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EnergyPlus建筑能耗模拟应用实例

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4000
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2500
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1500
1000
500
0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0
冷冻水出水温度/℃
末端耗电
冷水机耗电
COP
某日主机冷冻水出水温度与COP值及系统耗电模拟
谢谢
THANKS
气象数据适用性
20 18 16 14 12 10
8 6 4 2 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
月份
IWEC数据
深圳地区
IWEC广州总辐射值与深圳地区总辐射对比
逐时太阳辐射/（W/m2） 1月1日 1月15日 1月29日 2月12日 2月26日 3月11日 3月25日 4月8日 4月22日 5月6日 5月20日 6月3日 6月17日 7月1日 7月15日 7月29日 8月12日 8月26日 9月9日 9月23日 10月7日 10月21日 11月4日 11月18日 12月2日 12月16日 12月30日
0.25
与DOE-2对比
30 e+
25
doe-2
室外月平均干球温度（℃）
20
15
月平均干球温度对比 月平均太阳直射辐射对比 月平均太阳散射辐射对比
月散射辐射总量（MJ/m2）
月直射辐射总量（MJ/m2）
10
5
月份
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
400 e+
350 doe-2
300
1:00 3:00 5:00 7:00 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 21:00 23:00
时间
模拟室外温度/℃
实测室外温度/℃
实测室内温度/℃
模拟室内温度/℃
室内温度实测与模拟值对比
照明 22%
冷水机 29%
照明 26%
冷水机 33%
办公设备 20%
末端 6%
35
30
25
20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
ENERGYPLUS各朝向墙外表面温度
逐月总耗冷量对比/MWh
太阳辐射得热/w
3500 3000 2500 2000
DOE东窗 DOE南窗 Energyplus东窗 Energyplus南窗
冷冻水泵 11%
冷却水泵 12%
大楼能耗分配模拟
办公设备 19%
末端 7%
冷冻水泵 8%
冷却水泵 7%
大楼能耗分配实测
实例2
实例2
全年能耗实测与模拟
B办公建筑模型
围护结构
设定：内墙、地面、楼板构造固定不变。 屋顶：6种结构，分别为R1~R6 ，K值2.8~0.48W/m2.K。 外墙：8种结构，分别为W1~W8，K值从2.8~0.48W/m2.K。 外窗：2种结构，分别为WIN1（6mm无色透明玻璃）和WIN2（LOW-E中 空玻璃，SC=0.5）。 R6-W8-WIN2组合相对R1-W1-WIN1削减峰值负荷约为23.50 W/m2，减少 约17.5%。 峰值负荷出现时间皆为16：00。 全年运行节能率为14%。
DOE-2
╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ √ √
√
╳ √
BLAST
╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ √ ╳ √ ╳ ╳
╳
╳ ╳
ENERGYPLUS
√ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √
√
√ √
注：╳表示不具备该项功能，√表示具备该项功能。
月平均温度/℃
气象数据适用性
35
30
25
外墙(Wi)及屋面(Ri)构造与负荷(W)
1600000 1550000 1500000 1450000
1400000
1550000-1600000 1500000-1550000 1450000-1500000 1400000-1450000
W2W1 W3 W4 W5 W6 W7 W8
不同围护结构办公楼设计日冷负荷
250
200
150
100
50
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月份
400 e+
350 doe-2
300 250
200 150 100
50 0
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
与DOE-2对比
外 表 面 温 度 /℃
50
DOE东墙
45
DOE南墙
DOE西墙
设计建筑 0.86 1.12 1.0
2.2
0.5/0.5/0.45/0.45
建筑区域 办公区耗电
参照建筑 58.2
设计建筑 是否达到节能标准要求
57.5
是
R1 R2 R3 R4 R5 R6 温度/℃
全年空调负荷与室内设定温度
室内设定温度(℃) 全年耗电比例
23 24
25
26
27
1 0.93 0.88
月平均太阳总辐射/(W/m 2)
气象数据适用性
项目 未加遮挡能耗(万kWh)
加遮挡能耗(万kWh)
冷水机 1.6 1.28
项目 未加遮挡能耗(万kWh) 修改气象数据能耗(万kWh)
冷水机 1.6 1.1
遮挡
水泵
末端及冷却塔
0.7
0.35
0.7
0.3
修改气象数据
水泵
末端及冷却塔
0.7
0.35
0.7
EnergyPlus建筑能耗模拟应用实例
鄢涛
深圳市建筑科学研究院 Shenzhen Institute of Building Research
EnergyPlus建筑能耗模拟应用实例
概要 EnergyPlus简介 气象数据的适用性 与DOE-2的对比
应用实例
EnergyPlus与DOE和BLAST的部分功能对比
20
15
10
5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
月份
干 球 温 度 (IWEC) 干球温度（深圳）
湿 球 温 度 （ IWEC) 湿球温度（深圳）
IWEC广州月平均温度与深圳地区累年月平均温度对比
气象数据适用性
1200 1000 800 600 400 200
0
太阳散射
太阳直射36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
室外温度 房间3温度
房间1温度 房间4温度
19:00
20:00
房间2温度 房间5温度
主机停机后室内外温度变化
COP 耗电量/kWh
4.6 4.5 4.4 4.3 4.2 4.1 4.0 3.9 3.8 3.7 3.6
40
DOE北墙
35
30
25
20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
DOE各朝向墙外表面温度
外 表 面 温 度 /℃
50
ENERGYPLUS东墙
45
ENERGYPLUS南墙
ENERGYPLUS西墙
40
ENERGYPLUS北墙
1500
1000
500
0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
东南两窗太阳辐射得热对比图
3
2.5
2
1.5
1
DOE-2
0.5
ENEGYPLUS
0 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月
逐月总耗冷量对比/MWh
实例1 A建筑模型
温度/℃
32 30 28 26 24 22 20
项目 集成化的负荷、系统、设备模拟及迭代方案 用户定义时间步长（被控区域与环境及HVAC系统相互作用） 用户自定义的输出报告；可视界面 热水环路、冷水环路、冷凝环路、制冷环路 空气环路（风机、盘管） 高温辐射供热 低温辐射采暖制冷 与SPARK及TRNSYS链接 辐射与导热同步计算 围护结构的热与质传递相结合 人体舒适性模型（基于活动量、室内干球温度、湿度和辐射） 天空辐射（基于太阳位置） 窗户遮阳可控 WINDOW5计算（普通、热反射、LOW-E、中空、镀膜等多 种窗户类型） 窗体结构逐层输入 日光照明和控制（照度、开关控制；照度对采暖供冷的影响）
节能分析
屋面传热系数W/(m2•K) 外表墙4围传护结热构系热工数参数W/(m2•K)
底部架空楼板传热系数 W/(m2•K)
外窗传热系数 W/(m2•K)
北向/东向/南向/西向 外窗遮阳系数
北向/东向/南向/西向
参照建筑 0.9 1.5 1.5
3.0/3.5/3/4.7
0.50/0.45/0.40/0.5

