能耗计算基础

输配能 耗
120 ℃
天津大学建筑节能中心 Building Energy Efficiency Center, Tianjin University
负荷/ 耗热量
负荷/ 耗冷量 负荷能 耗 输配能 耗
冷却能 耗
空调风系统
冷机能 耗
输配能 耗
空调水系统
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50
2011年空调季1#系统负荷率频率分布
40
时间频率（%）
30
20
10
0 0-0.1 0.1-0.2 0.2-0.3 0.3-0.4 0.4-0.5 0.5-0.6 0.6-0.7 0.7-0.8 0.8-0.9 0.9-1
负荷率
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DD h (tbal ) (1day ) (tbal to )
days
度日数是与平衡点温度密切相关的； 室内温度或室内得热变化，平衡点温度变化， 度日数也随之变化
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• 等效满负荷小时法 • 度日数法 • 温频法
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• 等效满负荷小时法
平均负荷 Mean Load
负荷 Load
(Equivalent Full Loads Hours)
峰值负荷 Peak load 逐时负荷 Timeline of load
• 思考如何确定等效满负荷小时数比？
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• 度日数法 （Degree-Day methods）
– 简单的负荷计算方法 – 稳态计算（Steady-state Model） – 假定条件：
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In fact, mechanical cooling can be postponed by opening window or increasing the ventilation. Air conditioning is needed only when outdoor temperature exceeds the threshold tmax.
第三部分
全年负荷简单计算方法
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– 动态计算法（Dynamic Methods）
• • • • Trnsys IDA Energy Plus DeSt
– 稳态计算法（Steady-State Methods）
Solar Radiation 18℃
to
tbal
to
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When outdoor temperature to drops below balance point temperature tbal, the heating demand is
时间
tbal
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• 年度日数（Annual Degree-Day Method）
– 采暖度日数（heating Degree-Day）
If daily average values of outdoor temperature are used for evaluating the integral, the degree-days for heating DDh are obtained as
负荷计算
Load Calculation
建筑负荷 Building Load
HVAC 系统及附件 HVAC System & Equipment Data
二次系统模拟
Secondary System Simulation
水泵、风机
二次系统能量需求 Secondary System Energy Requirements
第一部分
负荷与能耗关系
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1000 900 800 700
2011年空调季1#系统负荷
极值 负荷 某时 刻下 负荷
负荷（kW）
600 500 400 300
与时间轴围合面积 200 空调季负荷； 运行负荷； 100 耗冷 /热量；
0
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时间
设计逐时冷负荷
1200
空调季逐时负荷
1000 900 800 700
1#总冷负荷 1#围护结构传热 1#太阳辐射得热 1#室内热源负荷 1#新风负荷
2011年空调季1#系统负荷
空调能耗 Annual Cooling Energy Consumption：
Qc , y
K tot

DDc (tbal )
?
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思考：
1、室外温度高于平衡点温度，是否意味着必须打开空 调向室内供冷？ 2、通常情况下，开空调的室外温度是多少？ 3、哪些因素会影响开空调的室外温度？
qgain = Ktot (ti – tbal)
计算期内建筑得 热的平均值
tbal ti
qgain K tot
建筑物平均传 热系数 W/K
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• 平衡点温度的意义
– 供热、供冷的分水岭 – 可利用平衡点温度替代计算相对复杂的室内得热
系统控制策略
机房控制策略 散热器 表冷器 风机水泵 性能模型 冷水机组 冷却塔 机房水泵 性能模型 经济评价 指标 能源价格 系统投资
气象文件
负荷 计算
室内热源 全年 热湿负荷
系统 模型
冷站 模型
冷热水量需求 空调风量需求 水泵风机能耗 冷水机组 冷却塔 机房水泵 附件能耗
经济 分析
正向计算
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建筑能耗计算基础
田喆 天津大学环境科学与工程学院 tianzhe@tju.edu.cn
37℃
45 ℃ 60 ℃ 70 ℃ 85 ℃ 负荷能 耗 输配能 耗
负荷/ 耗热量
输配能 耗
度日数的由来
qh Ktot [tbal to ]
Qh , y K tot [tbal to ] d
时间
tbal
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In practice, it is approximated by summing averages over short time intervals (daily or hourly); the results are called degree-days or degree-hours
建筑使用情况恒定； HVAC系统效率恒定； 室内温度、室内得热恒定； HVAC系统计算期内连续运行；
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• 度日数的由来 What’s Degree Day?
– 平衡点温度(Balance Point Temperature)
第二部分
能耗计算策略
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• 能耗计算分析的流程
气象文件 Climatic Data
安全性考虑 不同于设 计负荷！
建筑参数 Building Data
室内得热Internal 围护结构Envelope 使用情况Occupancy
机房数据 Plant Data
一次系统模拟
Primary System Simulation
冷水机组、 冷却塔
一次系统能量需求 Primary System 天津大学建筑节能中心 Building Energy Efficiency Center, Tianjin University Energy Requirements
1000
负荷（kW）
800
负荷（kW）
10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 0:00
• 定义： The value of the outdoor temperature at which, for the specified value of the interior temperature, the total heat loss is equal to the heat gain from sun, occupants, lights, and so forth.
采暖耗热量 Annual Heating Demand：
Qh, y Ktot DDh (tbal )
采暖能耗 Annual Heating Consumption：
Qh , y
K tot

DDh (tbal )
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qh Κtot [t bαα tο (θ )]
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思考： 1、同一建筑，平衡点温度一天之内是否恒定？
2、保温性能不同的建筑，平衡点温度是否相同？
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600 500 400wenku.baidu.com300 200 100
600
400
200
0
0
时间
太阳辐射 得热 冷负荷 （kW） 单位面积 负荷 （W/m2） 136.1 围护结构 传热 79.9 新风负荷 443.9 室内热源 负荷 550.6 系统总设 计负荷 1210.5
时间
10.7
6.3
34.8
43.1
94.8
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• 能耗与负荷的关系
运行 气候
设计
负荷
Load 气候
能源消耗设备 HVAC, Plant
能耗
Energy Consumption
Load EnergyCons um ption Efficency
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时间
运行小时数
等效满负荷小时数
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• 例题分析
某采暖建筑采暖设计负荷60W/m2，采暖期11月15日至 来年3月15日24小时不间断供热，等效满负荷小时数比为 0.4，请计算采暖期采暖耗热量。