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廣州大學(xué)城建筑冷負(fù)荷特點(diǎn)分析(5頁).doc

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廣州大學(xué)城建筑冷負(fù)荷特點(diǎn)分析(5頁).doc

1、廣州大學(xué)城建筑冷負(fù)荷特點(diǎn)分析張磊孟慶林（廣州華南理工大學(xué)建筑節(jié)能與DeST研究中心）摘要：廣州大學(xué)城建筑類型復(fù)雜多樣，主要有教學(xué)樓、圖書館、食堂、宿舍等建筑類型，這些建筑類型室內(nèi)人員、燈光和設(shè)備熱擾變化具有不同的時(shí)間性和規(guī)律性，從而造成各類建筑全天冷負(fù)荷變化各具特點(diǎn)，本文分析了大學(xué)城各類建筑冷負(fù)荷特性，并采用能耗模擬軟件進(jìn)行了驗(yàn)證，可以為大學(xué)城區(qū)域供冷方案的確定和實(shí)施提供理論支持。關(guān)鍵詞：冷負(fù)荷室內(nèi)熱擾區(qū)域供冷模擬計(jì)算1. 廣州大學(xué)城概況廣州大學(xué)城位于廣州市番禹區(qū)小谷圍島及其南岸地區(qū)，總規(guī)劃用地43.3平方公里，規(guī)劃總?cè)丝?540萬人，人口構(gòu)成為：學(xué)生為1820萬人；教師員工為1.52

2、萬人；職工約為5萬人；其他人員78萬人。大學(xué)城內(nèi)教學(xué)區(qū)主要建筑類型及其面積指標(biāo)如下表所示：表1 建筑類型及面積建筑類型教學(xué)樓實(shí)驗(yàn)室圖書館宿舍學(xué)術(shù)中心行政辦公體育館食堂生活服務(wù)建筑面積（萬M2）99.6382.3932.11143.348.327.776.320.75524.64空調(diào)面積（萬M2）59.849.422.524.46.220.84.410.413.3裝中央空調(diào)比例（%）8010010020100100100100902. 建筑冷負(fù)荷特點(diǎn)廣州大學(xué)城教學(xué)區(qū)建筑類型較復(fù)雜，包括教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)室、圖書館、學(xué)術(shù)中心、行政辦公、學(xué)生宿舍、食堂等類型，不同建筑類型的人員、設(shè)備、燈光負(fù)荷值和作息時(shí)間

3、差異較大，大學(xué)城內(nèi)主要人流是學(xué)生、教師和部分服務(wù)人員，這些人員是移動(dòng)的空調(diào)負(fù)荷群，且時(shí)間性、規(guī)律性比較明顯，例如：在上午（8：0012：00）和下午（14：0018：00）工作時(shí)間內(nèi)，宿舍、食堂人員密度較少，空調(diào)負(fù)荷較低，可以少開機(jī)，甚至不開機(jī)，而在教學(xué)樓、圖書館、實(shí)驗(yàn)室等類建筑中，人員密度較大，燈光、設(shè)備負(fù)荷也相應(yīng)增加，空調(diào)負(fù)荷較大，并在下午出現(xiàn)空調(diào)負(fù)荷峰值；而在中飯（12：0013：00）和晚飯（18：0019：00）時(shí)間，學(xué)生和教師主要集中在食堂和宿舍，造成這兩類建筑冷負(fù)荷增加并出現(xiàn)最大值，而此時(shí)，其他建筑空調(diào)負(fù)荷則相對(duì)較低。正是這種一定量的人員在不同時(shí)間段，在不同建筑中的分配，造成了不

4、同建筑類型最大冷負(fù)荷出現(xiàn)時(shí)間上的差別，這個(gè)差別可以用同時(shí)使用系數(shù)來體現(xiàn)，同時(shí)使用系數(shù)的定義為：各類建筑全天逐時(shí)冷負(fù)荷相加的最大值與每個(gè)單個(gè)建筑這一天內(nèi)的最大冷負(fù)荷相加的比值。同時(shí)使用系數(shù)反映了各類建筑全天冷負(fù)荷最大值出現(xiàn)時(shí)間上的差別，同時(shí)使用系數(shù)越小，說明不同建筑類型同一天內(nèi)最大冷負(fù)荷出現(xiàn)的時(shí)間差別越大，反之，則差別越小，如果同時(shí)使用系數(shù)等于1，則說明最大冷負(fù)荷在同一時(shí)刻出現(xiàn)。獲得合理可靠的同時(shí)使用系數(shù)，可以得出空調(diào)系統(tǒng)準(zhǔn)確的總裝機(jī)容量，以及相應(yīng)的電氣增容、配套設(shè)備、空調(diào)及變配電用房的面積，避免裝機(jī)容量大于實(shí)際需求而造成浪費(fèi)。為了驗(yàn)證上述大學(xué)城內(nèi)各類建筑負(fù)荷特性的分析，并確定同時(shí)使用系數(shù)，采用

