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能
ENERGY CONSERVATION
2012年第4期(总第355期)
建筑能耗分析方法的研究与实例
李晓山
(中国水利水电第十三工程局有限公司，天津300384)
摘要:建筑能耗分析是建筑节能和建筑能效管理的基础。在分析常用建筑能耗分析方法的基础上，对比了计算机模拟法、度日法、温频法三种方法的优缺点，并简要介绍一些改进措施，使计算结果更符合实际情况，为建筑能耗计算及节能措施研究提供有益的参考。关键词:能耗分析; 计算机模拟法; 度日法; 温频法; 温湿辐射频数法
+
中图分类号:TM111. 195
文献标识码:A 文章编号:1004－7948(2012) 04－0034－04
doi :103969/j．issn．1004－7948．2012．04．010
引言
当前，社会经济的可持续发展，要求暖通空调(HVAC ) 的设计更加合理、高效。HVAC 系统的优化设计，必须以全年能耗分析为基础。建筑能耗分析是建筑节能和建筑能效管理的基础。
目前普遍使用的建筑能耗计算方法分为详细计算法和简化计算法。国内外有不少的能耗计算方法，这些方法在国内还没有得到普及使用。简化的能耗计算方法主要有度日法、温频法、当量满负荷运行时间法等。
本文主要介绍计算机模拟计算法、度日法、温频法，并简要分析各自优缺点以及现有的改进措施。
图1
建筑能耗模拟框图
目前国际上比较流行的建筑能耗模拟分析软
件有:美国劳伦斯伯克利国家实验室开发的DOE －2，用于居住和商用建筑的能量特性分析; 美国纽约能源供应协会开发的EA －OUI ，主要用于建筑模拟、节能分析、节能改造优化、投资分析等; 美国能源部开发的Energy Plus ，主要用于建筑能耗特性模拟和负荷计算; 美国开利公司软件中心开发的HAP ，主要用于能量特性、负荷计算、能耗模拟、暖通空调设备的选型等。我国清华大学建筑技术科学系经过10余年的努力，根据国内的实际情况，逐步开发出一套面向设计人员的设计用模拟工具DeST (Desinger' s Simulation Toolkit ) ，目的是把模拟分析技术引入工程设计之中，为工程设计人员提供实用有效的帮助。
由于我国缺少专业的能耗分析队伍，而大型的能耗分析程序较为复杂，没有经过培训或详细斟酌难以完成计算，而且稍有不慎极易出错，且缺乏我国自主开发的逐时气象数据。因此，详细的能耗计算方法目前在国内没有得到普及适用，简便的能耗计算方法在国内更容易推广。简便的能耗计算方法有度日法、温频法、当量满负荷运行时间法等。
1计算机模拟计算法
建筑模拟方法是研究建筑能耗特性和评价建
筑设计的常用工具，它可以解决很多复杂的设计问题，并将建筑能耗进行量化。
建筑能耗模拟软件通常是逐时、逐区模拟建筑能耗，考虑了影响建筑能耗的各个因素，如建筑围HVAC 系统、护结构、照明系统、控制系统等。在建筑物周期分析中，建筑能耗模拟软件可对建筑物寿命周期的各个环节进行分析，包括设计、施工、运行、管理。建筑能耗模拟软件应用领域包括建筑冷热负荷计算、建筑能耗特性分析、建筑能源管理、控制系统设计等。
建筑能耗模拟框图如图1所示
。
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但是每种方法都存在着一些问题，各国的暖通设计人员都在努力完善这些方法，使其更接近实际情况。
数; N max —供冷季中室外气温升高到t max 以上的天数; ηc —空调系统的效率。
表1
全国部分城市采暖度日数(基准温度18ħ )
年供暖期总天数/d
[***********][***********][***********][***********][***********]143
供暖度日数/dd
[***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********]22503
地方齐齐哈尔哈尔滨长春沈阳大连呼和浩特
2度日法
人们通常用语言来表述冷热的感觉，度日法可以用度日数值来量化冷热的程度。采暖度－日数是指在采暖期中，室外逐日平均温度低于室内温度基数的度数之和，即:
n
HDD =
(t R ∑i =1
－t m ，i )
乌鲁木齐西宁兰州银州延安西安太原石家庄北京包头酒泉大同唐山秦皇岛天津青岛济南郑州洛阳徐州南京上海合肥南昌武汉长沙贵阳拉萨
ħ ·d 或dd ; n —采式中:HDD —采暖期度日数，
d ; t R —室内温度基数，ħ ，暖期天数或计算天数，我国一般取18ħ ，国外取18. 3ħ (65F ) ，也有取15. 6ħ (60F ) ; t m ，ħ 。i —第i 天的室外日平均温度，同样还有空调度日数，指在供冷期内，室外逐日平均温度高于室内温度基数的度数之和，即:
n
CDD =
(t m ，∑i －t R )
i =1
我国一般取t R =26ħ 。为了计算精确，还定义了以平衡温度t bal ，对于某个室内设定温度t i ，当温度达到t bal 时，得热q gain 正好等于热损失。
t bal
q gain
=t i －
K tot
W /ħ。式中:K tot —建筑的总热损失系数，
建筑全年采暖能耗有:Q H =
K tot
·HDD (t bal ) ηH
式中:ηH —采暖系统能耗。我国有齐全的度日数资料，可由住房和城乡建《民用建筑设计标准》设部颁发的查出，按18ħ 基准温度计算出数据。表1所示为我国部分城市的采暖度日数。
根据分析，影响理论基准温度的因素很多，只用一个基准温度计算度日数是不够的，应用变基准可提高计算准确性。温度计算度日数，
在供冷季，有时候可以通过开窗来使室内温度降低，所以做供冷分析比做供暖分析复杂。供冷能耗用下式计算:
Q c =
K tot
CDD (t max ) +(t max －t bal ) ·N max ］ηc
度日数不太适合计算冷耗，因为需要制冷时，太阳辐射对室内外温差影响显著，显然单纯考虑温差作用的度日数法计算冷耗时有很大的误差。日本进行建筑审批所使用的全年冷热负荷系数PAL 计算中，采用了扩张度日数法，此方法考虑了新风辐射负荷、室内热源负荷的计算，既能计算供负荷、暖负荷，又能较好的计算供冷能耗。
式中:CCD (t max ) —以t max 为基准的供冷度日
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3温频法
温频法(BIN 方法) 是美国ASHRAE (美国采暖、制冷、空调师协会) 提出的计算方法。所谓BIN 参数，即某一地区室外空气干球温度逐时值的出现频率。BIN 方法首先根据某地气象参数，统计出一定温度间隔的温度段各自出现的小时数，然后分别计算在不同温度频段下的建筑能耗，并将计算结果乘以各频段的小时数，相加便可得到全年的能耗量。
BIN 方法按频数计算能耗，简便直观，易于被工程技术人员接受，在我国得到了较为广泛的应用。
3. 1原BIN 法计算日射负荷过程
早期的温频法对负荷和温度的关系只找到了两个点，认为透过玻璃窗的日射负荷与温度的关系满足这两点确定的直线关系。这种计算方法过于粗略:一方面日射负荷与温度不是简单的直线关系; 另一方面在确定两点时，负荷所对应的代表温度的选取主观因素很大，缺乏客观标准。
原有BIN 法计算透过玻璃窗日射负荷有:
