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波特曼空间式商场空调系统优化及节能研究

文章来源: lol比赛押注发布时间:2021-09-20 00:14
本文摘要:概要随着城镇化进程的大大发展,中央空调系统作为其主要标志之一应用于更加普遍,其能耗占到建筑总能耗的比例也大幅减少并居住于首位。商场空调系统因其本身的特殊性导致商场空调负荷的动态变化,而现代商场的大空间的设计手法使得商场内空调间的温度场和速度场的变化更为简单,本文主要对具有波特曼空间商场中央空调系统的节约能源方面做到了适当的研究。本文主要对该空调系统展开优化和节约能源设计。

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概要随着城镇化进程的大大发展,中央空调系统作为其主要标志之一应用于更加普遍,其能耗占到建筑总能耗的比例也大幅减少并居住于首位。商场空调系统因其本身的特殊性导致商场空调负荷的动态变化,而现代商场的大空间的设计手法使得商场内空调间的温度场和速度场的变化更为简单,本文主要对具有波特曼空间商场中央空调系统的节约能源方面做到了适当的研究。本文主要对该空调系统展开优化和节约能源设计。

首先根据商场的实际运营情况确认了商场空调系统的配备方案;其次调研分析了商场空调负荷影响因素,分析并修正了空调负荷的计算公式,使用谐波法计算出来空调负荷得出结论本商场空调负荷的动态变化规律。根据空调负荷的动态变化规律仿真了该商场营业时间的负荷产于,明确提出利用“均值时段”方法来已完成冷水机组的容量和配备的优化设计和施工。

通过与本工程完整设计数据展开对比分析,本文的优化设计可节约40%的空调负荷,较多5000KW的冷水机组装机容量。通过分析具有波特曼空间商场建筑的特点,展开波特曼空间周边处的空调系统布置,并根据该商场建筑的实际尺寸创建“波特曼空间”的数学和物理模型,创建5种工况夏季运营情况工况,利用流体动力学分析软件fluent展开数值仿真得出结论其温度场和速度场云图,并展开对比分析由此可知,本文得出的空调系统布置方案,根据此结果明确提出“波特曼空间”的节约能源措施并展开了理论研究。该系统合适在大中型商业建筑中运营,本系统早已在衡水市某商场中运营了一段时间,节约能源效果显著。

关键词商场;空调系统;冷水机组;优化设计;节约能源;波特曼空间;数值仿真;第1章绪论1.1研究背景能源是当今社会发展的物质基础,也是构建现代化和提升人民生活水平的最重要先决条件,能源紧缺被人们称之为其为具有战略性的问题[1],长久以来受到了各国的广泛推崇。建筑、工业和交通能耗是能源消耗的三大方面。早在60年代末70年代初,发达国家的建筑能耗、交通(汽车)能耗和工业能耗早已各占到其总能耗的1/3左右,因此建筑能耗也开始受到注目。

建筑能耗,即保持建筑功能和建筑物在运营过程中所消耗的能量,还包括灯光、采暖、空调、电梯,热水供应、烹饪、家用电器、以及办公设备等的能耗[2]。据2003年统计资料,部分发达国家建筑能耗占到总能耗的比例,如下表格1.1右图[3]。表格1.1世界主要国家建筑能源消费比例对比国家世界美国加拿大日本欧洲非洲巴西建筑能源消费比例(%)25.230.729.428.130.818.418.1目前我国正处于建筑业高速发展时期,建筑能耗早已占到我国总能耗的20%~30%左右[4],不容极强。并且,随着我国经济和城市建设大大发展,中央空调的需求量在各行各业中大大减少,使得空调系统的应用于日益普遍。

各类大、中型建筑中使用的空调系统一般皆为中央空调系统,这早已沦为现代化建筑最重要标志之一,为现在建筑建构舒适度高效的工作和生活环境[5]。同时,在建筑能耗中,占到比重仅次于的是采暖和空调。据理解,我国的采暖和空调上的能耗占到建筑总能耗的60%—70%左右[6]。

