CN113326614A - 一种净零能耗建筑地面辐射供暖盘管间距优化方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种净零能耗建筑地面辐射供暖盘管间距优化方法及装置,步骤为:(1)获取净零能耗建筑的基本信息参数;(2)建立净零能耗建筑模型;(3)对所述净零能耗建筑进行全年能耗数据计算;(4)选取能源系统各模块型号;(5)改变建筑模型中地热盘管间距;(6)获取不同盘管间距下室内温度和能源系统性能参数;(7)对所述地热盘管间距结合热舒适情况、系统能效情况、用户需求进行选择;(8)得出净零能耗建筑地面辐射供暖末端加热盘管的最佳间距。本发明兼顾技术性和用户热舒适性,能够快速、准确地获得净零能耗建筑负荷数据,能源系统运行效果数据和室内环境热舒适性数据,为净零能耗建筑选择适宜的地热盘管间距,应用前景广阔,简单可行。
Description
技术领域
本发明涉及暖通空调末端系统技术领域,具体涉及一种净零能耗建筑地面辐射供暖盘管间距优化方法及装置。
背景技术
随着居民物质生活水平日益提高,人们更加向往舒适健康、生态节能的生活方式。目前,地板辐射采暖系统以其供水温度低、热舒适性好等优点越来越受到工程中的青睐。地面辐射供暖的计算,主要就是确定加热管间距的计算。在传统的建筑施工设计中,地面辐射供暖工程,应由暖通设计专业人员依据国家现行规范与技术措施按正常程序进行设计,《地面辐射供暖施工手册》中列出了根据经验和实践总结的经验表格,依据供水温度、室内设计温度、单位地面面积所需有效散热量即可查出加热管最佳间距。
然而,由于净零能耗建筑的负荷特性,围护结构传热系数比普通建筑低很多,密闭性也更好,再加上使用一系列节能技术,使得净零能耗建筑的单位地面面积所需有效散热量极低,已经超出经验表格的范围,现行普通建筑的规范已经不再适用于净零能耗建筑。设计施工时,若按经验直接选取地热盘管间距,势必造成冬季室内温度过高,热舒适性差,能源系统能效低,不节能等一系列后果。因此,在设计阶段保证地热盘管间距的适宜性,使得室内温度合理,系统能效最佳,设计一种净零能耗建筑地面辐射供暖盘管间距优化方法及装置尤为必要。
发明内容
针对现有设计存在的不足,本发明目的在于提供一种净零能耗建筑地面辐射供暖盘管间距优化方法及装置,能够快速、准确地为用户选择适宜的地热盘管间距,易于推广使用。
为了实现上述目的,本发明通过如下技术方案实现:净零能耗建筑地面辐射供暖盘管间距优化方法,其步骤为:
(1)获取净零能耗建筑的基本信息参数;
(2)建立净零能耗建筑模型;
(3)对所述净零能耗建筑进行全年能耗数据计算;
(4)选取能源系统各模块型号;
(5)改变建筑模型中地热盘管间距;
(6)获取不同盘管间距下室内温度和能源系统性能参数;
(7)对所述地热盘管间距结合热舒适情况、系统能效情况、用户需求进行选择;
(8)得出净零能耗建筑地面辐射供暖末端加热盘管的最佳间距。
作为优选,所述的步骤(1)中净零能耗建筑的基本信息参数,包括:①获取建筑负荷计算参数,所述建筑负荷计算参数包括建筑面积、建筑类型、围护结构参数、内热源参数、新风量参数、渗透参数、制热参数、热舒适参数;②获取建筑所在地地理信息参数;③获取建筑所在地气象参数。
作为优选,所述的步骤(2)中净零能耗建筑模型包括:①建立各房间围护结构,设置新风参数、渗透参数、内热源参数、热舒适参数、制冷参数、制热参数。②设置建筑所在地气象参数文件。
作为优选,所述的步骤(3)中对所述净零能耗建筑进行全年能耗数据计算,包括:①获取建筑全年逐时热负荷;②计算建筑全年累计热负荷;③获取最大日热负荷。
作为优选,所述的步骤(4)中选取能源系统各模块型号,包括:①根据建筑负荷情况选择土壤源热泵机组型号;②设置地埋管参数;③设置水泵参数。
作为优选,所述的步骤(5)中改变建筑模型中地热盘管间距,即为地面或楼板中的地热盘管分别设置不同的间距。
作为优选,所述的步骤(6)获取不同盘管间距下室内温度和能源系统性能参数,包括:①获取室内温度参数;②获取室内热舒适参数;③获取土壤源热泵系统能效参数。
作为优选,所述的步骤(7)结合热舒适情况、系统能效情况、用户需求选择地热盘管间距。
作为优选,所述的步骤(8)得出净零能耗建筑地面辐射供暖末端加热盘管的最佳间距。