n
和7月的代表温度，用所得冷负荷与温度对应即得到两个点，认为负荷与温度的关系满足这两点决定的直线关系。这样处理与实际情况不符，计算结果会偏离实际。3. 2改进措施
ASHRAE TC －4. 7改进了BIN 方法，将全年太阳辐射的影响归结为温度的线性关系，用日照率修正天气状况，从而克服了以上缺陷。我国设计人员提出的改进方法称为温湿辐射频数法，即THRF 法。新方法是在承认BIN 方法思路的基础上，找到温度与负荷更多点的对应关系，用这些点找出温度与负荷的统计关系。具体步骤是:先得到逐日最大日射得热因数D j max ，乘以逐时冷负荷系数得到透过玻璃窗日射负荷与温度的全年逐时详细关系，用日射负荷因数C f 表示。再按朝向统计不同温度下日射负荷的平均值，得出温度与冷负荷的实用关系。与原BIN 方法不同的是，该方法还统计了温度段内各个朝向的日射负荷因数，用以详细计算透过玻璃窗的日射负荷。此方法详细考虑了温度、含湿量、辐射形成负荷的计算问题，新THRF 法较原来的BIN 方法，理论更严谨、更符合实际情况。下面以实例说明温湿辐射频数法的原理及方法。
某市一空调房间以南向玻璃为例，空调面积
2
A r =900m 2; 单层钢窗，窗户面积F =60m ，5mm 茶色玻璃，浅蓝布帘内遮阳。
SCL 7(1) =
Fi ·D j max ·C Z ·C d i ·FPS ∑i =1
t ·A r
式中:SCL 7(1) —7月份(1月份) 平均日射负W /m2; D j max —某朝向7月份(1月份) 最大日荷，
W /m，射得热因数，为在特定的内、外表面对流放热系数条件下，得出通过标准玻璃(3mm 普通常用平板玻璃) 的最大日射得热量; F i —朝向i 的窗面m 2; n —外窗朝向数，积，定值; C Z —朝向i 玻璃窗综合遮挡系数，建筑情况确定情况下为定值; t —空调系统日运行时数; C d i —朝向i 24h 的日射冷负荷系数和; FPS —7月份(1月份) 的平均日照率; A —建筑物空调面积，m 2。
计算出SCL 7(1) ，认为SCL 与温度成线性关系，有:
SCL =M ·(T －T ph ) +SCL 1
比例系数M 为:
SCL 7－SCL 1
M =
T pc －T ph
这样处理的实质是找出某朝向7月和1月最大日射得热因数D j max ，用最大日射得热因数乘以平均冷负荷系数及日照率得到冷负荷，再找到1月
2
1) 考虑玻璃类型、内遮阳及窗户有效面积，选
择玻璃窗综合遮挡系数C Z =0. 75。单位空调面积日射负荷为:
C L (T i ) =F ·C Z ·C f (T i ) /A r =60ˑ 0. 75ˑ C f (T i ) /900=0. 05C f (T i ) 代入各温度下的日射负荷因数(见表2) ，即得不同温度时的日射负荷。2) 计算出各温度下负荷之后，乘以相应的频数可得该温度下的能耗，即:
Q ' =C L (T i ) ·n i
3) 再累计求和就得需要统计的总温度范围内的总能耗为:
Q =
∑C L (T i ) ·n i
计算结果如表3所示，累计的温度范围为22 35ħ 。
4) 将能耗项累计得到南向玻璃窗总能耗为50. 191MJ /m2，空调房间透过玻璃窗日射总能耗为45172MJ 。
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表2
温度T /ħ
[***********]3132333435
频数n /h[***********][**************]72
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该市全年温度－日射负荷因数关系(部分数据)
·m －2日射负荷因数C f /W
东[***********]7883706244
东南[***********][1**********]2
南[***********][***********]87
西南[***********][***********]
西[***********][**************]
西北[***********][**************]
北[***********][***********]145100
东北[***********]7782726447
水平[***********][***********]194100
表3
温度T /ħ频数n /h·m －2因数C f /W·m －20. 05C f /W·m －2能耗Q /kJ·h ·m －2能耗Q /W
22404974．9
23460874．4
24375944．763451763
253331115．66653．31848
日射负荷及能耗计算结果
262691005．048421345
272111015．138361066
281821065．3
291591356．8
301231316．6
31811467．3
32431547．71192331
33211356．8510．3142
3471266．315．844
352874．431．39
7053．87203．61959
2001
3472．63863．72900．32128．7965
1073
806
591
4结论
1) 采暖空调系统能耗与度日数成近似的线性
关系，我国有较为齐全的采暖度日数资料。这为应用采暖度日法进行采暖能耗分析奠定了基础。
2) 温频法由于简便直观，比较容易在国内推广应用。原BIN 法计算日射负荷时，简单的认为负荷与温度成线性关系，计算结果与实际有很大偏差。
改进的温频法(即THRF 法) ，改良了日射负荷计算过程，使负荷和能耗计算精度得到了提高。3) 计算机模拟方法可以解决很多复杂的问题，但是大型模拟软件一般比较复杂，不适用于设计人员和现场管理人员。
由于现在我国缺少专业的能耗分析软件，没有逐时的气象数据库，所以详细的建筑能耗软件，在国内推广应用仍需过程。
参考文献
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2006．筑工业出版社，
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2006，36(11) :86－91．暖通空调，
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［C ］．重庆:重庆建筑工程学院，1993．作者简介:李晓山(1986－) ，男，山东禹城人，大学，助理工程师，从事暖通施工工作。
收稿日期:2012－02－28; 修回日期:2012－03－06
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and the ratio of window /wallareas were obtained．The change trend of building load value was analyzed by the curves ，and concrete mathe-matical relations of the change were also obtained．The analysis results can provide a certain reference value for building design．