而在现代建筑中,其采暖和加热器皆由空调系统分担。因此,在建筑节能中,空调系统的节约能源潜力相当可观。

中央空调能耗不仅反映在前期设计和投资费用上,而且还反映在设备在运营过程中的电耗上。调查结果统计资料,在所有公共建筑中,商场建筑的能耗相比之下低于其他公共建筑的能源消耗,也就是说,建筑节能中,商场建筑具备仅次于的节约能源潜力。

综上所述,空调节约能源是建筑节能特别是在是商场建筑节能的最重要研究方向之一,不仅因为其能提升能源的利用率、减轻能源紧缺危机,而且需要节约成本投资,还能提升商业建筑核心竞争力,构建利益和经济最大化。堪称号召国家节能减排声援的研究重点。1.2商场建筑能耗分析1.2.1商场类建筑特点大型商场是公共建筑的一种,一般每天工作12h以上,全年没节假日[7]。

此类建筑与其它建筑比起,有其分开的特点,明确特点如下:(1)体形系数较小[8]。现代的商场外形大多较为规则,多为块状建筑,其建筑外表面积比较较小。(2)窗墙较为大[9]。为了符合商场建筑的类似形象拒绝,现代商场多使用大面积玻璃幕墙。

(3)空间较小[8]。现代的商场建筑一般归属于大空间建筑,主要使用大跨度和多层营业厅等形式的空间结构形式设计手法,反映出有现代商场建筑的时代感。(4)综合性强劲[10]。现代商场建筑的营销方向渐趋多样化,比如超级市场,除了有日用百货外,还有快餐厅、咖啡厅、游泳厅、游乐厅等。

(5)室内布置、布局的多变[10]。商场内的货架、摊位、柜台等的布置根据经营的必须以及季节的变化而展开调节和变化,这也拒绝商场空调系统具备一定的灵活性。(6)人员密度大[11]。

比起于其他公共建筑,商场建筑的客流一般较为大、流动性也大,特别是在是在休息日和节假日,并且一年也有淡季和旺季之分。1.2.2商场类建筑能耗包含对于商场建筑而言,能源的消耗情况非常复杂。

建筑的空调、灯光、办公设备能耗三者性质有所不同[12]。不应首先摸清商场的分项能耗,才能更进一步具体节约能源的潜力和方向。清华大学曾多次对北京市大型商场的耗电量展开调查研究,其调查结果如下图右图[15],并认为各各个环节的耗电量比例,如图2-1、2-2右图[13]。

图2-1北京市大型商场的耗电量调查结果图2-2商场各环节耗电量比例从上图中可以显现出,大型商场建筑的能耗包含主要还包括三方面:灯光、电梯和空调。其中空调系统所占到的比例仅次于,早已超过50%;其次就是灯光系统。

并且对于现在的大中型商场建筑来说,由于一些商品对于灯光照度的特殊要求,灯光系统的能耗不会减少,也就不会更进一步的减少了空调系统的空调负荷。杨金凤、李玉云、张春枝[14]对武汉市大型商场能耗展开了调查,对其能耗展开了全年统计资料,并且对各用能系统展开了分析较为,并且侧重对空调采暖能耗展开了分析研究,得出结论:商场每年单位面积能耗以及空调采暖所占到能耗比例,各个购物中心夏季能耗较冬季大,其中每个购物中心7、8月份用电量仅次于,冬季不暖气购物中心空调占到总能耗的34%~37%左右。冬季暖气购物中心空调仅有能耗占到总能耗的44%左右。

综上所述,商场建筑的能耗相当大比例源于建筑空调系统,但在商场建筑中,中央空调系统一般使用仅有空气系统,且空调机组的风机全年运营,耗电量相当严重。由此可见,商场类建筑的节约能源重点在于空调系统的节约能源。

1.3商场建筑中央空调系统分析与设计研究在商场建筑中,其空调系统大多使用中央空调系统,且为舒适型空调。1.3.1商场建筑中央空调系统的构成商场中央空调系统一般为全空气系统,在商场空调设计中主要还包括冷源、热源、空气的转变和分配系统等部分构成[15]。各个组成部分在空调系统中所充分发挥的起到是有所不同的。其中冷源和热源是为了协助整个空调系统给冷和回避热量的,以便更佳的掌控空调系统的舒适度;而空气的转变和分配系统主要是利用系统中产生的热量和化学物质来转变空气,来超过人们适应环境的舒适度程度的目的,即为空气的调节。

