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严寒地区近零能耗办公建筑负荷特性分析

沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2024年第1期40卷 141-147页

作者：王庆辉马语辰黄凯良冯国会徐宁沈阳建筑大学市政与环境工程学院辽宁沈阳110168 辽宁省建设科学研究院有限责任公司辽宁沈阳110005

目的研究严寒地区某近零能耗办公建筑负荷特性,以便逐步完善近零能耗办公建筑的性能化设计方案,达到近零能耗建筑预定的性能目标。方法以处于设计阶段的某近零能耗办公建筑为研究对象,使用DesignBuilder软件对参照建筑与目标建筑分别... 详细信息

目的研究严寒地区某近零能耗办公建筑负荷特性,以便逐步完善近零能耗办公建筑的性能化设计方案,达到近零能耗建筑预定的性能目标。方法以处于设计阶段的某近零能耗办公建筑为研究对象,使用DesignBuilder软件对参照建筑与目标建筑分别进行能耗模拟,并对结果进行分析比较。结果目标建筑全年累计热负荷指标为15.96 (kW·h)/m^(2),全年累计冷负荷指标为19.94 (kW·h)/m^(2);目标建筑与65%的节能建筑相比,累计总负荷指标降低45.86%,热负荷指标降低64.34%,冷负荷指标降低5.89%。结论近零能耗办公建筑夏季冷负荷指标略高于冬季热负荷指标,各项节能技术对降低热负荷指标及累计总负荷指标均有促进作用,内部热扰和外窗太阳得热对冷热负荷指标影响应予以重视。

关键词：严寒地区近零能耗建筑办公建筑 DesignBuilder 负荷模拟

高海拔地区铁路隧道施工期围岩热流密度数值模拟

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科学技术与工程 2024年第15期24卷 6459-6465页

作者：冯国会李兆星孙佳琳黄凯良沈阳建筑大学市政与环境工程学院沈阳110168

冷负荷预测是隧道施工的重要任务,目前传统隧道冷负荷预测方法无法满足高海拔铁路隧道施工环境。为高海拔铁路隧道的冷负荷预测提供准确方法,建立一个热湿耦合多孔介质模型,考虑围岩孔隙率和低压环境对隧道围岩热流密度的影响。建立高... 详细信息

冷负荷预测是隧道施工的重要任务,目前传统隧道冷负荷预测方法无法满足高海拔铁路隧道施工环境。为高海拔铁路隧道的冷负荷预测提供准确方法,建立一个热湿耦合多孔介质模型,考虑围岩孔隙率和低压环境对隧道围岩热流密度的影响。建立高海拔铁路隧道围岩热流密度预测模型,分析渗流水和衬砌的存在对围岩热流密度的影响,对比不同环境参数对围岩热流密度的影响。结果表明,隧道的冷负荷取决于围岩的热流密度。预测模型可以准确计算隧道围岩热流密度,其均方根误差为0.573 W/m^(2)。围岩渗流水和衬砌对隧道热湿环境产生显著影响。压力对围岩热流密度的影响最小。围岩温度每升高10℃时,围岩初始热流密度增加了58.74 W/m^(2)。此外,每当隧道目标温度增加4℃或孔隙率增加0.1,分别导致围岩初始热流密度减少了23.5、0.14 W/m^(2)。研究结果可以为实际高海拔铁路隧道工程的冷负荷预测提供新的理论方法和参考依据。

关键词：低压环境热湿耦合多孔介质热流密度预测模型

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严寒地区透光补热塔补热特性研究

太阳能学报 2023年第7期44卷 229-234页

作者：黄凯良尹春亚冯国会郝禹翔江明志沈阳建筑大学市政与环境工程学院沈阳110168

提出一种改进的冷却塔逆用为地源热泵补热的方法,以严寒地区太阳能透光补热塔装置为研究对象,建立补热塔数学模型,通过数值模拟和实验测试研究补热塔装置透光结构面积、液-气比、空气流向对补热的影响。结果表明:在补热塔日运行周期内,... 详细信息

提出一种改进的冷却塔逆用为地源热泵补热的方法,以严寒地区太阳能透光补热塔装置为研究对象,建立补热塔数学模型,通过数值模拟和实验测试研究补热塔装置透光结构面积、液-气比、空气流向对补热的影响。结果表明:在补热塔日运行周期内,双侧透光结构补热塔循环水出口温度平均升高0.5℃,换热量增加147.4 kW;综合分析换热效率和能效比可知,液-气比控制在0.58时换热效果最佳;逆流式补热塔比顺流式补热塔的吸热效率高13%,换热量高5.4 kW,进出口循环水温差增加0.6℃,故选用逆流式补热塔。

