深圳某公寓建筑能量系统方案深圳某公寓建筑能量系统方案的优化设计的优化设计学生： 左政 叶国栋指导教师：钱宇 陆恩锡8/22/20248/22/2024n地点：深圳蛇口；n气候特点：日照强度大，日照时间长；n建筑类型：酒店式公寓。工程概要工程概要特点共25层，建筑面积21962.8m2，热、电、冷用能集中；用途复杂，咖啡厅、住宅和复式结构并存；围护结构方案采用大面积的玻璃幕墙，在东南西三个立面上开窗率75 ，且无较好的遮阳措施；为酒店式公寓，舒适度要求高。8/22/2024优化设计的内容优化设计的内容围护结构方案围护结构方案围护结构方案围护结构方案n n大面积玻璃幕墙采用何种玻璃方案？其技术经大面积玻璃幕墙采用何种玻璃方案？其技术经大面积玻璃幕墙采用何种玻璃方案？其技术经大面积玻璃幕墙采用何种玻璃方案？其技术经济性如何？济性如何？济性如何？济性如何？n n采用何种遮阳措施？遮阳效果如何？采用何种遮阳措施？遮阳效果如何？采用何种遮阳措施？遮阳效果如何？采用何种遮阳措施？遮阳效果如何？n n通风效果如何？通风效果如何？通风效果如何？通风效果如何？空调系统方案空调系统方案空调系统方案空调系统方案n n采用何种空调系统方案？其经济性如何？采用何种空调系统方案？其经济性如何？采用何种空调系统方案？其经济性如何？采用何种空调系统方案？其经济性如何？8/22/2024模模拟拟软软件件围护围护结构结构材料材料遮阳遮阳构造构造/天面天面造型造型通风通风换气换气效果效果冷冷负负荷荷建模建模分析分析空调系统分析空调系统分析分析分析整个优化设计的分析思路整个优化设计的分析思路8/22/2024建筑围护结构方案模拟分析建筑围护结构方案模拟分析基准围护结构设计方案参数表基准围护结构设计方案参数表项项目目热工参数热工参数外外墙墙1.水泥砂浆水泥砂浆20mm2.多孔混凝土多孔混凝土200mm3.水泥砂浆砂浆水泥砂浆砂浆20mm热阻热阻/m2/W1.006热惰性指标热惰性指标3.081外窗玻璃外窗玻璃6mm单层普通玻璃单层普通玻璃传热系数传热系数6.4遮阳系数遮阳系数0.85遮遮阳阳南向阳台外挑长度南向阳台外挑长度（m）首首层层2.4标准层标准层1.2东西朝向遮阳东西朝向遮阳无无通通风风次次/小时小时8128/22/2024建模建筑模型的简化建模建筑模型的简化楼层的简化楼层的简化 全楼用五层建筑取代，首层保留，标准层取两层，顶层保留，天全楼用五层建筑取代，首层保留，标准层取两层，顶层保留，天面造型简化成楼层。面造型简化成楼层。阳台的简化阳台的简化 所所有有阳阳台台均均采采用用水水平平遮遮阳阳板板取取代代，采采用用修修正正窗窗体体的的遮遮阳阳系系数数来来研研究遮阳板的光影遮挡效果。究遮阳板的光影遮挡效果。二九层洞体的简化二九层洞体的简化 洞洞体体用用房房间间取取代代，加加大大其其通通风风换换气气次次数数，使使其其温温度度分分布布同同室室外外气气温分布接近。温分布接近。天面造型的简化天面造型的简化 天天面面造造型型简简化化成成楼楼层层，屋屋顶顶开开天天窗窗以以模模拟拟遮遮阳阳板板效效果果，同同时时加加大大房间的通风换气次数，使其温度分布同室外气温分布接近。房间的通风换气次数，使其温度分布同室外气温分布接近。8/22/2024图图 公寓的简化建筑模型公寓的简化建筑模型8/22/2024分析对象的选取分析对象的选取分析对象的选取分析对象的选取8/22/2024围护结构优化设计之待分析方案围护结构优化设计之待分析方案围护结构优化设计之待分析方案围护结构优化设计之待分析方案 玻璃幕墙方案玻璃幕墙方案玻璃名称热反射膜玻璃CTS140SLow-E中空玻璃CEB24-60F+12A+6C传热系数（W/m2.）5.721.99遮阳系数0.550.33各方案玻璃的热工参数表各方案玻璃的热工参数表8/22/2024围护结构优化设计之待分析方案围护结构优化设计之待分析方案围护结构优化设计之待分析方案围护结构优化设计之待分析方案 东西遮阳构造方案东西遮阳构造方案东西朝向遮阳遮阳一遮阳二遮阳三遮阳四构造示意图水平板（mm）750750500500垂直挡板（mm）7505007505008/22/2024围护结构优化设计之待分析方案围护结构优化设计之待分析方案 