2024年4月9日发(作者：后水风)

办公楼空调全年逐时动态负荷计算的结果及其分析

中国建筑科学研究院空气调节研究所 汪训昌

☆

中国建筑科学研究院建筑物

理研究所 林海燕 北京银谷大厦房地产开发有限公司 杨书渊 李 勇

摘要 以北京银谷大厦办公楼为例

,

介绍了全年逐时动态负荷计算的结果

,

并对其进行了

详细分析

,

为指导空调系统的分系统设计 、空调运行与能量管理提供定量的依据 。通过本文和

以前发表的该工程第一阶段的计算结果

,

完整给出了对一栋办公楼进行空调全年逐时动态负

荷计算的结果 。

关键词 办公楼 空调全年逐时动态负荷计算 层段 累计冷热量 最大冷热负荷

I nf o r m a t i o n p r o v i d e d a n d q u e s t i o n s a n s w e r e d b y a l l y e a r

h o u rl y d y n a m i c l o a d c a l c u l a t i o n of a i r c o n d i t i o n i n g

s y s t em s

—

c a l c u l a t i o n r e s ul t s a n d a n a l y s i s f o r a n off i c e

b u i l d i n g

By Wang Xunchang

★

, Lin Haiyan , Yang Shuyuan and Li Yong

A bs t r a c t

Wi t h t he e xa mp l e of B eiji n g Yi n gu B uil di n g , gi ves all ye a r h ou rl y dy na mic l oa d

c alc ul a t i o n r es ul ts a n d m a kes de t aile d a n al ysis , w hic h will p r o vi de qua n t i t a t i ve gui da nc e f o r s ys t e m

di visi o n , op e r a t i o n a n d e ne r gy m a na ge me nt of ai r c o n di t i o ni ng s ys t e ms . Th e a b o ve r es ul ts as

w ell as t h e f i rs t s t a ge r es ul ts p r e vi o usl y p u blis he d a r e a c o mp le t e r es ul t of all ye a r h o ur l y d y n a

mic l oa d c alc ul a t i o n of t h e ai r c o n di t i o ni ng s ys t e m f o r a n of f ic e buil di n g .

Ke yw o r ds

b uil di ng , all ye a r h o url y d y n a mic ai r c o n di t i o ni n g l oa d c alc ul a t i o n ,

f l o o r s ec t i o n , a cc u m ul a t e d c o oli n g/ h e a t i n g qua nt i t y , m a xi m u m c o oli n g/ he a t i n g l oa d

★

Ins tit ut e of Air Conditioning , China Ac a d e my of Buil ding Re s e a rc h , Beijing , China

0

引言

上世纪

80

年代

,

改革开放在全国范围内首先

掀起了建设旅游旅馆的高潮

,

由于当时涉外宾馆在

使用功能与生活环境方面需要满足外国人的生活

要求

,

促使空调成为了旅游旅馆建设中一种必备设

施 。

90

年代

,

由于商品经济的发展与大量外国企

业的涌入

,

又出现了建设与国际水平接轨的商场与

办公楼的高潮

,

这些现代化水准商场与办公楼的主

要特征之一都是需要设置全年运行的舒适性空调

系统 。高水准的宾馆 、商场和办公楼这三类民用空

调建筑经

20

多年的建设

,

在全国各大 、中 、小城市

已是到处可见

,

其建设速度之快

,

规模之大

,

范围

之 广可称世界第一 。但是这种高速建设与发展

,

客观 上也使大家放弃了曾经倡导的“精心设计

,

精心施 工”的方针 。反映在空调设计中

,

不管工

程规模如

☆ 汪训昌

,

男

,1936

年

3

月生

,

研究生

,

研究员

100013

北京市北三环东路

30

号

( 010) 84274556

收

何

,

复杂程度如何

,

在施工图设计阶段

,

采用负

荷指 标来确定每个工程的冷 、热负荷

,

已普遍成

为一种 合理与合法的设计行为 。但是

,

不论是

80

年代末 中国建筑科学研究院空气调节研究

所对全国旅游 旅馆所作的能耗调查测试

,

还是

90

年代末清华大 学建筑技术科学系对北京市

时 空调冷 、热负荷进行了模拟计算 。

DO E 2

是美

国

L aw re nce Be r keley Natio nal L a bo rato r y

开发

的建 筑热过程模拟软件

,

该软件可以模拟建筑物

全年

8 760 h

逐时的室温 、系统的冷热负荷以及空

调供 暖能耗等 。

A S H RA E

在

2001

年曾经组织

《夏热 冬 冷 地 区 居 住 建 筑 节 能 设 计 标 准 》

(J GJ

过一次 各种建筑能耗动态模拟软件的评测比较

,

134

—

2001)