关键词：冷却塔太阳能地源热泵透光结构面积液-气比逆流式

基于TRNSYS的严寒地区地热辅助的空气源热泵系统研究

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流体机械 2023年第7期51卷 83-90页

作者：黄凯良侯旭冯国会沈阳建筑大学沈阳110168

针对空气源热泵在严寒地区运行能效受室外低温影响较大的问题,本文通过换热器模块把土壤区域换热器与空气源热泵系统并联,设计了地热辅助的空气源热泵系统,并通过TRNSYSY模拟软件对空气源热泵(ASHP)与地热辅助的空气源热泵(AGAASHP)系... 详细信息

针对空气源热泵在严寒地区运行能效受室外低温影响较大的问题,本文通过换热器模块把土壤区域换热器与空气源热泵系统并联,设计了地热辅助的空气源热泵系统,并通过TRNSYSY模拟软件对空气源热泵(ASHP)与地热辅助的空气源热泵(AGAASHP)系统进行对比分析。模拟结果表明:AGAASHP耦合系统的采暖季平均COP为2.37,供暖水温达到45℃以上,且AGAASHP系统的供热效果优于ASHP系统;同时,通过土壤区域换热器埋管深度的单目标优化设计,耦合系统在保障土壤热平衡和良好供暖效果的基础上,优化了5%比例的埋管深度,在一定程度上节省了系统初投资。耦合系统相对于单空气源系统而言,不仅提高了供热稳定性,且可以解决供暖季最不利工况下空气源热泵适应性不足的问题,更加的高效节能。

关键词：空气源热泵 TRNSYS模拟 AGAASHP系统土壤热平衡高效节能

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严寒地区超低能耗建筑夜间通风节能潜力分析

沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2022年第3期38卷 520-527页

作者：李晓旭黄凯良冯国会张东旭沈阳建筑大学市政与环境工程学院辽宁沈阳110168

目的利用夜间通风降温技术对严寒地区超低能耗建筑进行研究,分析不同夜间通风换气量下制冷系统的耗能情况。方法以沈阳超低能耗建筑为模型,利用DeST软件对该建筑模型进行夜间通风模拟,实验测试对模拟结果进行验证,再对建筑模型进行不同... 详细信息

目的利用夜间通风降温技术对严寒地区超低能耗建筑进行研究,分析不同夜间通风换气量下制冷系统的耗能情况。方法以沈阳超低能耗建筑为模型,利用DeST软件对该建筑模型进行夜间通风模拟,实验测试对模拟结果进行验证,再对建筑模型进行不同夜间通风方案进行模拟。结果夜间通风室内温度的模拟结果与实测数据结果整体趋势一致。室内温度峰值与建筑冷负荷皆随着通风换气次数的增加呈现先陡后缓的下降趋势。建筑制冷系统的耗电曲线随着通风换气次数的增加呈现先下降后上升的趋势。夜间通风换气次数在6~8次/h内节能效果最佳。7月份建议采用夜间自然通风节能效果更佳。6、8、9月份在最佳夜间通风方案下的节能率为20.8%、11.11%、29.32%。结论DeST软件可以对严寒地区超低能耗建筑进行夜间通风节能效果分析。严寒地区超低能耗建筑利用夜间通风有助于降低室内峰值温度、建筑冷负荷以及制冷系统耗电量。

关键词：超低能耗建筑夜间通风 DeST 风机能耗空调能耗

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近零能耗建筑地面辐射供暖末端设计参数优化

沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2022年第3期38卷 512-519页

作者：冯国会王茜如黄凯良常莎莎崔航沈阳建筑大学市政与环境工程学院辽宁沈阳110168

目的研究近零能耗建筑地热盘管间距和供水温度之间的最佳匹配模式,解决地面辐射供暖末端参数设计不合理造成的室内温度过高、热泵机组能效偏低等问题。方法利用TRNSYS软件计算并分析近零能耗建筑热负荷特征,建立能源系统模型,分析末端... 详细信息

目的研究近零能耗建筑地热盘管间距和供水温度之间的最佳匹配模式,解决地面辐射供暖末端参数设计不合理造成的室内温度过高、热泵机组能效偏低等问题。方法利用TRNSYS软件计算并分析近零能耗建筑热负荷特征,建立能源系统模型,分析末端参数对室内温度、热舒适、系统能耗的影响,对盘管间距和供水温度进行优化。结果近零能耗建筑利用土壤源热泵结合地面辐射供暖末端供热,当盘管间距200mm,热泵供水温度35℃,供暖季初期和末期室温偏高,热舒适性较差。供水温度不变,增大盘管间距至400mm,热舒适性提高。盘管间距不变,降低供水温度至30℃,热舒适性达到Ⅱ级。降低供水温度30℃与45℃相比热泵能效提升12.57%,能源系统供暖季总能耗降低145.5kW·h。结论近零能耗建筑供暖季热负荷比普通建筑低,可增大盘管间距为300~400mm,降低供水温度为30~35℃,使建筑的热舒适性提高,降低系统能耗。

