節(jié)能住宅建筑能耗模擬研究

【摘要】：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市化進(jìn)程的加快,能源需求的持續(xù)增高。建筑能耗約占我國(guó)總能耗的1/4 左右,而空調(diào)系統(tǒng)能耗約占建筑能耗的30%-60%。因此建筑節(jié)能設(shè)計(jì)成為最重要的節(jié)能工具。 本課題以北京市某具有代表性的節(jié)能住宅為例,利用動(dòng)態(tài)能耗分析軟件EnergyPlus 的強(qiáng)大功能,從構(gòu)成供熱系統(tǒng)的熱用戶出發(fā),討論集中供熱系統(tǒng)節(jié)能問題,提出了兩種動(dòng)態(tài)控制模型和兩種節(jié)能住宅模型。 本課題以美國(guó)能源部開發(fā)的動(dòng)態(tài)能耗分析軟件EnergyPlus 為計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行建筑能耗模擬。 本文提出了采暖期負(fù)荷動(dòng)態(tài)控制模型(Heating Period Load Dynamic Control Model,簡(jiǎn)稱HPLDC),該模型利用ASHRAE 提供的典型氣象年的逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)資料,把整個(gè)采暖期分為三個(gè)階段包括初寒期、嚴(yán)寒期和末寒期,對(duì)每一個(gè)階段采用改變供水溫度的質(zhì)調(diào)節(jié)和改變供水流量的量調(diào)節(jié)的手段進(jìn)行分段調(diào)節(jié)控制。 本文提出了室內(nèi)溫度動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)模型(Indoors Temperature Dynamic Adjusting Model,簡(jiǎn)稱ITDA)。該模型依據(jù)人們每天在室內(nèi)的活動(dòng)規(guī)律,通過設(shè)定不同的室內(nèi)溫度和風(fēng)機(jī)盤管的運(yùn)行工況,使得室內(nèi)熱環(huán)境既能滿足人體舒適度要求又能減少運(yùn)行能耗。并以兩口之家、三口之家和四口之家為例按照ITDA 模型運(yùn)行,驗(yàn)證模型提出的正確性。 本文利用EnergyPlus 軟件對(duì)上述兩種控制模型進(jìn)行了模擬,分析采用這兩種控制手段對(duì)建筑能耗的影響。研究發(fā)現(xiàn)采用HPLDC 模型進(jìn)行分段控制與傳統(tǒng)的按定流量運(yùn)行情況相比可以節(jié)約能耗11.6%;而采用ITDA 模型進(jìn)行分工況的控制對(duì)于兩口之家可以節(jié)約能耗35.8%,對(duì)于三口之家可以節(jié)約能耗21.8%,對(duì)于四口之家可以節(jié)約能耗47.5%。 本文詳細(xì)分析了外墻墻體結(jié)構(gòu)形式對(duì)建筑能耗的影響和各種玻璃的傳熱系數(shù)以及雙層外窗之間空氣夾層的厚度對(duì)外窗傳熱系數(shù)的影響。并通過改變墻體結(jié)構(gòu)為加氣混凝土和外窗形式采用雙層Low-E 玻璃提出了節(jié)能住宅模型1。通過模擬得到采用節(jié)能住宅模型1 比傳統(tǒng)的節(jié)能住宅節(jié)約能耗12.4%;改變外墻保溫砂漿的形式,并適當(dāng)加大南墻窗戶的面積,提出了節(jié)能住宅模型2,通過模擬得到采用節(jié)能住宅模型2 比傳統(tǒng)的節(jié)能住宅節(jié)約能耗11.9%。 【關(guān)鍵詞】：節(jié)能 建筑能耗分析 EnergyPlus 住宅 供暖
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：TU111
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 研究課題的提出11-12
• 1.2 建筑能耗研究的發(fā)展?fàn)顩r12-15
• 1.2.1 現(xiàn)代負(fù)荷計(jì)算的發(fā)展歷史12-13
• 1.2.2 國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r13-14
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r14-15
• 1.3 本課題研究的內(nèi)容及現(xiàn)實(shí)意義15-16
• 1.4 小結(jié)16-17
• 第2章 建筑能耗分析的基本原理17-25
• 2.1 靜態(tài)能耗分析法17-20
• 2.1.1 有效傳熱系數(shù)法17-18
• 2.1.2 度日法(Degree-Day)18-20
• 2.1.3 溫頻法20
• 2.2 動(dòng)態(tài)能耗模擬法20-22
• 2.2.1 諧波反應(yīng)法20-21
• 2.2.2 傳遞函數(shù)法和反應(yīng)系數(shù)法21-22
• 2.2.3 有限差分法22
• 2.3 靜態(tài)分析方法與動(dòng)態(tài)分析方法的比較22-24
• 2.4 小結(jié)24-25
• 第3章 EnergyPlus 軟件介紹25-43
• 3.1 EnergyPlus 簡(jiǎn)介25-32
• 3.1.1 建筑全能耗分析軟件25-26
• 3.1.2 EnergyPlus 開發(fā)背景26
• 3.1.3 EnergyPlus 的特點(diǎn)26-27
• 3.1.4 EnergyPlus 與 DOE-2 的比較27-28
• 3.1.5 EnergyPlus 的輸入輸出28-30
• 3.1.6 EnergyPlus 的計(jì)算思路30-32
• 3.2 EnergyPlus 能耗分析的理論基礎(chǔ)32-42
• 3.2.1 房間的擾量32-39
• 3.2.2 房間的得熱量39-42
• 3.3 小結(jié)42-43
• 第4章 北京市某節(jié)能住宅的能耗模擬與節(jié)能分析43-85
• 4.1 住宅節(jié)能概述43-46
• 4.1.1 住宅節(jié)能的重要性43
• 4.1.2 住宅舒適性的評(píng)價(jià)指標(biāo)43-44
• 4.1.3 建筑節(jié)能分析44-46
• 4.2 本章研究的重點(diǎn)46
• 4.3 模擬對(duì)象46-48
• 4.3.1 概述47
• 4.3.2 建筑HVAC 系統(tǒng)47-48
• 4.4 采暖期負(fù)荷動(dòng)態(tài)控制模型(Heating Period Load Dynamic Control Model,簡(jiǎn)稱HPLDC)48-59
• 4.4.1 HPLDC 模型的提出48-50
• 4.4.2 HPLDC 模型的核心思想50-51
• 4.4.3 供暖期的狀態(tài)劃分51-53
• 4.4.4 HPLDC 模型的實(shí)現(xiàn)53-55
• 4.4.5 HPLDC 模型的驗(yàn)證55-59
• 4.5 室內(nèi)溫度動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)模型(Indoors Temperature Dynamic Adjusting Model,簡(jiǎn)稱ITDA)59-71
• 4.5.1 ITDA 模型的提出59-60
• 4.5.2 室內(nèi)熱環(huán)境的狀態(tài)劃分60-61
• 4.5.3 ITDA 模型的核心思想61-62
• 4.5.4 ITDA 模型的實(shí)現(xiàn)62-64
• 4.5.5 ITDA 模型的驗(yàn)證64-71
• 4.6 住宅節(jié)能因素分析71-84
• 4.6.1 住宅的特點(diǎn)71-74
• 4.6.2 外墻保溫形式對(duì)建筑能耗的影響74-77
• 4.6.3 外窗形式對(duì)建筑能耗的影響77-79
• 4.6.4 節(jié)能住宅模型179-81
• 4.6.5 節(jié)能住宅模型281-84
• 4.7 小結(jié)84-85
• 第5章 EnergyPlus 程序分析檢驗(yàn)85-90
• 5.1 EnergyPlus 程序的可靠性85-89
• 5.2 使用EnergyPlus 還存在的問題及解決的方法89
• 5.3 小結(jié)89-90
• 結(jié)論90-91
• 參考文獻(xiàn)91-95
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文95-96
• 致謝96