与《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标

结果显示

DO E 2

的模拟结果是可靠的

[ 1 ]

。

准》

(J GJ 75

—

2003 )

等建筑节能标准

,

最近颁布了

DO E 2

是 早 年 开 发 的 软 件

,

不 具 备 计 算

《公共建筑节能设计标准》

( GB 50189

—

2005)

。上

机

Wi ndo w s

操作系 统 环 境 下 的 图 形 化 输 入 输 出

述后三项标准规范都涉及一个核心问题

,

即要求设

计单位当所设计建筑的一系列与能耗有关的参数 不

界 面

,

在本文的计算中

,

利用自己开发的前后处

能满足标准的刚性规定时

,

必须采用全年逐时动 态

理接 口软件

,

在图形方式下对建筑物进行了详细

的描 述

,

输入各种计算参数

,

直接调用

DO E 2

模

负荷计算方法计算其空调 供暖的冷 、、热负荷和 全年

能耗

,

并确保空调 供暖能耗符合标准的规定 、。 这是

拟计算 并处理其输出报告

,

得到许多详细的数据

具体的计算过程如下 。

一个规范全国建筑节能设计行为和提高建筑 空调设

和有意义 的结果 。

1 . 1

负荷计算的层段的划分与分区 负荷计算的层段的划分与

计水平的重大举措和良好开端 。

分区是正确处理好 全年动态负荷计算的计算

众所周知

,

空调建筑的冷 、热负荷计算是一切

工作量与所要获得的数 据准确度 适用性关系、

空调工程设计的基本依据 。如何通过改善建筑外

的关键 。它取决于设计者对 全楼各层 各朝向、

围护结构的保温隔热遮阳性能

,

最大限度地降低围

空调房间内 、外负荷来源的正确 理解与设定

,

护结构冬 、夏的传热负荷要靠它

;

如何权衡外窗玻

同时又依赖于设计者的责任感与严谨 性

,

因

璃的天然照明效果与遮阳效果要靠它

;

如何合理确

为楼层划分越多

,

分区越细

,

计算工作量与耗

定冷 、热源的容量与台数配置

,

及如何通过优化控

时无疑就会越多 。笔者不认为越多越好

,

而是

制策略实行经济运行要靠它

;

如何正确 、合理确定

需要 根据不同工程的建筑设计特点与使用功

空调方式与空调水系统方案要靠它

;

在推广蓄冷空

能来合理 划分层段与分区

,

要掌握好“适

调 、燃气空调和能量回收系统时

,

如何评价其经济

度”。北京银谷大厦 在使用功能上是一栋

效益 、社会效益及环保效益也要靠它 。总之

,

在建

出租办公楼

,

在建筑结构上和空调系统上有以

筑工程设计领域

,

推广全年空调逐时冷 、热动态负

下特点 。

a) 1

～

22

层的楼层建筑面积在南

向呈弧形收 缩

,13

层将全楼中心部划分为

上 下两个中庭

(

见 图

1) ,

下段从

4

层起

,

、

每

3

层在南向分设一个空中 花园

,

上段从

14

层起

,

每

3

层在北向分设一个空中 花园

,

故在负荷计算的层段划分上共划为

10

段

:23

～

25

层

2

、

0

～

22

层 、

17

～

19

层 、

14

～

16

层 、

13

层 、

公共建筑的能耗调查 测试

,

都证明了由这种负荷

指标估算的设计冷负荷 所确定的冷源安装容量

,

均

比实际需要大了

1/ 3

左 右 。因此

,

自上世纪

90

年代以来

,

全国一些研究单 位与高校的专家教授

一直在呼吁设计界应尽快改 变这种状况

,

尽早采

用全年的逐时动态负荷计算代 替目前这种简化的

估算指标方法 。这是为了对工 程业主负责

,

也是为

了节省宝贵的能源 。

随着空调在民用建筑中的普及

,

全国能源供应

形势的严峻

,

尤其是夏季电力供应的紧缺

,

已迫切

需要建筑设计与空调设计采取有效的节能措施 。 为

此

,2003

年

11

月

5

日颁布的《采暖通风与空气 调

节设计规范》

( GB 50019

—

2003 )