一种净零能耗建筑地面辐射供暖盘管间距优化装置,其特征在于,包括建筑模型模块、天气参数模块、地理信息参数模块、地埋管模块、土壤源热泵机组模块、水泵模块、分流模块、合流模块、热舒适输出模块、室内温度输出模块、COP输出模块,其特征在于:所述土壤源热泵机组模块与分流模块相连,所述分流模块与建筑模型模块相连,所述建筑模型模块与合流模块相连,所述合流模块与水泵模块相连,所述水泵模块与土壤源热泵机组模块相连,所述地埋管模块与土壤源热泵机组模块相连,所述土壤源热泵机组模块与水泵模块相连,所述水泵模块与地埋管模块相连,所述天气参数模块输入给建筑模型模块,所述地理信息参数模块输入给建筑模型模块,所述土壤源热泵机组模块输出给COP输出模块,所述建筑模型模块输出给热舒适输出模块,所述建筑模型模块输出给室内温度输出模块。
作为优选,所述的建筑模型模块包括建筑围护结构参数、各房间内热源参数、新风量参数、渗透参数、制热参数,所述围护结构参数包括各房间地面、楼板、外墙、内墙、屋面面积,传热系数。所述内热源参数包括人员内扰、照明内扰和设备内扰。所述新风量参数包括新风温度、湿度、新风量。所述渗透参数包括每小时房间渗透风量。所述制热参数包括房间设计温度、湿度。
作为优选,所述天气参数模块获取建筑所在地全年逐时天气情况输入给建筑模型模块,所述地理信息参数获取全年逐时土壤表面温度变化输入给建筑模型模块地面温度。
作为优选,所述地埋管模块输入供水的温度和流量给土壤源热泵机组模块,所述土壤源热泵机组模块输出回水的温度和流量给水泵模块,所述水泵模块输入回水温度给地埋管模块,完成地源侧循环。
作为优选,所述土壤源热泵机组模块输入供水温度和流量给分流模块,所述分流模块输入供水温度和各房间流量给建筑模型模块,所述建筑模块输出回水温度和各房间流量给合流模块,所述合流模块输出回水温度和流量给土壤源热泵机组,完成负荷侧循环。
作为优选,所述建筑模型模块输出热舒适参数给热舒适输出模块,输出室内温度参数给室内温度输出模块。
作为优选,所述土壤源热泵机组模块输出机组COP参数给COP输出模块。
作为优选,调整建筑模型模块中地面和楼板中地热盘管的间距,根据输出的室内温度参数、热舒适参数、COP参数选择最佳地热盘管间距。
本发明的有益效果为:
兼顾技术性和用户热舒适性,能够快速、准确地获得净零能耗建筑负荷数据,能源系统运行效果数据和室内环境热舒适性数据,为净零能耗建筑选择适宜的地热盘管间距,应用前景广阔,简单可行。
附图说明
图1为本发明的方法流程图;
图2为本发明的装置结构图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例和附图,进一步阐述本发明,但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例,并非全部。基于实施方式中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例,都属于本发明的保护范围。
下面结合附图1-2描述本发明的具体实施例。
如图1所示,一种净零能耗建筑地面辐射供暖盘管间距优化方法,其步骤为:
(1)获取净零能耗建筑的基本信息参数。
净零能耗建筑基本信息参数包括:①获取建筑负荷计算参数,所述建筑负荷计算参数包括建筑面积、建筑类型、围护结构参数、内热源参数、新风量参数、渗透参数、制热参数、热舒适参数。所述建筑类型包括居住建筑、办公建筑等;所述围护结构参数包括各房间窗户面积、窗户传热系数、墙体面积、墙体传热系数等;所述内热源参数包括各房间人员情况、照明情况和设备情况;新风量参数指各房间按人员所需新风量换算的换气次数。②获取建筑所在地地理信息参数。③获取建筑所在地气象参数。
(2)建立净零能耗建筑模型。
净零能耗建筑模型包括:①建立各房间围护结构,设置新风参数、渗透参数、内热源参数、热舒适参数、制冷参数、制热参数。②设置建筑所在地气象参数文件。
(3)对所述净零能耗建筑进行全年能耗数据计算。
净零能耗建筑全年能耗数据计算包括:①获取建筑全年逐时热负荷;②计算建筑全年累计热负荷;③获取最大日热负荷。
(4)选取能源系统各模块型号。
