高层办公建筑空调设计冷负荷与全年耗冷量模拟分析
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( 哈尔滨工业大学市政环境工程学院)
摘 要: 以不同的气候条件、 不同 的 新 风 方 式 、 分内外区与否为三类基本不同条件, 用正交表安排剩余因素并用 得出高层办公建筑空调系统设计冷负荷与全年耗冷量的统计估算指标: 哈尔滨、 北京、 2%&,) 软件进行模拟计算, 焓控新风方式下全年耗冷量统 上海三城市的设计冷负荷统计估算值分别为 3+45+6789), :-+506789);6:/:<-6789.; 计估算值分别为 =0<16>7?8@9) ・ ・ ・ 分内外区设置空调系统及采用焓控新风方 AB, ::-<16>7?8C9. AB, 3+-D*6>7?8C9. AB。 式最为节能。 关键词: 高层办公建筑 设计冷负荷 全年耗冷量 模拟分析 新风方式 内外区
编号
全年耗冷量 ( $%&’() ・ *) 定新风 焓控 新风 温控 新风
供冷时数 ( &’* ) 定新风 焓控新风 温控新风
+ ) 0 , ! . 2 / +3 ++ +)
平均
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收稿日期: .**-b-b.+ 作者简介: 管厚林 C"0=1bB , 男, 硕士, 助理工程师; 南京市华侨路慈悲社 .* 号江苏省建筑设计研究院 C."**.0B ; *.1b4-=.//*+b+*/. ; &b9AMH : RSAH?HUKALj:/+DFG9
万方数据
・ 2N8 ・
wk.baidu.com
建 筑 热 能 通 风 空 调
+3+’+3. +-2’+,, 2.’/+ +30’++3 ++/’+)0 +3!’++, .+’.+)0’+). +0)’+-0 +3!’++! +3)’+3! +0-’+-0 +++’++2
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窗内外遮阳 冬季设计室温 :"<
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-NN1 年
!""""模拟方案设计
!#!" 基本条件
城市不同 ( 代表不同的建筑热工分区) 、 过渡季 新风方式不同 ( 对过渡季负荷产生重大影响) , 设计 冷负荷与全年耗冷量的计算结果就会不同。故将以不 同的城市、 不同的过渡季新风方式为两类基本不同条 件。 为简化起见,只研究标准层形状为方形的情形, 标 准 层 方 位 取 正 !"# 或 正 $%&。 当 标 准 层 面 积 较 大 时, 把标准层分为四周型外区与内区, 内外区分用两 套空调系统; 当标准层面积较小时不分内外区、 只用 一套空调系统。是否分区也作为一类基本不同条件提 出来。
!"#$ 系统及相关参数的选定
本文的模拟与分析针对普通集中式定风量一次 回风空调系统进行。对于高层办公建筑这样的舒适性 空调, 该系统一般采取变露点送 风 ( 保证室内干球温 度控制精度而不保证室内相对湿度)的方法来适应热 湿负荷的变化。考虑到冷水机组的冷冻水的温度一般 为 .’+)!,简化地设定空调系统最小允许送风温度为
上海
2JK;-LK29I! /;>50&? :=M・@<I8 "# /N>0,N8== 镀膜热反射玻璃,
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上海
08== 透明浮法玻璃,
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第 .+ 卷第 / 期 .k*- 年 ". 月 文章编号: ( .**- ) "**+,*+-*/,*-0,1
建 筑 热 能 通 风 空 调
dKMHPMLUO&LSRU[Ol6&LQMRGL9SLT
mGHD.+6nGD/O 2SFDO.**-DO-0o1.