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基于EnergyPlus的某高校供暖系统运行节能优化分析

基于EnergyPlus的某高校供暖系统运行节能优化分析

基于 EnergyPlus 的某高校供暖系统运行节能优化分析焦震 姜海洋济南城投设计有限公司摘 要： 本文以华北地区某高校教学楼为例， 基于Energyplus 模拟软件， 对该高校教学楼供暖系统运行时间进行 优化模拟， 将实测数据与模拟数据对比分析， 结果表明： 该高校教学楼在采用 11:00­13:00和15:00­17:00间歇运行 控制机制时可满足室内舒适度要求，且能耗最低。

整个供暖季间歇运行优化方案较全天供暖运行方案节能81201.7kWh ， 年供暖能耗单位面积节能量为5.46kWh/(m 2· a)。

折算节约标准煤 9979.69kgce ， 单位面积年节约标 准煤0.57kgce/(m2· a)。

关键词： 供暖系统 能耗模拟 间歇运行Energy­saving Optimization Analysis of aUniversity Heating System based on EnergyPlusJIAO Zhen,JIANG Hai­yang Jinan City Investment Design Co.,Ltd.Abstract: Taking the teaching building of a university in North China as an example,this paper optimizes the running time of the heating system of the university building based on Energyplus simulation software,and compares the measured data with the simulated data.The results show that the university building is using 11:00.The indoor comfort control requirements can be met at 13:00and 15:00­17:00intermittently,and the energy consumption is the lowest;the intermittent operation optimization scheme for the entire heating season is 81201.7kWh more energy efficient than thefull­day heating operation scheme.The energy saving per unit area is 5.46kWh /(m 2· a);the standard coal savings is 9997.69kgce,and the annual saving of standard coal is 0.57kgce/(m 2· a)per unit area.Keywords:heating system,energy simulation,intermittent operation收稿日期： 2019­10­26作者简介： 焦震 （1980~）， 男， 本科， 高工； 山东省济南市历下区经十路 10567号济南城投设计有限公司 （250101）；E­mail:151****************0 引言能源是人类一切活动的物质基础。

EnergyPlus建筑能耗模拟与应用-深圳地区

EnergyPlus建筑能耗模拟与应用-深圳地区

EnergyPlus建筑能耗模拟与实例分析深圳市建筑科学研究院鄢涛卜增文刘俊跃摘要介绍了能耗模拟程序EnergyPlus的主要功能和特点。

以深圳地区为例，分析了IWEC气象数据中温度和太阳辐射值偏差对能耗模拟的影响。

通过对比能耗模拟值与实测值，对采用该软件进行建筑能耗动态模拟的适用性做出初步分析，并提出了部分建议。

关键词EnergyPlus 能耗动态模拟1 概述上世纪最后二十多年里，美国能源部资助的两个建筑能耗逐时模拟程序—BLAST和DOE-2在世界范围内得到了广泛应用，其中DOE软件据估计已经为人们节约了200 亿美元[1]。

但是随着时间的推移，人们发现进一步扩展它们的功能变得异常困难。

基于上述原因，美国能源部联合了美国陆军建筑工程研究实验室、伊利诺斯大学、劳伦斯伯克利国家实验室等机构，从1996年开始开发一个新的建筑能耗软件EnergyPlus。