Key words :DeST simulation ; load analysis ; ratio of window /wallar-fitting eas ; curve-
Experimental research on performance
test of circulating fluidized bed boiler LI Zhen-qing ，ZHANG Lu-tao ，ZHAO Bin ，et al (Tangshan Institute of Special Equipment
Tangshan 063000，China ) Inspection ，Abstract :Circulating fluidized bed (CFB ) boiler is a mature technol-while most of them have a ogy to realize clean coal power generation ，
low operational efficiency in the operation which directly affects the e-conomical operation of boiler．Based on Performance Test Code for Circulating Fluidized Bed Boilers ，the two 490t /hCFB boilers in Tang-shan KailuanDongfang Power Generation Co．Ltd (Dongfang Power Plant ) are taken an example ; both the thermal efficiency test and the air leakage of preheater test are carried out．The calculation indicate that the thermal efficiency of 1#boiler and 2#boiler reach 88. 37%and 85. 74%under the case Ⅲ，which are 2. 83percentage points and 5．46percentage points lower compared with the design working condition．The air leakage coefficient of 1#boiler and 2#boiler are 0. 156and 0. 153which are 4percentage points and 2percentage points higher compared with the design working condition．The result shows that CFB boiler performance tests can provide data support for CFB boiler optimal operation．
Key words :CFB boiler ; performance test ; thermal efficiency ; air leakage ; research
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Study and examples of the analyzing methods
of architectural energy consumption
LI Xiao -shan
(INOHYDRO Tianjin Engineering
Tianjin 300384，China ) Co ．Ltd．，
of building energy saving and building energy efficiency management．
This paper analyzes the commonly used building energy analysis meth-ods :Thecomputer simulation method 、degree day method 、bin method ，comparing the advantages and disadvantages of three methods ，and-briefly describes some improvements to make the results more in line with the actual situation．This provides the beneficial reference for cal-culation of building energy consumption and study of building energy-saving measures in the future．
Key words :energy consumption analysis ; computer simulation meth-od ; degree day method ; bin method ; humid radiation frequency method
Abstract :Analysis of building energy consumption is the is the basis
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Rotating spray dust removal device by
experiment and simulation
ZHANG Yan
(Building Science Research Institute of
Jinan ，Jinan 250031，China ) Shandong ，
technology at present is spray ! This paper introduces the design of a set
of rotating spray for dust reduction system ，and has the advantages of simple structure ，water without the need for booster ，good spray effect．Due to less number of atomizing nozzle ，a relatively wide range ，it compared to save water．The flow field is simulated using standard tur-bulence mode1．To predict the behavior of the spray ，several other Dis-crete Phase Models (DPM ) ，including collision and breakup ，are used．Clearly reflects the situation of spray field and comparison with experi-mental．
