当前课程知识点：建筑室内热环境模拟及应用 > 第三章 住宅类建筑能耗模拟分析方法 > 03-05-住宅模拟案例-1 > 03-05-住宅模拟案例-1
这一讲我们将结合
三个住宅模拟的案例
对住宅能耗模拟的基本方法
进行详细的介绍
首先第一个案例是
住宅能耗模拟的
优化设计的实际案例
这个建筑物
是位于北京的一个住宅建筑
其中原始案例外墙的k值是2.9
屋面的k值是2.7
外窗的k值是5.7
是单层窗
首先考虑到的第一个节能措施
是增加外墙的保温层
我们有四个可供选择的方案
其中方案一是20毫米的聚苯板
外墙的k值能达到1.4
而方案二 方案三和方案四
是分别增加40毫米 60毫米
和80毫米的保温板
到方案四
外墙的传热系数
可以达到0.55
通过计算可以看到
通过增加保温层
可以显著降低采暖负荷
而空调负荷的变化不太大
通过综合考虑
采暖空调能耗和经济性
可以选择60毫米的保温方案
另外在保持
外围护结构不变的情况下
适当改变内墙的布局
使得建筑物更为通畅
增加自然通风的能力
可以有效的降低
夏季的冷负荷需求
在这个计算案例中
我们通过改变内墙的布局
使得自然通风的能力
原来在五次每小时
提高到十次每小时
通过计算可以看到
通过改善通风之后
空调的冷负荷需求
从原来的8.6千瓦时每平米
降为4.8千瓦时每平米
综合考虑采暖通风的能耗
优先选择改善通风的方案
第三种节能措施
是选用带有Low-e镀膜的
双层玻璃窗
替代掉原来的单层玻璃窗
这种单层玻璃窗的传热系数是5.7
双层Low-e窗的传热系数是3.1
而遮阳系数对于单层窗而言是0.85
对双层窗而言是0.71
通过改变窗户的热性能
我们可以看到采暖负荷
从32.8降低到22.5
而空调冷负荷从4.8降低到2.7
因此通过模拟计算可以看到
改善窗户的热性能
也是非常有效的节能手段之一
第四个节能措施是
减少外窗的面积
在初始方案中
南向窗墙比和北向窗墙比
均为0.6
然后在方案一中
将北向窗墙比改变为0.4
在方案二中将南向窗墙比变为0.4
方案三中将南向和北向的窗墙比
都改为0.4
通过对比这四种方案可以看到
降低北向窗墙比
将有效的降低采暖负荷
而减少南向的窗墙比
却有可能增加采暖负荷
因此综合考虑采暖空调的能耗
选择只减少北向窗墙比的方案一
那第五个节能措施是
增设水平的遮阳板
由于夏季太阳高度较高
水平遮阳板可以遮挡
相当一部分的太阳辐射
有利于降低空调能耗
而到了冬季
太阳高度角相对较低
遮阳板遮挡的
太阳辐射量要比夏季少很多
因此对采暖能耗增加并不显著
因此考虑在南窗上
增加一块一米宽的水平遮阳板
通过模拟分析可以看到
通过增设水平遮阳板
将会使空调冷负荷
从1.9千瓦时每平米
降低到1.5千瓦时每平米
但是采暖负荷从19.9
增长到了22千瓦时每平米
因此综合而言
选择不安装遮阳板的方案
最终我们汇总一下
不同节能措施的总体效果
通过增加保温层
增强自然通风 采用双层窗
以及减少窗墙比等节能措施
可以有效的使空调采暖总能耗
从初始方案的74千瓦时每平米
降低到22千瓦时每平米
总能耗下降了将近70%
因此通过模拟分析的方法
可以有效的分析不同节能措施
对住宅节能的影响
通过前面的分析可以看到
围护结构对住宅建筑空调采暖能耗
具有非常显著的影响
因此在下一步
国家的节能规划之中
需要通过模拟分析的方法
对不同围护结构措施的节能效果
进行综合评估
为不同气候区住宅围护结构
优化分析提供依据
因此我们选择了我国哈尔滨
北京 上海 广州这四个城市
覆盖我国严寒地区 寒冷地区
夏热冬冷地区
夏热冬暖地区进行模拟分析
其中考虑的住宅围护结构参数
包括外墙的传热系数
外窗的性能
其中包括传热系数和遮阳系数
以及建筑物的气密性等等
在计算之中空调采暖设定模式为
