基于EnergyPlus与CFD耦合的大空间建筑能耗分析
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EnergyPlus能耗的几点分析1、建筑全能耗分析软件介绍世界上有很多用来设计或分析建筑及暖通空调系统的软件,它们具有不同的功能和复杂程度,面向不同的用户。
建筑全能耗分析软件可以用来模拟建筑及空调系统全年逐时的负荷及能耗,有助于建筑师和工程师从整个建筑设计工程来考虑如何节能。
大多数的建筑全能耗分析软件由四个主要模块构成:负荷模块、系统模块、设备模块和经济模块。
这四个模块相互联系形成一个建筑系统模块。
其中负荷模块模拟建筑外围护结构及其与室外环境和室内负荷之间的相互影响。
系统模块模拟空调系统得空气输送设备、风机、盘管以及相关的控制装置。
设备模块模拟制冷机、锅炉、冷却塔、能源储存设备、发电设备、泵等冷热源设备。
经济模块计算为满足建筑负荷所需要的能源费用。
有些软件没有经济模块,有些软件把系统模块和设备模块合并为一个模块。
2、EnergyPlus模拟介绍EnergyPlus是美国能源部资助的、由劳伦斯·伯克利国家实验室等科研机构协作开发的一种功能齐全的建筑能耗分析软件,作为已有的两个著名的能耗分析软件BLAST和DOE-2的全新替代产物EnergyPlus不但继承了BLAST 和DOE-2程序原有的特点和功能,同时在计算方法和程序结构等方面均有了很显著的进步。
1)负荷模拟EnergyPlus采用集成同步的负荷/系统/设备的模拟方法,在计算负荷时,时间步长可由用户选择,一般为10~15min。
在系统的模拟中,软件会自动设定更短的步长以便于更快地收敛。
EnergyPlus采用CTF来计算墙体传热,采用热平衡法计算负荷。
CTF实质上还是一种反映系数法,但它的计算更为精确,因为它是基于墙体的内表面温度,而不同于一般的基于室内空气温度的反应系数法。
在EnergyPlus中采用各向异性的天空模型对DOE-2的日光照明模型进行了改造,以更为精确地模拟倾斜表面上的天空散射强度。
2 )系统模拟EnergyPlus采用模块化的系统模拟方法,时间步长可变。
居住建筑能耗动态模拟研究与能耗计算软件的开发摘要随着世界性建筑节能运动的开展,建筑材料的合理选择,空调设备的优化控制,这些都需要对建筑物能耗,尤其是全年运行的动态能耗进行精确计算。
计算机的发展和应用创造了建筑动态能耗精确计算的可能性。
然而现有的一些软件往往存在这样那样的问题,如用户界面操作不便等,无法广泛应用于工程实践当中。
通过对国内外能耗模拟软件的发展现状进行调查,对出现的问题进行分析,我们对能耗模拟软件的开发思路提出了新的设想(详见正文)。
EnergyPlus 是美国开发的新一代基于动态模拟方法的大型建筑能耗计算软件,是两款著名的商业软件 DOE-2 和 BLAST 的全新替代产物,但由于此软件处于试用阶段,设计人员将主要精力放在运算源代码的编写上,并没有一个友好的用户界面。
对于我国北方地区数目居多的民用居住建筑来说,其建筑能耗大部分来自于冬季采暖负荷。
传统的静态方法往往只考虑最不利工况进行设计,缺少全年运行能耗的分析,这导致了设备选型不合理、运行调节不科学等问题。
针对上述问题,本文结合能耗分析软件 EnergyPlus,运用动态模拟方法进行了以下基于建筑节能的分析研究:一、在充分了解能耗分析软件 EnergyPlus 的功能、计算原理的基础上选取天津市某节能居住建筑为研究对象,对其冬季建筑采暖负荷进行了动态模拟。
同时,进行了一段时间的现场实际测量,并将实测数据与模拟结果进行了对比,分析了出现误差的主要原因,验证了软件模拟结果的可靠性。
二、在典型气象年逐时气象资料基础上,模拟了该居住建筑整个采暖季采暖负荷的动态变化规律,并与我国暖通界常用算法-有效传热系数法的计算结果进行对比分析。
三、通过动态全年能耗分析,研究了不同外墙保温形式、外窗形式、门窗气密性、室内温度控制等因素对于建筑能耗的影响。
四、针对该软件因用户界面开发工作不完善所带来的操作上的困难,使用 Visual Basic 6.0 面向对象程序设计语言,在其原有软件基础上开发出简单实用、功能齐全的用户可视化界面,方便用户的使用。
基于EnergyPlus的被动式超低能耗建筑能耗模拟分析周文倩;李祥立;王群鹤【摘要】本文以济南某被动式超低能耗二层别墅为研究对象, 利用EnergyPlus能耗模拟软件对该建筑进行全年逐时动态模拟分析, 将其结果与现行的节能建筑设计标准计算结果进行对比, 得出该研究对象的节能率为 35%, 分析了影响建筑能耗的主要因素, 为建筑节能的进一步发展提出建议.【期刊名称】《建筑热能通风空调》【年(卷),期】2018(037)011【总页数】4页(P59-62)【关键词】被动房;超低能耗建筑;EnergyPlus;节能效果【作者】周文倩;李祥立;王群鹤【作者单位】大连理工大学建设工程学部;大连理工大学建设工程学部;大连理工大学建设工程学部【正文语种】中文鉴于日益严峻的能源形势,世界各国逐步开启了节能减排计划。
1988年,瑞典的Bo Adamson和德国Feist想设计一种不需要“采暖空调主动供冷热”的房屋,称为“被动房”[1],此后完成了一整套被动式建筑技术和施工规范的工作。
被动房作为实现超低能耗建筑的一种有效途径,现已在多个国家被推广实施。
位于德国海德堡市中心的海德堡铁路城,是目前世界上最大的被动房建设项目[2]。
清华大学环境能源楼、新疆的“幸福堡”综合楼等项目是国内在被动式技术上的初步探索。
本文选择济南市为研究地点,参照不同的标准计算建筑能耗,以EnergyPlus全能耗分析软件为主要技术手段,分析不同节能标准下建筑的节能率。
1 建筑模型信息1.1 建筑概况本文选取的二层别墅位于济南市长清区,南北朝向,建筑高度为9.88 m,总建筑面积为288 m2。
别墅内常住人口为5人。
该建筑属于居住建筑,主要房间设置有:厨房、餐厅、客厅、起居室、卧室、卫生间、车库。
建筑平面图如图1、图2所示。
图1 一层平面图图2 二层平面图1.2 建筑围护结构模拟建筑的围护结构主要包含有地面、外墙、外窗等构件。
在本文所选的建筑中,外门只存在门厅处,其面积占比相对于其他构件来讲很小,所以不列入考虑。