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地源熱泵系統(tǒng)模型與仿真    曲云霞

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建筑能耗基因理論研究    龍恩深

室內(nèi)計(jì)算參數(shù)對(duì)民用建筑采暖和空調(diào)能耗的影響    李美霞

集中供熱系統(tǒng)的熱動(dòng)態(tài)特性研究    袁閃閃

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城市污水資源化的研究    馮彥剛

居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)研究    鮑學(xué)芳

夏熱冬暖地區(qū)建筑師用建筑能耗計(jì)算方法的研究    侯余波

機(jī)械壓縮式熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算與應(yīng)用研究    王厚才

建筑節(jié)能氣候設(shè)計(jì)方法研究    鄭文暉

集成化建筑能耗仿真系統(tǒng)框架初步研究    林堯林

熱環(huán)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真研究    陳逢勝

單一保溫墻體中典型熱橋柱的傳熱影響區(qū)域及其節(jié)點(diǎn)優(yōu)化    毛偉;文靈紅;許建明;

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建筑熱橋研究現(xiàn)狀與展望    孫大明;周海珠;田慧峰;

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建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗檢測(cè)及評(píng)價(jià)的等效模型    張湘圓;張輝;

基于地下水源熱泵的寒區(qū)沼氣工程加熱模式的探討    劉建禹;李文濤;陳澤興;沙微;

