建筑负荷（精选11篇）
建筑负荷 篇1
摘要：基于DeST软件, 利用正交试验法对办公建筑室内的冷负荷影响因素进行了分析, 得出室内冷 (热) 负荷随着形状比变化的曲线, 并应用曲线分析负荷变化趋势, 找出冷 (热) 负荷随着形状比变化的具体关系式, 可依此确定最佳建筑节能形式的方案。
关键词：DeST软件,负荷分析,形状比,正交试验法
建筑物空调负荷是随建筑物所在地理位置、建筑与结构设计条件、建筑使用条件及内部设备配置情况等因素而变动, 其影响因素是极为复杂的[1]。只有通过对各类工程作充分调研, 对其空调负荷的一些主要影响因素加以定性、定量的分析, 才能抽象出一些具有典型代表意义的计算模型。
据大量工程经验与研究资料分析, 空调设计总冷 (热) 负荷[2]的主要影响因素为:地点、方位、形状比、窗墙比、建筑面积、层高、层数、结构类型、遮阳形式、室温、电照、人员、新风量等。
本文仅就建筑形状比对办公建筑冷 (热) 负荷的影响进行分析。
1 建筑形状比与冷 (热) 负荷的关系
建筑形状比定义为建筑物的正面长与侧面长的比值, 亦指建筑平面形状的长宽比。
建筑形状比对于建筑的冷 (热) 负荷有很大的影响[3]。对正南朝向来说, 一般是长宽比愈大得热也愈多, 空调设计总冷负荷越大。但须注意的是, 随着朝向的变化, 其得热量会逐渐减少。当偏角达到67°左右时 (偏东或偏西) , 各种长宽比体形建筑的得热基本趋于一致。而当偏角为90°时, 则长宽比越大, 得热越少, 空调设计总冷负荷越小。如表1所示。
2 研究方法与试验方案
2.1 研究方法
本试验使用集成于CAD之上的模拟软件DeST (Designer's Simulation Toolkits) , 通过状态空间法计算房间的冷、热负荷和热特性, 对邯郸地区不同典型类型的办公建筑进行了逐时模拟计算。用正交试验法找出不同朝向、不同的形状比、不同的窗墙面积比、不同的外墙传热系数等10个建筑冷 (热) 负荷的影响因素的建筑夏季耗冷量与冷负荷指标。通过分析这些结果, 得出不同影响因素对夏季冷 (热) 负荷指标的影响。
本文应用目前常用的正交试验法进行数字试验[4], 列出影响建筑冷 (热) 负荷的10个因素3个水平的试验条件, 建立典型的建筑模型;采用DeST模拟分析软件对建筑夏季冷 (热) 负荷进行分析, 建立建筑累计的冷 (热) 负荷与建筑形状比的函数关系式。
2.2 试验方案
2.2.1 建立典型的建筑模型
按照不同形状比的模式建立不同面积下的建筑模型, 分别为单层建筑面积500m2、形状比为1∶1, 单层建筑面积700m2、形状比为2∶1, 单层建筑面积900m2、形状比为3∶1。
2.2.2 气象参数选取的地区
由于邯郸市的气象条件与邢台基本相同, 因此选以邢台为例计算。夏季平均室外气温29.9℃、平均室外风速2.0m/s, 空调开启天数由6月1日～8月30日, 共91d。
2.2.3 建筑物输入条件的选取
建筑物输入条件包括固定条件取值与变化的因素和水平的选取。对于固定条件的取值, 主要参照现行相关国家及地方标准、设计规范以及实际工程的常规做法。考虑到试验结果的可比性, 对不同形式的办公建筑采用了一致的输入参数, 如:建筑层数、层高、外窗位置等, 如表2所示。其中选定办公室人员密度0.2人/m2建筑面积, 新风量依据《采暖通风与空气调节设计规范》 (GB50019-2003) 规定, 取30m3/h·人[5]。空调时间定为8:00～20:00。
对于因素及水平的选取, 选择了对办公建筑冷负荷有影响的10个因素, 以影响因素形状比为例, 分别为1∶1, 2∶1, 3∶1共3个水平, 如表3所示。
3 试验结果与影响分析
3.1 影响夏季建筑能耗的因素分析
由建筑物各种输入条件变量的不同组合, 可以得到各种输出指标的不同结果, 通过实验结果, 找到建筑物能耗影响因素 (建筑面积、朝向、形状比、外遮阳、外墙传热系数等10个因素3个水平) 与夏季累计冷负荷之间的定量关系, 并依此可确定最佳建筑节能形式的方案, 如图1所示。其中A1、A2、A3、B1等为A因素1水平、A因素2水平、A因素3水平、B因素1水平等, 即基准层面积为500m2、基准层面积为700m2、基准层面积为900m2、正面朝向为南向等。
3.2 形状比对办公建筑冷负荷的影响分析
在分析冷 (热) 负荷随着形状比变化而变化的时候, 重点分析空调 (供暖) 季的累计冷 (热) 负荷随形状比的变化而如何改变以及改变程度, 只要保证计算的正确性和条件设定的完整性就可以。因此, 为了节省计算时间和降低计算的复杂性, 只选定了从5月初到9月底的150d的累计值, 在这150d天中空调只提供冷量。
经过正交回归试验, 得到建筑长宽比与空调季的累计冷负荷关系如图2所示, 建筑长宽比与供暖季的累计热负荷关系如图3所示。
从图2可以看出, 长宽比为2∶1的空调季的累计冷负荷最小, 相应单位建筑能耗最低。与其他冷负荷的影响因素相比较而言, 虽然形状比对空调季的累计冷负荷影响不大, 但就大型建筑而言对空调季能耗影响也比较明显。经正交回归可以得到回归方程式:
式中:y—空调季的累计冷负荷, MJ/ (空调季·m2) ;
x—建筑物长宽比。
在本课题的研究中, 长宽比为2∶1的建筑由空调产生的能耗最低, 该建筑形式为最优。由式 (1) 可得出不同的长宽比时的空调季的累计冷负荷值, 如表4所示。
同样从图3可以得出类似的长宽比与供暖季的累计热负荷的关系, 在此不再细述。
4 结论
办公建筑冷 (热) 负荷的影响因素很多, 建筑的形状比只是其中因素之一, 对建筑的冷 (热) 负荷有着一定的影响。对于某一确定的建筑, 存在一个最佳的长宽比, 按照这种方法设计的建筑可以减少太阳的总辐射热, 起到节能的作用。
参考文献
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建筑负荷 篇2
水力负荷与污泥负荷对污泥颗粒化过程的影响
摘要：本文通过两个反应器不同运行方式的对比研究,分析了UASB反应器污泥颗粒化规律.试验结果表明:控制水力负荷与污泥负荷能够促进污泥的颗粒化,缩短反应器的启动时间.作 者：石宪奎 樊秀芹 SHI Xian-kui FAN Xiu-qin 作者单位：黑龙江科技学院资源与环境工程系,黑龙江,哈尔滨,150027 期 刊：水处理技术 ISTICPKU Journal：TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT 年，卷(期)：, 33(3) 分类号：X703.1 关键词：UASB 淀粉废水 污泥颗粒建筑负荷 篇3
摘 要：针对建筑暖通空调，主要是为实现负荷控制，促使能耗降低和节能减排，按照目前暖通空调负荷，确定计算方式、统计方法极为重要，如何按照空调负荷计算方式，分析空调影响因素，合理控制负荷产生极为重要。同时，我国暖通空调负荷设计，虽然获得快速发展，然而仍存在诸多问题，需得到进一步改善。现阶段，我国正在建设经济型、可持续性发展的社会，强化暖通空调负荷设计和控制研究，有利于促进能源长远性、可持续性发展。
