间歇采暖工况不同采暖系统能耗及运行策略研究

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能源是人类社会赖以生存的重要资源。在我国的能源消耗中,建筑能耗占有重大的比例。随着国家“十三五”规划中对城镇居民生活水平要求的不断提高,全国范围内冬季供暖的区域不断扩大,因此,建筑能耗中供暖系统的能耗所占的比例呈不断上升趋势,是建筑节能的一个重要的关注点。对于夏热冬冷地区的公共商业建筑而言,由于建筑运行时间段的特殊性,常采用间歇供暖的运行方式,为了研究间歇供暖工况下,不同供暖系统的运行能耗以及不同供暖系统间歇运行策略的能耗特性及变化规律,本文以某厂区办公楼为案例建筑,建立了该建筑的物理模型,在该建筑的物理模型内构建了各种不同形式的供暖系统模型,在具有典型性的外部气象条件(长江以北的蚌埠市与长江以南的南昌市气象参数)以及内部热源扰动情况下对该建筑进行了模拟计算。采用建筑动态能耗模拟计算软件Energyplus对该建筑的冬季的供暖逐时负荷进行了计算,分析了持续保证室内设计温度与间歇调整室内设计温度时,建筑内部动态供暖负荷的变化特性以及影响负荷变化规律的内外因素;对建筑内采用不同形式的供暖系统(散热器末端的热水系统、低温辐射地板末端的热水系统以及风机盘管末端的空气—热水系统)时,在持续运行工况下和间歇运行工况下的能耗差异进行了分析,同时横向对比了三种供暖系统的运行能耗,并分析了存在差异的原因。本文针对三类可行的供暖系统间歇运行的运行策略进行了研究,分析了在各个运行方案下,不同供暖系统的运行能耗,综合不同运行策略下的节能效果,给出了不同系统所合适的运行策略。通过本文的研究,可以看出,建筑物所处地区的气象参数、室内的热源条件、室内热源的作息情况、以及建筑内各个物体的蓄热情况是造成建筑供暖负荷差异与变化的重要因素;相较于持续供暖,在适宜的时间段内进行间歇供暖,能够获得较多的节能量,对于散热器为末端的系统而言,节能效果为36%,低温辐射地板末端的供暖系统,节能效果为72%,对于热水—空气系统,节能效果为52%,通过不同系统的横向比较可以发现,采用辐射地板末端的热水系统在间歇供暖时具有最低的能耗。通过对供暖策略的研究得出,低温辐射地板供暖适用于供暖时段提前的运行策略,而风机盘管系统适用于供暖时段按人员作息分布的运行策略。通过本文的研究,能够在理论上为建筑工程的供暖设计与供暖运行策略的设定提供一定的理论依据。
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