基于日照與室內冷負荷關系分析的空調智能調節的節能方案

孫雪瑩 姚義婷 孫辰

摘 要：為響應國家"綠色建筑"的號召，綠色節能建筑行業在近年來得到了極大地發展。本項目以鄭州某一大型辦公樓為研究對象，充分采用BIM技術，通過Revit模型建立，Ecotect Analysis室內自然采光模擬和室內冷負荷的計算、匯總和模擬，對日照和室內冷負荷進行分析，從而提出了一套以百葉窗智能調節系統、空調自動控制系統和人體紅外感應相結合的空調智能調節系統的方案，從而達到減少能耗的目的。關鍵詞：BIM技術 自然采光分析 室內冷負荷分析 空調智能控制系統 一.空調系統的研究現狀1.1室內空調系統的發展與研究現狀隨著我國經濟的發展，人們對室內環境的要求也不斷提高。為滿足人們對室內環境的要求，空調經歷了從手動控制到智能控制的改善過程。據調查，夏季炎熱地區的人口占世界人口的半數以上。若充分滿足人們對室內環境的需求，空調的使用則會造成很大程度的能耗損失。因此，空調設備不僅限于滿足人們對室內熱濕環境的需求，更應將綠色建筑與節約能源放在首位。二.基于Ecotect Analysis的鄭州某辦公樓光環境模擬2.1鄭州某辦公樓的Revit模型建立項目介紹：本項目的研究對象為鄭州某一大型7層辦公建筑，總建筑面積32778平方米，建筑高度為26.40米，內采用集中式空調系統進行室內環境調節。建模過程：在鄭州市某醫院實驗樓進行實地考察，先運用Revit創建實驗樓模型，實現三維設計；然后將實驗樓建筑模型導入Revit MEP軟件，完成其室內設備的三維設計。2.2基于Ecotect Analysis的光環境模擬 為驗證日照方向對建筑物獲得太陽輻射量的影響，將revit三維模型導入Ecotect進行最佳朝向分析，并將各月的輻射量整合在一起。在最熱的三個月內，獲得的太陽輻射量最大的朝向用紅色表示；在最冷的三個月，獲得太陽輻射最多的朝向用藍色表示；而獲總太陽輻射量最大的朝向用黃色表示。由分析結果顯示，南偏西5度為此辦公樓的最佳朝向，此時室內獲得的日照輻射量最大。 三.對日照與夏季冷負荷關系的分析夏季建筑維護結構的冷負荷是指由于室內外溫差和太陽輻射作用，通過建筑維護結構傳入室內的熱量形成的冷負荷，本項目主要研究外窗玻璃非穩態傳熱和透過玻璃窗日射得熱所形成的冷負荷與空調總冷負荷之間的關系。 對辦公樓一層所有辦公室得各個冷負荷進行計算、匯總和模擬，最終可得到鄭州夏季平均一天從8：00-24：00外窗玻璃非穩態傳熱所形成的冷負荷與日射得熱所形成的冷負荷占總冷負荷的百分比堆積面積圖。其中藍色為外窗玻璃非穩態傳熱所形成的冷負荷，橘色為日射得熱所形成的冷負荷，灰色為其余條件下下形成的冷負荷。由面積圖可知，非穩態傳熱所形成的冷負荷與日射得熱所形成的冷負荷占總冷負荷的12%-20%，其中14：00冷負荷受日射影響最大，24：00冷負荷受日射影響最小。 3.1 8：00 ---24：00冷負荷百分比面積堆積圖四.空調智能調節的節能方案設計與實現4.1百葉窗的智能調節百葉窗的智能調節可以改變日射得熱量和室內所需冷負荷，是該系統智能調節的重要一步。系統的工作原理是：人體紅外感應器感應到沒有人員活動時，百葉窗的葉片自動調節，使窗戶完全處于遮陽狀態，使室內所需冷負荷減少到最小值；當人體紅外感應器感應到有人員活動時，百葉窗自動調節系統開啟，使房間在剛好滿足人們工作照度需求的情況下將室內所需冷負荷減少至最低值。這樣，在某種程度上減少了照明設備的功率損耗和夏季空調的工作能耗，達到了利用自然采光在不改變工作人員舒適感的同時又充分節能的目的。4.2室內空調系統的智能調節空調系統的新風、回風和送風均設有溫度、濕度傳感器，可以捕獲室內的溫度和濕度信息，再通過數字式控制器對室內所需冷負荷運算模擬，進行風量控制，通過改變送風管內風速傳感頻速器的輸出頻率來調節風機的轉速，最終實現對室內溫濕度的控制。三.總結為了既滿足人們工作生活的室內環境舒適度，又達到節約能耗的目的，本項目以鄭州某一大型辦公樓為研究對象，將BIM技術與專業知識相結合，致力于研究出一種將百葉窗智能調節系統、暖通空調自動控制系統和人體紅外感應相結合的空調智能調節的系統方案。該方案充分響應了國家“綠色建筑”的號召，對建筑節能具有重要意義，同時也為基于BIM技術的室內環境節能與改善提供調了新想法。參考文獻：[1]Autodesk，Ink.《Autodesk Ecotect Analysis 綠色建筑分析應用》，電子工業出版社[2]廖小烽.《Revit建筑設計火星課堂》，人民郵電出版社[3]陸亞俊.《暖通空調》.中國建筑工業出版社