关键词：建筑暖通空调；负荷；原因；影响因素
按照我国目前的能源使用状况，在暖通空调中，能源消耗作为能耗总量的重要内容。近些年来，我国提倡节能减排，合理控制能源消耗，是暖通空调研究发展方向。所以，强化暖通空调负荷问题，分析其影响因素和产生原因，寻找能耗降低方法，可合理控制暖通空调能耗。笔者根据自身多年的建筑暖通空调研究经验，主要分析暖通空调负荷的产生原因，探讨其影响因素。
1.建筑暖通空调负荷控制的重要意义
近些年来，我国社会经济快速发展，人们更为重视生活质量，建筑暖通空调需求必须注重实用性，还需提高空调节能性能，降低辐射性。然而，在我国暖通空调系统中，设计、负荷控制效果不太理想，负荷统计方法、控制计算方法仍是一种较低水平，计算现实因素不太理想，空调设计的可靠、操作和可行性不高。所以，强化暖通空调负荷、系统控制研究，具有十分重要的现实意义。
同时，在现有空调系统中，能源基本属于不可再生能源，电能比例较多，若大量使用这些能源，会增加地球资源匮乏量。由于暖通负荷量较多，造成严重性环境问题，随着烟尘、CO2等排放量逐渐增加，酸雨、温室效应等现象逐渐频发，严重影响了生态环境平衡性，阻碍了社会可持续发展。按照暖通空调研究成果表明，空调系统能耗十分巨大，若选择降低负荷技术，针对现有空调系统，可有效降低30%～55%的负荷量。所以，针对暖通空调系统，强化降低负荷研究意义非常重大。
2.建筑暖通空调利的原因和影响因素
2.1建筑自身情况影响
2.1.2建筑结构影响
通常而言，暖通空调的应用季节主要为暖通空调，暖通空调负荷量最大。在夏季时，由于建筑负荷要求与冬季不同，设计者应按照夏季建筑环境影响，考虑暖通空调施工、设计。民权，按照我国建筑窗墙比，夏季、冬季的温度较大，会增加室内热损失量。如果热负荷过大，对暖通空调运行具有严重影响。在西部、北方冬夏季条件差异十分明显，南部、懂不气候条件比较稳定。所以，立足理论角度，我国建筑结构需具备气候差异。针对普通住宅，通常客厅散热较小，且餐厅散热量相对较大，根据不同建筑功能，暖通空调影响也不同。所以，在建筑暖通空调中，必须结合不同环境和气候后，极易出现负荷可能性，立足功能需求、建筑环境条件，合理考虑负荷计算。
2.1.2建筑内外温度影响
按照研究发现，通常情况而言，使用民用建筑条件，每日热损失量达到1250kcal/h，围护结构热损失量，白天一般为550kcal/h，围护结构热损失量，是因建筑室内、室外的温度差异产生。所以，温度因素严重影响了暖通空调负荷。针对基础设计暖通设计，设计者一般会忽略建筑自身温度影响，使得暖通空调长期处于一种高负荷状态，降低了工作效率，增加了电能浪费率。所以，针对暖通空调设计、安装，必须结合温度因素影响，在空调负荷计算中，纳入温度因素内容。针对暖通空调控制、安装，在冷热条件不温度状态下，给予负荷分析、计算，选择冷空气对流法，合理控制热量，降低热负荷。针对暖通空调安装，按照建筑物条件，科学确定总容量，降低温度负面影响。
2.1.3建筑内湿度影响
针对建筑暖通设备而言，湿度因素是暖通空调负荷的另一个重要影响因素。通常而言，建筑湿度在0.7～0.9范围内。若季节性雨水较多，用水量较大，建筑房间的潮湿湿度在0.75～0.85间。现阶段，在我国建筑施工中，通常仅考虑投资量、工程量计算，不注重除湿设备、暖通设备，某些建筑根本未安装除湿设备，使得建筑内湿度比正常要求药膏。针对高层建筑，空气湿度控制要求更为复杂。所以，针对建筑暖通施工，需考虑建筑生活区域和综合面积，按照厨卫面积代销，估算影响湿度活动，合理调整洗衣房、冷水机组的水循环系统，降低暖通空调负荷。
2.2负荷计算方式影响
2.2.1冷热负荷计算方法
在夏季时，冷负荷量最大，热负荷主要在冬季产生，因民用建筑冬季时，室内温度调节量及爱笑，在冬季时，暖通空调热负荷量也较小。所以，这种冷负荷计算方法，主要包含两种：其一，负荷温差法，为调节负荷温差，在第一个过程中，通过室外综合温度，产生室内热量，在冷负荷计算时，必须考虑外扰周期性，结合围护结构的延迟性、外扰量衰减。同时，在内扰量的过程中，产生辐射、对流，对流属于瞬时冷负荷重要部分，辐射包含房间热量的储存能力。经过蓄热作用之后，将其转化为瞬时冷负荷，通过各时刻辐射量、对流量，产生该时刻冷负荷量。其二，冷负荷系数法，通过传递函数方式，转化为简单计算方法。
2.2.2空调负荷计算方式影响
在我国建筑暖通空调中，计算方法获得明显发展。然而，空调计算方式缺陷仍较多，极易产生各种空调负荷。在我国建筑建单位的负荷计算时，通常选择上述计算方式，也会出现较大误差。如家具、地板等热负荷值计算，通常会发生40左右误差。而这些误差存在，导致计算结果难以准确反映建筑实际状况。针对空调设备选择，因空调设备不合理、不科学，产生空调负荷。同时，针对负荷计算，还需考虑空调能耗问题，然而我国空调负荷统计，通常忽略风扇、终端设备等能熬计算。立足该数据基础，所计算的负荷统计值，往往和现实状况具有较大误差。针对暖通空调设计，无法满足实际负荷计算需求。
3.结束语
浅析住宅建筑的电力负荷的计算 篇4
1 电力负荷计算方法
对于电力负荷的计算, 针对不同的用电对象, 其计算方式很多, 一般我们能够接触到的有:二项式法、单位面积法、需要系数法、单位产品耗电量法、利用系数法等, 下面我们主要介绍三种。
1.1 二项式法:
计算公式为Q=b*TN+c Tx, b, c, TN为用电设备的额定容量之和, Tx为x台最大容量的设备总容量。其主要应用于涉及电气设备少, 而且用电设备的功率容量相差较大时使用。
1.2 需要系数法:
计算公式为Q=a*∑TN, a为需要系数, ∑PN为所有设备的额定容量之和。此种方法因为计算简单、便捷, 因此主要应用于日常民用建筑和生活区。
1.3 利用系数法:
利用已知的一些系数求出最大系数, 同时求出最大负荷的平均值, 还要考虑设备台数和功率差异, 乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。这种方法计算进程稍繁, 目前利用系数法的有关资料均为工业方面, 故在民用建筑方面很少。
2 住宅建筑用电负荷及计算的现状
住宅建筑内住户的负荷等级按《供配电系统设计规范》 (GB 50052-95) 第2.0.1条一般是属于三级负荷, 一般为了方便经济, 在多层住宅的配电方式都采用放射式供电, 现在的高层住宅, 由于落差大, 一般采用混合式配电方式, 即采用树干式和放射式相结合。
国内计算负荷最常用的是需要系数法, 其有很大的经验成分, 甚至随意性很大。比如图1.5列出了某小区两栋户数为36户、用电负荷指标为6KW的负荷情况, 因需要系数的值设的不同, 造成了计算负荷、计算电流、所选择的配电设施以及初期投资上有很大不同。1.5图
