检索结果-南通市图书馆

作者：洪诗艺浙江大学

学位级别：硕士

太阳能烟囱是利用太阳能热压增强室内自然通风的一种低碳、节能的被动式技术,正在被越来越多的应用于建筑中。然而,太阳能烟囱通风究竟对建筑全年节能有多大的影响,却鲜有研究报道。本文针对这个问题,开展了太阳能烟囱通风量预测模型的... 详细信息

太阳能烟囱是利用太阳能热压增强室内自然通风的一种低碳、节能的被动式技术,正在被越来越多的应用于建筑中。然而,太阳能烟囱通风究竟对建筑全年节能有多大的影响,却鲜有研究报道。本文针对这个问题,开展了太阳能烟囱通风量预测模型的研究,以及基于能耗模拟软件的太阳能烟囱通风节能潜力评估方法,并评估了中国各气候区代表城市中住宅的太阳能烟囱的通风能力和节能性能。首先,在实验室中用电加热板模拟太阳能吸热墙,通过太阳能烟囱等比例模型实验研究入口尺寸对烟囱通风量的影响,结果发现入口管段尺寸需要和烟囱尺寸匹配,过小会限制烟囱流量;当尺寸接近烟囱通道尺寸时,对流量的影响逐渐消失;继续增大尺寸,对流量的继续提升效果减弱。接着,在一实际住宅建筑中进行了太阳能烟囱通风性能的场地实验,通过多个星期的连续测试,发现太阳能烟囱不仅在太阳辐射充足时提供了显著的通风量,而且在太阳辐射较弱的阴雨天甚至无辐射的夜间同样可以提供足量的自然通风。在这种情况下,室内温度往往高于烟囱内的温度,后者又高于室外温度。为区别于太阳能驱动下的“正常”温度分布状态（烟囱内温度＞室外温度）,本研究将这种由室内热源作为热压来源的温度分布称为“逆分布状态”。由于逆分布状态的存在,该场地实验中绝大多数时刻房间的通风量都大于每小时1个换气次数。然而,现有的能耗模拟软件energyplus中的烟囱模型并未考虑到“逆分布状态”下的通风,无法预测太阳能烟囱的夜间通风量。基于实验数据,本研究完善了太阳能烟囱预测模型,得到基于室内温度、烟囱出口温度、室外温度三者关系的修正后的太阳能烟囱流量模型,并通过拟合,获得了模型所需的流量系数,使得模型可用于预测太阳能烟囱建筑的全年能耗。随后,通过改写energyplus中太阳能烟囱部分的源代码,将修改后模型植入,并使之能与主程序耦合。用户可以通过输入的烟囱结构参数、流量系数等参数,快速的模拟计算太阳能烟囱建筑通风量和全年能耗数据,用以评估太阳能烟囱通风的节能潜力。最后,本文在一近零能耗住宅模型上,加装了太阳能烟囱模块和相应的HVAC系统,建立了 energyplus计算模型,以研究太阳能烟囱在不同气候区的节能效果。通过模拟该太阳能烟囱建筑在全国不同气候地区的七个典型城市的能耗情况,对比有无太阳能烟囱的HVAC能耗,探讨了太阳能烟囱建筑的能耗表现和节能效果。研究发现在合理控制太阳能烟囱流量后,在建筑中应用太阳能烟囱可以有效节能。太阳能烟囱节能主要体现在两方面,1)降低机械通风的风机（DOAS）能耗,2)通过增强的自然通风,减少供暖和空调的能耗。太阳能烟囱自然通风的机械通风节能表现突出,在寒冷地区,由于室外温度低,室内外温差引起的热压导致的自然通风占很大比重,风机节能比例均超过90%,高于夏热冬冷地区和炎热地区。各地区太阳能烟囱建筑总HVAC节能量在156.8-727.6 KWh之间。其中夏热冬冷地区由于四季分明,被动加热和被动冷却的节能量大于其他地区,因此节能潜力高于炎热地区和寒冷地区。炎热地区,如广州,由于本身冷负荷较高,烟囱通风又大多来自太阳辐射,因此节能量比其他城市要低。综上所述,太阳能烟囱通风的节能潜力较大,在太阳辐射和内热源的共同驱动下,可以在全年的大部分时间均提供可观的自然通风量。本文研究针对住宅,住宅体量小,通风需求也较小,如果通风需求量随着建筑体量增大,则节能量也会相应增加。这是由于太阳能烟囱的运行成本不会增加,甚至为零。

