基于dem的商业办公楼负荷分析

基于dem的商业办公楼负荷分析

为了合理使用建筑，减少浪费，建筑热空间设计不能简单地分析建筑物的最大负荷，还要详细了解建筑物的年度平均负荷变化和建筑物的负荷分布。DeST(Designer’sSimulationToolkit)采用清华大学提出的状态空间法为模拟算法,以典型的室外气象条件模拟分析建筑热环境,为了解建筑的负荷提供了很好的工具。本文将以上海市某建筑为例,采用DeST能耗模拟软件建模对其冷热源进行分析。1建筑物的det建模1.1下建筑结构形式本文中的建筑物位于上海某商业区的新建综合楼,由裙房和三栋塔楼组成,建筑面积77300m2;裙房总共3层高22m,塔楼12层高65m,另有地下建筑多层,建筑外形如图1。该建筑空间结构复杂功能多样,涉及商业、餐饮、办公和高档酒店式公寓,空调定位标准高。1.2方案1:公共建筑节能总体规划设计根据建筑图纸在DeST中建立模型。根据建筑特点将功能相同的房间合并在一起,可以加快建模的速度和程序计算的速度;考虑到该建筑尚在方案阶段,围护结构采用《上海市公共建筑节能设计标准》(DGJ08-107-2004)中维护结构的限值如表1。建筑的窗墙比按照方案图纸设置如表2所示。由于建筑全部采用集中空调,可将换气次数设置为0.5次/h,室内状态范围设置如表3。不同的使用功能房间室内热扰设置如表4。根据上海气候特点及项目的实际定位,设置采暖日120d,空调日180d,开始及结束时间如表5。2德t模拟结果2.1模拟的sit数据根据数设置,利用DeST软件对建筑物的空间拓扑建模和计算,生成的建筑负荷数据如表6。2.2建筑物的总负荷数据由DeST计算可生成全年8760h建筑逐时冷、热负荷数据,如图2和图3所示。3冷源方案的分析3.1体系内最大冷负荷迭加与现有冷源可靠性的关系计算表明该建筑全年最大冷负荷为12741kW,年逐时冷负荷的最大值为10634kW,两者相差2107kW;这是由于前者是由各个房间的最大冷负荷迭加而得到的,它仅仅是设计选型中为了保证冷源可靠性而采取的措施;而后者是由各个房间的逐时负荷迭加后取最大值而得出的,这才是确定制冷机的装机容量的依据,因此空调冷源的装机容量应取10634kW,它比全年最大冷负荷少了16.5%。3.2不保证度w根据逐时冷负荷数据,可以得出空调季单日尖峰负荷的分布情况如表7所示。可以看出,系统总负荷大于10MW的几率只有1.7%,在一定的不保证度情况下(通常可取全年50h不保证),制冷机经济装机容量可在10634kW的基础上下降。考虑到系统总负荷在10～8kW间的几率仅为整个空调季的11.7%,如果采用蓄冷系统(冰蓄冷、水蓄冷),则在满足最大尖峰负荷的基础上把制冷机的装机容量进一步缩小20%～35%。3.3负荷日日算法在工程实际中,为了得到蓄冷的负荷分析需要的设计典型日数据,通常是将建筑中房间面积按照使用功能分别统计,并采用相应的负荷指标进行估算得出最大负荷,再乘以相应逐时负荷系数得到不同功能房间的逐时负荷,最后将不同功能房间的逐时负荷进行迭加得到建筑全天24h的逐时数据。但是采用这种方法得出的数据偏差较大,而且采用负荷指标估算不同功能的建筑的最大值很困难,这是由于总负荷将会根据建筑所在的地域、建筑的形状、建筑内空间的划分、维护结构的类型等情况的不同而变化。而采用DeST模拟则不存在此类问题,这是由于DeST模拟中绝大多数参数都是精确设置的,只需从全年逐时负荷数据中挑出一天做为典型计算日进行冰蓄冷的负荷分析即可。根据该建筑的特点,取3天尖峰负荷不保证,可选7月31日的数据作为蓄冷空调的设计典型日,具体负荷变化情况如图4。这与正常的采用全年最大冷负荷日(7月19日)为设计依据有所区别,7月19日的逐时冷负荷如图5所示。采用全年最大冷负荷日进行蓄冷空调的设计必然会造成冷源设备过大,利用率低等缺点。但是在采用常规的负荷计算对空调冷源进行的分析中,由于数据较少,一般都采用全年最大负荷日做为冷源分析的典型日,造成冷源装机容量过大,蓄冷空调优势下降。在蓄冷空调分析中,除了设计典型日(100%冷负荷日)之外,还需要典型的部分负荷日数据(通常为75%,50%和25%)进行运行策略的分析,常规的做法是将设计典型日的逐时负荷分别乘以部分负荷系数,如75%,50%和25%负荷日对应的部分负荷系数分别为0.75、0.5和0.25,这样得出的负荷数据也与实际的负荷状况差别较大。利用DeST计算所得到的全年逐时负荷数据,根据设计典型日(100%冷负荷日)总负荷的75%,50%和25%选取实际天作为部分负荷设计日,分别为7月13日、6月15日和5月1日,如图6和图7和图8所示。由部分负荷日的数据可以看出,采用常规的部分负荷系数估算部分负荷设计日的数据,与采用DeST给出的负荷有较大差别,主要表现在后者的白天负荷更大,晚上负荷更小;蓄冷设计中运行策略涉及到全年运行费用的估算,采用DeST计算给出的实际天随时冷负荷分布,能使蓄冷设计更贴近实际情况。4暖通设备的选择,集成式的冷热源设备膜能够满足集料的需求(1)DeST软件可以提供建筑的冷热负荷的全年统计数据和全年逐时数据,使暖通设计能够准确符合建筑的负荷情况。(2)DeST软件可以帮助暖通设计对冷热源