在房间中有人
且觉得不舒适时开启空调
这种方式是目前
我国大部分住宅建筑的
空调使用方式
在不空气空调的时候开窗通风
同时考虑我国北方地区
采用集中采暖的方式
设备在整个采暖区
24小时内全部开启
因此在分析哈尔滨与北京时
冬季热负荷计算
采用连续采暖的方式进行计算
在夏季采用部分时间
部分空间的空调使用模式
进行计算
在能耗计算方面
夏季供冷采用分体热泵空调
参考建筑节能设计标准中的设定值
在夏热冬暖地区COP取为2.7
而在夏热冬冷地区取为2.3
严寒地区与寒冷地区
取值与夏热冬冷地区相同
通过对不同住宅围护结构
优化案例的计算结果
我们可以看到
在严寒地区不同遮阳系数
对能耗的影响较小
而不同保温性能的影响较大
在换气次数较大时
降低换气次数
能够有效降低能耗
但进一步降低时
对能耗的影响会变小
寒冷地区与严寒地区
在围护结构性能优化的
结果方面较为接近
空调采暖能耗
受保温性能的影响较大
换气次数在一定程度内
可以降低采暖能耗
但进一步降低时影响却较小
在上海地区采用可变遮阳措施
可以明显降低建筑物的能耗
而固定遮阳系数的改变
对整体能耗的影响不大
在综合传热系数
或者换气次数较大时
改善围护结构性能
能够起到较好的节能作用
但进一步改善时作用却不明显
当整体围护结构性能较差时
改善通风换气次数
效果会更明显一些
而在广州等夏热冬暖地区
遮阳的性能的改善
可以显著降低能耗
围护结构保温性能
与气密性的提升
对能耗的降低效果
明显低于其它几个气候区
因此综合以上不同气候区
住宅围护结构优化的结果
可以看到在严寒地区
保温的重要性大于气密性
大于遮阳和可调遮阳
而在寒冷地区的结果是相类似的
而在夏热冬冷地区
遮阳可调大于气密性
大于保温和大于遮阳的
而在夏热冬暖地区
遮阳是最重要的影响因素
通过以上分析可以看到
尽管在我国北方地区
提升建筑围护结构保温性能
取得了较大的成功
但是由于负荷特性的不同
在夏热冬冷及夏热冬暖地区的
围护结构提升更需要注意遮阳
以及气密性的要求
完全照搬北方地区的经验
可能不能带来较好的节能效果
因此在制定围护结构性能提升
和相关政策
以及进行建筑设计时
可以通过模拟分析的方法
充分考虑当地的
住宅建筑热特性
找到围护结构热工性能
优化的关键点
以达到经济有效节能的目的
-01-01-建筑设计与运行中存在的问题与挑战
-01-02-建筑模拟是解决上述问题的重要手段
-01-03-建筑模拟的历史与分类
-01-04-DeST的介绍与特点
-01-05-DEST的应用
--Video
-01-06-准确性问题
--Video
-01-07-建筑模拟过程中常见的几个问题
--01-07
-01-08-课程目标与安排
--Video
-01-09-录屏-DEST简介
--01-09
-01-10-录屏 DEST建模
--1-10
--1-11
-第一章 绪论--第一次作业
-02-01-建筑热环境的三大传热过程
--Video
-02-02-非透明围护结构的热平衡过程
--Video
-02-03-透明围护结构的热平衡过程
--Video
-02-04-室内空气的热平衡
-02-05-建筑热过程的动态求解方法简介
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-02-06-室外气象参数的取值方法
--Video
-02-07-录屏：DeST围护结构的设定
-02-08-录屏：DeST建筑全局设定
--Video
-第二章 建筑热过程与负荷计算--第二次作业
-03-01-中国城镇住宅建筑现状
-03-02-住宅中的热点问题-1
-03-03-住宅中的热点问题-2
-03-04-住宅特点及模拟要点
-03-05-住宅模拟案例-1
