广州市中小型办公建筑近零能耗目标研究

发布时间：2020-03-25 13:00

【摘要】：为明确广州地区中小型办公建筑近零能耗指标,本文从年供冷需求、空调照明能耗以及可再生能源比例三个方面对其进行限定,主要研究工作如下:(1)本文建立基准建筑,以降低建筑年供冷需求为目标,从围护结构、Qg部热扰以及自然通风三个方面利用EnergyPlus和GenOpt两个软件相结合进行优化。首先,基于基准建筑对围护结构热工参数进行优化设计,优化结果为建筑年供冷需求为85.57kWh/(m~2·a),节能率为12.64%;然后,利用自然采光替代部分人工照明,并设置两种照明控制模式,“On/Off”和“连续调光”控制模式下优化围护结构热工参数后空调冷负荷分别为83.85kWh/(m~2·a)和79.64kWh/(m~2·a),节能率分别为14.39%和18.69%;其次,考虑使用自然通风减少室内冷负荷,优化结果为83.34kWh/(m~2·a),节能率为14.92%;最后,综合考虑三者作用,优化结果为70.65kWh/(m~2·a),节能率可达28%;(2)基于基准建筑,对建筑光伏系统发电量进行分析;分理想无遮挡状态和遮挡状态,计算出有效发电面积后,利用PVsyst进行发电量计算,得出在理想无遮挡状态下基准建筑年发电总量为177674kWh,单位建筑面积年发电量为23.93kWh/m~2;在遮挡状态下,年发电总量为102501.8kWh,单位建筑面积发电量为13.80kWh/m~2;(3)根据冷负荷及照明优化策略,选取7栋中小型办公建筑作为样本进行冷负荷和照明能耗模拟,利用Origin 8.5软件对样本数据进行了正态性检验,并求出在冷负荷和照明优化策略下,中小型办公建筑冷负荷均值为73.98kWh/(m~2·a),照明能耗均值为4.70kWh/(m~2·a);考虑空调系统能效比3.8,得空调照明能耗限值为25.29kWh/(m~2·a);(4)本文分析得广州地区中小型办公建筑总能耗中空调能耗占比40%,照明能耗占比20%,基于此对《民用建筑能耗标准》GBT/T 51161-2016中办公建筑能耗引导值折减50%后进行拆分,确定空调照明能耗限值为19.5kWh/(m~2·a);(5)最后,结合模拟数据与能耗标准分析结果得出近零能耗指标如下:1)年单位面积供冷需求不大于74kWh/(m~2·a);2)年空调照明能耗(扣除可再生能源供能部分)不大于20kWh/(m~2·a);3)可再生能源比例不小于20%(供空调照明使用)。
【图文】：

建筑外立面,零能耗

图 1-1Aldo Leopold Legacy Center（资料来源：http://www.aiatopten.org/node/135）于法国留尼旺岛上，是一栋零能耗办公建筑，建筑面积为地区属于热带地区，因此建筑一方面通过自然通风进行供能光伏板对建筑建筑物进行遮阳和发电。根据 Franco 等人[011 年 4 月，建筑一体化的 PV 板发电量为 72020kWh，而建h，建筑发光伏板发电量远大于建筑总体能耗，其中电脑等专用房的分散式系统占 15%、内部照明 14%、风扇 11%、外达到了零能耗。Enerpos 建筑外立面如图 1-2 所示。

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采用多种被动式设计手法，在围护结构方面窗户采用双层中空 Low-E 玻璃并设置遮板、外墙采用了岩棉隔热层并设置垂直绿墙，屋顶设置了屋顶花园减少得热量，同时用多种导光技术如水平光导管、导光管和导光板充分利用自然采光；在主动式设计方主要从照明、空调以及相应的智能控制着手，如置换高效的节能灯（T5 节能灯管和 L节能灯）并采用了人工照明自动调节系统，改造之后照明节能率超过 60%；采用了高的空调系统，如个体送风系统、地板送风系统、单盘管双风机系统，三者结合使用之节能率高达 29%，利用太阳能烟囱有效改善了建筑内部的自然通风情况，室内风速均从 0.0574m/s 上升到 0.4774m/s；设置了楼宇监控系统，，对建筑运行情况进行实时监最后充分利用太阳能，在建筑本体（如屋顶、遮阳板）和周边（路标、自行车棚等）置大量太阳能光伏板，利用高效的太阳能光伏板为建筑提供能源，包括照明和空调系供能，据统计改造之后太阳能年产量约为 200MWh，满足建筑年用能需求[15]。新加坡能耗建筑光伏板设置形式多样，如图 1-3 所示，而室内环境控制系统也采取了多种形如图 1-4 所示。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU243;TU111.195

【参考文献】