自然通风方案时段划分8:0012:0013:0018:0019:00次日7:00换气次数次/小时五层以下8420五层十层10522.5十层以上12625时段划分8:0012:0013:0018:0019:00次日7:00换气次数次/小时五层以下202020五层十层22.522.522.5十层以上252525自然通风模式一自然通风模式二8/22/2024围护结构优化设计之模拟结果与分析围护结构优化设计之模拟结果与分析 玻璃幕墙方案特种玻璃的节能效果对比8/22/2024围护结构优化设计之模拟结果与分析围护结构优化设计之模拟结果与分析 玻璃幕墙方案三种玻璃方案技术经济比较围护结构优化设计之模拟结果与分析围护结构优化设计之模拟结果与分析 东西构造遮阳方案标准层空调负荷（W/m2）热反射镀膜玻璃8/22/2024围护结构优化设计之模拟结果与分析围护结构优化设计之模拟结果与分析 东西构造遮阳方案标准层空调负荷（W/m2）Low-E中空玻璃玻璃8/22/2024围护结构优化设计之模拟结果与分析围护结构优化设计之模拟结果与分析 自然通风方案围护结构优化设计之模拟结果与分析围护结构优化设计之模拟结果与分析 自然通风方案围护结构优化设计围护结构优化设计 结论n n虎山公寓在虎山公寓在虎山公寓在虎山公寓在东东东东、南、西立面上采用、南、西立面上采用、南、西立面上采用、南、西立面上采用75757575的大开的大开的大开的大开窗率，因此，玻璃的窗率，因此，玻璃的窗率，因此，玻璃的窗率，因此，玻璃的热热热热工性能至关重要。如果工性能至关重要。如果工性能至关重要。如果工性能至关重要。如果要保持大的开窗率，要保持大的开窗率，要保持大的开窗率，要保持大的开窗率，则则则则建建建建议议议议全部或至少在全部或至少在全部或至少在全部或至少在东东东东、西立面上采用隔西立面上采用隔西立面上采用隔西立面上采用隔热热热热性能好的性能好的性能好的性能好的热热热热反射反射反射反射镀镀镀镀膜玻璃或膜玻璃或膜玻璃或膜玻璃或Low-ELow-ELow-ELow-E中空玻璃，否中空玻璃，否中空玻璃，否中空玻璃，否则则则则降低开窗率；降低开窗率；降低开窗率；降低开窗率；n n补偿补偿补偿补偿大开窗率的另一措施是在大开窗率的另一措施是在大开窗率的另一措施是在大开窗率的另一措施是在东东东东西立面的窗西立面的窗西立面的窗西立面的窗户户户户做外遮阳，水平遮阳板的遮阳效果不明做外遮阳，水平遮阳板的遮阳效果不明做外遮阳，水平遮阳板的遮阳效果不明做外遮阳，水平遮阳板的遮阳效果不明显显显显，建，建，建，建议议议议在考在考在考在考虑风载虑风载虑风载虑风载安全、立面美安全、立面美安全、立面美安全、立面美观观观观和和和和经济经济经济经济性的前提性的前提性的前提性的前提下，采用水平遮阳板加垂直下，采用水平遮阳板加垂直下，采用水平遮阳板加垂直下，采用水平遮阳板加垂直挡挡挡挡板的遮阳构造，板的遮阳构造，板的遮阳构造，板的遮阳构造，其其其其节节节节能效果可以提高能效果可以提高能效果可以提高能效果可以提高1010101020202020； 围护结构优化设计围护结构优化设计 结论n n对对对对于珠三角的炎于珠三角的炎于珠三角的炎于珠三角的炎热热热热气候，增大通气候，增大通气候，增大通气候，增大通风换风换风换风换气次数可气次数可气次数可气次数可以有效地改善各以有效地改善各以有效地改善各以有效地改善各户户户户型的型的型的型的热环热环热环热环境，建境，建境，建境，建议议议议在白天的在白天的在白天的在白天的高温高温高温高温时时时时段采用段采用段采用段采用较较较较小的通小的通小的通小的通风换风换风换风换气次数（气次数（气次数（气次数（1 1 1 12 2 2 2次次次次/ / / /小小小小时时时时），而夜），而夜），而夜），而夜间间间间增大通增大通增大通增大通风换风换风换风换气次数（气次数（气次数（气次数（2020202025252525次次次次/ / / /小小小小时时时时），达到自然降温的效果），达到自然降温的效果），达到自然降温的效果），达到自然降温的效果。