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应用DeST分析通风量与房间设定温度对建筑冷负荷的影响清华大学建筑学院常良宋芳婷芃魏庆江亿摘要：DeST模拟软件在建筑环境系统模拟分析中已有了广泛的应用，特别是其中的DeST-r和DeST-c版在建筑节能工作中有极为重要的意义。笔者通过对某实际建筑的测试，得到该建筑夏季实际逐时供冷量，并与DeST的模拟计算结果相比较。另外，利用DeST来分析目前节能工作中广泛宣传的减少开窗和提高房间设定温度两种措施分别对建筑冷负荷造成的影响。关键字：负荷DeST自然通风换气次数房间温度1问题的提出在全球能源日益紧张的今天，建筑节能已成为人们的共识。其中，建筑内空调系统的耗电量在整个建筑耗电量中占了很大的比例，尤其是对夏季白天的电力系统有很大的冲击，因此如何降低建筑的空调系统耗电量和建筑的冷负荷成为节能工作的重点之一。目前各类建筑中对一些节能行为的宣传已经相当到位，比如随手关灯、关电脑等已经取得了很好的效果。但还有一些措施（比如减少开窗时间、调高房间设定温度等）的效果分析比较复杂，尚无定论。由于此类问题有一定的随机性和连续性，因此笔者希望通过DeST模拟软件对建筑的全年模拟计算来得出结论。另外，DeST模拟软件对建筑负荷的计算经过多年的验证证明与实际较为相符，但对于大型的办公建筑，尚缺乏相应的实测数据，笔者在对某大型公共建筑整个供冷季的实测过程中，得到建筑逐时的耗冷量和房间功能、温湿度、人员设备等的详细信息，希望与DeST的计算进行比较分析。2实际建筑信息A大楼由中央主楼、南面的东、中、西三个配楼及北边的东西群房组成，是一个建筑群。区域内平面图如下图1所示。在2005年夏季测试中，由于主楼、东配楼和中配楼采用了同一种空调方式，且建筑面积所占的比例很大，因此本文把三者当作一个整体作为研究对象。图1建筑平面示意图其中主楼和东配楼均为办公用途，中配楼为餐饮、会议用途。其面积、高度等基本信息如下表1所示：表1建筑基本信息地上各部分面积大小建造年代建筑面积（m2）建筑高度（m）建筑主要功能办公会议其他主楼19522550038.3地上7层，中间9层办公（各层）大厅（一层）健身（八层）1780004600东配楼1986660034.3地上8层办公（各层）会议（一层）理发（一层）37001801920中配楼1999750023.6地上4层食堂（一层）会议（二层）会议（三层）0二层1030三层720四层7902500(包括餐厅，食堂等)3模型建立与参数选择3.1A大楼的DeST模型在DeST中建立的模型如下图2所示：图2建筑DeST模型3.2DeST相关参数设置各层的房间功能根据实际使用状况进行了设置，相邻的功能一致的房间（如办公室）进行了简化处理。办公楼采用的墙体材料为600mm的砖墙，双层铝合金玻璃。其他相关参数设置：家具系数：10；设定最低照度值：300Lx；办公室人员/灯光/设备作息：工作日根据时间段划分，周末设为0；人员密度最大值：0.1人/m2；人均发热量和产湿量分别为64W、0.084kg/Hr；灯光功率和设备功率分别为10W/m2、20W/m2；空调启停作息：工作日9：00—18：00，周末关闭；夏季空调温度上限26℃，湿度无控制；由于目前该大楼中所有的新风机组（除餐厅会议室外）全部关闭，办公人员平时靠开窗获取新风，因此在模型中我们把相应房间的新风量设为零。至于通风换气次数的选择，根据我们对每层的实测结果(典型日)，采用如下的数值：表2各层通风换气次数层数123456789换气次数000.2500.251110.8（注：由于测得的风量为楼层间的通风量，而实际中存在单个房间与外界的空气交换，所以换气次数应该偏小。）