中将第

6 . 2 . 1 ,

6 . 2 . 15

条款的空调逐时冷负荷计算列为强制性条

文 。建设部在

2001

—

2003

年 期间 还先 后颁 布了

荷计算的必要性很多

,

好处与效益也很明显 。但是

这种计算方法的复杂性和难以入门阻碍了它的推

广

,

尤其在我国目前这种工程设计管理体制下更是

难上加难 。现在

,

笔者通过北京银谷大厦这一工程

实例

,

来向建筑设计与空调设计业内人士说明采用

全年逐时动态负荷计算方法的必要性与种种好处 。

希望有更多有识的设计者与建筑业主加入这一行

列

,

以提高我国建筑与空调设计的科学水平 。

1

计算工具和过程

本文利用

DO E 2

程序对银谷大厦的全年逐

2024年4月9日发(作者：后水风)

办公楼空调全年逐时动态负荷计算的结果及其分析

中国建筑科学研究院空气调节研究所 汪训昌

☆

中国建筑科学研究院建筑物

理研究所 林海燕 北京银谷大厦房地产开发有限公司 杨书渊 李 勇

摘要 以北京银谷大厦办公楼为例

,

介绍了全年逐时动态负荷计算的结果

,

并对其进行了

详细分析

,

为指导空调系统的分系统设计 、空调运行与能量管理提供定量的依据 。通过本文和

以前发表的该工程第一阶段的计算结果

,

完整给出了对一栋办公楼进行空调全年逐时动态负

荷计算的结果 。

关键词 办公楼 空调全年逐时动态负荷计算 层段 累计冷热量 最大冷热负荷

I nf o r m a t i o n p r o v i d e d a n d q u e s t i o n s a n s w e r e d b y a l l y e a r

h o u rl y d y n a m i c l o a d c a l c u l a t i o n of a i r c o n d i t i o n i n g

s y s t em s

—

c a l c u l a t i o n r e s ul t s a n d a n a l y s i s f o r a n off i c e

b u i l d i n g

By Wang Xunchang

★

, Lin Haiyan , Yang Shuyuan and Li Yong

A bs t r a c t

Wi t h t he e xa mp l e of B eiji n g Yi n gu B uil di n g , gi ves all ye a r h ou rl y dy na mic l oa d

c alc ul a t i o n r es ul ts a n d m a kes de t aile d a n al ysis , w hic h will p r o vi de qua n t i t a t i ve gui da nc e f o r s ys t e m

di visi o n , op e r a t i o n a n d e ne r gy m a na ge me nt of ai r c o n di t i o ni ng s ys t e ms . Th e a b o ve r es ul ts as

w ell as t h e f i rs t s t a ge r es ul ts p r e vi o usl y p u blis he d a r e a c o mp le t e r es ul t of all ye a r h o ur l y d y n a

mic l oa d c alc ul a t i o n of t h e ai r c o n di t i o ni ng s ys t e m f o r a n of f ic e buil di n g .

Ke yw o r ds

b uil di ng , all ye a r h o url y d y n a mic ai r c o n di t i o ni n g l oa d c alc ul a t i o n ,

f l o o r s ec t i o n , a cc u m ul a t e d c o oli n g/ h e a t i n g qua nt i t y , m a xi m u m c o oli n g/ he a t i n g l oa d

★

Ins tit ut e of Air Conditioning , China Ac a d e my of Buil ding Re s e a rc h , Beijing , China

