建筑物复合能量系统集成建模的策略研究及在设计层面的实现 - 没有幻灯

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1、建筑物复合能量系统集成建模的策略研究及在设计层面的实现答辩人胡文斌指导教师华贲教授二○○二年六月华南理工大学工学博士学位论文本课题是国家重点基础研究发展规划项目高效节能的关键科学问题针对节能技术的重大需求领域建筑物中的研究属于能量利用系统的研究范畴1.我国建筑能耗现状：（1）我国建筑物耗能约占总能耗的10％左右，右图反映了各部分能耗所占比重；（2）与同气候条件的发达国家相比，我国单位建筑面积的采暖能耗为他们的3倍左右；（3）空调住宅能耗约为一般住宅能耗的6～7倍；住宅面积迅速增长，年增长率10亿m2，九五期间增加55亿m2，2020年将达500亿m2，能耗需求剧增。一、我国建筑能

2、耗现状与研究现状建筑节能是国民经济发展的重大需求2.建筑节能的研究现状（1）建筑主体节能加强围护结构的隔热保温性能；（2）设备系统的节能提高设备系统的效率，大力挖掘可再生能源；（3）物业设施管理新兴的物业管理公司，物业管理法规的不断完善；（4）投资核算与技术经济比较概预算与技术经济核算一、我国建筑能耗现状与研究现状建筑主体节能设备系统节能能源规划与技术经济分析物业设施管理帆船运输人工运输临时架桥AllRightsReserved,2002帆船运输帆船运输建筑节能中的“孤岛”效应1.给定有用能单价下，围护结构的优化设计2.考虑多能源构成和热电冷联产技术，降低建筑物用能成本3.可再生

3、能源利用系统的优化，降低建筑物用能成本：4.有用能单价与围护结构用能优化权衡的多次迭代二、本论文的对策－－整体优化三、本论文研究技术路线整体策略框图与模型设计层面实施1.建筑物复合能量系统多层次集成建模的内涵（1）系统多层次建模是基于设计、运行、控制三层次和技术与管理两个方面的集成建模。（2）三层次的划分基于时间角度，设计贯穿系统的寿命周期；运行是针对季节、昼夜天候变化而采取优化用能措施；控制则是实时变化条件下的优化操作，它涉及到系统在时、分、秒时间尺度上的运行和管理。（3）集成建模研究工作的关键是三个层次模型之间集成关系的揭示和描述。四、总体策略2.集成建模策略实施的四个模型（

4、1）组元的物理模型描述组元静、动态运行特性，是建筑物复合能量系统集成建模的基础（2）流结构模型描述组元在不同时间尺度上的联结关系（3）功能层次模型建立在组元与流结构定量描述的基础上对系统不同层次联结关系的描述（4）软件开发模型集成策略的软件开发模式四、总体策略科学决策优化运营快速反应设计层运行层控制层3.集成建模策略的层次结构描述四、总体策略五、模型描述－－组元的物理模型如何描述？纷繁复杂的建筑物能量系统共同的组元结构提炼具体的系统抽象的组元物质能量资金信息备件人件组元面向对象描述组元OMT描述描述方法描述五、模型描述－－组元的物理模型实例解释ENTITY:Buildingisc

5、omposedof:SETOFEnvelopecontains:SETOFSpaceENDENTITY；ENTITY:Spaceiscomposedof:SETOFSurfaceENDENTITY；ENTITY:Surfacehasareaof:REALiscomposedof:SETOFLineissurfaceof:Envelopeisfaceof:SpaceENDENTITY；…...实例解释实例解释流是指在组元之间发生，并把组元联结起来，构成有一定功能、一定目标、一定结构的，具有流动和传递特性的客体。（1）物流能流的载体（2）能流描述能量转换、利用和回收中的普遍规律（3）

6、资金流依附于前两者，如资金投入、运行能耗（4）信息流贯穿于三层次，设计层为信息交换（5）人件流涉及控制管理层次（6）备件流涉及控制管理层次六、模型描述－－流结构模型组元1组元2组元n设计层次的流联结组元1组元2组元n运行层次的流联结组元1组元2组元n控制层次的流联结设定的外界条件实时的外界条件季节昼夜实时的外界条件时分秒………科学决策优化运营快速反应六、模型描述－－流结构模型建筑物复合能量系统的能流网络图（1）能源层常规能源和可再生能源；（2）能源转换层实线所示的为分布式热电冷三联供系统；虚线所示的为可再生能源转换系统；（3）用户层围护结构用能子系统。消耗能源，获取有用能，包括电

7、能、空调冷量、采暖热量、生活用热等；（4）约束层约束层研究影响各种有用能需求量的因素。六、模型描述－－流结构模型夜间通风与机械混合通风Cambridge,UK墙体蓄冷与蒸发冷却California,USA太阳能吸附除湿制冷Stockholm,Sweden地源热泵Schwerzenbach,Switzerland可再生能源利用示范工程摘自IEAAnnex分布式建筑物能量系统能流网络图的重要意义（1）供各种终端用能选择最优、最有竞争力的技术方案和相应的辅助方案；（2）能流网络图是对建