大空间工业建筑空调系统节能研究

【摘要】：能源的消费与利用是当今社会的热点问题,建设资源节约型、环境友好型社会已经成为我国现阶段发展的迫切目标。我国的民用建筑节能已经起步,一系列政策规范的出台对此类建筑的设计提出了严格的要求,但是工业建筑节能方面的研究与相关规范几乎是空白。本文以某印刷业的轮转车间为研究对象,建立了大空间大内热源的轮转车间模型,针对其特点设计出两种空调方案,全室空调与分层空调,利用Energyplus全负荷能耗模拟软件,对全年8760小时的动态负荷、能耗进行模拟。分析全年冷负荷随时间变化可知：全年中,每个月都存在冷负荷,其极值出现在7月1O日03时,大小为394.2kW,单位面积冷负荷为101.3W/m2,1月份与7月份设备全天运行的冷负荷波动较小,其他月份的冷负荷呈现出明显的季节规律,随着室外温度的升高而升高。分析全年热负荷随时间变化可知：热负荷集中出现在2月初到4月中旬以及9月下旬到12月底,热负荷的极值出现在2月5日09时,大小为122.2kW,单位面积冷负荷为31.4W/m2。1月份、7月份轮转车间全天运行,设备散热量大所以没有热负荷。其余时段,热负荷随着温度的升高而减小,季节特征明显。选取6个典型的运行工况分析冷热负荷、内热源得热、室外干球温度的日变化可知：存在一天之内既有冷负荷又有热负荷的现象,内热源散热是冷、热负荷变化主要的影响因素,同时受到室外干球温度的影响。计算全室空调和分层空调全年累计冷、热负荷值,得出：分层空调的全年累计冷负荷比全室空调的全年累计冷负荷减少了33.7%,净减少值为210MW。分层空调的全年累计热负荷比全室空调的全年累计热负荷增加了12.4%,净增加值为18.7MW,可见冷负荷的净减少量大于热负荷的增加量。分层空调的冷负荷明显降低,热负荷略有上升,冷热负荷的总和减少。分析能耗状况可知：全室空调轮转车间建筑的总能耗为236.1万kWh,单位建筑面积的能耗为606.4kWh/m2。分层空调轮转车间建筑的总能耗为226.0万kWh,单位建筑面积的能耗为580.55kWh/m2。使用分层空调方式可降低总能耗10.1万kWh,节省了4.3%。仅轮转车间一个厂房,每年可节省5.82万元,整个印刷厂一年能够节省46.6万元,节能前景非常可观,并增加了一次能源消耗所占比重,能源结构更加合理。分层空调比全室空调总空调能耗减少了10万kWh,约为13.7%,冷水机组能耗减少了8.3万kwh,约为47%；由于非空调区排风的耗能,风机能耗增加了2.7万kWh,增加了约11%；水泵能耗减少了1.3万kWh,减少了约11.0%；锅炉能耗增加了9.1万kWh,约为3%。分层空调对大空间工业建筑来说是一种节能的空调方式,建议采用。 【关键词】：工业建筑 大空间 energyplus 分层空调 能耗
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU831.3
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-8
• 目录8-12
• 符号说明12-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 课题背景14-15
• 1.1.1 世界能源现状14-15
• 1.1.2 我国能源现状15
• 1.2 大空间工业建筑节能的重要性15-16
• 1.3 大空间建筑的研究现状16-20
• 1.3.1 国外研究现状17-18
• 1.3.2 国内研究现状18-20
• 1.4 本课题研究的意义及主要内容20-22
• 1.4.1 研究的意义20
• 1.4.2 本课题研究的主要内容20-22
• 第二章 建筑能耗计算方法与energyplus软件介绍22-42
• 2.1 计算分析方法22
• 2.2 静态能耗分析方法22-25
• 2.2.1 度日法22-23
• 2.2.2 温度频率法(BIN方法)23
• 2.2.3 有效传热系数法23
• 2.2.4 当量满负荷运行时间法23-24
• 2.2.5 当量峰值小时数法24-25
• 2.3 动态能耗分析方法25-26
• 2.3.1 谐波反应法25
• 2.3.2 反应系数法25-26
• 2.4 计算机建模与能耗模拟软件26-29
• 2.4.1 DOE-2软件27-28
• 2.4.2 DeST软件28
• 2.4.3 TRANSYS软件28-29
• 2.4.4 Energyplus软件29
• 2.5 模拟软件选择29
• 2.6 Energyplus软件29-40
• 2.6.1 Energyplus软件简介29-31
• 2.6.2 Energyplus结构31-38
• 2.6.3 输入、输出38-39
• 2.6.4 气象数据39-40
• 2.6.5 软件测试40
• 2.7 本章小结40-42
• 第三章 轮转车间基本情况及空调方案设计42-58
• 3.1 轮转车间基本情况42-45
• 3.1.1 气候地理42
• 3.1.2 室外气象参数42
• 3.1.3 室内设计参数42-43
• 3.1.4 建筑概况43-44
• 3.1.5 生产规律44-45
• 3.2 建筑模型建立45-52
• 3.2.1 建筑构造45-47
• 3.2.2 围护结构设置47-50
• 3.2.3 气象设置50-52
• 3.3 内扰设置52-57
• 3.3.1 设备散热52-55
• 3.3.2 人员散热设置55-56
• 3.3.3 照明设备散热设置56-57
• 3.4 本章小结57-58
• 第四章 全室空调系统和分层空调系统建模58-70
• 4.1 全室空调系统建模58-61
• 4.1.1 全室空调方案设计58
• 4.1.2 全室空调系统建模58-61
• 4.2 分层空调方案设计61-70
• 4.2.1 分层空调系统方案设计61-63
• 4.2.2 分层空调系统建模63-64
• 4.2.3 Room Air模块的模型类别64-66
• 4.2.6 下部空调区设置66-67
• 4.2.7 上部非空调区设置67-70
• 第五章 负荷特性分析70-84
• 5.1 全室空调系统负荷特征分析70-79
• 5.1.1 全室空调全年负荷分析70
• 5.1.2 全室空调全年逐时冷负荷70-71
• 5.1.3 全室空调全年逐时热负荷71-72
• 5.1.4 全室空调系统负荷特征分析72-79
• 5.2 分层空调系统负荷特征分析79-81
• 5.2.1 分层空调全年逐时冷负荷79-80
• 5.2.2 分层空调全年热负荷80
• 5.2.3 分层空调冷热负荷随时间的变化规律80
• 5.2.4 分层空调的负荷与全室空调全年累计冷热负荷80-81
• 5.3 本章小结81-84
• 第六章 能耗分析84-98
• 6.1 全室空调84-88
• 6.1.1 全室空调年度能耗统计及能耗构成84-86
• 6.1.2 全室空调电力燃气月度能耗统计86-88
• 6.1.3 全室空调月度最大功率出现时间88
• 6.2 分层空调88-92
• 6.2.1 分层空调年度能耗统计及能耗构成89-90
• 6.2.2 分层空调电力、燃气月度能耗90-91
• 6.2.3 分层空调峰值月度报告91-92
• 6.3 全室空调与分层空调能耗对比92-96
• 6.3.1 总能耗变化92-93
• 6.3.2 最终能耗、燃气量以及耗电量的变化93
• 6.3.3 建筑能耗与空调能耗对比93-96
• 6.4 本章小结96-98
• 第七章 结论与展望98-102
• 7.1 结论98-99
• 7.2 展望99-102
• 参考文献102-106
• 致谢106-108
• 攻读硕士期间发表的学术论文108

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