深圳某公寓建筑能量系统优化设计方案

2019/8/11深圳某公寓建筑能量系统优化设计方案2019/8/112019/8/11地点：深圳蛇口；气候特点：日照强度大，日照时间长；建筑类型：酒店式公寓。工程概要特点共25层，建筑面积21962.8m2，热、电、冷用能集中；用途复杂，咖啡厅、住宅和复式结构并存；围护结构方案采用大面积的玻璃幕墙，在东南西三个立面上开窗率75％，且无较好的遮阳措施；为酒店式公寓，舒适度要求高。2019/8/11优化设计的内容围护结构方案大面积玻璃幕墙采用何种玻璃方案？其技术经济性如何？采用何种遮阳措施？遮阳效果如何？通风效果如何？空调系统方案采用何种空调系统方案？其经济性如何？2019/8/11模拟软件围护结构材料遮阳构造/天面造型通风换气效果冷负荷建模分析空调系统分析分析整个优化设计的分析思路建筑围护结构方案模拟分析2019/8/11基准围护结构设计方案参数表项目热工参数外墙1.水泥砂浆20mm2.多孔混凝土200mm3.水泥砂浆砂浆20mm热阻/m2·℃/W1.006热惰性指标3.081外窗玻璃6mm单层普通玻璃传热系数6.4遮阳系数0.85遮阳南向阳台外挑长度（m）首层2.4标准层1.2东西朝向遮阳无通风次/小时8～122019/8/11建模－－建筑模型的简化楼层的简化全楼用五层建筑取代，首层保留，标准层取两层，顶层保留，天面造型简化成楼层。阳台的简化所有阳台均采用水平遮阳板取代，采用修正窗体的遮阳系数来研究遮阳板的光影遮挡效果。二～九层洞体的简化洞体用房间取代，加大其通风换气次数，使其温度分布同室外气温分布接近。天面造型的简化天面造型简化成楼层，屋顶开天窗以模拟遮阳板效果，同时加大房间的通风换气次数，使其温度分布同室外气温分布接近。2019/8/11图公寓的简化建筑模型2019/8/11分析对象的选取2019/8/11围护结构优化设计之待分析方案－－玻璃幕墙方案玻璃名称热反射膜玻璃CTS140SLow-E中空玻璃CEB24-60F+12A+6C传热系数（W/m2.℃）5.721.99遮阳系数0.550.33各方案玻璃的热工参数表2019/8/11围护结构优化设计之待分析方案－－东西遮阳构造方案东西朝向遮阳遮阳一遮阳二遮阳三遮阳四构造示意图水平板（mm）750750500500垂直挡板（mm）7505007505002019/8/11围护结构优化设计之待分析方案－－自然通风方案时段划分8:00～12:0013:00～18:0019:00～次日7:00换气次数次/小时五层以下8420五层～十层10522.5十层以上12625时段划分8:00～12:0013:00～18:0019:00～次日7:00换气次数次/小时五层以下202020五层～十层22.522.522.5十层以上252525自然通风模式一自然通风模式二2019/8/11围护结构优化设计之模拟结果与分析－－玻璃幕墙方案特种玻璃的节能效果对比0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%东向南向中西向北向热反射镀膜玻璃Low-E中空玻璃围护结构优化设计之模拟结果与分析－－玻璃幕墙方案三种玻璃方案技术经济比较050100150200250白玻镀膜玻璃中空玻璃全年电费（万元/年）玻璃初投资（万元）00.511.522.53镀膜玻璃中空玻璃静态投资回收期（年）2019/8/11围护结构优化设计之模拟结果与分析－－东西构造遮阳方案020406080100120140160180遮阳一遮阳二遮阳三遮阳四无遮阳西向东向标准层空调负荷（W/m2）－－热反射镀膜玻璃2019/8/11围护结构优化设计之模拟结果与分析－－东西构造遮阳方案020406080100120遮阳一遮阳二遮阳三遮阳四无遮阳西向东向标准层空调负荷（W/m2）－－Low-E中空玻璃玻璃东向户型269134953577216330543232020004000咖啡厅标准层2顶层29℃的小时数自然通风模式2自然通风模式1围护结构优化设计之模拟结果与分析－－自然通风方案围护结构优化设计之模拟结果与分析－－自然通风方案西向户型196538823491315518613115291627220200040006000首层标准层1标准层2顶层29℃的小时数自然通风模式2自然通风模式1围护结构优化设计－－结论虎山公寓在东、南、西立面上采用75％的大开窗率，因此，玻璃的热工性能至关重要。