象参数，包括全年8760个小时的逐时十球温度、湿球温度、含湿量、水平面总辐射强度和水平面散射辐射强度等气象参数。。（2） 内扰的设定内扰包括人员热扰、设备热扰和照明热扰三大部分。对这三大部分的热扰的设定基于对采暖期间用户作息时间及设备、照明的使用情况进行调研的基础上，笔者采用采用抽样调查的方式搜集基础数据。经过调研后归纳总结，（3） 通风次数的设定这里的通风仅包括水平方向上的房间与房间之间的通风、外界全房间的通风以及楼梯上下楼层之间的垂直通风。不设置房间至外界的排风，这是因为排风对计算没有影响。按照建筑设计规范，教室的通风次数为3次/h，图书馆为1-2次/h，办公建筑为2次/h，一般住宅类建筑为0.5次/h。我国建筑能耗的特点：1）南方和北方地区气候差异大，仅北方地区采用全面的冬季采暖。我国处于北半球的中低纬度，地域广阔，南北跨越严寒、寒冷、夏热冬冷、温和及夏热冬暖等多个气候带。夏季最热月大部分地区室外平均温度超过26r，需要空调；冬季气候地区差异很大，夏热冬暖地区的冬季平均气温高于10°c，而严寒地区冬季室内外温差可高达50C，全年5个月需要采暖；目前我国北方地区的城镇约70%的建筑面积冬季采用了集中采暖方式，而南方大部分地区冬季无采暖措施，或只是使用了空调器、小型锅炉等分散在楼内的采暖方式。2）城乡住宅能耗用量差异大。一方面，我国城乡住宅使用的能源种类不同，城市以煤、电、燃气为主，而农村除部分煤、电等商品能源外，在许多地区秸秆、薪柴等生物质能仍为农民的主要能源；另外，目前我国城乡居民平均每年消费性支出差异大于3倍，城乡居民各类电器保有量和使用时间也差异较大。3）把非住宅的民用建筑称为公共建筑，发现不同规模的公共建筑除采暖外的单位建筑面积能耗差别很大，当单栋面积超过两万平方米，采用中央空调时，其单位建筑面积能耗是小规模不采用中央空调的公共建筑能耗的3〜8倍，并且其用能特点和主要问题也与小规模公共建筑不同。我国能源发展现状：能源资源是能源发展的基础。新中国成立以来，不断加大能源资源勘查力度，组织开展了多次资源评价。中国能源资源有以下特点：能源资源总量比较丰富。中国拥有较为丰富的化石能源资源。其中，煤炭占主导地位。2006年，煤炭保有资源量10345亿吨，剩余探明可采储量约占世界的13%，列世界第三位。已探明的石油、天然气资源储量相对不足，油页岩、煤层气等非常规化石能源储量潜力较大。中国拥有较为丰富的可再生能源资源。水力资源理论蕴藏量折合年发电量为6.19万亿千瓦时，经济可开发年发电量约1.76万亿千瓦时，相当于世界水力资源量的12%，列世界首位。人均能源资源拥有量较低。中国人口众多，人均能源资源拥有量在世界上处于较低水平。煤炭和水力资源人均拥有量相当于世界平均水平的50%，石油、天然气人均资源量仅为世界平均水平的1/15左右。耕地资源不足世界人均水平的30%，制约了生物质能源的开发。能源资源赋存分布不均衡。中国能源资源分布广泛但不均衡。煤炭资源主要赋存在华北、西北地区，水力资源主要分布在西南地区，石油、天然气资源主要赋存在东、中、西部地区和海域。中国主要的能源消费地区集中在东南沿海经济发达地区，资源赋存与能源消费地域存在明显差别。大规模、长距离的北煤南运、北油南运、西气东输、西电东送，是中国能源流向的显著特征和能源运输的基本格局。能源资源开发难度较大。与世界相比，中国煤炭资源地质开采条件较差，大部分储量需要井工开采，极少量可供露天开采。石油天然气资源地质条件复杂，埋藏深，勘探开发技术要求较高。未开发的水力资源多集中在西南部的高山深谷，远离负荷中心，开发难度和成本较大。非常规能源资源勘探程度低，经济性较差，缺乏竞争力。