关键词： energyplus 太阳能烟囱自然通风数值分析能耗模拟节能评估

西安市某商场冬季室内热分层与空调热负荷的研究

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西安市某商场冬季室内热分层与空调热负荷的研究

作者：李秋实西安建筑科技大学

学位级别：硕士

许多商场在冬季会出现室内温度上高下低的现象,特别是在带有巨大中庭的商场建筑中,由于中庭的烟囱效应,气流在热浮升力的影响下逐渐向顶层聚集,从而出现商场内上高下低的温度分层现象。不均匀的室内温度会给人们带来强烈的不舒适感,这... 详细信息

许多商场在冬季会出现室内温度上高下低的现象,特别是在带有巨大中庭的商场建筑中,由于中庭的烟囱效应,气流在热浮升力的影响下逐渐向顶层聚集,从而出现商场内上高下低的温度分层现象。不均匀的室内温度会给人们带来强烈的不舒适感,这不仅会影响消费者的购物欲望,更造成了极大的能源浪费。但由于相关规范及理论的不完善,导致该问题一直没有得到很好地解决。本文以西安市某商场为研究对象,在冬季对商场内温度、人员以及灯光照度等进行了测试,发现该商场内上层温度明显偏高,且存在严重的温度分层现象。针对上述问题,利用energyplus软件,根据现有建筑的基本情况进行建模,根据所得实测数据计算出实际工况下的每层热负荷值,并与设计工况下的每层热负荷值进行对比分析,得到该建筑热负荷变化的一般规律,经过进一步的理论计算与分析,总结归纳出该建筑的负荷迁移系数Ki。负荷迁移系数Ki的提出,在一定程度上反映出了冬季商场内负荷分布情况,可以利用负荷迁移系数Ki,提出解决冬季商场热分层的具体方案。在解决热分层的各种措施中,论文选择了改变送风量与排风量发热两种措施,并利用CFD软件进行模拟验证,即改变送风量与排风量。通过对比建筑模型的温度场与速度场,发现在变送风模型与变排风模型中,室内温度分布均比原始模型均匀,温度梯度明显降低,在变送风模型中,温度梯度比原始模型下降了0.8℃左右,在变排风模型中,温度梯度比原始模型下降了0.4℃左右,两种模型均对室内温度分层现象有一定的改善效果,证明可以利用负荷迁移系数Ki来调整空调方案,进行室内温度的调节。

关键词：热分层空调热负荷热负荷修正系数 energyplus 数值模拟

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太阳辐射对地板供冷性能的影响

太阳辐射对地板供冷性能的影响

作者：黄晨昱湖南大学

学位级别：硕士

高大办公建筑具有透明围护结构多、进入室内的太阳辐射强、围护结构壁面温度高的特点,在这些场合应用以辐射换热为主要换热方式的辐射供冷系统时,辐射末端能够直接吸收太阳短波辐射,使其供冷能力大大增强,同时无需设计复杂的气流组织。... 详细信息

