当前课程知识点：建筑室内热环境模拟及应用 > 第八章 人行为模拟分析方法与DeST应用案例介绍 > 08-01 人行为对建筑能耗的影响 > 08-01 人行为对建筑能耗的影响
各位同学大家好
建筑中的人行为
对建筑能耗和室内环境
都有显著的影响
本节课我们将对
建筑中的人行为的特征
和模拟方法进行介绍
这将为更准确的刻画
建筑室内热环境
与运行能耗打下基础
首先第一小节
我们将介绍一些实际的案例
通过这些实际案例的介绍
我们可以更好的了解
建筑中的人行为
对建筑室内环境的影响与重要性
通过实际调研表明
世界各国建筑能耗水平
存在巨大的差别
这个图的横坐标
是人均的建筑能耗
而纵坐标是单位面积的建筑能耗
而圆圈的面积大小
是代表一个国家它的总的用能
从这个图中可以看出
中国在单位面积建筑能耗
和人均建筑能耗上
都远低于美国
这种差别很大程度上
是来源于系统的
使用方式上的巨大差别
对中美校园的办公建筑
能耗案例调研表明
这二者之间单位建筑面积的
耗电量差别几乎达到了10倍
这是因为在美国的办公楼中
空调保持24小时连续运行
那在中国一般空调
采用部分时间 部分空间的
运行方式
而在有人的房间打开空调
在人离开的时候
一般会关闭空调
这是造成能耗巨大差别的
最主要的原因
此外通过大量的调研表明
采用分体空调的住宅
空调能耗大大低于
采用集中空调系统的住宅能耗
其中集中空调系统的能耗
一般是分体空调的能耗的3到4倍
甚至于达到10倍以上
从空调系统的能效上面来看
这二者的差异不是特别大
例如分体空调的COP
大约为2.5
而集中空调的COP大约3到4
率高于分体空调
而造成这一巨大的差异的
最主要原因是在于
不同系统形式中
居民的空调使用方式非常不同
如图中对集中空调
用户的使用方式
调研的结果所示
不同的用户它的末端负荷
非常不同步
总的负荷率比较低
实测小区供冷季的
风机盘管平均开启率仅为7%
绝大部分时间内
系统中只有小数的
风机盘管在运行
然而循环水泵的电耗
就变成了用电量的最主要部分
从而造成整体系统的能效
非常的低下
同样即使是在同一栋建筑之中
不同的使用模式
也会导致不同的用户之间
能耗差异巨大
如图中所示
我们对北京一栋住宅楼中
不同用户夏季空调用能
进行了调研
我们可以看到用能最高的用户
每平米耗电量为
14千瓦时每平米
而最低的用户几乎为0
然而在这栋建筑中
不同用户的室外气象
和围护结构
包括空调系统形式都是相同的
然而正是因为空调系统
使用方式的巨大差别
导致了能耗的巨大差别
这个图中所展示的
是对美国LEED新建建筑
在设计和实际运行时
能耗做的对比
可以发现实际运行的能耗
在很多时候
都不符合模拟结果的预期
而尤其是对低能耗建筑这一部分
其实际用能往往比设计用能
要高很多
这说明在设计初期
对建筑物进行模拟时
如果没有对人行为进行深入刻画
这会导致模拟结果
与实际能耗有巨大的差别
因而在影响建筑物能耗的
影响因素之中
像室外气象条件
围护结构的性能参数
空调系统的效率等等
已经在建筑能耗模拟软件中
已经形成了较为统一
和准确的取值方法
而对于建筑中的人行为
这一影响建筑物能耗
不可忽视的重要因素
但是由于人行为的随机和复杂性
而且不同人之间的行为
有巨大的差别
目前往往采用固定作息的方法
对人行为进行简化处理
而这种简化已经无法满足
实际工程中
对建筑能耗评估的需要
在国际上都灵理工的
Stefano教授也提出了
建筑设计中的可靠性设计的概念
因为不同的人在同样的建筑中
会产生巨大的能源消耗的差异
因此在建筑设计之中
应该考虑到人的这种差异性
因而需要通过可靠性设计的概念
为不同人提供不同的服务
下面我们结合一些具体的案例
来说明人行为对建筑能耗的影响
首先第一个案例
是关于在上海地区
住宅加强保温效果的研究
我们案例的建筑
是位于上海的一栋住宅楼
共有12层 每层有四户住户
其建筑物的体形系数为0.24
综合的窗墙比0.39
我们设置了不同的
围护结构热工参数
和不同的生活方式
通过模拟探究不同的生活方式下
加强保温所带来的节能的效果
其中围护结构热工参数
我们分为三档
其中包括90年代的标准
和现行的国家标准
以及较高保温要求的日本标准
其对应的外墙的传热系数
分别为2.0 1.5和0.45
而在生活方式方面
我们定义了四种使用模式
第一种模式是一种
全时间全空间的使用模式
