- 沈鹏元;
建筑能耗取决于建筑形体、气候条件、建筑围护结构、使用者行为习惯、暖通空调系统与楼宇设备能效在内的多种因素,而建筑周围微气候环境如风环境,以及建筑所处社区的形态都是潜在影响建筑能耗的因素。开发了一种社区规模的耦合计算流体力学(CFD)建筑群能耗模拟方法,用来评价建筑外立面对流传热系数(CHTC)与社区形态对建筑能耗的影响。为了能够更好地量化分析CHTC与社区形态对小区内不同类型建筑物能耗的影响,6种不同类型的典型建筑被纳入到研究中,包括住宅、办公、餐馆、简餐馆、学校以及超市。研究发现每栋建筑的CHTC和建筑外墙表面温度(MWET)值在不同的社区形态下有着较大区别。在不同社区形态下,高层建筑的单位面积能耗强度(EUI)有着较大不同:办公建筑的EUI水平在不同社区形态下相较于平均水平的变化量最大可达到-10.2%~20.7%,而住宅建筑这一数值可达到-13.3%~19.2%。受到影响最小的则是餐馆类建筑,变化范围仅为-0.3%~0.3%。同时,本方法为如何设计社区形态、提高社区整体能源效率提供了设计决策支持。
2022年10期 v.50;No.380 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1837K] - 邵腾;郑武幸;
围护结构作为室内外环境的交互界面,是制约建筑能耗水平的关键因素之一。但在围护结构性能提升的同时,会带来增量成本过高的问题,因此在构造方案设计阶段就应平衡功能和成本的关系。基于价值工程理论和方法,建立围护结构节能设计的“功能—成本”评价模型并提出其量化计算方法。在此基础上,以西北寒冷地区乡村住宅为载体进行评价模型的应用分析,针对外墙保温层厚度、屋面保温层厚度、保温材料类型及外窗传热系数的多变量组合,通过MOBO-EnergyPlus自动优化平台优选出价值指数最大的全局最优节能设计参数,确定多工况最优方案的设计参数技术模板,并探讨经济因素对计算结果的影响规律。结果表明:优选出的设计方案能够以相对较低的成本匹配建筑节能效益,该方法可为围护结构节能设计提供新思路。
2022年10期 v.50;No.380 11-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 683K] - 李文杰;袁琦;顾刘勇;谢超;
目前我国建筑能耗较高,为了响应国家大力发展装配式建筑和超低能耗建筑的要求,以及实现2030年碳达峰、2060年碳中和的目标,提出将轻钢龙骨墙体应用于装配式近零能耗建筑中。然而,轻钢龙骨墙体自身存在多处热桥,如何降低热桥效应、提高墙体保温性能是将其应用到装配式近零能耗建筑中的一大难题。通过三维模拟分析法,研究了轻钢龙骨墙体各构件对装配式轻钢龙骨墙体平均传热系数的影响,并针对类似结构的墙体提出了避免高导热系数的材料与外界空气直接接触,对高导热系数材料进行保温包覆,减少大跨度构件,选用适当的保温材料敷设保温层等提高墙体隔热性能的可行性建议。针对示例墙体结构提出了满足近零能耗建筑目标的优化方案。
2022年10期 v.50;No.380 19-22+51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1127K] - 瞿燕;宋德萱;
为测算上海市办公建筑设计用能限额指标,调研收集了122栋办公建筑工程案例的设计参数。采用K-均值聚类算法对建筑样本进行聚类分析,得到4个聚类中心的单层建筑面积、建筑高度和体形系数。采用线性回归法拟合得到建筑层数与建筑高度之间的关系,并确定出典型办公建筑的层高为4.40 m。采用众数法确定了办公建筑不同朝向的窗墙比。基于对办公建筑特征的统计分析结果,建立了2个上海地区典型办公建筑模型。采用eQuest软件模拟计算得到的2个典型办公建筑的单位面积能耗值不仅与样本建筑中随机挑选的20栋实际办公建筑的能耗模拟值的中位数较为接近,同时与已有文献中给出的上海地区办公建筑能耗实测值的中位数也很接近,验证了所建典型建筑模型的合理性。
2022年10期 v.50;No.380 23-30+51页 [查看摘要][在线阅读][下载 781K] - 崔艳秋;孙文博;薛小川;江香玉;