空调系统方案优化设计空调系统方案优化设计8/22/2024空调系统方案优化设计空调系统方案优化设计 待分析方案方案方案方案方案A A A A：选选选选用三台用三台用三台用三台250250250250RTRTRTRT螺杆冷水机螺杆冷水机螺杆冷水机螺杆冷水机组组组组，机，机，机，机组组组组的的的的额额额额定制冷量定制冷量定制冷量定制冷量为为为为8703870387038703kWkWkWkW。输输输输入入入入电电电电功率功率功率功率为为为为182 182 182 182 3333kWkWkWkW，冷却水流量冷却水流量冷却水流量冷却水流量为为为为1793 1793 1793 1793 m m m m3 3 3 3/h/h/h/h，冷却水冷却水冷却水冷却水进进进进出口温度出口温度出口温度出口温度30/3530/3530/3530/35；方案方案方案方案B: B: B: B: 选选选选用三台用三台用三台用三台75757575万大卡直燃机，机万大卡直燃机，机万大卡直燃机，机万大卡直燃机，机组组组组的的的的额额额额定制冷量定制冷量定制冷量定制冷量为为为为8723872387238723kWkWkWkW。配配配配电电电电功率功率功率功率为为为为4.0 34.0 34.0 34.0 3kWkWkWkW，额额额额定燃耗定燃耗定燃耗定燃耗56.9356.9356.9356.93万大卡，冷却水流量万大卡，冷却水流量万大卡，冷却水流量万大卡，冷却水流量为为为为1823 1823 1823 1823 m m m m3 3 3 3/h/h/h/h，冷却水冷却水冷却水冷却水进进进进出口温度出口温度出口温度出口温度30/3730/3730/3730/37； 方案方案方案方案C C C C：选选选选用三台用三台用三台用三台250250250250RTRTRTRT风风风风冷螺杆冷螺杆冷螺杆冷螺杆热泵热泵热泵热泵机机机机组组组组，机，机，机，机组组组组的的的的额额额额定制冷量定制冷量定制冷量定制冷量为为为为879.23879.23879.23879.23kWkWkWkW。输输输输入入入入电电电电功率功率功率功率为为为为2793279327932793kWkWkWkW（含空气含空气含空气含空气侧风侧风侧风侧风机）。机）。机）。机）。 空调系统方案优化设计空调系统方案优化设计 不同方案初投资分析方案A方案B方案C制冷机投资（万元）204.0162.0356.0冷却水泵投资（万元）4.624.620冷却塔投资（万元）56.0056.000需配电量（kW）618.084.0837.0配电设备投资（万元）9.271.2612.56设备总投资（万元）273.89223.88368.56运输施工费用（万元）54.7844.7873.71项目初投资（万元）328.67268.66442.27空调系统方案优化设计空调系统方案优化设计 不同方案初投资分析空调系统方案优化设计空调系统方案优化设计 不同方案运行能耗分析空调系统方案优化设计空调系统方案优化设计 不同方案寿命周期年费用比较 费用名称（含施工）费用名称（含施工）方案方案A（万元）万元）方案方案B（万元）万元）方案方案C（万元）万元）初初投投资资主机侧投资主机侧投资329269442用户末端投资用户末端投资100100100冷冻水泵与管网投资冷冻水泵与管网投资150150150初投资合计初投资合计579519692年年运运行行费费主机运行费（前主机运行费（前5年）年）144191191主机运行费（主机运行费（5年后）年后）144136191输配及末端年费用输配及末端年费用404040维护管理费用维护管理费用101010年费用合计年费用合计194241241寿命周期费用年值寿命周期费用年值249.8291.0307.7空调系统方案优化设计空调系统方案优化设计 不同方案寿命周期年费用比较 n n从初投从初投从初投从初投资资资资分析，直燃机方案分析，直燃机方案分析，直燃机方案分析，直燃机方案较较较较佳，其初投佳，其初投佳，其初投佳，其初投资资资资最最最最省，水冷省，水冷省，水冷省，水冷电电电电制冷机制冷机制冷机制冷机组组组组次之，次之，次之，次之，风风风风冷冷冷冷热泵费热泵费热泵费热泵费用最高；用最高；用最高；用最高；n n从年运行从年运行从年运行从年运行费费费费用分析，在目前的用分析，在目前的用分析，在目前的用分析，在目前的电电电电气价格比下，气价格比下，气价格比下，气价格比下，采用采用采用采用电电电电制冷是相制冷是相制冷是相制冷是相对经济对经济对经济对经济的运行方式，其年运行的运行方式，其年运行的运行方式，其年运行的运行方式，其年运行费费费费用最低。