小型住宅的理論能耗分析與實驗驗證.pdf

1、當今國際政治與社會因素很大程度地影響和制約了能源的生產(chǎn)與供給,我國政府將節(jié)能減排制定為一項長期的政策,以滿足環(huán)境保護和科學(xué)發(fā)展的要求。與其他國家相比,雖然我國人均居住能耗量目前處于較低的水平,但國家經(jīng)濟的發(fā)展、城鎮(zhèn)化建設(shè)與居民生活水平的提高,必然會導(dǎo)致居住能耗的增長,加劇居住能耗需求與其他領(lǐng)域能耗需求之間的矛盾。建設(shè)節(jié)能住宅,推廣節(jié)能技術(shù)已勢在必行。因此,正確分析住宅的能耗特點,驗證節(jié)能技術(shù)的地區(qū)適用性,研究新的家庭能源管理系統(tǒng),對建設(shè)

2、節(jié)能住宅,推廣節(jié)能技術(shù),減少住宅能耗具有十分重要的意義。
　　本文針對夏熱冬冷地區(qū)節(jié)能住宅能耗特點與節(jié)能手段適用性分析,以上海交通大學(xué)綠色能源實驗室三樓的智能公寓為研究對象,進行了一系列的理論和實驗研究。該建筑外圍護結(jié)構(gòu)具有很好的保溫性能,包括外墻外保溫的幕墻系統(tǒng)、雙層Low-E玻璃;智能公寓內(nèi)HVAC系統(tǒng)由VRF(Variable Refrigerant Flow)變頻多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)和全熱交換器HRV(Heat Recovery

3、Ventilator)組成,同時安裝了家庭能源管理系統(tǒng)HEMS(Home Energy Management System)對公寓的能耗設(shè)備進行監(jiān)測和管理。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論有:
　　(1)利用建筑全能耗分析軟件EnergyPlus建立實驗住宅的模型,從而進行住宅HVAC系統(tǒng)能耗的模擬。利用模擬和實驗對比的研究方法,在制冷和制熱兩種工況條件下,驗證了住宅能耗系統(tǒng)模型的準確性,HVAC系統(tǒng)耗電量的模擬結(jié)果與實測值吻合較好。實驗

4、與模擬結(jié)果所產(chǎn)生的誤差原因主要包括建筑物結(jié)構(gòu)的簡化與物性估算,實驗測試、記錄儀器的誤差,VRF模型的簡化,VRF性能曲線的誤差以及EnergyPlus軟件自身負荷計算引擎的誤差等。
　　(2)通過建筑全能耗軟件EnergyPlus模擬住宅的全年運行,比較了傳統(tǒng)住宅與實驗住宅的負荷及全年能耗情況,發(fā)現(xiàn)在上海氣候條件下(夏熱冬冷地區(qū)),采用高保溫性能外圍護結(jié)構(gòu)的實驗住宅的空調(diào)負荷明顯低于傳統(tǒng)住宅,因而相同建筑面積情況下,新型節(jié)能住宅可

5、選用更小制冷量的空調(diào)機。與傳統(tǒng)住宅相比,實驗住宅全年空調(diào)耗電量減少了16.3％,制冷耗電量減少了15.0%,采暖耗電量減少了17.6%,冬季采暖工況下節(jié)能效果更佳;
　　(3)通過建筑全能耗軟件EnergyPlus模擬住宅的全年運行,分析了全熱交換器對住宅HVAC系統(tǒng)能耗的影響,結(jié)果表明在過渡季節(jié)5、10月,HRV熱交換通風(fēng)運行增加了住宅HVAC系統(tǒng)的能耗,而在其他月份,HRV熱交換通風(fēng)運行均減少了住宅HVAC系統(tǒng)的能耗。其中由于

6、冬季室內(nèi)外溫差較夏季大,冬季的總節(jié)能量較夏季大,為夏季的6.3倍。因而,在保證室內(nèi)一定的溫度及新風(fēng)量的前提下,HRV的最佳節(jié)能運行策略為:5、10月份運行自然通風(fēng)模式,利用室外空氣減少建筑負荷從而減少HVAC系統(tǒng)能耗,其他月份均運行熱交換通風(fēng)模式。HVAC系統(tǒng)全年可節(jié)能10.4%;
　　(4)通過建筑全能耗軟件EnergyPlus模擬住宅的全年運行,分析了住宅能耗結(jié)構(gòu)與分布,結(jié)果顯示了住宅能耗中占比最大的為HVAC系統(tǒng)的能耗,占住