高大办公建筑具有透明围护结构多、进入室内的太阳辐射强、围护结构壁面温度高的特点,在这些场合应用以辐射换热为主要换热方式的辐射供冷系统时,辐射末端能够直接吸收太阳短波辐射,使其供冷能力大大增强,同时无需设计复杂的气流组织。因此本文系统性分析了不同窗墙比下太阳辐射得热对辐射地板供冷能力、补充冷源风机盘管系统设计容量及建筑总能耗的影响。本文首先对辐射地板供冷系统的换热特性进行了理论分析,总结归纳了目前计算辐射地板表面换热量及供冷能力的规范及方法,并指出将现有手册规范中的计算方法应用于室内入射太阳辐射较强的场合会导致其计算结果偏小。其次,以长沙地区某一实验房间为研究对象,基于energyplus软件建立了采用辐射地板结合风机盘管供冷空调系统的实验房间数值模型。通过将数值模型在实测日室外气象参数及太阳辐射强度下的模拟结果与实测结果进行对比,验证了所建数值模型以及相关参数设置的正确性和模拟软件的可靠性。然后,对不同窗墙比和室外太阳辐射强度工况下的数值模型进行模拟,分析了太阳辐射对辐射地板供冷能力和风机盘管系统设计容量的影响。进而通过曲线拟合的方法提出了一种以窗墙比和太阳总辐射强度作为自变量的辐射地板供冷能力简化计算方法,为不同的辐射地板结合风机盘管供冷空调系统容量设计提供参考依据。最后,采用Ecotect软件结合energyplus软件对不同窗墙比下数值模型在夏季设计日的室内自然采光情况、建筑总能耗及空调能效比进行了详细分析,综合考虑人体对天然采光的需求及建筑总能耗提出:采用辐射地板结合风机盘管供冷空调系统的建筑中,南外窗合理的窗墙比范围为0.3-0.6,且窗墙比控制在0.5左右为宜。

关键词：太阳辐射地板供冷 energyplus 窗墙比供冷能力建筑能耗

基于建筑能耗评价的绿化屋顶设计研究——以徐州地区办公建筑为例

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基于建筑能耗评价的绿化屋顶设计研究——以徐州地区办公建筑为例

作者：卜璇璇中国矿业大学

学位级别：硕士

近年来,城市化不断发展,建筑能耗大幅增多。屋顶是接受太阳辐射时间最长的围护结构,节能潜力巨大。绿化屋顶在夏季降低空调供冷能耗的幅度较大,节能效果明显,而在冬季降低空调供暖能耗的幅度偏小,因此本文围绕四个关键问题对夏季徐州地... 详细信息

近年来,城市化不断发展,建筑能耗大幅增多。屋顶是接受太阳辐射时间最长的围护结构,节能潜力巨大。绿化屋顶在夏季降低空调供冷能耗的幅度较大,节能效果明显,而在冬季降低空调供暖能耗的幅度偏小,因此本文围绕四个关键问题对夏季徐州地区办公建筑绿化屋顶进行研究。首先,通过实测和调查问卷的方法回答徐州地区绿化屋顶的现状如何:本研究实地调研徐州13栋绿化屋顶建筑,选取其中两栋办公建筑进行问卷调研和为期一周的实测。(1)通过SPSS分析调查问卷信度和效度,物资市场和江苏家天下养老服务有限公司信度分别为0.724和0.783,效度分别为0.813和0.798,两者均良好。66%的被调查者认为徐州地区的绿化屋顶面积不充足。(2)实测结果显示,在空调工况下,与无绿化屋顶相比,物资市场2号楼的绿化屋顶建筑室内温度、外表面温度、内表面温度最高值的平均值(实测期间每日最高值的平均值)分别比其低0.4℃、11.5℃、3.9℃,绿化屋顶顶层房间对应日均单位建筑面积空调冷负荷为1.05k Wh/m,比其低0.21k Wh/m,节能率为16.7%;江苏家天下养老服务有限公司的分别比其低0.5℃、12.0℃、4.1℃,日均单位建筑面积空调冷负荷为1.07k Wh/m2,比其低0.22k Wh/m2,节能率为16.9%。其次,通过文献研究回答办公建筑的能耗评价标准如何:总结比较国内外公共建筑能耗评价标准,例如CEC、EMS-Ⅱ系统、PAL、ECIPB、EUI、照明空调综合能耗等,选择适合的办公建筑能耗评价标准。办公建筑中空调系统能耗所占比例最大,所以选取单位建筑面积空调冷负荷和节能率作为评价标准,单位建筑面积空调冷负荷越小越好,节能率越大越好。再次根据实际案例,简化模型,通过Energy Plus模拟的方法研究如何优化绿化屋顶设计,针对徐州地区,得出以下结论:绿化屋顶的土壤厚度不宜超过0.3m;土壤导热率越小越好;叶面积指数越大越好,可以选取景天科、地毯草、红叶石楠、黄杨、金叶女贞和榕树等;模拟结果显示,徐州地区绿化屋顶建筑的适宜朝向范围为南偏东30°-南偏西15°,最佳朝向为南偏东15°-30°;应尽量选择平屋顶,如果有坡屋顶的设计要求,应将屋顶坡度设置在30°以内。最后回答徐州地区办公建筑绿化屋顶如何进行设计实践:以物资市场2号楼为例,介绍模块化绿化屋顶的设计步骤并给出204元/m左右的成本建议值,在设计中运用上述策略,将能耗结果与物资市场原裸屋顶相比,改造后的物资市场绿化屋顶节能率为27.0%。