这个软件集合了BLAST和DOE-2大部分特性和功能，于2001年4月发布使用。

EnergyPlus被认为是新一代能耗模拟软件，但与其他大型能耗模拟软件一样，依然存在一些需要完善的地方，比如：界面不太灵活，系统节点输入不可视，导致用户输入时容易出错；定义每面墙时需要输入所有角点的坐标，且对于分隔不同热区的内墙或楼板等需输入两次，而DOE-2围护结构的输入就比EnergyPlus 简洁；不能模拟系统环路压力变化；复杂的系统模拟比较耗时，且易发散；提供的系统模板尚不全面；设备性能曲线定义较复杂等。

2 软件气象数据简析EnergyPlus中国的气象数据采用的是国际能耗计算气象数据IWEC（International Weather for Energy Calculation）。

IWEC包括了众多国际城市的数据，主要适合于逐时能耗模拟软件（DOE-2, BLAST 和EnergyPlus），可用来模拟建筑典型年能耗量。

IWEC不适合于模拟风能等可再生能耗系统，因为IWEC在选取典型月时着重强调的是干球温度和太阳辐射，风速等参数则无法保证其典型性。

EnergyPlus建筑能耗模拟辅助供暖空调系统节能设计

EnergyPlus建筑能耗模拟辅助供暖空调系统节能设计

将建筑负荷乘以20倍的放大系数
气象分析
首届建筑性能分析沙龙——上海站
从4月1日到10 月15日
首届建筑性能分析沙龙——上海站
建筑冷负荷分布（4/01-10/15）
• 设计总冷负荷2850kW
小时数
350
306
303
300
250
200
174
175
181
174
150
136
124
133
100
92
50
0
首届建筑性能分析沙龙——上海站
首届建筑性能分析沙龙——上海站
建筑设计早期的节能优化的重要性
• 绿色建筑设计、综合设计（Integrated Design)的设计方法是现今 的潮流设计方法。
• 在建筑设计早期20%的设计决策会对最终的设计方案造成80%的 影响[1]。
• 然而在建筑设计早期很多决策都是基于经验和直觉做出的[2]。
一台开利风冷螺杆机组 1348kW，一台开利风冷螺
杆机组1499kW。
三台开利风冷螺杆机组 950kW
418207.4 404919.4
方案2比方案1年节能13288kWh，制冷节能3.2%。 当然实际情况下还要考虑设备间的大小，投资成本分析下等众多因素。进行权衡判断。
首届建筑性能分析沙龙——上海站
建筑设计早期的设计决策的影响
很多绿色建筑认证，包括 LEED和绿建都是按照传统 的设计方法设计之后再加 入绿色“元素”。绿色建 筑并不绿色的现象。
首届建筑性能分析沙龙——上海站
利用能耗模拟辅助建筑早期节能设计
• 建筑设计早期进行能耗模拟分析是种定量的有数据依据的分析方 法。
• 研究表明能耗模拟软件的运用能够提高建筑的节能水平[3]。 • 利用能耗模拟辅助被动式设计，如遮阳、围护结构设计等 • 利用能耗模拟辅助供暖空调系统设计
集成EnergyPlus和Dakota优化建筑能耗的方法及案例分析

集成EnergyPlus和Dakota优化建筑能耗的方法及案例分析


法被称为参数化模拟 （Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ）或敏 感性 使用优化 算法 ，如 进化 类算 法 ，期 望解 决需要 大规模 模 拟的
分析 （Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ）。利用软件 中的优 化算法 ，同时改 技术难题 。通 常优 化算 法是 由优化 工 具或优化 模块 提供 的，
［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］Ｅｎｅｒｇｙ Ｐｌｕｓ；Ｄａｋｏｔａ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｅｆ ｉｃｉｅｎｃｙ
建 筑 能耗模拟 技术 的应用 可降低建 筑的 能耗 ，这 一点 在 Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，ＥＰ） 和 差 分 进 化 算 法 （Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，
不 断地改 变参数 重复 地模 拟 ，这是 通过优 化 软件 自动地 改变 仅仅要考 虑到 优化 工具本身 的优 化 能力 ，还应 考虑 软件 的可
参数调用能耗模拟软 件计算实现 的。
扩展性 ，是 否 开源 ，开 发 的难 度 和使用 难度 等问题 。有 研究
但 可 帮 助 用 户快 速 找 到 最 优 的 方案 。
［关 键词 ］Ｅｎｅｒｇｙ Ｐｌｕｓ；Ｄａｋｏｔａ；优 化 ；建 筑 节 能
［中图分类号 ］Ｔｕ１１ １
［文献标志码 ］Ａ
［文章编号 ］１００１—５２３Ｘ （２０１６）０６－００７３－０４
Ｍ ｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｃ ａｓｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ＥｎｅｒｇｙＰｌｕｓ ａｎｄ Ｄａｋｏｔａ Ｏｐｔｉｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｓｕｍ ｐｔｉｏｎ
（１．东南大 学建 筑 学 院 ，南京 ２１００９６；２．城 市与 建 筑遗产保 护教 育部 重点 实验 室 ，南京 ２１００９６）