可以看出, 1#增加了用户投资, 而且也降低了变压器的负荷率, 增加了今后变压器运行的有功损耗和无功损耗。造成这些问题的原因不仅在于电气设计人员主观因素, 而且在于设计的规范中存在的缺陷。
3 住宅电力负荷需要系数的分析与研究
3.1 需要系数的分析
需要系数是很关键的数据, 对于计算结果起着至关重要的影响。在现代成片的、规模较大的住宅小区, 在进行变压器容量选择时, 对于不同的需要系数, 可能就会选择不同等级的变压器, 而这种差别可能很大, 这就会导致很多后续问题。当然准确的需要系数固然重要, 但是在实际确定时这项工作确实相当麻烦的, 尽管可以通过查询标准手册或者经验判断, 但是需要系数却始终是很模糊的, 最后确定的值都不是太理想。
需要系数是用电设备实际所需要的功率与额定负载时所需的功率的比值, 用公式表示为
式中:Psb-用电设备实际所需功率。
Psn--用电设备额定功率。
需要系数的大小要综合考虑用电设备的负荷状态、工作制 (连续、短时、重复短时工作) 和该类设备的同时工作几率等方面的因素。一般是根据实经验统计后取平均值。
模拟公式的推导基于以下三条规律: (1) :户数 (N) 较少时, 需要系数 (K) 为1; (2) 需要系数 (K) 随户数 (N) 增大而减小, 即KN≤KN-1, 且减少速率先急后缓; (3) 每户安装功率相同时, 小户数的计算功率恒大于大户数的, 即 (N-1) *KN-1*P<N*KN*P。基于以上三条规律:可以假定N≤6时, K0=1, 其后, 每增加3户, K值做一次调整, 调整后的K值等于调整前的K值乘以调整系数。下面介绍怎样确定调整系数。假设N为3的倍数且N≥9, 因KN>KN-1*[ (N-1) /N], 故KN-2>KN-3*[ (N-3) / (N-2) ], 根据前面假定可知:KN-2=KN-1=KN, 所以KN>KN-3*[ (N-3) / (N-2) ], 因 (N-1) /N恒大于 (N-3) / (N-2) , 故不妨令KN=KN-3*[ (N-1) /N], 即调整系数等于 (N-1) /N。
即需要系数Kr=KT*KNηE*ηP
3.2 需要系数的研究
在住宅建筑负荷中, 需要系数可以通过已有的统计数据作为样本数据, 采用数学方式来拟合住宅户数与需要系数的数学函数关联来最终确定。
其拟合指数关系为:Kx=0.312+0.655*0.659X。
依据此关联式对照已有的样本数据和拟合数据可以得出下表:
不难看出当户数为21户时, 此时的误差是最大的, 但是这种误差在住宅建筑负荷计算中是允许的, 因为当每户用户计算负荷为6KW时, 此时计算总负荷时, 若需要系数为0.4, 则计算的总负荷为151.2KW, 若需要系数按所拟合的数据则所计算的结果为138.4KW, 两者相差12.8KW, 说明拟合函数的数据还是较为准确的。
摘要：住宅用电占我国电力负荷较大比重, 对于住宅建筑的电力负荷的计算关系到供电安全和节能环保等重要问题。电力负荷的计算准确性在于负荷量与需要量的合理选取, 本文选择住宅建筑的电气负荷为研究对象, 根据国家现行规范, 在理论基础计算的基础上, 附加经典案例研究, 从实际上分析住宅建筑用电负荷的相关计算方案, 提高负荷计算的精确性, 使理理论更贴近工程实际。
关键词：住宅负荷,需要量,负荷量
参考文献
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电力负荷等级划分 篇5
一、符合下列情况之一时，应为一级负荷：
1．中断供电将造成人身伤亡时。
2．中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。
3．中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。
二、符合下列情况之一时，应为二级负荷：
1．中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。
2．中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。
甜蜜的负荷 篇6
一直固执地不肯接受他的爱意，用一种近乎残酷的决绝将他排除在爱情之外，总说：“我们是好朋友，但也只是好朋友。”
我很抱歉，在这城市的摸爬滚打中，我已经变成一个精明的女子，知道经营这段远距离的爱情需要背负多重的负担——我不要他爱得这么累。
我有几分姿色还有几分才气也有固定的工作，身边也不乏追求我的男人，他们中间也不乏有车子有房子能给我稳定的生活的人，我没有必要舍近求远，和几百公里外的他上演现代版的牛郎织女。如果在一起，我会成为他忧伤的负荷。
可是他不放弃，仍旧固执而温柔地守候着。春日里的花茶，夏天的精巧小扇，秋日里的檀木梳，冬天的厚袜子……无言的温暖跨过山山水水，总能在某个特定的日子里将我环绕。
不是没有被打动，可是单靠浪漫我们能走多远？我给他打电话，用了三十分钟，罗列一大堆我们不可能在一起理由……与其在劝他放弃，不如说是在稳定自己那被他用温情“腐蚀”得风雨飘摇的心。
可是第二天他竟然出现在我面前！为了我昨晚的那个电话他坐了几个钟头的火车赶到了我面前。
偷眼看他那张刚毅、深情的脸，竟不知如何面对。然后突然就不耐烦起来，大声地喝问他：“你有没有想过，如果在一起，我们该将家安在哪个城市都成问题！就算我放弃工作跟你走吧，单靠一个人的力量，撑得起一个家么……”
我陷入了莫名的愤怒中，在楼梯里挥舞着手，近乎歇斯底里地给他扔一些话，似乎想要阻挡他的靠近，好有时间容自己逃开。可是在急转身的刹那，我那不争气的右脚没有跟得上我的动作，重心不稳的我不由分说地往下跌去。
再恢复神志的时候发现自己在他背上，他正背着我，艰难地，小心翼翼地，往楼下走去。
看着他脖子上隐约浮现的青筋，还有那些细小的汗珠，我终于忍不住哭了，搂着他的脖子狠狠地哭：“你又不是不知道，我只有一只脚，我的右脚安的是假肢！你一个人走，或者和别个女人走，你会走得很轻松。可是，背着我，你会累，象现在这样，你会走得很累的！我不要你来可怜，我也不要成为你的负荷！”
他停下来，微微地喘着气，努力地别过脸来，想要我看清他眼里的真诚：“我爱的是你的人，不是你的脚。就算你失去了双脚，我也会照顾你一辈子的。我从来不认为你是我的负荷，如果一定要说是负荷，那你也是我最甜蜜的负荷！”
中日建筑的电气负荷之比较与分析 篇7