关键词：绿化屋顶建筑能耗评价办公建筑 energyplus 夏季

地源热泵空调系统采用不同末端方式的能耗分析

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地源热泵空调系统采用不同末端方式的能耗分析

作者：薛文军西安工程大学

学位级别：硕士

本文采用能耗模拟软件Energy Plus,以地源热泵空调系统为研究对象,对西安地区某一别墅建筑采用不同末端方式的地源热泵空调系统进行了能耗模拟。本文首先对不同空调系统进行了设计;其次介绍了Energy Plus软件的开发背景、工作原理和部... 详细信息

本文采用能耗模拟软件Energy Plus,以地源热泵空调系统为研究对象,对西安地区某一别墅建筑采用不同末端方式的地源热泵空调系统进行了能耗模拟。本文首先对不同空调系统进行了设计;其次介绍了Energy Plus软件的开发背景、工作原理和部分空调部件的数学模型;建立了地源热泵空调系统的两种模型:系统A(地源热泵+辐射吊顶+置换通风),系统B(地源热泵+风机盘管+独立新风),并进行了模拟,对比了能耗模拟结果,并进行了分析;最后对其结果进行了优化。主要研究内容如下:(1)对两种系统A(地源热泵+辐射吊顶+置换通风),系统B(地源热泵+风机盘管+独立新风)进行了设计,以为下一步的模拟做铺垫。(2)进行了全年能耗模拟。模拟结果表明A比B空调系统节能30.88%,是由于辐射板存在辐射和对流两种传热方式,而且作用温度可以提高1℃,因此在满足相同热舒适性的情况下比采用风机盘管节能。(3)A和B空调系统不满足热舒适性小时数分别为738.67和536.33小时,两种系统总不满足小时数都小于全年小时数的20%,都符合LEED认证标准。(4)采用新型建筑外墙材料,模拟结果显示减少能耗3.6%。有效节约能源。(5)使用MLE+(MLE+是MATLAB/Simulink与Enengy Plus的一个界面,用来实现与Enengy Plu的联合模拟,可以实现建筑节能的自动化设计,协同仿真和分析)对不同控制策略进行模拟,不协调的控制策略其电力需求曲线有几个高峰,而节能计划策略相对比较平坦,节能计划策略节省8%用电量,降低42.9%峰值负荷,并增加了太阳能热水系统,以增强系统的稳定性。

关键词：地源热泵辐射板风机盘管能耗分析 energyplus

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CDM框架下的建筑节能研究

CDM框架下的建筑节能研究

作者：吴露华中科技大学

学位级别：硕士

为应对逐渐加快的以变暖为主要特征的全球性气候变化,世界各地的人们选择携起手来共同面对这个问题,这无疑是人类发展史上的明智之举、长久之计。 1997年《联合国气候变化框架公约》各缔约方在日本京都签订了旨在落实公约目标和推动减... 详细信息

