北京某小区多层建筑物热环境模拟分析及应用_周书东

Indust rial Const ruct ion V ol 138,Supplement,2008

工业建筑 2008年第38卷增刊

北京某小区多层建筑物热环境

模拟分析及应用

周书东 王小霞

(东莞大业建筑技术咨询有限公司 东莞 523112)

摘 要:为了实现北京某小区水源热泵空调系统的节能设计与运行管理,选择DeST 热环境模拟软件对该小区建筑物室内热环境进行了模拟分析,得出了建筑物全年室内热环境特点,不同层位、不同方位房间室内热环境差异和特征,冬季高层和低层内部空间比中间层热环境差,北向房间比南向房间热环境差,角部房间比中部房间热环境差;建筑热环境的模拟对地热工程系统设备选型、管网和末端设备布置具有指导意义。通过对模拟结果的分析和总结,对该小区地源热泵采暖系统的节能设计和运行管理提供了理论依据。

关键词:DeST 热环境模拟 节能 水源热泵

THE SIMULATION AND APPLICATION OF THERMAL ENVIRONMENT OF

SOME MULTI -STOREY BUILDINGS IN BEIJING

Zhou Shudo ng W ang Xiao xia

(Dong guan D aye A rchitecture T echno lo gy Co nsult ing L td 1Dong guan 523112)

Abstract:In o rder to achiev e the g oal to save ener gy dur ing desig n and operat ion management of air -conditio ning systems in so me w ater so ur ce heat pump units in Beijing ,t he ther mal environment of t he t ypical building in this pr oject w as analyzed,and the inter ior ther mal envir onment featur es w ere summed up 1T he simulation results sho w that the t her mal env iro nment in r ooms of differ ent stor y and dir ect ion is ver y different,r eg ular ity is apparent 1T he ther mal envir onment in t op -level and low er ro om is wo rse than middle r oom,and nor th roo m is wo rse than southone,cor ner ro om is wo rse than centr alo ne 1T he simulat ion of dynamic ther mal envir onment is inst ruct ive to equipment selection,netw ork and terminal equipment lay out 1T he simulatio n and analy sis pr ov ide theor etical basis for the desig n and operatio n management in this w ater source heat pump unit 1Keywords:desig ner 's simulat ion to olkit simulation o f indo or thermal envir onment ener gy -saving w ater source heat pump

第一作者:周书东 男 1979年出生 硕士研究生收稿日期:2008-02-20

0 前 言

北京地区具有较为丰富的浅层低温地下水资源和分布广泛的地热田,随着低焓地热开发利用技术的不断发展,在北京地区已有部分多层建筑物采用浅层地热能进行制冷和采暖。某小区决定采用高温水源热泵,利用浅层第四纪低温地热资源为建筑物进行供暖和制冷,以取代原老化、高能耗的采暖、空调系统。针对此情况,本文利用DeST 软件对该小区概化的建筑物进行了室内热环境模拟,以期对该工程的节能设计和运行管理提供依据。

1 建筑物概化[1-3]

该小区多层住宅建筑具有如下特点:1)建筑朝

向大部分为近南北朝向。2)建筑物外墙体为粘土砖

和混凝土外墙。3)建筑物外窗多为铝合金外窗,采用普通白玻璃。综合以上因素,模拟建筑物设置为6层,一梯两户,一种户型。每户建筑面积为78m 2

,户型设置为一个客厅、两个卧室、一个厨房、一个卫生间和一个阳台,整栋建筑物建筑面积为3024m 2。此模拟建筑物的维护结构设计满足节能的要求,对建筑物冷热负荷影响较大的外墙、屋顶和外窗设置如表1,其建筑平面图和立体图如图1、图2,房间平面如图3。

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表1模拟建筑围护结构

围护结构构造热工性能朝向/面积

外墙200m m钢筋混凝土+

32m m膨胀聚苯板

导热热阻01832m2#K/W

传热系数11010W/(m2#K)

东向:211m2,西向:225m2,

南向:674m2北向:663m2

外窗标准双层铝合金窗2@3mm平板

玻璃+20mm空气夹层

遮阳系数SC值01830,太阳得

热系数SH GC01722

东向:70m2,南向:363m2

北向:357m2

屋面200m m钢筋混凝土

+28m m膨胀聚苯板

导热热阻01724m2#K/W

传热系数11134W/(m2#K)

504m

2

图1

模拟建筑立体图

图2

模拟建筑首层平面

图3房间示意

2模拟分析

DeST软件对建筑物热环境的动态模拟产生大

量数据,给出室外气象参数、室内热环境参数全年逐

时数据,整栋建筑物全年逐时冷热负荷,以及各房间

全年动态负荷等。通过模拟数据进行分析并得出以

下结论:

211室内热环境分析

既定建筑物在未采取空调采暖措施的情况下,

室内热环境随外部气象条件变化而变化,未采取空

调采暖措施的室内温度成为基础室温,反应了建筑

物围护结构的热工性能。以3层3-8-1卧室为

例,其全年室内温度和室外气温对比如图4,室内温

度随室外气温相应变化,冬季室内温度高于室外气

温,温差一般在10e以上。采暖季的最冷月份和空

调季的最热月份是地热工程控制的重点时段,以此

房间为例分析一月份和七月份建筑热环境状况。一

月份和七月份室内外744h逐时温度如图5、图6所

示,室内外逐时温度昼夜以类正弦函数周期性变化。

最冷月一月份室内温度始终高于室外温度,在最冷

月中旬左右温度最低,室内高于室外外温差约为

20e。而在夏季最热月七月份,昼夜温差比较大,白

天室外温度大于室内温度,夜晚室内温度大于室外

温度。

图4

室内外气温全年分布

1-室外温度;2-室内温度;

图51月份基础室温、

室外气温对比图

1-室外温度;2-室内温度;

图67月份基础室温、室外气温对比

212不同层位房间热环境分析

建筑物内不同层位和方位的房间其室内热环境

有一定差异,在地热工程设计与控制中应区别对待,

做到精确供暖。以每层位置相同的8-1号房间为

例,选择一年中最冷一天比较六层共六个房间的基

础室温,根据气象参数的随机模拟,最冷一天为2月

1日,全天24h温度分布如图7所示。

由于建筑围护结构的蓄热性能和延迟性,室内36