CN111209662A - 一种基于中庭热分层的大空间空调能耗计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于中庭热分层的大空间空调能耗计算方法，所述方法包括以下步骤：根据大空间建筑相关信息在Sketchup中建立大空间建筑能耗计算模型，将能耗计算模型导入EnergyPlus并设置气象参数和大空间建筑热工参数，在中庭设置几种不同的体现热分层强度的温度梯度，然后对该建筑进行全年能耗模拟，得到热分层环境下大空间建筑全年能耗。本发明方法可以评估中庭热分层现象对大空间其他区域空调能耗的影响，对于减少大空间空调能耗具有重要的指导意义，而且可以增加能耗模拟的准确性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及建筑暖通空调能耗计算技术领域，尤其是涉及一种基于中庭热分层的大空间空调能耗计算方法。
背景技术
随着社会的发展，能源的消耗与需求越来越大，减少能源消耗迫在眉睫。公共建筑的能耗水平随着经济的发展逐年稳步上升，其中暖通空调的能源消耗，占比超过了60％，所以如何减少暖通空调能耗成为建筑节能的关键所在。大空间建筑存在热分层现象，当前能耗模拟软件对于大空间建筑能耗模拟多是将大空间建筑的内部温度默认为均匀一致，具有热分层的非空调空间对于没有热分层空调空间的暖通空调影响的研究较少，正确预测这类大空间建筑的暖通空调能耗对减少这类建筑能耗具有重要的指导意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，评估热分层现象对于大空间建筑暖通空调能耗的影响，适用于会产生热分层的大空间建筑。
为了实现上述的目的，本发明的技术方案：一种基于中庭热分层的大空间能耗计算方法，包括以下步骤：
步骤1：收集并确定大空间建筑基本信息，包括：建筑所在地气象信息，建筑围护结构信息等，在Sketchup中建立可被EnergyPlus识别的三维能耗计算模型；
步骤2：输入大空间建筑所在地的典型年气象数据，并根据建筑信息设置建筑热工参数；
步骤3：中庭区域存在热分层现象，设置不同的热分层信息，热分层主要通过温度梯度这一参数体现，然后将温度梯度数据输入到能耗计算模型中；
步骤4：在能耗计算模型中设置空调系统，根据建筑信息设置空调运营时间计划、灯具与设备运行计划和建筑内部人员计划；
步骤5：在EnergyPlus中对大空间建筑进行全年能耗模拟。
进一步，大空间建筑中庭内部有明显的热分层现象，并且中庭不设置暖通空调系统；中庭以外的其他区域均设有空调系统，但是没有热分层现象。
进一步，步骤3中热分层数据导入到能耗计算模型中具体设置是在Room AirModels模块中Room Air：Temperature Pattern：Constant Gradient进行设定。
本发明应用能耗模拟软件EnergyPlus模拟热分层环境下大空间空调能耗，增加能耗模拟的精确性和可靠性。
本发明的有益效果：本发明通过能耗模拟软件EnergyPlus模拟热分层环境下大空间空调能耗，可以准确的计算热分层环境下大空间空调能耗，并且可以评估大空间中非空调热分层现象对于无热分层现象的空调区的能耗影响。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于中庭热分层的大空间空调能耗计算方法流程图
图2为本发明实施例中大空间建筑模型
图3为本发明实施例中为温度梯度α＝0.1时大空间建筑全年逐时暖通空调能耗
具体实施方式
下面结合具体附图和南京地区某大空间建筑为实例，对本发明的实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例只是用于解释本发明，并不是限定本发明的应用范围。
图1为本发明提供的一种基于热分层的大空间空调能耗计算方法流程图
本实施例所述的一种基于中庭热分层的大空间空调能耗计算方法，包括如下步骤：
步骤1：收集并确定大空间建筑基本信息，包括：建筑所在地气象信息，建筑围护结构信息等，在Sketchup中建立可被EnergyPlus识别的三维能耗计算模型；
步骤2：输入大空间建筑所在地的典型年气象数据，并根据建筑信息设置建筑热工参数；
步骤3：中庭区域存在热分层现象，设置不同的热分层信息，热分层主要通过温度梯度这一参数体现，温度梯度α分别取0、0.1、0.2和0.3，然后将温度梯度数据输入到能耗计算模型中；