能源系统各模块型号包括:①根据建筑负荷情况选择土壤源热泵机组型号,包括额定功率下制热量、额定制热COP、额定制热工况下冷凝器流量等参数。②设置地埋管参数,包括地埋管类型、埋管长度、半径、土壤热导率等参数。③设置水泵参数,包括水泵流量、功率等参数。
(5)改变建筑模型中地热盘管间距。
改变建筑模型中地热盘管间距,即为地面或楼板中的地热盘管分别设置不同的间距,如100毫米、150毫米、200毫米、250毫米、300毫米。
(6)获取不同盘管间距下室内温度和能源系统性能参数。
不同盘管间距下室内温度和能源系统性能参数,包括:①获取室内温度参数,即各房间全年室内温度变化情况。②获取室内热舒适参数,即各房间PMV全年变化情况。③获取土壤源热泵系统能效参数,即土壤源热泵机组COP全年逐时变化情况。
(7)对所述地热盘管间距结合热舒适情况、系统能效情况、用户需求进行选择。
(8)得出净零能耗建筑地面辐射供暖末端加热盘管的最佳间距。
如图2所示,一种净零能耗建筑地面辐射供暖盘管间距优化装置,包括建筑模型模块、天气参数模块、地理信息参数模块、地埋管模块、土壤源热泵机组模块、水泵模块、分流模块、合流模块、热舒适输出模块、室内温度输出模块、COP输出模块,土壤源热泵机组模块与分流模块相连,分流模块与建筑模型模块相连,建筑模型模块与合流模块相连,合流模块与水泵模块相连,水泵模块与土壤源热泵机组模块相连,地埋管模块与土壤源热泵机组模块相连,土壤源热泵机组模块与水泵模块相连,水泵模块与地埋管模块相连,天气参数模块输入给建筑模型模块,地理信息参数模块输入给建筑模型模块,土壤源热泵机组模块输出给COP输出模块,建筑模型模块输出给热舒适输出模块,建筑模型模块输出给室内温度输出模块。
建筑模型模块包括建筑围护结构参数、各房间内热源参数、新风量参数、渗透参数、制热参数,围护结构参数包括各房间地面、楼板、外墙、内墙、屋面面积,传热系数。内热源参数包括人员内扰、照明内扰和设备内扰,如办公建筑可按0.1人/平方米设置人员内扰,9瓦/平方米设置照明内扰。新风量参数包括新风温度、湿度、新风量。渗透参数包括每小时房间渗透风量。所述制热参数包括房间设计温度、湿度。
天气参数模块获取建筑所在地全年逐时天气情况输入给建筑模型模块,其中包括全年逐时温度变化情况、全年平均温度、每月平均温度等参数。所述地理信息参数获取全年逐时土壤表面温度变化输入给建筑模型模块地面温度。
地埋管模块输入供水的温度和流量给土壤源热泵机组模块,所述土壤源热泵机组模块输出回水的温度和流量给水泵模块,所述水泵模块输入回水温度给地埋管模块,完成地源侧循环。
土壤源热泵机组模块输入供水温度和流量给分流模块,所述分流模块输入供水温度和各房间流量给建筑模型模块,所述建筑模块输出回水温度和各房间流量给合流模块,所述合流模块输出回水温度和流量给土壤源热泵机组,完成负荷侧循环。其中,分流模块给各房间的流量分配按照各房间热负荷占总热负荷比例分配。
建筑模型模块输出热舒适参数给热舒适输出模块,输出室内温度参数给室内温度输出模块。土壤源热泵机组模块输出机组COP参数给COP输出模块。调整建筑模型模块中地面和楼板中地热盘管的间距,可选取100毫米、150毫米、200毫米、250毫米、300毫米,分别输出,根据输出的室内温度参数、热舒适参数、COP参数选择最佳地热盘管间距。
本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进,或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种净零能耗建筑地面辐射供暖盘管间距优化方法,其特征在于,步骤为:
(1)获取净零能耗建筑的基本信息参数;
(2)建立净零能耗建筑模型;
(3)对所述净零能耗建筑进行全年能耗数据计算;
(4)选取能源系统各模块型号;
(5)改变建筑模型中地热盘管间距;
(6)获取不同盘管间距下室内温度和能源系统性能参数;
(7)对所述地热盘管间距结合热舒适情况、系统能效情况、用户需求进行选择;
(8)得出净零能耗建筑地面辐射供暖末端加热盘管的最佳间距。
2.根据权利要求1所述的净零能耗建筑地面辐射供暖盘管间距优化方法,其特征在于:所述的步骤(1)中净零能耗建筑的基本信息参数,包括:①获取建筑负荷计算参数,所述建筑负荷计算参数包括建筑面积、建筑类型、围护结构参数、内热源参数、新风量参数、渗透参数、制热参数、热舒适参数;②获取建筑所在地地理信息参数;③获取建筑所在地气象参数。