1.3.2商场建筑空调系统的特殊性商场空调冻负荷的构成还包括建筑负荷、人体负荷、新风负荷、灯光和设备负荷等[16],并且它们也有自身特有的特点。尤其是随着人民物质生活水平和出售能力大大提升,大中型商场的大大激增,人们对于购物环境的市场需求大大提升,暖通空调的应用于更加普遍的情况下,商场建筑空调系统的特殊性也就越发显著。其主要有以下几点展现出:1)灯光和设备负荷由于商场陈列商品的类似必须,对光源和灯具备较高拒绝[17]。

除此之外,还不会运营其他电子设备,例如音响、电脑等设备;2)客流量及产于规律商场的客流量随季节变化显著。每天随时间变化较小,使得商场内的人员全热负荷值波动较小,仅次于时大约占到空调总负荷的60%-80%[18]。一般商场的七八月份为营业淡季,春节、五一、中秋以及国庆节前后不会经常出现客流高峰。

3)新风量大不受客流量的影响为了确保商场内的温度、湿度和舒适度的拒绝,商场中必须补足大量的新风,新风负荷值波动较小,仅次于时大约占到空调系统总负荷的30%-40%[19]。4)业态多样化商场的业态以及其陈列的商品属性于是以渐渐渐趋多元化[20],它综合了百货商店、餐馆、餐饮、影剧院、娱乐中心、办公等功能,流动性大且方位多变。

5)现代设计经常使用“波特曼大空间”设计手法来减少建筑的时代感[21],但不会导致室内流场及温度场的简单变化。6)外围护负荷比例小[12]。大多商场建筑,其外围护结构上的门窗很少且周边的多为办公建筑。

窗墙小,因此外围护所引发的空调负荷比例也就较较少。1.3.3中央空调系统设计的主要内容中央空调系统的设计主要还包括空调系统方案比中选,设计计算出来,设备选型以及施工图绘制。其中:(1)空调方案的比选[16]:在理解业主的市场需求的基础上,根据建筑特征,融合国内外涉及设计经验和中央空调设计案例向业主建议合适、最不利的空调方案;(2)设计计算出来[23]:主要还包括计算出来空调的热、滑负荷;计算出来各空调设备热、滑负荷以及送风温差;计算出来并且确认冬夏季送风状态以及送风量;计算出来并确认大于新风量;确认空调系统的方式;展开气流组织设计,根据送来、返风量确认送来、返风口的形式;布置空调风管路,展开风系统设计计算出来,确认管径、阻力等;布置空调水管路,展开水管路的水力计算出来,确认管径、阻力等。

(3)设备选型:负荷计算出来后,可根据计算结果展开设备的选型[24]。主要确认空调系统的空气处置方案,空气处置设备的容量,风机和水泵的流量、风压(扬程)及型号,冷却塔的风量、功率、容量等,并根据确认的空气处置设备确认冷源(制冷机)或热源(锅炉)的容量及水量、功率等;(4)施工图绘制:风系统以及水系统设计计算出来已完成后,主要绘制风管路和水管路图并符合施工拒绝。本文中的商场空调优化主要还包括:各空调区冻负荷及新风负荷的校核;加热器主机总负荷选型;热源设备选型等方面。

1.3.4商场建筑空调系统在设计和运营中不存在的主要问题调查结果研究,空调的设备绝大部分时间都是在近高于额定负荷下运转[25],并且在一年之内的空调负荷产于是十分不平衡的。其中:设计负荷只占到空调系统全年总运行时间的6%-8%左右;但是中央空调系统全年有近一半的时间是以50%~75%的负荷亲率在运营,满负荷运营的概率只有将近10%,比例较小。

参见表格1-2右图[26]:表格1-2空调系统实际运营负荷亲率全年产于情况冻负荷亲率(%)75~10050~7525~50。


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