高层办公楼设计冷负荷与全年耗冷量模拟分析
管厚林 赵加宁
间、 开水间等这些交通枢纽和必要的公共服务房间集 中到一起; 中央型是指核心部位位于标准层的中部) , 北京、 本文运用建筑能耗分析软件 $%&’(!)#对哈尔滨、 上海 ( 可代表三个建筑热工分区)三城市的此类高层 办公建筑空调系统设计冷负荷与全年耗冷量进行模 拟与分析。考虑到高层建筑的主体是标准层,本文近 似建筑的各层功能与办公标准层相同。
其他因素 取 值 中间是 ;-8== 的空气层; 28== 低辐射玻璃, "# 是玻璃的遮挡系数。
表 .888其他因素取值
表 *88 正交模拟安排 9*+:+;*<
标准层长宽比 标准层方位 非空调面积比
;R; ST! 或 &T$
占整个标准层面积的 +2H , 位于核心区 无
试 墙类型 窗类型 室内 人员 灯光 设备 新风 层 窗墙比 标准层 进 面积 深 温度 密度 散热 散热 指标 高 验 号 * + . 1 2 0 3 4 5 *6 **
注: 分内外区 ( 大标准层面积)时完全套用本表; 不分内外区 ( 小标 准层面积)时无进深, 第 ;; 列置空。
万方数据
第 )0 卷第 ! 期
管厚林等: 高层办公楼设计冷负荷与全年耗冷量模拟分析
・ ,+" ・
荷与全年耗冷量等。
表 ,""""北京分内外区 ’ 不分内外区空调系统模拟结果
实际设计 冷负荷 ( %’()) 各种新 风方式 理论峰 值冷负荷 ( %’()) 各种新 风方式
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!""""引言
现代高层办公楼在某些方面有许多不同于传统 建筑的特点: 窗面积与外墙面积的比值高; 使用新型 的墙体材料与玻璃; 内部照明、 设备的散热量大; 一般 有周边区与内区之分等。这些都影响着空调负荷的大 小和特性。 高层办公建筑最常见的平面布局为中央型核心
( 核心式是指把楼梯间、 电梯间及前室、 卫生 式 布 局 !"#
灯光散热 :&?=-< 设备散热 :&?= <
-
新风指标 :=.?P ・Q<
8层高 :=<
窗墙比 :H< 标准层 分内外区
面积 :=-< 不分内外区
墙类型、 窗类型、 室温、 人员密度、 灯光散热、 8进深 :=< 共 ,, 个: 1 0 设备散热、 新风指标、 层高、 窗墙比、 标准层面积、 进深 外层是 28== 厚浮法玻璃, 内层是 注: 2JK;-LK29 表示双层中空玻璃, ( 分内外区时) 。 因为不作方差分析, 故 本文取各因子等水平数 - 。 不考虑交互作用, 各单因子安排可随机。正交试验安 表 -、 表 .。 排及水平取值见表 , 、
* + * * + + * + + * + *
* + * + * + + + * * * +
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表 - 中各因子 ( 窗墙类型除外)两水平取其常见 取 值 范 围 的 两 端 值 ;窗 墙 类 型 取 不 同 城 市 各 自 较 常 用、 较具代表性的两种, “ *” 水平较 “ -” 水平节能。 由于已经有 了 三 类 基 本 不 同 条 件 : 不同城市 ( 哈 尔滨、 北京、 上海) 、 不同新风方式 ( 定新风、 焓控新风、 温控新风) 、 内外是否分区 ( 内区、 外区) ; 又每次正交 故一共要进行 .!.!-!*-/-*0 次 表需进行 *- 次模拟, 模拟,得出 +*0 组全年逐时冷负荷供处理成设计冷负
.668== 厚 页 岩 陶 粒 空 心
砌块, ・@< ! /*A6.8&B:=・@< ! /*A.08&B:=砖, 孔 隙 率 G+2HI8 ! /;>5;8 ・ &?:=@<
.668 == 厚 页 岩 陶 粒 空 心 砌 -668== 厚 加 气 混 凝 土 , -668 == 厚 @C 非 承 重 空 心 -168== 厚 @F 承 重 多 孔
!$%& 正交表安排与水平取值
减少模 由于正交试验方法 具有优选安排模拟、
’()
夏季设计室温 :"< 人员密度 :P?= <
-
-1 N>-2 -N -N ;3 .>N>. ;1NN 4NN
拟次数、 简化分析过程、 提高分析可靠性等优点, 本文 将用其来安排模拟试验。 在正交试验中欲考察的因素称为因子; 每个因子 在考察范围内分成若干个等级,将等级称为水平, 在 “ 、 +” 等数字表示。 正交表中用 “ *” 剩下与负荷 ( 直接地是与逐时负荷)有关的因素
窗类型 墙类型 因子
表 +88888 正交模拟因子与其他因素取值
水平 * 水平 +
.668== 厚页岩陶粒空心
哈尔滨 砌块, 外贴 *+6 厚实心砖, ・@< ! /6>4.8&?:=北京 块, ・ @< ! /*A6.8&B:=砖, 孔隙率 D+2E , ・@< ! /*A038&B:=哈尔滨 北京
摘 要: 以不同的气候条件、 不同 的 新 风 方 式 、 分内外区与否为三类基本不同条件, 用正交表安排剩余因素并用 得出高层办公建筑空调系统设计冷负荷与全年耗冷量的统计估算指标: 哈尔滨、 北京、 2%&,) 软件进行模拟计算, 焓控新风方式下全年耗冷量统 上海三城市的设计冷负荷统计估算值分别为 3+45+6789), :-+506789);6:/:<-6789.; 计估算值分别为 =0<16>7?8@9) ・ ・ ・ 分内外区设置空调系统及采用焓控新风方 AB, ::-<16>7?8C9. AB, 3+-D*6>7?8C9. AB。 式最为节能。 关键词: 高层办公建筑 设计冷负荷 全年耗冷量 模拟分析 新风方式 内外区