为应对逐渐加快的以变暖为主要特征的全球性气候变化,世界各地的人们选择携起手来共同面对这个问题,这无疑是人类发展史上的明智之举、长久之计。 1997年《联合国气候变化框架公约》各缔约方在日本京都签订了旨在落实公约目标和推动减排进程的《京都议定书》,成为全球合作削减温室气体排放行动的一个里程碑式的协议。CDM是《京都议定书》的“三大机制”之一,它允许发达国家通过提供资金和技术的方式,与发展中国家开展项目合作,在发展中国家进行既符合当地政府可持续发展要求,又产生温室气体减排效果的项目投资,以此换取投资项目所产生的部分或全部减排额度,以相对较低的成本实现发达国家必须履行的减排任务。CDM目前正以其卓越的“双赢”模式为全球温室气体减排贡献力量。全球每年以建筑为排放源的温室气体排放量占总排放量约1/3,而针对建筑的节能减排CDM项目目前为止屈指可数。我国是CDM减排潜力最大国,也是人口数量最多的国家,建筑需求量最大的国家,按人口增长和人民对生活水平需求的提高的趋势看,如果不采取有效建筑节能减排措施,建筑能耗将逐年以较大幅度增长。开发建筑节能CDM项目对我国开展建筑节能工作具有重要的意义。本文研究即以建筑节能CDM项目作为研究对象,在CDM方法学的指导下,以建筑节能技术为理论支撑,以建筑能耗模拟为计算手段,开发建筑节能CDM项目案例,包括确定建筑节能CDM项目的基准线,论证建筑节能CDM项目的额外性,计算建筑节能CDM项目的减排量。论文也对建筑节能CDM项目的推广性进行了分析。本文研究案例基于生态建筑的理论基础上,重点考虑资源与能源的使用效率、建筑材料的选择,进行CDM情景下的节能建筑设计。

关键词： CDM 建筑节能 energyplus 能耗模拟

大空间工业建筑空调系统节能研究——以印刷业轮转车间为例

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大空间工业建筑空调系统节能研究——以印刷业轮转车间为例

作者：张子静太原理工大学

学位级别：硕士

能源的消费与利用是当今社会的热点问题,建设资源节约型、环境友好型社会已经成为我国现阶段发展的迫切目标。我国的民用建筑节能已经起步,一系列政策规范的出台对此类建筑的设计提出了严格的要求,但是工业建筑节能方面的研究与相关规... 详细信息

能源的消费与利用是当今社会的热点问题,建设资源节约型、环境友好型社会已经成为我国现阶段发展的迫切目标。我国的民用建筑节能已经起步,一系列政策规范的出台对此类建筑的设计提出了严格的要求,但是工业建筑节能方面的研究与相关规范几乎是空白。本文以某印刷业的轮转车间为研究对象,建立了大空间大内热源的轮转车间模型,针对其特点设计出两种空调方案,全室空调与分层空调,利用energyplus全负荷能耗模拟软件,对全年8760小时的动态负荷、能耗进行模拟。分析全年冷负荷随时间变化可知：全年中,每个月都存在冷负荷,其极值出现在7月1O日03时,大小为394.2kW,单位面积冷负荷为101.3W/m2,1月份与7月份设备全天运行的冷负荷波动较小,其他月份的冷负荷呈现出明显的季节规律,随着室外温度的升高而升高。分析全年热负荷随时间变化可知：热负荷集中出现在2月初到4月中旬以及9月下旬到12月底,热负荷的极值出现在2月5日09时,大小为122.2kW,单位面积冷负荷为31.4W/m2。1月份、7月份轮转车间全天运行,设备散热量大所以没有热负荷。其余时段,热负荷随着温度的升高而减小,季节特征明显。选取6个典型的运行工况分析冷热负荷、内热源得热、室外干球温度的日变化可知：存在一天之内既有冷负荷又有热负荷的现象,内热源散热是冷、热负荷变化主要的影响因素,同时受到室外干球温度的影响。计算全室空调和分层空调全年累计冷、热负荷值,得出：分层空调的全年累计冷负荷比全室空调的全年累计冷负荷减少了33.7%,净减少值为210MW。分层空调的全年累计热负荷比全室空调的全年累计热负荷增加了12.4%,净增加值为18.7MW,可见冷负荷的净减少量大于热负荷的增加量。分层空调的冷负荷明显降低,热负荷略有上升,冷热负荷的总和减少。分析能耗状况可知：全室空调轮转车间建筑的总能耗为236.1万kWh,单位建筑面积的能耗为606.4kWh/m2。分层空调轮转车间建筑的总能耗为226.0万kWh,单位建筑面积的能耗为580.55kWh/m2。使用分层空调方式可降低总能耗10.1万kWh,节省了4.3%。仅轮转车间一个厂房,每年可节省5.82万元,整个印刷厂一年能够节省46.6万元,节能前景非常可观,并增加了一次能源消耗所占比重,能源结构更加合理。分层空调比全室空调总空调能耗减少了10万kWh,约为13.7%,冷水机组能耗减少了8.3万kwh,约为47%;由于非空调区排风的耗能,风机能耗增加了2.7万kWh,增加了约11%;水泵能耗减少了1.3万kWh,减少了约11.0%;锅炉能耗增加了9.1万kWh,约为3%。分层空调对大空间工业建筑来说是一种节能的空调方式,建议采用。