目前设计书籍及图集索引的建筑电气用电指标,多数为2000年左右或更早的数据,相对陈旧。笔者通过日本电气类期刊《电设技术》中对于日本全国在建项目的完整记录,对不同类型、不同面积的建筑的电气实际负荷、供电部门的合同电力,变压器安装容量进行了分布统计,并且收集了部分弱电机房和监控机房这两种目前常用的电气机房实际布置面积,望对于国内的建筑电气设计同行有一定的帮助,在方案阶段,根据建筑面积合理估算出更有前瞻性的单平米计算容量。日本由于本国的资源匮乏及能源紧张,所以在节能和电能的高效利用方面做了很多的工作,又由于日本作为建筑设计较为发达的国家,建筑的设计理念比较新颖,其在电气方面对于太阳能和风能的设计及使用也比较普遍,所以有了自备电能的说法(自备电能即业主自身通过房屋或场地的自身条件实现太阳能或者风能的发电来解决部分电能的使用)。自备电能降低了供电部门的契约(合同)电力(契约电力即国内所说的供电局所能提供的电气容量),这种供电的模式也可以作为我国未来供电发展的一种思路。通过间接利用这些新的资料参数,对于我国各类型的建筑物电气初步设计及方案估算有一定的参考价值。同时也将作者的设计指标与现行规范及图集参数进行比较,以望得到一套比较合适中国国情的负荷采集资料。
2 国内所用参考资料
2.1 国内建筑电气指标
首先介绍一下目前《全国民用建筑工程技术措施》和04DX101-1《建筑电气常用数据》中对单位指标法。设计人员一般依据下表参考设计,在方案设计阶段,根据建筑面积及类型选用相应指标选择变压器的容量及台数。其指标见表1。
2.2 国内与日本在不同类型建筑物的单位指标的差异
2.2.1 医院
大、小规模的医院平均用电指标相差3倍左右。医院类建筑依社区医院、地区医院、教学医院之顺序,用电指标渐渐升高,其原因在于医院的手术室、急诊室、隔离病房及检验室等高用电空间水平与面积比率不同而存在差异。此外还有本身节能设计与管理的差距以及医院门诊人数对其的影响。
医院建筑不同于其他建筑物的主要用电特点有:
1)医院手术室为维持足够的空气质量及较严格的温湿度条件,需要引入大量室外空气,因而耗用大量能源,可加装全热交换器来回收排放的冷能及热能。
2)衣物烘干机的洗缝设备等所排放的热气。
3)医院常需要大量热水以供应空调及淋浴使用。
4)夏日尖峰用电量较高。
5)在大空间的区域排风扇之风口一般不易随温度及湿度自动控制,额外增加能耗等。故目前笔者设计项目取值高于图集依据,一般按医院70W/m2(建筑面积)变压器安装指标一般在65~75V·A/m2,如表2所示:
日本普通医疗场所的统计结果是140W/m2(建筑面积)的平均值,估算变压器装置120V·A/m2。
2.2.2 住宅
住宅用电负荷宜采用需要系数法计算,采用单位容量法来估算整体用电量来选取变压器,每户人口是一个重要的变量。同时,越多的空间其耗电也越高。但是其与使用人口也有绝对的关系,例如:目前家庭的人口组成逐渐转变为小家庭,小孩出门在外求学的情况很多,因此住宅内空下来的房间也不少,这些房间平时并不会有太高的电能消耗,因此必须与经常性使用人口的因素相结合来做各类耗电的判断。家庭耗电的组成简单来说大概可以分为:照明、家电、空调三大类;而照明、家电的耗电预测在此一步骤的判断方式是采用统计方法,依照统计样本的照明装修量与家电普及率进行,空调耗电则是使用数字电表经过夏季月的实测后与时间所回归求得的算式。照明耗电又与室内的装修量有关,通常室内装修做的越多,诸如卤素灯泡之类较高耗电的灯具使用量也会升高,照明耗电也相对提升。家电耗电也有类似的方式做调整,经由实测也发现老旧的家电设备耗电量有可能是新型家电设备的一倍。应将电热水器的选项独立出来统计,因为该项家电设备具有很高的耗电量,所以笔者设计中当住宅户数不确定时取60W/m2(建筑面积)估算变压器装置50V·A/m2,未考虑同时系数,表4是北京住宅的用电指标以作参考。
日本普通住宅的统计结果是平均19W/m2(建筑面积),考虑该统计值是日本实际使用值,大约可以估算出变压器装置20V·A/m2,不再考虑同时系数,而据供电局提供的资料北京市实际单户的用电指标也为23W/m2左右,和估算基本一致。
2.2.3 办公楼
办公楼的差异性及季节性分析:
1)各办公建筑物之间用电差异很大,一般是由于空间业态、大楼用电分摊、对外提供服务业务和使用条件差异过大等所致。
2)高层建筑的中央空调化,使得春、秋等温度适宜季节无法自然通风而耗费空调用电所致,同时因高层化也使电梯耗电偏高。
办公楼不同于其他建筑物的主要用电特点:
1)空调系统用电约占建筑用电的40%〜50%,且冷水机组是一般中央空调型建筑用电最大的单体设备。
2)空调自动控制系统、停车场排气自动控制系统、室内车库的通风换气。
3)空调排气热交换回收系统、冰水主机热回收系统、热泵热水系统等。
4)照明系统用电约占建筑用电之20%〜40%,一般办公空间之照明用电密度低于15W/m2,商业空间低于25W/m2。
5)办公建筑建筑外壳的特点及隔热性能的要求高,增加了空调的负荷。笔者在设计办公类型建筑物时,其用电指标设定为100W/m2,变压器装置100〜120V·A/m2。
考虑比数据手册高的原因考虑目前办公性质的空调等负荷逐渐增多,所以较标准偏高一些,日本办公性质场所的统计结果是140W/m2(建筑面积)的平均值,估算变压器装置160V·A/m2。
2.2.4 百货商场
百货商场类型建筑是各类型建筑中用电密度最高的一类,其用电密度的标准偏差偏离度相对最小,其中购物中心的经营模式与内容较为多样化而使其用电模式差异大,从而其标准偏离度相对较大。主要原因分析:商场竞争之下,各百货商场(包括连锁大型百货与小型超市)的经营模式与用电情形有渐趋一致现象,主要耗能:
1)超市类型建筑因营业活动的不同,顾客数量的差异极大,空调系统如不具备具有负载可调的功能,将产生较大电能损失。
2)一般超市的冷冻冷藏电量耗能约占总耗能的17%〜24%。基于以上原因,笔者商业类型建筑物用电指标在120W/m2变压器装置90〜180V·A/m2。根据调查的商业建筑用电数据与建筑面积数据,归纳出目前商业用户六大用电等级的用电特性。其中发现目前最高的用电等级的商店,为一些高照明、高发热量的连锁便利商店,如新型24h空调营业的连锁超商之平均用电密度为1,707(kWh/m2/a),是最耗电的商店类型;像麦当劳、肯德基一类的连锁快餐店,由于有大量冷冻设备、空调设备、大型广告招牌、高照明等原故,其平均用电密度为高达1,061(kWh/m2/a)。
日本商业金融性质场所的统计结果是120W/m2(建筑面积)的平均值,估算变压器装置150V·A/m2。
2.2.5 学校
学校类型建筑物用电指标在45〜80W/m2,变压器装置60〜100V·A/m2,较数据手册有较大的幅度提高,大学用电量偏大的主要原因分析:
1)大学多坐落在城市市区内,有高层化的倾向,同时大学未来用地面积会逐步缩小,建筑物内的学生密度较高。
2)一般而言,理工科较多的大学因为用电的实验设备偏多,其用电密度远比文科较多的大学或师范大学高。