如果要保持大的开窗率，则建议全部或至少在东、西立面上采用隔热性能好的热反射镀膜玻璃或Low-E中空玻璃，否则降低开窗率；补偿大开窗率的另一措施是在东西立面的窗户做外遮阳，水平遮阳板的遮阳效果不明显，建议在考虑风载安全、立面美观和经济性的前提下，采用水平遮阳板加垂直挡板的遮阳构造，其节能效果可以提高10～20％；围护结构优化设计－－结论对于珠三角的炎热气候，增大通风换气次数可以有效地改善各户型的热环境，建议在白天的高温时段采用较小的通风换气次数（1～2次/小时），而夜间增大通风换气次数（20～25次/小时），达到自然降温的效果。2019/8/11空调系统方案优化设计空调系统方案优化设计－－待分析方案方案A：选用三台250RT螺杆冷水机组，机组的额定制冷量为870×3kW。输入电功率为182×3kW，冷却水流量为179×3m3/h，冷却水进出口温度30/35℃；方案B:选用三台75万大卡直燃机，机组的额定制冷量为872×3kW。配电功率为4.0×3kW，额定燃耗56.9×3万大卡，冷却水流量为182×3m3/h，冷却水进出口温度30/37℃；方案C：选用三台250RT风冷螺杆热泵机组，机组的额定制冷量为879.2×3kW。输入电功率为279×3kW（含空气侧风机）。空调系统方案优化设计－－不同方案初投资分析方案A方案B方案C制冷机投资（万元）204.0162.0356.0冷却水泵投资（万元）4.624.620冷却塔投资（万元）56.0056.000需配电量（kW）618.084.0837.0配电设备投资（万元）9.271.2612.56设备总投资（万元）273.89223.88368.56运输施工费用（万元）54.7844.7873.71项目初投资（万元）328.67268.66442.27空调系统方案优化设计－－不同方案初投资分析328.67268.66442.27050100150200250300350400450方案A方案B方案C项目初投资（万元）空调系统方案优化设计－－不同方案运行能耗分析143.91190.93190.67020406080100120140160180200方案A方案B方案C系统年运行费用空调系统方案优化设计－－不同方案寿命周期年费用比较费用名称（含施工）方案A（万元）方案B（万元）方案C（万元）初投资主机侧投资329269442用户末端投资100100100冷冻水泵与管网投资150150150初投资合计579519692年运行费主机运行费（前5年）144191191主机运行费（5年后）144136191输配及末端年费用404040维护管理费用101010年费用合计194241241寿命周期费用年值249.8291.0307.7空调系统方案优化设计－－不同方案寿命周期年费用比较249.8291307.7050100150200250300350方案A方案B方案C寿命周期费用年值从初投资分析，直燃机方案较佳，其初投资最省，水冷电制冷机组次之，风冷热泵费用最高；从年运行费用分析，在目前的电气价格比下，采用电制冷是相对经济的运行方式，其年运行费用最低。如果天然气能按预期时间和价格进入深圳，采用直燃机年运行费用将略低于电制冷方案，但是应充分考虑天然气的价格波动对空调方案经济性的影响；空调系统方案优化设计－－结论从机组运行特点和安全性能分析，电制冷机组运行稳定，维修率低，操作简单，使用寿命长。但是电制冷机组耗电大，应考虑夏季空调高峰期间可能发生拉闸限电对系统运行的影响。直燃机使用寿命尚未经历时间的考验，从目前的运行状况来看，直燃机性能稳定，可以大大缓解当前高峰期的电力供需矛盾，但其机组运行有烟气排出，存在一定的环境污染和安全隐患。风冷热泵性能稳定，不需要冷却塔和相应的水处理设备，可以节约大量的水资源，但是其能源利用效率低，尤其在不需采暖地区体现不出其一机两用的优越性；空调系统方案优化设计－－结论每一种方案都有其使用的场合和本身的特点，开发商应根据当地的用电及燃料价格情况，综合考虑初投资、运行费用、机房面积和消防等因素，作出最佳选择。空调系统方案优化设计－－结论2019/8/11Thankyou!