关键词：工业建筑大空间 energyplus 分层空调能耗

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医院建筑群典型能耗模型研究

医院建筑群典型能耗模型研究

作者：郭夏阳湖南大学

学位级别：硕士

典型建筑能耗模型是建筑进行节能潜力分析、能源管理、能源市场评估、碳排放量计算等建筑能耗分析及应用的基础,因此,构建典型建筑能耗模型具有重要意义。针对目前国内仅对商业建筑和住宅建筑典型模型有较为完善的研究这一情况,本文以... 详细信息

典型建筑能耗模型是建筑进行节能潜力分析、能源管理、能源市场评估、碳排放量计算等建筑能耗分析及应用的基础,因此,构建典型建筑能耗模型具有重要意义。针对目前国内仅对商业建筑和住宅建筑典型模型有较为完善的研究这一情况,本文以长沙地区三甲医院建筑群为研究对象,介绍了构建典型建筑群能耗模型的主要技术路线。并在典型模型的基础上,依据近零能耗标准对于影响医院建筑能耗的因素进行了分析,并计算了对应参数变化的节能潜力,为医院建筑群的节能改造提供了理论支撑。首先,本文通过实地考察、线上信息检索、文献调研等方式对长沙地区13家医院60栋建筑的建筑信息进行了收集,获取到了各医疗建筑的几何尺寸信息、医疗功能分区布局以及空调系统形式。通过查阅规范标准,获取围护结构传热系数、厚度等参数,并通过文献调研设定室内人员密度、照明功率功率密度及人均新风量等热扰信息,最终综合确定了在医疗建筑中的医技楼、门诊楼及住院部三种不同典型建筑能耗模型的几何信息、功能布局、围护结构参数、室内热扰以及空调系统类型等全部参数。将确定好的参数利用Open Studio进行建模,得到了最终三栋医疗楼宇的单位面积能耗,分别为:247.59 k Wh/m,219.58 k Wh/m,149.64k Wh/m。然后,以面积占比为权重,对三栋楼的单位建筑面积能耗进行了加权平均,仿真得到的典型医院模型单位建筑面积能耗为165.75 k Wh/m,将仿真结果与文献调研得到的夏热冬冷地区医院建筑单位面积年均能耗进行横向对比,表明所建立的典型能耗模型的模拟结果在可信范围内。最后,在典型模型的基础上,依据《近零能耗建筑技术标准》(GB/T 51350-2019)中相关参数取值,修改外窗热工参数、照明功率密度、冷机制冷性能系数、锅炉热效率、室内设定温度等参数,分析各节能改造措施对建筑节能潜力的贡献率,并结合工程实际给出对应的节能改造建议。研究结果表明,与基础模型相比,医疗技术建筑模型的外窗热工参数值在对应取值范围内最大具有4.93%的节能潜力;降低照明功率密度可以有效降低单位建筑面积总能耗,与基础模型相比,该门诊楼建筑模型的照明功率密度值最大具有5.66%的节能潜力;提升制冷机组的效率可以有效降低建筑的总能耗,与基础模型相比,门诊楼模型的制冷性能系数值在对应取值范围内最大具有3.56%的节能潜力;提升锅炉的热效率也可以有效降低建筑的总能耗,与基础模型相比,门诊功能建筑模型的锅炉热效率参数值在对应取值范围内最大具有1.43%的节能潜力;在合理范围内,降低冬季室内温度设定值,提高夏季室内温度设定值,均能有效降低能耗,与基础模型相比,医技功能建筑模型的室内温度设定值在对应取值范围内节能潜力最大可达10.53%。