即在所有的房间全天进行供热
而第二种模式
是在用户下班回来之后
所有的房间都开始供热
而早上上班时停止供热
那是一种部分时间
全空间的供热方式
第三种模式
是在有人在的时候供热
而且仅开启人所在的这种房间
第四种模式是
和第三种模式比较类似
但用户在睡觉之前关闭供热
那我们分别计算了
这四种使用模式情况下
加强保温的效果的评估
我们可以看到在模式一的情况下
通过加强保温
可以显著的降低建筑物的能耗
而在模式四的这种情况下
加强保温的实际效果并不显著
而实际在上海地区
通过调研可以看到
而模式四是一种比较常见的
这种使用模式
因此在上海地区加强保温
需要进行更深入的探讨和研究
通过案例调查研究可以看到
采用VRF空调系统的建筑物能耗
往往大幅低于
采用集中空调系统的能耗
然而VRF这种
变制冷剂流量的空调系统
它的空调系统效率
与集中空调系统的效率
大致在一个水平线上头
那是什么原因
造成VRF系统的
空调能耗比较低呢
我们通过房间温度的测试
可以看到
在集中冷水系统中
几乎所有的房间
都是在同一时刻
集中使用这种空调系统
在变制冷剂流量系统中
由于VRF的灵活性和可调性
可以根据末端用户的实际需求
独立开启和调控空调
我们这里通过模拟
分别对使用集中空调的建筑A
和采用VRF系统的建筑B
进行能耗对比分析
可以看到使用模式
是造成这二者能耗差异巨大的
最主要的原因
因此VRF系统相对能耗低的
最主要原因并不是
因为它有比较高的空调系统效率
而是给用户提供了更多的
控制灵活度
来实现室内环境的控制
从而大幅降低了
用户的实际供冷需求
另外在香港的
一栋大型商业办公楼中
为了降低冬季的空调能耗
公司鼓励员工在冬季打领带
这样就可以降低
冬季的室内设定温度
那这种措施是否能够实现节能
我们通过模拟分析可以看到
当这个建筑物的冬季空调设定值
从26度降为22度时
其空调的能耗没有下降
反而上升了将近20%左右
那么造成这个现象的
最主要原因是
由于这栋建筑物
有大量的室内放热量
因而在香港的冬季
这栋建筑物的需求
一直是供冷这种需求
因而当设定温度越低的时候
冷负荷反而会越增大
从这个角度来说
在这个建筑物中
冬季打领带这种措施
反而会增加室内的建筑冷负荷
同样在建筑设计中
建筑师往往会比较倾向于
采用这种大窗墙比的设计
虽然这种大窗墙比设计
会对空调的冷热负荷
会产生不利的影响
但是通过模拟分析
往往会分析出来
它对采光会有很好的作用
从而降低照明的能耗
通过实际调研往往可以看到
因为人们有的时候会感觉到
有眩光的问题 会关闭窗帘
但是当太阳光比较合适的时候
然后人们却无法感知
无法开启这种窗帘
因此全天都需要进行人工照明
因为这个原因在实际模拟中
我们往往高估了
这种大窗墙比的这种设计
对降低照明能耗的这种贡献
另外在欧洲和美国
都在通过夏时制的这种方法
来实现节能
那么夏时至的核心
是在春季的时候
将时钟往回调一个小时
来改变人们的起床的时间
从而实现降低照明能耗
这么一种目标
因此夏时制在英文中
也有一种叫
daylight saving time
这种概念
因而在政策制定之中
也非常注重通过改变人的行为
来实现建筑节能
通过前面的案例可以看到
人行为不仅对建筑能源消耗
和环境营造都有显著的影响
而且对于技术措施的选择和评价
也同样有非常重要的影响
为了要准确预测建筑物的能耗
合理评估系统的性能
和科学评价节能成效
都必须基于符合实际的
这种建筑用能的使用方式
来进行分析
因而迫切需要在模拟分析方法中
建立对人行为的准确
和科学的定量描述
为不同建筑和系统
提供准确的比较基准
这一节课我们通过一些实际案例
对人行为的影响进行了介绍
通过这些案例可以看到
人行为不仅对能源消耗
具有显著的影响
同时也会影响到
我们对技术措施的选择
因而我们需要更为准确的
对人员的使用方式
进行准确的刻画
下一小节
我们将对人行为的分类
与特征进行介绍
-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
--Video
-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
--Video
-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