关键词：近零能耗建筑地面辐射供暖 TRNSYS模拟热舒适节能

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热泵谷电蓄热供暖系统设计匹配模式的研究

沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2022年第4期38卷 714-722页

作者：冯国会李艾浓常莎莎黄凯良张磊沈阳建筑大学市政与环境工程学院辽宁沈阳110168

目的对热泵谷电蓄热供暖系统中蓄热水箱放置于热泵机组的源侧和负荷侧的设计形式、夜间谷电向水箱蓄热时为用户末端供暖的热量来源的不同匹配模式进行研究。方法利用模拟软件TRNSYS对热泵谷电蓄热供暖系统的不同设计形式和匹配模式建立... 详细信息

目的对热泵谷电蓄热供暖系统中蓄热水箱放置于热泵机组的源侧和负荷侧的设计形式、夜间谷电向水箱蓄热时为用户末端供暖的热量来源的不同匹配模式进行研究。方法利用模拟软件TRNSYS对热泵谷电蓄热供暖系统的不同设计形式和匹配模式建立仿真模型,在供暖季进行模拟分析,得到系统的性能与经济参数。通过Origin对建筑热负荷与不同设计形式之间的关系建立非线性曲线,进行拟合分析。结果源侧水箱的设计形式系统COP为2.36,耗电量为4578.10 kW·h、年电费2179.46元、初投资18080元;负荷侧水箱的3种匹配模式系统COP在3.08~3.29,耗电量在6438.12~7936.12 kW·h,年电费在2638.69~3229.88元,初投资在33580~38180元。建立的建筑热负荷与源侧水箱的设计形式之间关系的曲线表达式为y=2076.71 χ^(2)+0.96;与负荷侧水箱的设计形式的曲线表达式为y=2442.54 χ^(2)+1。结论设计形式为源侧水箱的经济性更佳,负荷侧水箱系统性能更佳;匹配模式热泵放热的经济性更佳,水箱放热的系统性能更佳。

关键词：谷电蓄热运行匹配 TRNSYS 供暖系统热泵系统

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近零能耗建筑碳排放及影响因素分析

气候变化研究进展 2022年第2期18卷 205-214页

作者：冯国会崔航常莎莎黄凯良王茜如沈阳建筑大学沈阳110168

基于全生命周期评价理论,建立了建筑全生命周期碳排放计算模型,以严寒地区某近零能耗建筑为例,开展了建筑全生命周期碳排放核算。同时,选取了建筑保温材料类型、保温材料厚度、窗户类型、窗墙面积比、供暖系统形式以及建筑使用寿命等影... 详细信息

基于全生命周期评价理论,建立了建筑全生命周期碳排放计算模型,以严寒地区某近零能耗建筑为例,开展了建筑全生命周期碳排放核算。同时,选取了建筑保温材料类型、保温材料厚度、窗户类型、窗墙面积比、供暖系统形式以及建筑使用寿命等影响因素,开展了建筑碳排放影响因素研究。结果表明:近零能耗建筑全生命周期内建材生产运输、建筑施工、建筑运行以及建筑拆除清理阶段碳排放占比分别为51.3%、1.3%、47.3%、0.1%;通过采用低碳环保材料、保温材料厚度在160~260 mm之间、窗墙面积比在0.1~0.2之间、采用太阳能+地源热泵供能方式以及延长建筑使用寿命能够降低建筑全生命周期年均碳排放。

关键词：近零能耗建筑全生命周期评价影响因素碳排放

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近零能耗建筑光伏幕墙系统换热优化研究

沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2023年第2期39卷 314-322页

作者：程昱茜吕雪冯国会黄凯良王天雨沈阳建筑大学市政与环境工程学院辽宁沈阳110168

目的对近零能耗建筑光伏幕墙系统进行优化研究,改善系统的性能和提高热效率。方法利用FLUENT软件对沈阳建筑大学近零能耗建筑光伏幕墙系统建模,从空腔厚度、出风口布置、室外温度等方面进行模拟。结果通过模拟分析得出,光伏幕墙系统... 详细信息

目的对近零能耗建筑光伏幕墙系统进行优化研究,改善系统的性能和提高热效率。方法利用FLUENT软件对沈阳建筑大学近零能耗建筑光伏幕墙系统建模,从空腔厚度、出风口布置、室外温度等方面进行模拟。结果通过模拟分析得出,光伏幕墙系统空腔厚度优化对系统热效率的影响较大,空腔厚度优化为80 mm,与原模型相比换热效率提升了4.1%,在此基础上将出风口宽×高优化为350 mm×350 mm,换热效率可以进一步提升0.6%;在双出风口的情况下,当两出风口间距不大于PVT集热器总长度一半时,风口布置越均匀,空腔内温度场分布越均匀;室外环境的模拟结果显示光伏幕墙系统工作的环境温度越高,换热效果越好。结论对光伏幕墙系统的物理参数及工作环境进行优化,改善空腔内温度分布情况,可以有效地提升系统换热效率。

关键词： PVT集热器光伏幕墙空腔换热效率 FLUENT