3)楼层高的大学远比低层化大学的用电密度高,又由于近些年,学校开始对教室及宿舍加装空调,单位建筑面积耗能逐年增加,用能需求逐渐加大。学校大量用电的时间约8〜14 h,大量能源使用于空调、照明及实验设备等。其用电尖峰需量月份为每年的5〜6月及9〜10月,因为其空调系统大都外包保养,夏天当室外气温超过26℃〜28℃时,则由各栋建筑的行政管理人员、办公室人员或教室学生自行开机,直至下班后才关机。但由于学校作息时间变动大时,此措施常无法配合执行节能的控制或调整,以致用电量中有部分是被浪费掉的。学校的电能分配耗能在夏季时是以空调为主,图书馆、行政大楼、体育馆、各类型实验室、研究室、计算机教室、普通教室冷气及宿舍冷气是空调中主要耗电项目。照明则可分为办公室照明、教室照明、图书馆照明、走道照明及室外照明等五大部分,其中图书馆使用时间长达12〜14h,而其它的耗能设备还包括电梯、抽水泵及各类电机。
日本学校类场所的用电统计结果是平均值为110W/m2(建筑面积),估算变压器装置135V·A/m2。
2.2.6 仓库
仓库类型建筑物用电指标在8~23W/m2,变压器装置12~34V·A/m2。该项在数据手册中规定是8~15W/m2,考虑范围变大主要是因为如果有立体式电动升降车库,则整体电量需要增加8W/m2左右。
日本仓库性质场所的统计结果平均值是46W/m2(建筑面积),估算变压器装置60V·A/m2。
2.2.7 工厂
工厂类型建筑物用电指标在国内的标准里面需要根据加工产品的类型不同而有很大的差距,这里就不做单独的评述了,日本工厂性质场所的统计结果平均值是150W/m2(建筑面积),估算变压器装置180V·A/m2,本项仅为一般轻工类产品的厂房。
2.2.8 酒店
酒店类型建筑物的用电主要包括以下几项:给水系统、中水系统、热水系统、冷暖空调系统、空调用风机盘管和空调机组、消防给水系统、消防排烟系统,酒店类型建筑物用电指标在60~80W/m2,变压器装置70~90V·A/m2,该项在数据手册中规定是40~70W/m2。主要原因分析:酒店在餐厅、商店、娱乐、休闲等高耗能的设施较多,使其总用电量增加。通常酒店类的用电量会因入住率与商业设施的增加而提升。又为获得良好的视野,酒店常设有大型落地玻璃墙,使室外的热负荷侵入,尤其是面南或面西的幕墙,而冬季的冷负荷也容易侵入。旅馆业空调区大,室内主要空调负荷部份包括照明、厨房换气、电器设备等,另外主要考虑目前宾馆增加的中水系统,整体电量需要增加20W/m2左右。
日本酒店性质场所的统计结果是150W/m2(建筑面积)的平均值,估算变压器装置1 8 0 V·A/m2。
3 总结
作为建筑节能管理的基础,必须有合理的建筑耗能指标,否则将混淆建筑节能目标与成效。国家编制《全国民用建筑工程技术措施》和04DX101-1《建筑电气常用数据》的建筑物分类用电指标,是为了帮助设计师确立设计的一个基础标准,而笔者现在根据自己的设计经验对照后发现了标准较为偏低,继而进行了对日本建筑物分类用电指标的统计工作,是希望业内电气设计与国际先进节能措施接轨。虽然日本的设计未必适合于我国,但应该有参考的意义。就目前已整理出来的第一阶段建筑物分类用电指标,可以发现国内建筑物同日本的用电密度差异很大,以最大5%与最小5%平均用电密度为例,酒店类型相差2.1倍、地区医院相差2.0倍、学校相差1.8倍,日本建筑的用电指标偏高。这种差异与地域气候并无明显关系,而与建筑、空调、照明设计以及使用行为有明显关系。我国作为快速发展的国家,电能的使用每年都在增加,而日本也是较为看重节能减排的国家,所以这些差异应该在使用行为上继续进行深入研究。在节能减排上做功课,而非一味控制用电的使用量。希望该系列的用电指针研究成果,能够为电气设计提供一些发展方向的思考,使建筑业主与设计者可以在同类建筑物的用电分布中,找出自己建筑物用电效率的优势与劣势,研究节能改善的策略,节约能源。
后附表“日本建筑工程电气负荷分析表”统计了笔者自己统计的各种类型日本建筑的一些数据,业内人士可以作为参考,希望对电气设计有一定的帮助。
参考文献
[1]电设技术[J].2010,52~56.
[2]中国建筑设计研究院机电院,中国建筑标准设计研究院.04DX101-1建筑电气常用数据[M].中国计划出版社,2006.
建筑负荷 篇8
本文以风冷热泵机组为研究对象, 研究了风冷泵机组的优化配置方案。根据建筑典型负荷工况、多台机组运行策略以及厂家提供样本数据等参数, 以获得在全年条件下运行相对节能的风冷热泵机组优化配置方案。
1 变工况能耗计算模型
对于给定的某型号风冷热泵机组, 其性能参数已经确定, 机组实际运行COP或能耗是制冷 (热) 量Q、室外干球温度Tdi和冷冻水供水温度Teo的函数[3], 即:
COP=f (Teo, Tdi, Q) (1)
冷冻水温度的变化对机组运行效率有较大的影响, 但是其设定主要取决于运行过程中末端设备处理要求, 在设计阶段可认为其保持额定出水温度, 则有:
COP=f (Tdi, Q) (2)
为便于分析, 将式 (2) 写如下形式:
Z=COP/COPe=f ( (Tdi-Tdi, e) , Q/Qe) (3)
式 (3) 中, Z为机组实际工况COP的校正系数, Tdi, e, Qe, 分别是机组额定制冷 (热) 量、额定工况下进口干球温度。
若进一步定义ΔTci=Tdi-Tdi, e, PLF=Q/Qe, 在设计阶段考虑不同工况条件下机组的能耗, 则有:
Z=COP/COPe=f (ΔTci, PLF) (4)
将式 (4) 定义成如下形式:
Z=f (f1 (ΔTci) , f2 (PLF) ) =f (Z1, Z2) (5)
其中Z1=f1 (ΔTci) 、Z2=f2 (PLF) 。式5将COP的校正系数转化为两个函数, 综合进行考虑, 因而更符合机组的实际运行情况。
综合公式 (1) ～ (5) , 可建立起任意工况下风冷热泵机组的计算模型, 从而得到机组的能耗。
2 建筑动态负荷计算与数据整理
分析对象是长沙地区某办公建筑, 总建筑面积约2.0万m2, 利用DeST[4]软件, 计算得到全年逐时负荷, 基于逐时数据, 进一步对建筑的全年负荷进行统计和分析, 得到全年负荷持续曲线如图1所示。
如图1所示, 建筑设计冷、热负荷约为600RT和300RT (均取不满足50小时数) 。冷负荷远远大于热负荷, 原因是该建筑为高档办公建筑, 采用大面积的玻璃幕墙 (平均窗墙比为0.7) , 且热源较集中, 故造成冷负荷远远大于热负荷。宜采用热泵机组与单冷机组联合运行的机组配置方案来降低中央空调系统的投资。
两条曲线均存在两个拐点。建筑冷负荷持续曲线的拐点分别位于100%和10%负荷率附近。建筑热负荷持续曲线的拐点位于70%和30%负荷率附近。冷、热负荷持续曲线的第一个拐点均位于高负荷率附近, 曲线由陡峭变为平缓, 表示高负荷出现的时间较短, 第二个均出现在低负荷率附近, 曲线变得更平缓, 表明空调系统大部分时间处于部分负荷运行状态。
基于逐时数据, 对建筑的全年负荷进行统计和分析, 进一步统计得到建筑不同负荷需求下全年运行小时数 (本文考虑2.5%以下负荷时机组停止运行, 因此不予统计) , 如图2所示。