-03-06-住宅模拟案例-2
-3-7-房间功能设置1
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-3-8-房间功能设置2
--3-8
-3-9-房间功能设置3
--3-9
-3-10-房间功能设置4
--3-10
-第三章 住宅类建筑能耗模拟分析方法--第三次作业
-04-01-公共建筑用能现状
-04-02-公共建筑的用能特征
-04-03-公共建筑模拟中的关键点
-04-04-模拟分析的实例
-04-05-录屏：建筑参数设定（1）
-04-06-录屏：建筑参数设定（2）
-04-07-录屏：建筑参数设定（3）
-04-08-录屏：建筑参数设定（4）
-04-09-录屏-报表解读（1）
-04-10-录屏-报表解读（2）
-04-11--录屏-报表解读（3）
-04-12--录屏-报表解读（4）
-第四章 公共建筑能耗模拟分析方法--第四次作业
-5-1 环境控制方案模拟的工程背景和影响因素
-5-2-环境控制系统模拟的实际工程应用
-5-3-空气处理设备方案的影响因素
-5-4-空气处理设备的模拟分析方法
-5-5-录屏：DeST中Scheme模拟计算的操作方法
-5-6-录屏：DeST中AHU模拟计算的操作方法
-第五章 环境控制模拟分析方法--第五次作业
-06-01 冷热源与水系统的工程背景与实际意义
-06-02 冷热源与水系统的模拟设计方案
-06-03 特约采访：空调水系统常见工程问题介绍-张野
-06-04 建筑能耗系统的背景和主要内容
-06-05 建筑能耗系统模拟的基本方法
-06-06 特约采访：分项计量系统与模拟的关系-沈启
-06-07 经济性分析的基本方法
-06-08 经济性分析的实际工程应用
-06-09 特约采访：经济性模拟分析的必要性与特点-王福林
--06-09 特约采访：经济性模拟分析的必要性与特点-王福林
-06-10 录屏：冷热源与泵站分析的具体操作
-06-11 录屏：其他能耗系统模拟计算模块操作
-06-12 录屏：经济性分析模块模拟操作
-第六章 冷热源方案设计与经济性分析--第六次作业
-07-01 建筑光环境：窗和遮阳
-07-02 DeST中的遮阳计算与日影分析
-07-03 外檐的遮阳与建模技巧
-07-04 DeST中的采光模拟分析方法
-07-05 DeST软件使用的实用专题
-07-06 批处理功能介绍
-07-07 多联式空调系统VRF的主要特征
-07-08 VRF系统的设计关键点
-07-09 录屏：VRF多联式空调系统模拟计算方法
-07-10 录屏：DeST中的遮阳模拟计算方法
-07-11 录屏：DeST中的阴影和采光计算
-07-12 录屏：阳光遮挡对负荷影响的模拟分析
-07-13 录屏：遮阳板对负荷影响模拟分析
-07-14 The Interview of Sun Kaiyu from Lawrence Berkeley National Laboratory about the practical eng
--Video
-第七章 VRF系统与建筑采光模拟及批处理操作--第七次作业
-08-01 人行为对建筑能耗的影响
-08-02 人行为的定义、分类与特征
-08-03 人行为的模拟分析方法
-08-04 人行为建模与实际应用（1）
-08-05 人行为建模与实际应用（2）
-08-06 录屏：DeST软件中人行为模拟模块的计算
-08-07 访谈：IEA能源分析师Brian Dean谈建筑人行为
--08-07 访谈：IEA能源分析师Brian Dean谈建筑人行为
-第八章 人行为模拟分析方法与DeST应用案例介绍--第八次作业