编号
全年耗冷量 ( $%&’() ・ *) 定新风 焓控 新风 温控 新风
供冷时数 ( &’* ) 定新风 焓控新风 温控新风
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平均
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建 筑 热 能 通 风 空 调
+3+’+3. +-2’+,, 2.’/+ +30’++3 ++/’+)0 +3!’++, .+’.+)0’+). +0)’+-0 +3!’++! +3)’+3! +0-’+-0 +++’++2
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窗内外遮阳 冬季设计室温 :"<
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-NN1 年
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!#!" 基本条件
城市不同 ( 代表不同的建筑热工分区) 、 过渡季 新风方式不同 ( 对过渡季负荷产生重大影响) , 设计 冷负荷与全年耗冷量的计算结果就会不同。故将以不 同的城市、 不同的过渡季新风方式为两类基本不同条 件。 为简化起见,只研究标准层形状为方形的情形, 标 准 层 方 位 取 正 !"# 或 正 $%&。 当 标 准 层 面 积 较 大 时, 把标准层分为四周型外区与内区, 内外区分用两 套空调系统; 当标准层面积较小时不分内外区、 只用 一套空调系统。是否分区也作为一类基本不同条件提 出来。
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高层办公楼设计冷负荷与全年耗冷量模拟分析
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间、 开水间等这些交通枢纽和必要的公共服务房间集 中到一起; 中央型是指核心部位位于标准层的中部) , 北京、 本文运用建筑能耗分析软件 $%&’(!)#对哈尔滨、 上海 ( 可代表三个建筑热工分区)三城市的此类高层 办公建筑空调系统设计冷负荷与全年耗冷量进行模 拟与分析。考虑到高层建筑的主体是标准层,本文近 似建筑的各层功能与办公标准层相同。
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表 *88 正交模拟安排 9*+:+;*<
标准层长宽比 标准层方位 非空调面积比
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占整个标准层面积的 +2H , 位于核心区 无
试 墙类型 窗类型 室内 人员 灯光 设备 新风 层 窗墙比 标准层 进 面积 深 温度 密度 散热 散热 指标 高 验 号 * + . 1 2 0 3 4 5 *6 **
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现代高层办公楼在某些方面有许多不同于传统 建筑的特点: 窗面积与外墙面积的比值高; 使用新型 的墙体材料与玻璃; 内部照明、 设备的散热量大; 一般 有周边区与内区之分等。这些都影响着空调负荷的大 小和特性。 高层办公建筑最常见的平面布局为中央型核心
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表 - 中各因子 ( 窗墙类型除外)两水平取其常见 取 值 范 围 的 两 端 值 ;窗 墙 类 型 取 不 同 城 市 各 自 较 常 用、 较具代表性的两种, “ *” 水平较 “ -” 水平节能。 由于已经有 了 三 类 基 本 不 同 条 件 : 不同城市 ( 哈 尔滨、 北京、 上海) 、 不同新风方式 ( 定新风、 焓控新风、 温控新风) 、 内外是否分区 ( 内区、 外区) ; 又每次正交 故一共要进行 .!.!-!*-/-*0 次 表需进行 *- 次模拟, 模拟,得出 +*0 组全年逐时冷负荷供处理成设计冷负
.668== 厚 页 岩 陶 粒 空 心
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拟次数、 简化分析过程、 提高分析可靠性等优点, 本文 将用其来安排模拟试验。 在正交试验中欲考察的因素称为因子; 每个因子 在考察范围内分成若干个等级,将等级称为水平, 在 “ 、 +” 等数字表示。 正交表中用 “ *” 剩下与负荷 ( 直接地是与逐时负荷)有关的因素
窗类型 墙类型 因子
表 +88888 正交模拟因子与其他因素取值
水平 * 水平 +
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哈尔滨 砌块, 外贴 *+6 厚实心砖, ・@< ! /6>4.8&?:=北京 块, ・ @< ! /*A6.8&B:=砖, 孔隙率 D+2E , ・@< ! /*A038&B:=哈尔滨 北京