如图2所示, 建筑的全年负荷出现在设计负荷的时间段很短, 绝大部分时间中央空调运行在部分负荷区间, 其中10%～30%负荷段的出现时间占全年空调开启时间的38%。通过合理选择机组台数以及容量配置方案, 可以使得机组能始终保持在高效率的运行区间, 从而达到节约机组运行电耗的目的。
为本文研究需要, 需进一步获得在不同负荷需求下室外干球温度的分布情况, 其统计结果列于表1和表2。
基于以上建筑动态负荷数据、不同负荷下室外干球温度分布特性和式 (1) ～式 (5) 所示的变工况计算模型, 即可对不同机组方案的全年电耗进行分析比较, 并得到相对优化的配置方案。
3 优化配置方案研究
假设该建筑大楼一共有i种机组型号, 每种型号机组为Ni台, 则机组的全年运行电耗为
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式中 j, l——典型冷、热负荷需求状态 (取10%～100%工况) ;
k——不同的室外干球温度点 (2℃温差间隔) ;
ni——对应某个工况下i型机组运行台数, ni≤Ni;
CLj, k, CLl, k——对应不同tdi、不同冷、热负荷需求状态下的供冷 (热) 量, 由DEST软件计算得到;
Hj, k, Hl, k——表1和表2所示不同典型冷、热负荷需求下室外干球温度分布小时数统计;
COPi, j, k, COPi, l, k——j, k工况下i型机的实际COP值;
由式 (1) ～式 (5) 求得。
对于不同的机组配置方案, 式 (6) 即为求解最优化配置方案的目标函数。
为降低系统的投资, 有以下三种选择方案:
方案1:常规空调系统配置 (两台等容量机组) 。1台300RT风冷冷水机组和1台300RT风冷热泵机组。
方案2:制冷工况下多台机组配置。2台150RT风冷冷水机组和1台300RT风冷热泵机组。
方案3:制热工况下多台机组配置。1台300RT风冷冷水机组和2台150RT风冷热泵机组。
以上四种型号机组均为某螺杆机系列, 电费以0.61元/kW·h计算, 即可得到不同机组配置方案的耗电量费用。
在满负荷运行工况下, 机组的样本数据通常给出了室外干球温度对COP的影响。图3和图4分别给出了某系列螺杆式风冷冷水机组[5] (133～355RT) 和某系列螺杆式风冷热泵机组[6] (制冷量:75～400RT, 制热量:65～611RT) , 满负荷运行时室外干球温度对COP修正系数的影响。
由图3和图4所示, 室外干球温度对COP的影响基本呈线形关系, 即有:
Z1=1±a1×ΔTci (7)
对某个系列的风冷冷水机组, a1值基本相同。对于螺杆机, 单冷机a1值约在2.7%～5.1%之间变化;热泵机制冷a1值约在2.4%～2.9%之间变化, 制热a1值约在1.1%～1.4%之间变化。
由于室外气温变化波动较大, 导致风冷热泵机组的制冷、制热性能也有较大幅度的变化。基于不同机组负荷率下所对应的室外干球温度, 可以得到机组COP修正系数。图5给出了该系列机组室外空气温度对PLF的影响。
由图5所示, 室外干球温度对PLF的影响基本呈线性关系, 所以PLF和ΔTci是两个相互独立的函数, 进一步将式 (5) 化简成如下形式:
Z=Z1×Z2=f1 (ΔTci) ×f2 (PLF) (8)
其中, Z1=f1 (ΔTci) , Z2=f2 (PLF) 。
PLF对COP的影响主要跟压缩机类型有关, 参考DOE-2[7]模型, 单台机组实际制冷 (热) 量 (即PLF) 对COP的影响可以写成二次函数, 即:
Z2=a2+b2×PLF+c2×PLF2 (9)
式中, a2, b2, c2为常数, 可通过样本数据拟合得到。
冷热源设备的购买价格在中央空调系统中占主要地位, 对于不同型号的风冷冷水机组单价变化较大, 其机组价格通常可以认为是机组额定制冷量的幂函数, 如式 (10)
Cprice=A (Qev) B (10)
式中:Cprice为制冷机组的价格, 元;A、B为常数, 可以根据经验数据拟合得到。根据文献[8]提供的数据, 经过公式拟合, 对于螺杆制冷机组, A、B可以分别取867.32和0.919 8。热泵机组的价格一般为单冷机组的30%～40%。
4 方案比较
在不同的典型需求工况下 (10%～100%, 计十个典型负荷需求) , 确定出三个方案的机组运行策略。如表3。
注:①括号内为风冷热泵机组运行数, 括号外为风冷冷水机组运行数。②不同型号的机组同时运行时, 其单机运行负荷率相同。
所以, 可以计算得到三种方案的全年电费, 以及不同负荷需求工况下三种方案的比较, 如表4和图6所示。
由表4可知, 方案3是相对节能的方案, 较方案1节省3.4%的全年电耗, 虽然机组价格为最高值15.11万元, 但是机组的投资在一年之后即可收回, 为最优方案。由图6可知, 方案3节能效果主要来自于热负荷10%～50%负荷区间, 由于机组的灵活配置, 单机能够在各种负荷需求工况均能实现较高的负荷率运行, 避免了低效率的运行工况。
方案1和方案2的电耗相差不大, 方案2仅比方案1节能0.5%, 该方案的节能效果主要来自于冷负荷需求区间。同方案3进行比较可知, 制热工况下采用多台机组配置方案比制冷工况下采用多台机组配置方案节能效果明显。虽然长沙地区制冷负荷远远大于热负荷, 但是制热工况下采用多台机组配置方案比制冷工况下采用多台机组配置方案节能效果明显。
5 结论
本文以风冷热泵机组为研究对象, 研究了风冷热泵机组的优化配置方案。首先介绍单台风冷热泵机组的变工况能耗计算模型, 基于全年负荷频率特性以及相对应的室外干球温度分布, 以全年能耗为优化目标, 通过设定不同方案的机组运行策略, 以获得在全年条件下运行相对节能的风冷热机组优化配置方案, 并得出以下结论:
方案1为最不节能的配置方案, 在设计阶段选择机组配置方案时应避免两台等容量机组配置。方案3为最节能方案, 较方案1节省3.4%的全年电耗, 制热工况下采用多台机组配置方案比制冷工况下采用多台机组配置方案节能效果明显。
随着对建筑节能的重视, 建筑动态负荷计算已经得到越来越广泛的应用, 使得在设计阶段对方案进行全年能耗比较、优选成为可能。机组厂家也应该进一步提供机组典型变工况性能计算参数, 为中央空调的优化配置提供基础。
摘要：为得到中央空调系统中风冷热泵机组的最优化配置方案, 本文建立了风冷热泵机组变工况能耗计算模型, 根据建筑典型负荷工况、多台机组运行策略、以及机组变工况性能等参数, 对风冷热泵机组的技术性、经济性进行了分析。研究结果表明:制热工况下采用多台机组配置方案比制冷工况下采用多台机组配置方案节能效果明显, 较常规空调系统配置和方案, 全年节约电耗3.4%。
关键词：优化配置,COP,动态负荷,风冷热泵机组
参考文献
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[6]开利30SHP螺杆式空气—水热泵机组样本数据.
[7]DOE2.2 Engineers Manual〔M〕.Version2.1A.1982.
