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低温下建筑室内热湿环境实验模拟与能耗监测分析研究

黄锋  
【摘要】:能源是全球发展和世界经济增长最基本的驱动力,为人类的生存和发展提供物质保障。能源生产和消费中能源使用效率的提高以及人口的增长促使能耗消费量的增加,从而影响了各个国家工业化和城市化的进程。随着全球经济的发展,能源形势严峻,节能的呼声越发高涨,各国政府也纷纷制定节能政策,并将其落到实处。建筑能耗是全社会商品能耗总量的重要组成部分,约占1/3,节能潜力巨大,因此在开展节能工作时应重点关注建筑的能耗。 为了研究低温环境下建筑室内的热湿环境变化规律,设计并搭建围护结构为聚氨酯外保温材料的密闭房间实验平台,实验平台包括制冷装置、加热源、温湿度传感器、智能控制系统、无线接收系统等。着重研究加热源位置、加热源数量和制冷装置在实验过程中是否再制冷对低温状态下建筑室内热湿环境的影响。由实验结果可得:在低温状态下,室内空气热分层现象非常明显,温度随高度的增加呈线性增长,相对湿度在加温前是上高下低,经过加温后相对湿度上低下高。加热源功率和单位小时内温升大小不是呈正比,经过实验得出修正系数为0.95。在低温密闭房间内,两个900W加热源开启30分钟后,对密闭房间进行再制冷,加热源高度增加会使各测点的最终温度增大,相对湿度会出现突降现象。通过实验采集室内热湿环境参数,为LES模型参数输入提供依据,突破了基于室内空气完全混合的气流运动-建筑能量合模式,耦合模拟中CFD提供了区域模型定解所需的关键参数,使得室内环境、建筑能量的数值仿真可靠度大大提高。CFD模拟结果表明:改变加热源热辐射方向对建筑室内温度场影响不大。当两个对称分布的加热源处于加热状态时,热浮力作用产生的上升气流相互扰动,在密闭房间上部空间会出现涡旋。 以合肥市鹏远节能办公楼为研究对象,对其采暖期的模拟能耗和实际监测能耗进行了细致的对比分析,从一栋办公建筑的实际能耗运行情况引出与其有相似用能特点的一般公共建筑的节能潜力的讨论。一般公共建筑的总能耗在很大程度决定于建筑的空调和照明能耗。鹏远节能办公楼采暖季的空调实际能耗符合德国被动式建筑的标准。采用Ecotect建模对鹏远节能办公楼的自然采光进行模拟,结果发现,在同一建筑,添加采光板和导光筒后室内光环境得到不同程度的改善,尤其导光筒的使用大大改善了室内光环境,降低的室内照明能耗。因此,在照明系统中,应充分利用自然光能够大大降低照明能耗。同时提出行为节能对一般公共建筑节能中起到了举足轻重的作用,因此,鼓励企业将节能融入到企业文化中,注重增强员工的节能意识。


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