5、DeST能耗模擬軟件計(jì)算了上述大學(xué)城內(nèi)建筑類型的全年逐時(shí)冷負(fù)荷。3. 建筑能耗模擬計(jì)算在模擬過程中，考慮到人員、設(shè)備、燈光等室內(nèi)熱擾是影響大學(xué)城內(nèi)各建筑冷負(fù)荷變化的主要因素，需要解決的主要問題是這些內(nèi)擾對(duì)建筑冷負(fù)荷的影響，而圍護(hù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)熱性能并不是考慮的重點(diǎn)，以及在大學(xué)城規(guī)劃階段缺少詳細(xì)的建筑外形和尺寸資料，因此在建模過程中，忽略了建筑尺寸和體形的影響，采用最基礎(chǔ)的，最簡(jiǎn)單的模型，如下圖所示：圖1 建筑模型建筑外窗對(duì)建筑空調(diào)負(fù)荷的影響較大，為了能真實(shí)反映建筑冷負(fù)荷的變化規(guī)律，對(duì)不同建筑類型設(shè)定了不同的窗墻比和窗玻璃材料，如下表所示：表2 窗墻比和窗玻璃材料建筑形式南北窗墻比東西窗墻比窗材料公

6、共教學(xué)0.50.33mm單片白波（K=5.9，SC=0.95）實(shí)驗(yàn)樓0.50.33mm單片白波（K=5.9，SC=0.75）圖書館0.60.53mm單片白波（K=5.9，SC=0.6）學(xué)術(shù)中心0.50.353mm單片白波（K=5.9，SC=0.75）行政管理0.50.353mm單片白波（K=5.9，SC=0.75）體育館0.30.33mm單片白波（K=5.9，SC=1）學(xué)生公寓0.40.13mm單片白波（K=5.9，SC=0.75）食堂餐廳0.450.23mm單片白波（K=5.9，SC=0.95）生活服務(wù)0.40.23mm單片白波（K=5.9，SC=0.95）按下表所示設(shè)定人員、燈光、設(shè)備熱擾

7、的值：表3 人員、燈光和設(shè)備熱擾設(shè)定建筑形式人員密度人員顯熱人員散濕燈光負(fù)荷設(shè)備負(fù)荷人/m2W/人kg/人.hWm2Wm2公共教學(xué)0.5580.0753020實(shí)驗(yàn)樓0.2510.1943230圖書館0.125630.0683020學(xué)術(shù)中心0.33510.194305行政管理0.2610.1093010體育館0.35610.1092010學(xué)生公寓0.125570.1152010食堂餐廳0.7510.194200生活服務(wù)0.4580.1842010初步估計(jì)大學(xué)城將有2030萬大學(xué)生和科研人員入住，這些人員在一天中的不同時(shí)刻，在大學(xué)城各個(gè)建筑中分配，通過對(duì)大學(xué)城內(nèi)各類建筑使用習(xí)慣的調(diào)查，按下表設(shè)定作

8、息時(shí)間：表4 人員、燈光和設(shè)備作息設(shè)定建筑形式7:008:008:0011:0011:0012:0012:0013:0013:0014:00公共教學(xué)5%90%90%0%0%實(shí)驗(yàn)樓0%30%30%0%0%圖書館0%30%30%0%0%學(xué)術(shù)中心0%70%70%0%0%行政管理0%100%100%0%0%體育館0%0%0%30%30%學(xué)生公寓30%20%20%50%100%食堂餐廳80%0%100%80%0%生活服務(wù)0%80%90%90%90%14:0017:0017:0018:0018:0019:0019:0022:0022:007:00公共教學(xué)50%5%5%60%0%實(shí)驗(yàn)樓80%0%0%60%