建筑负荷 篇9
1 负荷计算
1.1施工现场主要电动设备及其功率
1.2用电设备总用电量
1.3施工现场总用电量
1.4配电导线选择
按允许电流选择
查表得施工现场临时用电总线采用的电缆为:4×185+1×150五芯电缆
各级配电箱按照建设工程标准化实施要求。
2故障实例分析
2.1偏相
原则上现场施工已考虑三相平衡问题,各分路配电箱线路连接时已进行分配。但在进行基础商砼浇筑时,现场二级配电箱断路器多次跳闸,检查各施工用电工具绝缘及接地情况均完好。在施工过程中,对各相线电流进行监测,发现一相电路电流明显高于其他线路数据,致使断路器一侧过热引起跳闸。后调整各施工电器使三相电路电流大致平衡,该跳闸现象消失。
2.2电焊机二次侧接线保护盒缺失
在主楼基础筏板钢筋铺设过程中,水电施工人员需进入两层钢筋网片中,对钢筋进行焊接形成基础接地环网。在焊机工作中间,多位施工人员反应感到触电发麻现象,立即停止施工,对设备进行检查。发现电焊机二次侧接线保护盒丢失,由于基础褥垫层相对湿度较高,焊机在进行工作时,电压达到70V,已高于规定的安全电压。当钢筋碰触到裸露线头时,电流通过人体形成闭合回路,容易造成触电事故。后加强现场设备管理,对焊把线及一次侧、二次侧接线盒做重点排查,并加装二次侧漏电保护装置。
2.3三级配电箱故障致跳总闸的原因分析
在现场施工过程中,各电气设备单独运行均正常,全部同时工作,一级配电箱漏保动作,而三级配电箱内漏保未动作。对整个线路及设备进行检查,总电源负荷完全满足施工需求,各配电箱漏电试验按钮动作完好,漏电电流分级及延时动作时间均符合要求,线路及设备绝缘良好。后经深入分析,怀疑各设备运行时产生微弱漏电电流,未达到三级漏保跳闸设定值,但各分路相加总额达到一级配电箱漏保动作值。在保证安全的前提下,将一级配电箱漏电保护器动作电流调高一级,该现象消失。
2.4接线端子松动引起线路欠电压
工程施工后期,对电梯进行试运行调试,通电后,电箱电源指示正常,但按下运行按钮,电梯无动作。初步怀疑线路接线错误,多次对照图纸检查调整接线,未能解决问题。带电检查整体线路,发现主继电器线圈未吸合,电压不足200V。查配电箱,电梯双电源切换箱电压均为正常电压,而至电梯电源箱电压不足,电缆电阻正常。后经检查发现电源双切箱出线端一接线端子未按要求紧固,遂将接线柱紧固,欠压现象消失。
2.5多台设备同时启动负荷过高致跳总闸
地下车库消防系统用电设备包括:消防泵、喷淋泵、广播、卷帘门、送风风机、排烟风机等,按编码单个试运行均正常运行。但在系统整体模拟火灾试运行时,设备刚一启动,总配电箱断路器动作。检查发现,系统在设计阶段仅考虑了正常运行负荷,忽略了设备启动时的起动电流。由于电动机在启动时,启动电流是额定电流的四到七倍,故引起过负荷跳闸。后与设计人员联系,在不影响系统防火动作时间的前题下,各防火区设备启动做软连锁延时启动,问题得以解决,既保证了安全,也避免了成本增加。
3 结束语
总之,做好安全管理,保证施工人员安全,是建筑工地施工用电的首要责任,电气管理人员一定要定期做好监测和检修,防范于未然。
参考文献
[1]施工现场临时用电安全技术规范[S].JGJ46-2012.
[2]河南省住房及城乡建设厅编写.河南省建设工程施工-安全生产标准化实施指南[M].北京:新华出版社,2012.
建筑外窗对采暖热负荷的影响分析 篇10
窗作为建筑设计中一个必不可少的元素扮演着非常重要的角色,一方面要利用窗来解决建筑房间的功能性问题,如采光、日照、通风;另外一方面还要借助窗为建筑立面增添色彩、丰富景观造型。同时窗在建筑设计中是一个比较独特的构件。在冬季,由于室内温度高于室外温度,窗是一个失热构件;但是它又可以透过太阳日照辐射,又是一个得热构件。随着人们对环境问题、建筑节能问题的日益重视,窗在建筑节能方面的作用也越来越受到重视。
1 理论分析
基于窗既得热又失热的特殊性,本文重点分析不同类型的建筑外窗在天津市整个采暖季(11月15日0点～3月15日0点)的累计采暖热负荷。其中窗作为失热构件其失去的热量主要包括窗与外界空气的传热损失,冷风渗透热损失及由室内向室外的辐射换热热损失;窗作为得热构件其得到的热量主要是接受白天的太阳辐射的热量。通过对窗的得热与失热量的比较,分析建筑外窗在整个采暖季对采暖热负荷的影响。
1.1 外窗的传热损失
外窗在整个采暖季逐时累计传热损失[1]为:
式中:Q1—整个冬季外窗采暖逐时累计传热耗热量,MJ;K1—窗传热系数,W/(m2·℃);A1—窗的面积,m2;tw,i—室外逐时温度,℃;tn—室内计算温度,℃,取18℃。
1.2 冷风渗透失热量
在空调建筑外围护结构中,门窗的保温隔热能力较差,门窗缝隙还是冷热空气渗透的主要通道。整个采暖季通过窗的空气渗透的耗热量为[1]:
QS=1.163×V×C×l×r×(t1-t2)×m (2)
式中:C—空气比热容,kJ/(kg·℃);V—通过门窗缝隙渗入的冷空气体积量,m3/(h·m);l—缝隙长度,m;r—室外空气密度,kg/m3;t1—室内温度,℃;t2—室外温度,℃;m—朝向修正系数。
由于冷风渗透失热量相对于整个窗的失热量,所占份额较小,且计算较为麻烦,本文在计算窗的失热量时省略了该部分的计算。
1.3 整个房间室内向室外传递的整个采暖季逐时累计辐射换热量
由于整个采暖季室内温度总是高于室外温度,室内墙体及地面通过窗不断向室外辐射热量,热量计算公式为:
式中:Q2—室内墙壁及地面通过窗向室外传递的整个采暖季辐射换热量,MJ;E2—温度为12℃时的黑体辐射强度,E2=σT
1.4 由于太阳辐射造成的窗的得热量
由于通过外窗进入室内的辐射热量与窗的面积成正比[1],因此增大窗的面积会增大辐射得热量。整个采暖季累计逐时太阳辐射得热量计算式为:
式中:Q3—整个采暖季逐时太阳辐射总得热量,MJ;Cs—窗玻璃的透射率;Di—采暖季每天每时刻太阳辐射强度,W/m2。
2 实例计算
本文选天津市某办公建筑一房间为例,确定外窗面积及位置,计算出通过窗所传递的热量情况,以此来分析如何正确应用窗这一构件使建筑更加节能。
天津市某办公建筑一层101办公室平面尺寸如图1所示,通过具体计算将可得到其外窗(南向)在整个采暖季是得热还是失热构件的结论。
计算中所应用的相关建筑参数为:
1)101办公室层高3.2m。
2)外墙为内抹灰两砖外墙,传热系数K2=1.27W/(m2·℃),表面发射率ε2=0.8。
3)天津市采暖室外计算温度tw=-9℃,办公室内温度tn=18℃。
4)窗的面积为A1=2×2.77=5.54m2。
为便于对比分析,本文选择既有建筑中两种不同类型的窗为研究对象,其特性参数如表1所示。
根据1章中计算方法,南向外窗负荷计算结果汇总如表2所示。
外窗位于不同朝向时得到的太阳辐射得热计算汇总表如表3所示。
3 结果分析
1)双层普通玻璃,各侧外窗在整个采暖季其净得热量均为负值。由于窗的传热系数一般大于墙体传热系数,因此,随着窗的增大其整个房间的热负荷必然增大。对于此类建筑在满足采光等的要求下,可以用减小窗墙比的方法来降低建筑能耗。