Key words :spray ; dust fall ; water saving ; numerical simulation
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Effect of Atmosphere on the Generation Capacity of TRT
XUE Yan
(Chengfa-Keneng Pow er Engineering
Company ，Chengdu 610503，China )
two TRT of the same model was analyzed ，through the method of theo-retical calculation ，on the base of TRT performance．Atmosphere condi-tions were found the main reason of the difference in the generation ca-pacity of the two TRT．The difference in atmosphere pressure leads to
the difference in the pressure-ratio and reduced mass-flow ，which is the
main reason of the difference of generation capacity between the two TRT．On the other hand ，because of the difference in reduced mass-flow ，the mass-flow of one of the two TRT is less than the needed maximum mass-flow ．The results of this paper suggest that the effect of
atmosphere should be taken into account to select a model of TRT for a blast furnace．
Key words :blast furnace ; TRT ; atmosphere ; generation capacity ; pressure-radio ; reduced mass-flow
Abstract :Coal mine production will produce a lot of dust ; the main
Abstract :The reason of the difference of generation capacity between
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The weight loss method of fly ash carbon measuring
instrument and its existing problems
and ways of improvement
WANG Tao ，ZHANG Chun-long ，WU Nan ，et al (Northeast Dianli University ，School of Automation
Engineering ，Jilin 132012，China )
classic method at present ，taking the company development cantilevered
weight-loss method of fly ash carbon instrument measured object ，given
its principle of work meanwhile points out the existing problems ，such as components of the service long time work problems and mechanical ageing ，reduce the long-term reliability of on-line monitoring．There-fore ，this paper proposes a theory :Combine the neural network predic-tion and the fly ash carbon instrument measured．The new intelligent control mode ，the machine operation has made a lot of improvement．Key words :thefly ash carbon instrument measured ; neural network ; improvement techniques
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300MW unit seal retrofit practice and the effect NING Zhi ，ZHU Peng-An ，WU Zheng-ping ，et al (Anqing Pow er Plant ，Anqing 246000，China )
power units ，the unit steam turbine is aging ，thermal efficiency at gener-ator terminals is increased ，so they need to make the transformation ，im-#
prove efficiency ，through research conducted 1turbine steam seal re-formation of big machine ，high pressure cylinder part adopts the Bran-don steam seal ，and low pressure cylinder adopts the honeycomb steam seal．After the transformation of coal consumption decrease in 3. 12g /kWh ，obvious energy saving effect．
Key words :the Brandon steam seal ; the honeycomb steam seal ; transformation
Abstract :The burning method of measure carbon technology is a
Abstract :a Anhui power plant first phase project is two 300MW class
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