3.3比较结果在实际测试中，我们得到了该大楼2005年6月1日到8月31日中工作日（8点——18点）的逐时制冷量，将其统计后与DeST计算的结果比较如下：表3DeST计算结果与实测值的比较整个供冷季冷负荷Mwh冷负荷最大值kw6月份总冷负荷Mwh7月份总冷负荷Mwh8月份总冷负荷Mwh实测值8521848263275312计算值7952088219305271负荷的分布情况为：表4负荷分布情况比较负荷范围kw计算频数计算频率实测频数实测频率0-20000.00%00.00%200-40071.06%10.16%400-600213.18%213.35%600-800446.67%9214.67%800-10006610.00%15925.36%1000-120014021.21%16526.32%1200-140023335.30%11017.54%1400-160010015.15%7011.16%1600-1800365.45%40.64%1800-2000101.52%10.16%2000-220030.45%00.00%图3计算与实测负荷累积百分率的比较计算与实测负荷累积百分率比较.00%20.00%40.00%60.00%80.00%100.00%120.00%05001000150020002500负荷大小(kw)计算负荷累积频率实测负荷累积频率根据计算结果可以看出，在输入的参数与实际一致的情况下，DeST-r计算出的办公楼的负荷（包括总负荷和峰值）与实际较为一致（相对误差分别为6.7%和13%），负荷的累积百分率和实际也十分相近，可以用来估算大型办公建筑的负荷大小。4DeST在衡量开窗和房间设定温度对负荷的影响中的应用4.1通风换气量对建筑负荷的影响在节能呼声日益高涨的今天，很多办公大楼都强调要求夏季减少开窗以及把房间的设定温度定在26℃或27℃。那么，这些措施到底有多大的效果，可以减少多少用电量呢？下面用DeST-r来进行分析。还是以A大楼为例，由于加大了宣传力度，开窗现象控制相对较好，在上个算例中，全楼的平均通风换气次数为0.44次/小时，若将此数值分别改为0.5次、1次和3次，计算出的负荷如下：表5不同换气次数对建筑负荷的影响换气次数供冷季冷负荷Mwh冷负荷最大值kw0.4479520880.5812222618532435310254194图4不同换气次数对建筑负荷的影响换气次数对负荷的影响700750800850900950100010500.440.513换气次数负荷（Mwh）由图像可以看出，建筑的冷负荷随通风换气次数的增加显著上升，为满足人员的新风要求，换气次数应该在多少比较合适呢？在标准办公室人员密度0.1人/m2的情况下，通风换气次数1次/小时相当于人均新风量27m3/小时，超过了《北京市公共建筑节能评审标准》中对普通办公室人均新风量20m3/小时的要求。在测试中发现，夏季开窗情况严重的时候，室内换气次数很容易达到3次以上，此时整个供冷季的负荷与1次换气相比增加了172Mwh，以制冷机的COP为4.5计算，增加的电耗为3.82万度，增加了20.2%，此数值还未考虑为增加供冷量而需要增加的水泵电耗。4.2房间设定温度对建筑负荷的影响夏季一般建筑的房间设定温度都在26℃，少数节能工作做得好的地方有要求设定在27℃的。但是，在实际调研中发现，大量办公楼的房间内温度控制器都设置在22℃左右甚至更低！那么房间设定温度对于建筑的冷负荷以及耗电量到底有多大的影响呢？通过DeST模拟发现，房间设定温度对大楼负荷的影响如下：表6房间设定温度对建筑负荷的影响房间温度设定值供冷季冷负荷Mwh冷负荷最大值kw22℃1016278623℃965266124℃915253425℃865237926℃812222627℃7642077图5房间设定温度对建筑负荷的影响房间设定温度对建筑负荷的影响70075080085090095010001050222324252627温度负荷（Mwh）由图5看出，房间的设定温度与建筑的冷负荷之间呈直线反比关系，负荷随温度的降低直线升高。整个大楼如果房间温度设定在22℃，与设定在27℃相比，整个供冷季的冷负荷从764Mwh增加到1016Mwh，增加了252Mwh（33%），折合电量5.6万度。5总结根据以上分析可以看出，开窗和降低房间设定温度对建筑夏季的冷负荷有很大的影响，如果两方面都做得不好，则冷负荷可以增加40%以上。对于一幢3万平米的大楼，一个夏季就多耗了9.4万度电！而这些因素的改善需要极低的成本，只需加大宣传力度等措施就可以很好的解决，在节能改造工作中应该放在首位。常良，男，1983年9月生，本科生通讯地址：北京市海淀区清华大学建筑学院建筑技术系，邮编100084电话：（010）62772404，传真：62770544E-mail：chang-l02@mails.tsinghua.edu.cn