大空间工业建筑空调体系节能研究

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1、大空间工业建筑空调体系节能研究第一章绪论1.1课题背景纵观2013年的国际形势，低碳经济发展模式、气候变化应对政策以及新能源发展战略三大问题成为影响国际政治和经济局势的关键因素。抛开错综复杂的表面现象，这三大问题最终都落脚在能源的消费与利用上。如何抑制能源消费增长的势头，并尽可能的减少由此产生的环境污染已成为世界各国都亟待解决的问题。世界能源分布呈现地区与国家间的不平衡，2010年中东石油储量仍占全球一半以上，中南美、非洲、欧洲、北美、亚太分别为17%、10%、10%、5%。3%。中东和前苏联地区天然气储量占世界的七成以上（71.8%)

2、,其中俄罗斯、卡塔尔和伊朗三国的天然气储量位列世界前三名，上述三国的总储量占世界总储量的53.2%。已经探明的世界煤炭总可开采储量为8609亿吨美国、俄罗斯以及我国煤炭储量居世界前三名，储量分别为2373亿吨、1570亿吨和1145亿吨，占世界总储量的百分比分别为：27.6%、18.2%;和13.3%02011年全世界一次能源消费总量为120.02亿吨油当量，同比增长5.6%。其中，石油占33.6%，煤炭占29.6%,天然气占23.8%，水电占6.5%，核能占5.2%，可再生能源占1.3%。可见，化石燃料消费占一次能源消费总量的86%，

3、依然是全球最主要的能量。全球石油探明储量为13832亿桶，储采比为46年。世界天然气探明储量持续增至187.1万亿立方米，全球天然气储釆比为59年。世界天然气产量达31933亿立方米，前苏联和北美总产量占世界天然气产量的近一半。天然气的总消费量同比增量为2188亿立方米，已经达到31690亿立方米，增长率为7.4%。全球的煤炭总产量为72.73亿吨，同比增长率为6.3%。世界煤炭消费量69.31亿吨，同比增长7.6%。全球核电发电量与水电消费量分别为27672亿千瓦时34277亿千瓦时，同比增长率分别为2.0%与5.3%。全球生物燃料产

4、量约为6000万吨。1.2大空间工业建筑节能的重要性工业建筑是指用于工业生产、加工、装配和维修的厂房，以及与之配套的仓库、构筑物、服务设施、各种工业设施和基础设施、还包括手工业生产所使用的建筑等[2]。其种类繁多，从小型到大型，从轻工业到重工业，从生产车间到设备设施，凡是从事工业生产的建筑物与构筑物均属于这个范工业建筑能耗占工业能耗的10%以上[5]。因为工业建筑的设计与管理都是围绕产品的加工、制作、包装、存储进行的，是以生产流量和工人的活动为中心，所以在长期的工业发展中，人们更多的关注了工业流程中的节能，对工业建筑的节能关注太少。可以

5、说，工业建筑的节能的潜力巨大，大有可为。建筑节能可以从以下几个方面入手：合理规划设计建筑物，选用适当的建筑材料与绝热保温设计，动力系统优化设计，照明的节能设计，供暖空调节能设计，冷热水合理设计，建筑节能测控，建筑施工过程的节能，物业管理等方面的节能。而暖通空调能耗在工业、民用和公共建筑总能耗中所占比例高达35%-40%，所以考虑建筑暖通空调方面的节能是非常有现实意义的。第二章建筑能耗计算方法与energyplus软件介绍2.1计算分析方法目前来说，建筑能耗的分析方法主要依据其数学原理分为两大类：一类是静态能耗分析法，另一类是动态能耗模拟

6、法，前者以稳定传热理论为基础；后者以不稳定传热理论为基础。静态能耗分析定义为：假设所研究的空间和各向的环境的温差恒定不变时，根据围护结构的温差与传热系数，计算出所研究空间在各个方向上的静态热流密度，用此热流密度乘以围护结构的面积得出该热流密度下的传热量[12]。静态能耗分析方法比较简单、操作性强，在工程实际中应用较多。这是因为围护结构蓄热对每日的温度波动影响较大，而对整个采暖期的耗热量来说影响微乎其微，因而无需考虑各部分围护结构的蓄热影响。适用于只需要整个HVAC期间的总能耗，无需知晓其随时间变化的情况[13]。稳态方法包括：度日法、温

7、度频率法（BIN方法)、有效传热系数法、当量满负荷运行时间法及当量峰值小时数法等。2.2动态能耗分析方法动态能耗分析方法是考虑到室外空气综合温度以及太阳辐射作用、围护结构材料的热阻、热惰性等热工特性对建筑负荷的衰减和延迟作用，将热过程看做动态过程来处理分析的。随着全世界对能源节约的要求越来越高，这种结果更为精确的分析方法越来越被大家认可。动态能耗分析可以采用实测或模拟仿真的方法,实测的方法费时、费力且诸多不可控因素影响着结果的准确性可操作性比较差，随着计算机技术的发展动态能耗模拟分析逐渐成为了动态分析的主流。动态负荷计算又分为数值法和解

8、析法，目前应用较多的有谐波反应法、反应系数法和传递函数法、有限差分和有限元等方法。谐波反应法使用的是墙体导热方程经典求解，它用系统频率响应来讨论周期性的传热，并在房间的负荷计算中也推广使用这一结论，外扰的综