国内建筑能耗研究发展：我国于上世纪70年代开展了负荷计算新方法的研究，并评议通过了冷负荷系数法和谐波反应法两种新计算方法。20世纪末，我国学者对热平衡法进行了深入分析，完成了状态空间法的研究理论。近年来，我国提出一种基于系统辨识理论的围护结构非稳态传热的计算分析方法——频域回归法。根据中国建筑能耗模型(ChinaBuildingEnergyModel)，1996~2008年我国总建筑商品能耗从2.59亿吨标煤(tce)增长到6.55亿tce，增幅达到1.5倍。其中建筑能耗为6.55亿tce，电力消耗约8230亿kWh，分别占社会总能耗和总电耗的23%与21%。由于我国存在地区气候、经济发展水平和建筑功能的差异，我国的建筑能耗分为北方城镇采暖、夏热冬冷地区城镇采暖、城镇住宅除采暖外能耗、公共建筑及农村建筑能耗五大部分。其中公共建筑因其单位面积能耗大而引起了专家学者的广泛关注与研究。湖南大学的杨昌智、吴晓艳等人对长沙市14栋公共建筑进行能耗调研，通过调查实测，发现空调系统运行使用中的诸多问题，并提出了提高空调系统能源利用率的有效途径。西安科技大学的潘文彦从被调查的54栋公共建筑中选择一栋酒店建筑进行研究，并结合节能优化策略从不同层面分析节能措施效果。重庆大学的吴利均对重庆绵阳等地的60余栋既有公共建筑进行能耗调研，确定不同公共建筑能耗范围的同时提出了不同功能建筑的用能指标。武汉科技大学的李玉云等人对武汉市办公楼建筑全年能耗进行测试，得到空调能耗占建筑总能耗比例。2003年，香港城市大学学者对香港地区大型办公楼的用电情况进行了统计，得到暖通空调能耗占总建筑能耗的48%，照明和设备能耗分别以27%和22%位列二三。全国共有5大城市对本地区办公建筑、大型商场、旅馆为主的公共建筑进行了系统而全面的实际调研。表1-2各城市不同类型公共建筑单位建筑面积年均能耗指标单位建筑面积年均能耗指标（kWh/m2）城市名称 所属区域办公楼商场旅馆哈尔滨严寒地区A区 189.752~108（政府机关）北京寒冷地区200~300100~15060~120（综合写字楼）上海夏热冬冷地区126300155重庆夏热冬冷地区85~14947~156（政府机关）173~334146~310深圳夏热冬暖地区100~443110~24943~184（综合写字楼）由表1-2分析可得，上述5个城市虽然分属不同的气候区域，但统计结果也存在共性。三类公共建筑的单位面积能耗差别较大，又以商场类建筑单位面积能耗高为显著特点。节约能源的重要性：我国能源资源总量虽然较多，但人均占有量少。人均淡水资源量仅为世界人均占有量的四分之一，人均耕地不到世界平均水平的40%，人均森林面积仅为世界人均占有量的五分之一；45种主要矿产资源人均占有量不到世界平均水平的一半。近几年，随着经济快速增长，对煤电油运和重要资源的需求量明显增加，价格大幅度上涨，一些重要能源资源对外依存度大幅度上升，我国重要能源资源短缺对经济发展的制约进一步加剧。今后，随着我国工业化和城镇化推进，能源资源需求总量还会增加，经济发展面临的资源约束矛盾将长期存在。节约能源资源，大力促进能源资源的高效利用和循环利用，是缓解能源资源约束矛盾的根本出路。建筑能耗模拟与分析对缓解能源危机的贡献：俗话说：不积跬步无以至千里，不积小流无以成江河。建筑能耗虽然只占整个中国的能耗消耗的一小部分，但对于整个大中国来说，这一部分分也不是一个小数字，通过对建筑能耗的模拟与分析，建立合理的建筑节能体系，不仅可以使建筑更节能，缓解能源危机，好的设计方案还可以带来美的享受以及对科学的信任。结束语：短短的五周时间，我受益良多，感触也颇多，假如我要是没选这门课，建筑节能的理念我也绝对不会