低能耗建筑主動(dòng)動(dòng)態(tài)復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)研究    張輝

夏熱冬暖地區(qū)辦公建筑能耗特性研究    梁傳志

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小框體復(fù)合外墻保溫隔熱系統(tǒng)的研究與應(yīng)用    李建光

西藏高原低能耗居住建筑構(gòu)造體系研究    桑國(guó)臣

大型公共建筑節(jié)能診斷與評(píng)價(jià)技術(shù)體系研究    趙靖

辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)用能優(yōu)化研究    馬慶

燒結(jié)頁(yè)巖空心磚自保溫系統(tǒng)研究與應(yīng)用    謝厚禮

寒冷地區(qū)居住建筑體型設(shè)計(jì)參數(shù)與建筑節(jié)能的定量關(guān)系研究    張海濱

熱計(jì)量模式下居住建筑耗熱量分?jǐn)偰Ｐ脱芯?nbsp;   王仁瑾

華北地區(qū)綠色住宅建筑儲(chǔ)能及其經(jīng)濟(jì)性分析研究    王臻

濟(jì)南地區(qū)辦公建筑能耗模擬與節(jié)能分析    郝明慧

寒冷地區(qū)高校學(xué)生公寓建筑形態(tài)的氣候適應(yīng)性設(shè)計(jì)研究    彭博

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長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)運(yùn)行節(jié)能設(shè)計(jì)研究    謝文寧;費(fèi)李香;

高壓變頻技術(shù)在水泵電機(jī)中的應(yīng)用    耿肇秋;王繼東;郭瑜娟;

中高溫?zé)岜脵C(jī)組研究與應(yīng)用綜述    任曉東;

對(duì)推進(jìn)長(zhǎng)三角新能源產(chǎn)業(yè)化的十條建議    李圣英;

一種新型節(jié)能環(huán)?？照{(diào)設(shè)備    沈?qū)W明;申小中;孫萬富;

南京朗詩(shī)B1地塊1～6#樓地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)    張欽;袁東立;程洪濤;

科技打開節(jié)能之門    記者 劉國(guó)安

800億元的節(jié)能市場(chǎng) 企業(yè)為何視而不見？    劍才

實(shí)施節(jié)能配套技改    記者 李兵 通訊員 崔保生

節(jié)能冰箱遭遇尷尬    宋玉慧

節(jié)能家電方興未艾    姚偉成

800億元的節(jié)能市場(chǎng)企業(yè)為何視而不見？    本報(bào)記者 王冬梅

管理的基調(diào)是節(jié)能    李增杰 萬璐

節(jié)能——21世紀(jì)家電發(fā)展的大趨勢(shì)    學(xué)友

創(chuàng)新節(jié)能是方向    樺

中國(guó)消費(fèi)者買冰箱何時(shí)獲得補(bǔ)貼    海風(fēng)

無線自組網(wǎng)中節(jié)能相關(guān)若干關(guān)鍵問題研究    張卿

氣候適應(yīng)性的建筑表皮：夏熱冬冷地區(qū)多層表皮建筑立面系統(tǒng)研究    安賽（Akubue Jideofor Anselm）

自同步橢圓振動(dòng)篩動(dòng)力學(xué)研究    胡欣峰

氣候適應(yīng)性的建筑表皮：夏熱冬冷地區(qū)多層表皮建筑立面系統(tǒng)研究    安賽

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)若干關(guān)鍵技術(shù)研究    藺智挺

集中式HID電子鎮(zhèn)流器及其供電系統(tǒng)的研究    呂曉東

隧道窯計(jì)算機(jī)模擬方法與運(yùn)行狀態(tài)模擬試驗(yàn)的研究    王世峰

移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中連通支配集若干關(guān)鍵問題的研究    施韋

復(fù)雜能量系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析與優(yōu)化    張超

VRF空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制研究    夏建軍

節(jié)能住宅建筑能耗模擬研究    孫萍

變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的控制特性仿真研究    蔡艾江

動(dòng)態(tài)空調(diào)熱濕環(huán)境與節(jié)能    劉純青

一種無線傳感器監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研制    劉婷

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能及功率控制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    許廣紅

基于CC2420的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能策略研究    吳愛明

粉煤灰混凝土配合比設(shè)計(jì)修正及效益分析    李學(xué)義

基于Lonworks的中央空調(diào)空氣處理機(jī)組設(shè)定點(diǎn)優(yōu)化及軟件開發(fā)    王文倩

基于混合傳輸?shù)乃晜鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)生命周期延長(zhǎng)策略的研究    潘文利

寒冷地區(qū)建筑屋頂生態(tài)設(shè)計(jì)    魏琨