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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1、高层办公建筑空调设计冷负荷与全年耗冷量模拟分析摘要：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DOE-2软件进行模拟计算，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、上海三城市的设计冷负荷统计估算值分别为/m2,/m2,/m2；焓控新风方式下全年耗冷量统计估算值分别为/(m2•a)，/(m2•a)，/(m2•a)。分内外区设置空调系统及采用焓控新风方式最为节能。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0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

2、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式布局[1]，本文运用建筑能耗分析软件DOE-2[2]对哈尔滨、北京、上海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。1模拟方案设计基本条件城市不同、过渡季新风方式不同，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S-N或正E-W。当标准层面积较大时

3、，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。1.正交表安排与水平取值由于正交试验方法[3]具有优选安排模拟、减少模拟次数、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，在正交表中用“1”、“2”等数字表示。剩下与负荷有关的因素共11个：墙类型、窗类型、室温、人员密度、灯光散热、设备散热、新风指标、层高、窗墙比、标准层面积、进深。本文取各因子等水平数2。因为不作方差分析，故不考虑交互作用，各单因子安

4、排可随机。正交试验安排及水平取值见表1、表2。表1正交模拟安排L12(211)试验号墙类型窗类型室内温度人员密度灯光散热设备散热新风指标层高窗墙比标准层面积进深1234567891011111111111111211111222222311222111222412122122112512212212121612221221211721221122121821212221112921122212211102221111221211221212111221222112121221注：分内外区时完全套用本表；不分内外区时无进深，第11列置空。表正交模拟因子与其他因素取值因子水平1水平2墙类型哈尔滨3

5、00mm厚页岩陶粒空心砌块，外贴120厚实心砖，K=/(m2·K)300mm厚页岩陶粒空心砌块，K=/(m2·K)北京300mm厚页岩陶粒空心砌块，K=/(m2·K)200mm厚加气混凝土，K=/(m2·K)上海200mm厚KM非承重空心砖，孔隙率>25%，K=/(m2·K)240mm厚KP承重多孔砖，孔隙率K=/(m2·K)窗类型哈尔滨北京5F+12A+5L,K=/(m2·K),Cs=5F+12A+5F,K=/(m2·K),Cs=上海10mm镀膜热反射玻璃，K=/(m2·K)，Cs=6mm透明浮法玻璃，K=/(m2·K)，Cs=夏季设计室温(℃)2427人员密度(p/m2)灯光散热(W/m2

6、)2030设备散热(W/m2)2040新风指标(m3/p·h)1730层高(m)4窗墙比(%)标准层面积(m2)分内外区1400XX不分内外区8001400进深(m)46其他因素取值标准层长宽比1:1标准层方位N-S或W-E非空调面积比占整个标准层面积的25%，位于核心区窗内外遮阳无冬季设计室温(℃)20注：5F+12A+5L表示双层中空玻璃，外层是5mm厚浮法玻璃，内层是5mm低辐射玻璃，中间是12mm的空气层；Cs是玻璃的遮挡系数表2中各因子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，“1”水平较“2”水平节能。由于已经有了三类基本不同条件：不同城市、不

7、同新风方式、内外是否分区；又每次正交表需进行12次模拟，故一共要进行3×3×2×12=216次模拟，得出216组全年逐时冷负荷供处理成设计冷负荷与全年耗冷量等。1.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7/12℃，简化地设定空调系统最小允许