综合选取各自目前较高性能参数分析最终的节能潜力,医技楼单位面积总能耗从247.59 k Wh/m下降至164.33 k Wh/m,节能百分比为33.63%。门诊楼单位面积总能耗从219.58 k Wh/m下降至164.37 k Wh/m,节能百分比为25.14%。住院楼单位面积总能耗从149.64 k Wh/m下降至89.16k Wh/m,节能百分比为40.42%。因此,选用合适的外窗材料,设定合适的外窗热工性能参数,是降低建筑本体能耗的有效途径。按建筑不同功能分区,选用合适的节能照明灯具是降低建筑能耗的有效手段。选用节能的冷热源设备可使空调系统有效节能。增加自控系统,使室内温湿度控制在更加合理的范围内,也可以有效节约能耗。本研究为医院建筑的节能设计提供了一定的参考,为相应节能改造措施提供了一定的理论支撑。

关键词：医院建筑能耗模拟典型能耗模型能耗影响因素 OpenStudio energyplus

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基于机器学习的短期建筑供热负荷预测

基于机器学习的短期建筑供热负荷预测

作者：李凯吉林大学

学位级别：硕士

根据国际能源署2019的数据显示,建筑业占全球最终能源消耗的三分之一以上,占直接和间接二氧化碳排放总量的近40%,在建筑的最终能源使用用途中,供热负荷占了很大的比例,对建筑短期负荷进行预测是用于建筑能源管理优化很有潜力的方式,目... 详细信息

根据国际能源署2019的数据显示,建筑业占全球最终能源消耗的三分之一以上,占直接和间接二氧化碳排放总量的近40%,在建筑的最终能源使用用途中,供热负荷占了很大的比例,对建筑短期负荷进行预测是用于建筑能源管理优化很有潜力的方式,目前已经应用的建筑能耗预测方式是基于物理原理的方式,但构建建筑模型需要耗费大量的人力及时间,限制了这种方法大规模推广。给使用机器学习来进行建筑供热负荷预测留下巨大空间。为了获取用于建立机器学习建筑供热负荷预测模型的数据,使用EP(energyplus)建立建筑能耗模型。利用平滑算法和统计方法处理建筑负荷数据的异常数据。通过Pearson相关系数法来选择与建筑供热负荷相关的变量,选取了负荷相关变量及其过去24小时数据作为原始训练数据集,使用统计方法从原始数据集中提取机器学习建筑供热负荷预测模型的输入特征,并使用无监督机器学习算法来提取特征探讨机器学习在负荷相关特征提取的潜力。分别使用由统计方法和无监督机器学习算法提取的输入特征建立基于机器学习的短期建筑供热负荷预测模型,学习算法为基于结构风险最小化及经验风险最小化具有更好泛化能力的支持向量机。使用R2系数发评级预测模型精度。