9、0%圖書館100%0%0%100%0%學(xué)術(shù)中心70%70%0%0%0%行政管理100%100%0%0%0%體育館100%100%100%60%0%學(xué)生公寓40%10%40%30%100%食堂餐廳0%100%80%25%0%生活服務(wù)90%90%90%50%0% 在實(shí)際過程中，大學(xué)城的人員在不同建筑中的流動(dòng)將有很大的不確定性，上述這種建模和參數(shù)設(shè)定方法，只是為了定性的分析大學(xué)城內(nèi)建筑冷負(fù)荷的特點(diǎn)及其變化趨勢(shì)，為區(qū)域供冷方案的選擇提供參考。4. 結(jié)果分析及結(jié)論采用DeST軟件，按上述參數(shù)設(shè)定，計(jì)算了大學(xué)城教學(xué)區(qū)9種建筑類型511月份的全天逐時(shí)冷負(fù)荷，并在排除50個(gè)小時(shí)不保證點(diǎn)的基礎(chǔ)上，找到了各類建筑

10、最大冷負(fù)荷出現(xiàn)的日期及時(shí)刻，如圖2所示：圖2 教學(xué)區(qū)各類建筑9月7日全天逐時(shí)冷負(fù)荷各類建筑最大值如下表所示：表5 教學(xué)區(qū)冷負(fù)荷統(tǒng)計(jì)建筑類型教學(xué)樓實(shí)驗(yàn)樓圖書館宿舍學(xué)術(shù)中心行政辦公體育館食堂生活服務(wù)總計(jì)逐時(shí)最大值(W/ m2)243 150 128 119 186 176 219 333 241 1796 而各類建筑逐時(shí)累計(jì)最大值出現(xiàn)在下午14：0015：00時(shí)間段，其值為1284W/m2，根據(jù)上述同時(shí)使用系數(shù)的定義，可以得到大學(xué)城教學(xué)區(qū)單位面積冷負(fù)荷同時(shí)使用系數(shù)為0.71，根據(jù)表1提供的建筑面積指標(biāo)，得到空調(diào)面積上的同時(shí)使用系數(shù)為0.83。根據(jù)全年冷負(fù)荷變化情況，統(tǒng)計(jì)了各類建筑不同負(fù)荷率下運(yùn)

11、行小時(shí)數(shù)，如下表所示：表6 教學(xué)區(qū)各類建筑負(fù)荷率統(tǒng)計(jì)注：表中括號(hào)內(nèi)數(shù)字為不同負(fù)荷率下運(yùn)行小時(shí)數(shù)占全年總運(yùn)行時(shí)間的比例（%）通過對(duì)大學(xué)城建筑冷負(fù)荷特征的分析和模擬軟件的計(jì)算結(jié)果可以看出，由于學(xué)生和教師這個(gè)龐大的移動(dòng)空調(diào)負(fù)荷群在各類建筑之間的流動(dòng)，造成大學(xué)城建筑冷負(fù)荷最大值出現(xiàn)時(shí)間上的差異，如果對(duì)每種建筑類型單獨(dú)設(shè)置中央空調(diào)，則空調(diào)機(jī)組的制冷量需按照相應(yīng)建筑最大冷負(fù)荷值選取，但從表6所示數(shù)據(jù)來看，各類建筑的滿負(fù)荷運(yùn)行的小時(shí)數(shù)只占總運(yùn)行時(shí)間的很少一部分，這樣制冷機(jī)組全年大部分時(shí)間在部分負(fù)荷下運(yùn)行，從而造成了初投資增加和運(yùn)行效率的降低。如果考慮采用區(qū)域供冷方案，對(duì)大學(xué)城教學(xué)區(qū)中這9種類型的建筑集中供冷，則區(qū)域供冷冷凍站的設(shè)備容量將減少1020%，而其他配套設(shè)施的初投資也會(huì)相應(yīng)減低。參考文獻(xiàn)：1廣州大學(xué)城區(qū)域供冷系統(tǒng)可行性研究報(bào)告，華南理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，2003.52秦紅，我國(guó)區(qū)域供冷供熱發(fā)展的幾個(gè)問題，通風(fēng)除塵，1997.4- 113 -

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