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大空间工业建筑空调系统节能研究——以印刷业轮转车间为例

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摘要

符号说明

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.1.1 世界能源现状

1.1.2 我国能源现状

1.2 大空间工业建筑节能的重要性

1.3 大空间建筑的研究现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.4 本课题研究的意义及主要内容

1.4.1 研究的意义

1.4.2 本课题研究的主要内容

第二章 建筑能耗计算方法与energyplus软件介绍

2.1 计算分析方法

2.2 静态能耗分析方法

2.2.1 度日法

2.2.2 温度频率法(BIN方法)

2.2.3 有效传热系数法

2.2.4 当量满负荷运行时间法

2.2.5 当量峰值小时数法

2.3 动态能耗分析方法

2.3.1 谐波反应法

2.3.2 反应系数法

2.4 计算机建模与能耗模拟软件

2.4.1 DOE-2软件

2.4.2 DeST软件

2.4.3 TRANSYS软件

2.4.4 Energyplus软件

2.5 模拟软件选择

2.6 Energyplus软件

2.6.1 Energyplus软件简介

2.6.2 Energyplus结构

2.6.3 输入、输出

2.6.4 气象数据

2.6.5 软件测试

2.7 本章小结

第三章 轮转车间基本情况及空调方案设计

3.1 轮转车间基本情况

3.1.1 气候地理

3.1.2 室外气象参数

3.1.3 室内设计参数

3.1.4 建筑概况

3.1.5 生产规律

3.2 建筑模型建立

3.2.1 建筑构造

3.2.2 围护结构设置

3.2.3 气象设置

3.3 内扰设置

3.3.1 设备散热

3.3.2 人员散热设置

3.3.3 照明设备散热设置

3.4 本章小结

第四章 全室空调系统和分层空调系统建模

4.1 全室空调系统建模

4.1.1 全室空调方案设计

4.1.2 全室空调系统建模

4.2 分层空调方案设计

4.2.1 分层空调系统方案设计

4.2.2 分层空调系统建模

4.2.3 Room Air模块的模型类别

4.2.6 下部空调区设置

4.2.7 上部非空调区设置

第五章 负荷特性分析

5.1 全室空调系统负荷特征分析

5.1.1 全室空调全年负荷分析

5.1.2 全室空调全年逐时冷负荷

5.1.3 全室空调全年逐时热负荷

5.1.4 全室空调系统负荷特征分析

5.2 分层空调系统负荷特征分析

5.2.1 分层空调全年逐时冷负荷

5.2.2 分层空调全年热负荷

5.2.3 分层空调冷热负荷随时间的变化规律

5.2.4 分层空调的负荷与全室空调全年累计冷热负荷

5.3 本章小结

第六章 能耗分析

6.1 全室空调

6.1.1 全室空调年度能耗统计及能耗构成

6.1.2 全室空调电力燃气月度能耗统计

6.1.3 全室空调月度最大功率出现时间

6.2 分层空调

6.2.1 分层空调年度能耗统计及能耗构成

6.2.2 分层空调电力、燃气月度能耗

6.2.3 分层空调峰值月度报告

6.3 全室空调与分层空调能耗对比

6.3.1 总能耗变化

6.3.2 最终能耗、燃气量以及耗电量的变化

6.3.3 建筑能耗与空调能耗对比

6.4 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文

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摘要

能源的消费与利用是当今社会的热点问题,建设资源节约型、环境友好型社会已经成为我国现阶段发展的迫切目标。我国的民用建筑节能已经起步,一系列政策规范的出台对此类建筑的设计提出了严格的要求,但是工业建筑节能方面的研究与相关规范几乎是空白。本文以某印刷业的轮转车间为研究对象,建立了大空间大内热源的轮转车间模型,针对其特点设计出两种空调方案,全室空调与分层空调,利用Energyplus全负荷能耗模拟软件,对全年8760小时的动态负荷、能耗进行模拟。分析全年冷负荷随时间变化可知:全年中,每个月都存在冷负荷,其极值出现在7月10日03时,大小为394.2kW,单位面积冷负荷为101.3W/m2,1月份与7月份设备全天运行的冷负荷波动较小,其他月份的冷负荷呈现出明显的季节规律,随着室外温度的升高而升高。分析全年热负荷随时间变化可知:热负荷集中出现在2月初到4月中旬以及9月下旬到12月底,热负荷的极值出现在2月5日09时,大小为122.2kW,单位面积冷负荷为31.4W/m2。1月份、7月份轮转车间全天运行,设备散热量大所以没有热负荷。其余时段,热负荷随着温度的升高而减小,季节特征明显。选取6个典型的运行工况分析冷热负荷、内热源得热、室外干球温度的日变化可知:存在一天之内既有冷负荷又有热负荷的现象,内热源散热是冷、热负荷变化主要的影响因素,同时受到室外干球温度的影响。计算全室空调和分层空调全年累计冷、热负荷值,得出:分层空调的全年累计冷负荷比全室空调的全年累计冷负荷减少了33.7%,净减少值为210MW。分层空调的全年累计热负荷比全室空调的全年累计热负荷增加了12.4%,净增加值为18.7 MW,可见冷负荷的净减少量大于热负荷的增加量。分层空调的冷负荷明显降低,热负荷略有上升,冷热负荷的总和减少。分析能耗状况可知:全室空调轮转车间建筑的总能耗为236.1万kWh,单位建筑面积的能耗为606.4kWh/m2。分层空调轮转车间建筑的总能耗为226.0万kWh,单位建筑面积的能耗为580.55 kWh/m2。使用分层空调方式可降低总能耗10.1万kWh,节省了4.3%。仅轮转车间一个厂房,每年可节省5.82万元,整个印刷厂一年能够节省46.6万元,节能前景非常可观,并增加了一次能源消耗所占比重,能源结构更加合理。分层空调比全室空调总空调能耗减少了10万kWh,约为13.7%,冷水机组能耗减少了8.3万kWh,约为47%;由于非空调区排风的耗能,风机能耗增加了2.7万kWh,增加了约11%;水泵能耗减少了1.3万kWh,减少了约11.0%;锅炉能耗增加了9.1万kWh,约为3%。分层空调对大空间工业建筑来说是一种节能的空调方式,建议采用。

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