近年来动态表皮已被广泛应用到建筑设计中,除了优越的美学效果,其对室内光热环境的调节作用也逐渐被设计师重视。以济南地区某典型办公空间为研究对象,基于Ecotect和Daysim模拟软件建立分析模型,比较分析了动态表皮的3种基本运动方式和6种叠加运动方式对室内光热环境的影响,研究结果表明:3种基本运动方式中,沿水平轴旋转的表皮对室内光热环境的优化效果最好,沿对角线运动方式次之;相较于基本运动方式,6种叠加运动方式的表皮普遍对室内光热环境的优化效果有所提升,其中,沿对角线旋转叠加水平轴旋转的表皮对室内光热环境的优化效果最好。为基于建筑物理环境性能优化的动态建筑表皮设计提供参考。
2022年10期 v.50;No.380 31-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 4841K] - 舒波;张阳;郑澍奎;张睿智;秦媛媛;
川南地区地形独特,夏季湿热,为研究川南地区传统民居夏季室内热环境现状,选取宜宾地区典型新旧民居进行夏季室内热环境对比实测,具体测试内容包括室内外温湿度、平均辐射温度、风速等。通过实测研究及理论分析发现传统民居高层高、通风阁楼具有显著的降温作用;传统民居昼间客厅温度较高,但卧室夜间温度相对较低,适于休息;菜坝村老房良好的建筑布局有效地降低了太阳辐射,减少了建筑坐东朝西的不利影响,但与鱼池村传统民居相比,坐北朝南的建筑朝向仍比紧凑的建筑布局更为重要;同时传统民居总体热湿环境等级相较新房更好。在此基础上,讨论了其内在机制与改造方案以及对当代建筑设计的启示。
2022年10期 v.50;No.380 39-46+71页 [查看摘要][在线阅读][下载 5135K] - 岳雪;何梅;闫增峰;
对西安地区高层住宅在不同开窗面积下室内CO_2浓度变化进行现场测试,并用Analysis软件建立模型,模拟在不同工况下的室内换气次数,对该地区高层住宅自然通风效果进行验证。比较在恒定通风条件下,不同楼层高度和开窗面积在不同门窗开关情况下的房间换气次数变化,得到不同楼层高度外窗开启面积建议范围。研究结果表明:开窗通风可以有效改善室内空气品质。关闭门窗,空气渗透换气量较小,不能满足室内新风量需求。开启门窗,房间内换气次数均大于0.7h~(-1),通风换气效果较好;在相同条件下,关闭内门,9层及以下楼层开窗面积达到50%及以上,9层以上开窗面积达到25%,可满足室内通风需求。
2022年10期 v.50;No.380 47-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 246K]
- 杜涛;谢强;李倩;周玉焰;邹芳睿;
建筑运行阶段碳减排潜力巨大,调适是业界公认的降低建筑运行能耗低成本的技术手段。如何设定调适目标,对于调适效果预测及其商业价值判定至关重要,而现行节能标准以及设计阶段能耗模拟对建筑运行指导作用尚未凸显。针对建筑能耗模拟与实测数据之间差距分析不足的情况,以寒冷地区某办公建筑为例分析二者间的关联性,提出了用于指导建筑调适的动态能耗基准线。研究方法包括:对设计模型进行校准、处理实测数据的异常值、持续在线监测与调适、调适后验证与评估。通过实际项目对上述方法进行验证,发现空调系统受天气情况、入住率以及实际运行时间等不确定因素影响,校准结果与标准值存在较大偏差,需要辅助监测设备予以校正。校正后的校准结果基本符合ASHRAE14的要求,对于建筑调适具备一定的指导意义。
2022年10期 v.50;No.380 52-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 658K] - 程向明;张玉瑾;李翠敏;
低温辐射供暖系统的末端温控策略制定必须对影响室内舒适性的因素进行系统研究。由于各因素之间存在交互性,采用正交试验法,依据正交表对影响该工况的主要因素进行了模拟计算。通过极差与方差分析,得到影响室内PMV因素的主次关系。通过显著性检验可得出各因素对PMV指标的显著性顺序,研究显著性高的因素中各参数与室内热舒适性的变化关系,进而有针对性地提出低温辐射空调系统供暖的温控策略。研究结果表明,忽略次要因素情况时,在标准辐射密度下,水温维持在28~42℃之间可使室内PMV维持在-0.5~0.5范围内,给出全天不同特征时段下水温自控的参考温度,并在此参数下提出适用于此工况合适的气流组织形式。
2022年10期 v.50;No.380 58-62+80页 [查看摘要][在线阅读][下载 217K] - 孙林娜;刘启明;许抗吾;褚赛;魏俊辉;
