热计量模式下居住建筑耗热量分摊模型研究

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随着我国经济快速增长、居民生活水平提高,居住建筑采暖能耗也快速增长。目前,采暖能耗占社会总商品能源消耗的6.93%,因此,降低冬季采暖能耗是实现建筑节能的重要途径。在欧洲,采暖热计量技术有80多年的使用历程,我国推行热计量技术也有20多年的时间,经研究和实践证明,热计量技术在降低采暖能耗方面有巨大潜力。但是,在基于楼栋热计量采暖系统运行中发现,各用户耗热量分摊比例计算成为一个难题,也制约了热计量技术的大规模推广和应用。所以,建立合理、公平的耗热量分摊模型,对推动热计量技术的大规模应用有重要促进作用。在已投入使用的热计量系统中,基本都是采用以下三个指标进行热分摊:用户建筑面积、实际供热量和热舒适水平。基于建筑面积分摊方式,类似于传统的福利性供热模式下热分摊方式,不利于建筑节能;而按照实际供热量的方式,初投资过多,运行、维护困难;基于热舒适的热分摊可行性较高,但无法排除太阳辐射对室内温度的影响。通过对比以往热计量系统,本文在热舒适分摊模型基础上,建立了用户耗热量分摊体系及用户分摊系数模型。基于建筑热负荷因素的方差分析,首先提出建筑耗热量分摊体系。根据围护结构特点,将为保持建筑整体热环境而产生的耗热量,定义为公共耗热量,由全体用户基于建筑面积分摊;将单独用于提高用户自身热舒适的耗热量,定义为可变耗热量,每位用户有效耗热量是公共耗热量与可变耗热量之和。然后,基于房间和围护结构热平衡分析,推导出有效耗热量计算公式和耗热量分摊系数公式。在推导有效耗热量过程中,所建立的动态传热模型有:(1)基于频域回归方法,建立非透明围护结构动态传热模型;(2)建立平板蓄热模型,模拟太阳辐射对用户热负荷产生的影响;(3)透明围护结构传热模型。为验证本文耗热量分摊模型,本文利用大连市某低能耗建筑的实测数据对文中模型进行了检验。结果显示,在计算值与实测值累积耗热量对比中,在累积14h以后,相对误差保持在10%以下;在累积17h以后,相对误差保持在7%以下,满足工程要求,也证明了本文耗热量模型合理性。
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