3.根据权利要求2所述的净零能耗建筑地面辐射供暖盘管间距优化方法,其特征在于:所述步骤(2)中净零能耗建筑模型包括:①建立各房间围护结构,设置新风参数、渗透参数、内热源参数、热舒适参数、制冷参数、制热参数;②设置建筑所在地气象参数文件。
4.根据权利要求1所述的净零能耗建筑地面辐射供暖盘管间距优化方法,其特征在于:
所述的步骤(3)中对所述净零能耗建筑进行全年能耗数据计算,包括:①获取建筑全年逐时热负荷;②计算建筑全年累计热负荷;③获取最大日热负荷;
所述的步骤(4)中选取能源系统各模块型号,包括:①根据建筑负荷情况选择土壤源热泵机组型号;②设置地埋管参数;③设置水泵参数。
5.根据权利要求1所述的全角钢约束的铝合金内芯装配式屈曲约束支撑,其特征在于:
所述的步骤(5)中改变建筑模型中地热盘管间距,即为地面或楼板中的地热盘管分别设置不同的间距;
所述的步骤(6)获取不同盘管间距下室内温度和能源系统性能参数,包括:①获取室内温度参数;②获取室内热舒适参数;③获取土壤源热泵系统能效参数。
6.根据权利要求1所述的净零能耗建筑地面辐射供暖盘管间距优化方法,其特征在于:
所述的步骤(7)结合热舒适情况、系统能效情况、用户需求选择地热盘管间距;
所述的步骤(8)得出净零能耗建筑地面辐射供暖末端加热盘管的最佳间距。
7.利用权利要求1-6任一项所述净零能耗建筑地面辐射供暖盘管间距优化方法的优化装置,其特征在于:包括建筑模型模块、天气参数模块、地理信息参数模块、地埋管模块、土壤源热泵机组模块、水泵模块、分流模块、合流模块、热舒适输出模块、室内温度输出模块、COP输出模块,其特征在于:所述土壤源热泵机组模块与分流模块相连,所述分流模块与建筑模型模块相连,所述建筑模型模块与合流模块相连,所述合流模块与水泵模块相连,所述水泵模块与土壤源热泵机组模块相连,所述地埋管模块与土壤源热泵机组模块相连,所述土壤源热泵机组模块与水泵模块相连,所述水泵模块与地埋管模块相连,所述天气参数模块输入给建筑模型模块,所述地理信息参数模块输入给建筑模型模块,所述土壤源热泵机组模块输出给COP输出模块,所述建筑模型模块输出给热舒适输出模块,所述建筑模型模块输出给室内温度输出模块。
8.根据权利要求7所述的优化装置,其特征在于:所述的建筑模型模块包括建筑围护结构参数、各房间内热源参数、新风量参数、渗透参数、制热参数,所述围护结构参数包括各房间地面、楼板、外墙、内墙、屋面面积,传热系数;所述内热源参数包括人员内扰、照明内扰和设备内扰;所述新风量参数包括新风温度、湿度、新风量;所述渗透参数包括每小时房间渗透风量;所述制热参数包括房间设计温度、湿度。
9.根据权利要求7所述的优化装置,其特征在于:
所述天气参数模块获取建筑所在地全年逐时天气情况输入给建筑模型模块,所述地理信息参数获取全年逐时土壤表面温度变化输入给建筑模型模块地面温度;
所述地埋管模块输入供水的温度和流量给土壤源热泵机组模块,所述土壤源热泵机组模块输出回水的温度和流量给水泵模块,所述水泵模块输入回水温度给地埋管模块,完成地源侧循环;
所述土壤源热泵机组模块输入供水温度和流量给分流模块,所述分流模块输入供水温度和各房间流量给建筑模型模块,所述建筑模型模块输出回水温度和各房间流量给合流模块,所述合流模块输出回水温度和流量给土壤源热泵机组,完成负荷侧循环。
10.根据权利要求7所述的优化装置,其特征在于:
所述建筑模型模块输出热舒适参数给热舒适输出模块,输出室内温度参数给室内温度输出模块;
所述土壤源热泵机组模块输出机组COP参数给COP输出模块;
调整建筑模型模块中地面和楼板中地热盘管的间距,根据输出的室内温度参数、热舒适参数、COP参数选择最佳地热盘管间距。
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郭思宇;刘凯;刘艳华;: "大管间距下地板辐射采暖的传热特性研究", 建筑热能通风空调, no. 01 * |
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