综合能效解决方案

综合能效解决方案

国联江森自控建筑节能分析技术

国联江森常用的建筑节能分析技术主要有两项:建筑热能源模型与CFD ( Computational FluidDynamics )。建筑热能源模型主要解决建筑物动态负荷的分析,CFD技术主要应用于建筑空间的流动与传热分析。建筑物动态负荷的分析是实现建筑节能的基础,对建筑节能具有十分重要的意义。

建筑热能源模型

建筑热能源模型与传统计算方法的区别

用于整体研究建筑物为维持一定热湿环境所需要的动态冷、 热、湿平衡的计算模型,是实现建筑节能、被动建筑设计、绿色建筑不可缺少的重要工具。建筑热能源模型与传统计算方法的不同在于:

  • 建筑热能源模型计算全年逐时负荷而不仅仅是设计负荷;
  • 建筑热能源模型使用典型气象年全年数据而不仅仅是设计室内外参数进行计算;
  • 建筑热能源模型考虑建筑平面、立面布置对负荷的影响;
  • 建筑热能源模型考虑周围建筑对计算建筑负荷的影响;
  • 建筑热能源模型考虑建筑使用方式对负荷的影响等等

建筑热能源模型的构成

建筑热能源模型由以下部分所组成

图2 (左)为北京地区全年干球温度变化,图2 (右)为北京地区全年相对湿度变化。

图3 (左)为北京地区全年太阳直射强度变化,图3 (右)为北京地区全年太阳散射强度变化。建筑热能源模型就是根据这些逐时气象数据进行空调冷热负荷计算的。

空调负荷准确分析的必要性

空调系统设计中的设备选型是基于设计工况而不是运行工况下进行的。但在实际使用中,由于季节、天气、客房入住率和经营活动的不断变化,用能负荷也在不断的变化,并在绝大部分时间实际负荷低于设计负荷。图4为某建筑全年冷负荷变化。

图4.某建筑空调冷负荷动态变化

如果将图4所示的冷负荷按大小进行排列,我们可以得出如图5所示的冷负荷分布图。

图5.某建筑物不同大小负荷出现的小时数

由此可见一个建筑物设计负荷出现的时间是很短的,绝大部分时间的负荷值要远远低于设计负荷。为了更好地实现建筑节能,需要对建筑物的逐时负荷及全年负荷进行定量计算和研究。

建筑热能源模型负荷预测与实测数据的对比

图6为北京某高层酒店月空调冷负荷模型与实测数据的对比。需要指出的是建筑物空调负荷受多种因素的影响,如气象参数、维护结构参数、建筑使用方式等等,这使得准确预测建筑空调负荷难度大大增加。然而通过对建筑物模型的仔细构建以及对酒店运行规律的详细分析,我们发现酒店月空调负荷模型与实测数据还是能够得出了较好的吻合。同样我们对办公建筑月空调负荷的分析也得出了相同的结论。这说明只要科学地构造建筑的热能源模型,这些模型对建筑的节能改造和运行就能够发挥非常重要的指导意义。

建筑能源模型对于建筑结构复杂、人员流动性强、缺乏运行数据的大型交通枢纽(如机场、高铁站、地铁站)、医院、会展中心等大型建筑具有更加重要的意义。

建筑内外空气流动与传热分析

计算流体动力学( CFD)是流体动力学的一个分支,它应用数值计算的方法解决流体流动问题。CFD被广泛应用于航空,航天,汽车,能源,环保等行业。CFD技术近年来在建筑行业广泛应用。在建筑设计中应用CFD技术有其特殊的意义,在建筑设计中涉及的流动与传热问题十分复杂,用传统的方法根本无法计算。实验的方法又太贵太费时间以至在于设计中这些问题未能得充份考虑。 CFD技术能有效地解决这个问题。

CFD技术可在以下方面应用

行人高度的风环境的分析与计算
包括风力与浮力双重作用的自然通风
排烟通风
IT及数据中心设计
高大空间的气流计算
暖通空调设备优化等等

航站楼空调系统设计

建筑自然通风设计

数据中心设计

高大空间热湿环境设计

图7. CFD技术在建筑节能与环境设计中的应用