以北京某小型公共建筑为例,利用建筑能耗模拟软件DeST及TRNSYS构建同一公建能耗模型,设置相同内外扰参数下进行冷热负荷计算,两个软件模型输出结果存在明显差异,其中有无室外通风及周六日是否工作等参数变量对建筑能耗影响较大,故全面比较了有室外通风并周六日工作(V-W)、有室外通风并周六日不工作(V-NW)、无室外通风并周六日工作(V-W)及无室外通风并周六日不工作(NV-NW)4种条件下两个软件输出的冷热负荷值以及冷热负荷系数变化规律,通过对比发现由TRNSYS软件计算出的热负荷更大,而冷负荷更小;两个参数对DeST软件输出的负荷系数影响较大,对TRNSYS软件输出的负荷系数几乎无影响;两个软件的年均热负荷系数相差较大,而年均冷负荷系数计算值较为相近。经过其他类似模型数据比较,上述计算结果差异特点存在普遍性,这种差异主要源于软件内部热传递算法及导入的气象数据算法不同。提出了利用负荷系数计算建筑冷热负荷的方式,避免项目方案前期繁琐的建模工作,不仅节约项目的初投资成本,提高了工作效率,而且有效降低运行能耗,实现建筑节能,对实际建筑负荷测算具有一定的指导价值。
2022年10期 v.50;No.380 63-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1303K] - 刘晓燕;杨洋;赵海谦;姜卉;张环宇;佘兴会;
在碳中和的大背景下,对能源结构转型与生态环境保护要求,需要电力、交通、建筑、制冷等工业行业和所有人民的共同努力。在制冷行业中,新型低全球变暖潜值(GWP)环保制冷剂的替代工作能够减少温室气体排放量,降低温室效应的影响,对于碳中和目标的进一步实现具有重大的推进作用。目前空调系统中主要采用的制冷剂,因具有高GWP都将被控制使用,因此替代制冷剂是目前制冷行业很关心的问题。但目前还无法找到零ODP、低GWP值、安全与高性能兼顾属性的制冷剂。因此综合考虑制冷剂各方面因素是必要的。总结了近年来替代制冷剂的研究进展,主要针对制冷剂的热物理性质、制冷剂与冷冻油的互溶性进行了综述,对制冷其他参数的性质(临界性质、PVTx、相平衡及饱和蒸气压以及粘度和导热系数)进行简单概述,总结了替代制冷剂目前面临的主要问题及未来的研究趋势。
2022年10期 v.50;No.380 72-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 326K] - 李星魁;白如雪;李美萱;
为了优化内隔板型间接蒸发冷却器(IEC)的性能,提升其在低碳建筑中的应用效果,对内隔板型间接蒸发冷却器(IEC)的传热和流阻性能进行了研究,根据间接蒸发冷却传热传质过程以及努谢尔数Nu、摩擦系数f与传热和压降的内在联系建立了无内隔板型和内隔板型IEC的传热传质数学模型,并用实验验证了模型在低碳建筑中应用时的准确性;利用模型模拟了不同内隔板倾角下的IEC性能,研究结果表明,添加内隔板可以强化IEC内部换热,获得较高的湿球效率和焓效率,但是也增加了通道内的流动阻力,产生了压降。结合在低碳建筑中的实际应用情况看,内隔板倾角为90°时,传热性能最好,IEC的湿球效率和焓效率最大,但产生的压降也最大。用于建筑环境时,传热性能以内隔板倾角为变量排序为90°>60°>120°>30°>150°>0°,产生的压降以内隔板倾角为变量排序为90°>120°>60°>30°>150°>0°。因此,选用内隔板倾角时,若追求较小的压降,建议选用30°或150°倾角,若追求较高的传热性能,则在低碳建筑应用中建议采用60°的内隔板倾角。研究结果为进一步优化内隔板型IEC在低碳建筑中的应用提供了理论依据。
2022年10期 v.50;No.380 81-87+106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1253K] - 孙永才;麦新有;
介绍重力热管背板系统的工作原理和试验装置,研究热管背板液管/气管管径、背板风量和回风温度、热管背板与冷凝单元有效高差、冷凝单元冷水进出温度、热管背板结构形式对微通道重力热管背板系统净换热量和送风温度的影响。结果表明:相同配置的微通道重力热管系统,高差为1000 mm方案的最大净换热量比高差为500 mm方案多11.5 kW,提升55.8%;重力热管背板系统净换热量存在极限值,当系统换热量达到最大值后,加大风量和提高热管背板回风温度无法有效提升系统净换热量。当冷凝单元提供过冷液态制冷剂到热管背板时,冷凝单元冷水进出温度不是重力热管背板系统最大换热量的主要影响因素,所述上下布置两片式重力热管背板不能有效提升系统换热能力。
2022年10期 v.50;No.380 88-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1169K]