关键词：供热负荷预测 energyplus 特征提取支持向量回归

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建筑热质与太阳能空气采暖耦合作用研究

建筑热质与太阳能空气采暖耦合作用研究

作者：杨文晓大连理工大学

学位级别：硕士

常规采暖降温方式不仅消耗大量不可再生能源,造成环境污染,还产生了各种人体健康问题。因此,在充分利用自然能源的基础上,探究建筑自身的热调节特性,对于探索符合可持续性发展的建筑室内热环境调节技术具有重要意义。集成了壁挂式太阳... 详细信息

常规采暖降温方式不仅消耗大量不可再生能源,造成环境污染,还产生了各种人体健康问题。因此,在充分利用自然能源的基础上,探究建筑自身的热调节特性,对于探索符合可持续性发展的建筑室内热环境调节技术具有重要意义。集成了壁挂式太阳能空气集热器的太阳能空气采暖建筑可以很好的收集、存储和使用太阳能,但是设计或运行不当容易引起采暖期间室内温度波动较大,夏季过热等问题。研究发现,利用建筑热质的蓄放热特性可以较好地抑制室内温度的波动,因此,针对建筑热质与太阳能空气采暖的耦合作用进行深入研究对推进太阳能建筑的普及应用具有重要的现实意义。首先,本研究应用统计学中变异系数的概念,定义了“温度变异系数”,创造性地提出了热质对室内热稳定性作用的定量评价方法。通过实验数据的分析发现,建筑的总热容量越大其室内热环境越稳定,相同室外环境下不同建筑的相对波动程度只与其总热容量有关。通过energyplus软件的模拟分析,在保持建筑热损失系数不变的条件下,当实验房总热容量减小或增加一倍时,室内温度波动程度分别只减小17%或增加12%。以室温波动程度衡量建筑中热质设计是否合理,当室内温度波动程度不低于室外波动时建筑的总热容量作为合理利用的最小值,当室内温度波动不随建筑总热容量增加而增加时的建筑总热容量作为合理利用的最大值。通过大量模拟数据拟合,得到室温变异系数关于建筑热损失系数和建筑总显热容的计算公式,作为热质设计的依据。其次,冬季实验发现蓄热楼板有增加太阳能空气采暖建筑冬季室内热稳定性的作用,但是,对于顶层或平房来讲,由于屋顶热损失较大,对这一作用有一定的削弱作用。另外,研究发现夏季蓄热楼板的夜间蓄冷对降低白天室内空气温度作用效果明显。经过合理的正交实验设计,利用energyplus软件的模拟分析得出：综合考虑全年的室内环境调节需要,太阳能空气采暖建筑内外热质热容量的最佳比例为5：1,蓄热楼板(内热质)的传热系数越大越好。最后,对太阳能空气采暖建筑建立了描述室内温度动态变化的数学模型,通过解析方法揭示了热质热容量和传热系数的相关性,并提出了“热扩散数”的概念,以表征建筑热量传递速率与建筑总热容量的相对大小的影响。集热器热扩散数则表征了太阳能空气集热器的热量传递速率与建筑总热容量的比值。随着热质内外侧热扩散数和集热器热扩散数的增加,室内空气温度延迟减小;白天室内空气温度波动可以分解成三个波幅和相位不同的波,通过分析各波动的衰减系数,发现热质内侧和外侧热扩散数是影响室内温度波动幅度的主要因素,随着热质内侧热扩散数的增加波动幅度减小,随着热质外侧热扩散数的增加而增加。研究表明在热质传热系数不变的情况下,时间常数越小,全天总热负荷越小,但是一天时间内热负荷波动越大。随着热质内侧对流换热数的增加,夜间热负荷逐渐增加,热负荷波动的幅度增加,延迟时间减小;白天热负荷的延迟时间减小,波动幅值增加;外侧对流换热数的增加,热质外侧热扩散数随着增加,夜晚和白天的延迟时间均减小,波动幅值增加。

关键词：太阳能空气集热器热质温度变异系数 energyplus 计算模型