2)在低辐射镀膜玻璃(Low-e)情况下,对于所选定的房间而言,东、西、北侧外窗在整个采暖季其净得热量为负值,南向外窗采暖季逐时累计净得热量为正值。说明东、西、北侧外窗得到的太阳辐射得热量较少,没有超过因传热温差及室内向室外辐射引起的热损,窗户依旧为净失热构件;而南向外窗得到的太阳辐射得热量较多,超过了因传热温差及室内向室外辐射引起的热损,窗户成为净得热构件。
3)对于尺寸相同的外窗,不管是断桥铝双层普通玻璃还是用低辐射玻璃,南向窗采暖季累计热负荷最小。主要是因为与其他朝向的窗户相比,朝南的窗户能得到更多的太阳辐射热,故可大大减少采暖热负荷。
4 结论
1)一般情况下,外窗在整个采暖季为净失热构件;只有南向窗,若窗体采用传热系数较小的材料且窗体具有较低的红外线透射率,其有可能成为净得热构件。
2)围护结构的热特性对采暖负荷有很大影响,采用传热系数较小的窗体,其房间的采暖负荷明显小于传热系数较大的窗体的房间采暖负荷。
3)本文只考虑了冬季外窗对整个房间热负荷的影响,实际问题还要考虑夏季冷负荷的影响,考虑采光,美观,经济等多方面的影响。依据各个地区不同的特点,住户的不同需求来具体问题具体分析。
摘要：以天津市某三层办公楼一层办公室南向外窗为研究对象,通过计算整个采暖季南向外窗的逐时累计得热量及失热量,分析不同类型窗对于整个采暖季累积采暖热负荷的影响。
关键词：窗,负荷计算,太阳辐射
参考文献
[1]陈亚俊,马最良,邹平华.暖通空调[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
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建筑负荷 篇11
关键词：建筑,等效负荷,计算分析
1 建筑电气设计中的等效负荷
1.1 概念分析。
负荷计算是一种用科学的方法来统计出的假想的负荷, 要根据的是最原始的设备的铭牌上的数据来出发, 他的角度是发热性, 另外还要考虑安全, 经济, 合理等等一些其他的因素。实际中负荷运行所产生的最大的热效应与假象负荷运行所产生的热效应相等时他的物理方面的意义。由此可见, 选择电源、各种电气设备和倒显得主要依据是这个负荷的计算, 他的计算数据是设计其他东西的基础数据, 对建筑设计起到很重要的作用。
1.2 建筑电气负荷的分类。
建筑电气符合的分类, 根据各种负荷运行的特点和他在生活中所起的作用, 我们把它分为三种, 保障性, 保安性, 舒适性。保障型主要是指维持人们正常的生活所用的负荷, 比如电梯, 电灯等等。保安性符合的用电设备主要是保证很大面积的人得安全, 比如一幢大楼。舒适性要求是为人们创造舒适的生活, 比如冰箱的冻结, 取暖炉等等。
2 等效负荷计算
建筑电气设计中的等效负荷计算分析过程中, 工作人员必须对等效负荷在实际的电路中的应用做出明确的了解, 而且还要明白等效负荷计算的意义所在。只有在这个基础上计算等效负荷才能表现出他的真正的目的, 只有这样才能明确的保证电气设计方向的明确性。建筑电气电路测量与设计过程中, 一般直接对单相电流进行测试, 或者是直接对电流的大小进行估计。对于单相电流来说, 它是很难直接反映出电气电路中的实际电流状况, 因此在实践中非常的有必要在计算分析的过程中讲单相电流分成等效的3个小电流。对于这个现象, 在等效的负荷计算分析过程中, 它可以为建筑电气设计提供参考依据, 并且对电气设计有着很重要的促进作用。通过对等效股和计算分析, 可以为电路设计提供精确地电通量, 并且用这个来确定供电的线路, 供电的设备, 因此等效负荷计算分析具有非常大的现实价值。
3 等效负荷计算方法分析
3.1
实践中, 等效负荷计算方法主要包括需要系数法、二项式法、利用系数法、单位面积功率法或单位指标法或单位产品耗电量法。需要系数法是指在实际的计算分析过程中, 根据设备的实际应用情况进行具体的分类, 再根据该设备的实际应用的需要进行计算负荷, 这个方法可以根据具体的实际状况对需要系数值进行适当的调整。并且对世纪电器需求量最大的程度反应出来, 在进行电气设计时较为普遍的使用。利用系数法, 是说在电气设计过程中, 一句最大负荷的平均值, 对设备的台数、功率的差异进行全面的思考, 把它与台数最大的系数进行相乘, 这样就能够得到计算负荷。利用系数法的计算过程相随来说比较复杂, 他能适用于各个领域的负荷计算。二项式法, 就是静负荷氛围基本的负荷与附加的负荷, 并且对大部分的大容量的装置的影响进行综合的分析和考虑, 这样就能够获得最终的负荷的量。最后一个计算方法主要是用于初步设计用电量指标估算, 对于住宅建设, 再设计各个阶段都可以使用。
3.2 等效负荷的具体研究
等效负荷实际的计算过程中, 一定要先建立一个很明确的电路构成, 通常的情况下会先建立一个三角线负荷线路进行参考的。现有的三角形连接的线间负荷的电路如图1所示。
设Sab≥Sbc≥Sca, Iab≥Ibc≥Ica且三相负荷Zab, Zbc, Zca。
都是感性, 令
式中:
Smax—线间最大视在容量 (k VA) ;
Smid—线间中等视在容量 (k VA) ;
Smin—线间最小视在容量 (k VA) ;
φmax—线间最大视在容量的负荷功率因数角;
φmid—线间中等视在容量的负荷功率因数角;
φmin—线间最小视在容量的负荷功率因数角;
G—负荷不平衡系数。
由图1可得
作负荷相量图如图2所示。
由图2可知IB值最大, 则要选择电气设备时应该以他得知为选择的依据, 并且由余弦定理可以得到
解得
将G=Iab/Ibc代入式 (2) 得
可以推出
式中:
Sx—等效三相容量 (k VA) ;
Ue—线电压 (k V) 。
现将Sab=Smax, φab=φmax, φbc=φmid代入式 (4) , 可得
式 (5) 可以作为线间负荷等效为三相负荷的计算公式。
由此我们可以看出, 《民用建筑电气设计规范》中的规定是不够完整的, 在实际的工程设计中等效三相容量应该3^0.5Smax<=St<=3.5Smax, 具体数值是由文章中介绍的式子 (4) 来确定的。根据上面的分析我们可以知道, 在实际中不同的情况下会有不同的取值, 在实际的运用当中我们应该结合在实际中所遇到的问题实事求是, 理论结合实际, 根据具体的情况制定出具体的方案和计算, 不能够盲目的计算分析。
结语
负荷计算是一个复杂多变的过程。建筑电气设计中的设备容量, 断路器整定值等等一系列的设备选择的主要依据就是负荷的计算, 负荷的计算是他的很重要的一个环节, 必不可少。如果一旦负荷计算错误, 那么将会导致以上所描述的那些设备出现大量的误差, 从而会造成系统不能够正常的运行, 设备老化迅速引发火灾等很严重的后果。所以负责负荷计算的工作人员一定要严谨仔细, 考虑问题事情方方面面, 考虑事情所有的情况来确保结果的正确性。不过虽然有很多计算的忽略, 但是随着近几年科学技术不断进步, 相信未来的负荷计算也会不断地得到改进来适应我们时代的发展要求。
参考文献
[1]JGJ/T16-1992, 民用建筑电气设计规范[S].