如果天然气能按用最低。如果天然气能按用最低。如果天然气能按用最低。如果天然气能按预预预预期期期期时间时间时间时间和价格和价格和价格和价格进进进进入深圳，采用直燃机年运行入深圳，采用直燃机年运行入深圳，采用直燃机年运行入深圳，采用直燃机年运行费费费费用将略低于用将略低于用将略低于用将略低于电电电电制制制制冷方案，但是冷方案，但是冷方案，但是冷方案，但是应应应应充分考充分考充分考充分考虑虑虑虑天然气的价格波天然气的价格波天然气的价格波天然气的价格波动对动对动对动对空空空空调调调调方案方案方案方案经济经济经济经济性的影响；性的影响；性的影响；性的影响； 空调系统方案优化设计空调系统方案优化设计 结论 n n从机从机从机从机组组组组运行特点和安全性能分析，运行特点和安全性能分析，运行特点和安全性能分析，运行特点和安全性能分析，电电电电制冷机制冷机制冷机制冷机组组组组运行运行运行运行稳稳稳稳定，定，定，定，维维维维修率低，操作修率低，操作修率低，操作修率低，操作简单简单简单简单，使用寿命，使用寿命，使用寿命，使用寿命长长长长。但是但是但是但是电电电电制冷机制冷机制冷机制冷机组组组组耗耗耗耗电电电电大，大，大，大，应应应应考考考考虑虑虑虑夏季空夏季空夏季空夏季空调调调调高峰高峰高峰高峰期期期期间间间间可能可能可能可能发发发发生拉生拉生拉生拉闸闸闸闸限限限限电对电对电对电对系系系系统统统统运行的影响。直运行的影响。直运行的影响。直运行的影响。直燃机使用寿命尚未燃机使用寿命尚未燃机使用寿命尚未燃机使用寿命尚未经历时间经历时间经历时间经历时间的考的考的考的考验验验验，从目前的，从目前的，从目前的，从目前的运行状况来看，直燃机性能运行状况来看，直燃机性能运行状况来看，直燃机性能运行状况来看，直燃机性能稳稳稳稳定，可以大大定，可以大大定，可以大大定，可以大大缓缓缓缓解当前高峰期的解当前高峰期的解当前高峰期的解当前高峰期的电电电电力供需矛盾，但其机力供需矛盾，但其机力供需矛盾，但其机力供需矛盾，但其机组组组组运行运行运行运行有烟气排出，存在一定的有烟气排出，存在一定的有烟气排出，存在一定的有烟气排出，存在一定的环环环环境境境境污污污污染和安全染和安全染和安全染和安全隐隐隐隐患。患。患。患。风风风风冷冷冷冷热泵热泵热泵热泵性能性能性能性能稳稳稳稳定，不需要冷却塔和相定，不需要冷却塔和相定，不需要冷却塔和相定，不需要冷却塔和相应应应应的水的水的水的水处处处处理理理理设备设备设备设备，可以，可以，可以，可以节约节约节约节约大量的水大量的水大量的水大量的水资资资资源，但是其能源，但是其能源，但是其能源，但是其能源利用效率低，尤其在不需采暖地区体源利用效率低，尤其在不需采暖地区体源利用效率低，尤其在不需采暖地区体源利用效率低，尤其在不需采暖地区体现现现现不出不出不出不出其一机两用的其一机两用的其一机两用的其一机两用的优优优优越性越性越性越性 ；空调系统方案优化设计空调系统方案优化设计 结论 n n每一种方案都有其使用的每一种方案都有其使用的每一种方案都有其使用的每一种方案都有其使用的场场场场合和本身的特点，合和本身的特点，合和本身的特点，合和本身的特点，开开开开发发发发商商商商应应应应根据当地的用根据当地的用根据当地的用根据当地的用电电电电及燃料价格情况，及燃料价格情况，及燃料价格情况，及燃料价格情况，综综综综合考合考合考合考虑虑虑虑初投初投初投初投资资资资、运行、运行、运行、运行费费费费用、机房面用、机房面用、机房面用、机房面积积积积和消防等和消防等和消防等和消防等因素，作出最佳因素，作出最佳因素，作出最佳因素，作出最佳选择选择选择选择。 空调系统方案优化设计空调系统方案优化设计 结论 Thank you!Thank you!8/22/2024