步骤4：在能耗计算模型中设置空调系统，根据建筑信息设置空调运营时间计划、灯具与设备运行计划和建筑内部人员计划；
步骤5：在EnergyPlus中对大空间建筑进行全年能耗模拟。
实施例中建筑是南京地区的某大空间建筑，该大空间建筑内部带有一个中庭，中庭的高度为12m，中庭的平面尺寸为24mX15m，中庭的天窗总面积为286m2。该建筑总面积为2440m2，大空间建筑中庭以外的区域均为空调区。
根据建筑体型尺寸等相关信息，大空间建筑能耗计算模型是由Sketchup软件绘制的三维模型，见图2。
模拟所用气象数据采用EnergyPlus官网下载的南京地区典型年气象数据，建筑的围护结构详细信息见表1。
大空间建筑的暖通空调系统采用变制冷剂空调系统(VRF)，该大空间建筑的每日开放时间为6：00-19：00，因此空调系统启停时间按照该大空间建筑开放时间设定。
表1大空间建筑围护结构信息
进一步，将不同的热分层特性输入到能耗计算模型中，热分层的强度通过温度梯度这一参数体现，在能耗计算模型中分别设置温度梯度α为0、0.1、0.2和0.3。
当温度梯度取0时代表大空间建筑内部无温度现象，认为大空间内部温度时均匀一致的，这也是传统能耗模拟方法中采用的方法。
进一步，设置好内部负荷信息，包括：用电设备负荷为15W/m2，照明负荷为10W/m2和人员负荷为4m2/人。
设置好输出结果，开始模拟大空间建筑在热分层环境下的全年暖通空调能耗。
图3为本发明实施例中为温度梯度α＝0.1时大空间建筑全年逐时暖通空调能耗。
四种温度梯度下的大空间建筑全年暖通空调总能耗见表2。
表2大空间建筑暖通空调能耗
| 温度梯度/℃ | 0 | 0.1 | 0.2 | 0.3 |
| 空调能耗/kWh | 75450 | 75961 | 76043 | 76180 |
从表2中可以看出，采用传统方法得到全年暖通空调能耗偏低，不考虑大空间建筑热分层，可能会导致设备选型偏小而不能满足人员热舒适需求；大空间非空调区的热分层强度越强，大空间建筑空调区的空调能耗越高。
本发明通过能耗模拟软件EnergyPlus模拟热分层环境下大空间空调能耗，可以准确的计算热分层环境下大空间建筑空调能耗，减少因为热分层现象引起的模拟误差，还可以评估大空间中非空调热分层现象对于无热分层现象的空调区的能耗影响，正确预测这类大空间建筑的暖通空调能耗对减少这类建筑能耗具有重要的指导意义。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内对上述实施例所做的任何修改、变形、改进等，均应落入本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种基于中庭热分层的大空间空调能耗计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：收集并确定大空间建筑基本信息，在Sketchup中建立可被EnergyPlus识别的三维能耗计算模型；
步骤2：输入大空间建筑所在地的典型年气象数据，并根据建筑信息设置建筑热工参数；
步骤3：中庭区域存在热分层现象，设置不同的热分层信息，热分层主要通过温度梯度这一参数体现，然后将温度梯度数据输入到能耗计算模型中；
步骤4：在能耗计算模型中设置空调系统，根据建筑信息设置空调运营时间计划、灯具与设备运行计划和建筑内部人员计划；
步骤5：在EnergyPlus中对大空间建筑进行全年能耗模拟。
2.根据权利要求1所述的一种基于中庭热分层的大空间空调能耗计算方法，其特征在于：大空间建筑中庭内部有明显的热分层现象，并且中庭不设置暖通空调系统；中庭以外的其他区域均设有空调系统，但是没有热分层现象。
3.根据权利要求1所述的一种基于中庭热分层的大空间空调能耗计算方法，其特征在于：步骤3中热分层数据导入到能耗计算模型中具体设置是在Room Air Models模块中RoomAir：Temperature Pattern：Constant Gradient进行设定。
Priority Applications (1)
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2019
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