0

引言

上世纪

80

年代

,

改革开放在全国范围内首先

掀起了建设旅游旅馆的高潮

,

由于当时涉外宾馆在

使用功能与生活环境方面需要满足外国人的生活

要求

,

促使空调成为了旅游旅馆建设中一种必备设

施 。

90

年代

,

由于商品经济的发展与大量外国企

业的涌入

,

又出现了建设与国际水平接轨的商场与

办公楼的高潮

,

这些现代化水准商场与办公楼的主

要特征之一都是需要设置全年运行的舒适性空调

系统 。高水准的宾馆 、商场和办公楼这三类民用空

调建筑经

20

多年的建设

,

在全国各大 、中 、小城市

已是到处可见

,

其建设速度之快

,

规模之大

,

范围

之 广可称世界第一 。但是这种高速建设与发展

,

客观 上也使大家放弃了曾经倡导的“精心设计

,

精心施 工”的方针 。反映在空调设计中

,

不管工

程规模如

☆ 汪训昌

,

男

,1936

年

3

月生

,

研究生

,

研究员

100013

北京市北三环东路

30

号

( 010) 84274556

收

何

,

复杂程度如何

,

在施工图设计阶段

,

采用负

荷指 标来确定每个工程的冷 、热负荷

,

已普遍成

为一种 合理与合法的设计行为 。但是

,

不论是

80

年代末 中国建筑科学研究院空气调节研究

所对全国旅游 旅馆所作的能耗调查测试

,

还是

90

年代末清华大 学建筑技术科学系对北京市

时 空调冷 、热负荷进行了模拟计算 。

DO E 2

是美

国

L aw re nce Be r keley Natio nal L a bo rato r y

开发

的建 筑热过程模拟软件

,

该软件可以模拟建筑物

全年

8 760 h

逐时的室温 、系统的冷热负荷以及空

调供 暖能耗等 。

A S H RA E

在

2001

年曾经组织

《夏热 冬 冷 地 区 居 住 建 筑 节 能 设 计 标 准 》

(J GJ

过一次 各种建筑能耗动态模拟软件的评测比较

,

134

—

2001)

与《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标

结果显示

DO E 2

的模拟结果是可靠的

[ 1 ]

。

准》

(J GJ 75

—

2003 )

等建筑节能标准

,

最近颁布了

DO E 2

是 早 年 开 发 的 软 件

,

不 具 备 计 算

《公共建筑节能设计标准》

( GB 50189

—

2005)

。上

机

Wi ndo w s

操作系 统 环 境 下 的 图 形 化 输 入 输 出

述后三项标准规范都涉及一个核心问题

,

即要求设

计单位当所设计建筑的一系列与能耗有关的参数 不

界 面

,

在本文的计算中

,

利用自己开发的前后处

能满足标准的刚性规定时

,

必须采用全年逐时动 态

理接 口软件

,

在图形方式下对建筑物进行了详细

的描 述

,

输入各种计算参数

,

直接调用

DO E 2

模

负荷计算方法计算其空调 供暖的冷 、、热负荷和 全年

能耗

,

并确保空调 供暖能耗符合标准的规定 、。 这是

拟计算 并处理其输出报告

,

得到许多详细的数据

具体的计算过程如下 。

一个规范全国建筑节能设计行为和提高建筑 空调设

和有意义 的结果 。

1 . 1

负荷计算的层段的划分与分区 负荷计算的层段的划分与

计水平的重大举措和良好开端 。

分区是正确处理好 全年动态负荷计算的计算

众所周知

,

空调建筑的冷 、热负荷计算是一切

工作量与所要获得的数 据准确度 适用性关系、

空调工程设计的基本依据 。如何通过改善建筑外

的关键 。它取决于设计者对 全楼各层 各朝向、

围护结构的保温隔热遮阳性能

,

最大限度地降低围

空调房间内 、外负荷来源的正确 理解与设定

,

护结构冬 、夏的传热负荷要靠它

;

如何权衡外窗玻

同时又依赖于设计者的责任感与严谨 性

,

因

璃的天然照明效果与遮阳效果要靠它

;

如何合理确

为楼层划分越多

,

分区越细

,

计算工作量与耗

定冷 、热源的容量与台数配置

,

及如何通过优化控

时无疑就会越多 。笔者不认为越多越好

,

而是

制策略实行经济运行要靠它

;

如何正确 、合理确定

需要 根据不同工程的建筑设计特点与使用功

空调方式与空调水系统方案要靠它

;

在推广蓄冷空

能来合理 划分层段与分区

,

要掌握好“适

调 、燃气空调和能量回收系统时

,

如何评价其经济

度”。北京银谷大厦 在使用功能上是一栋

效益 、社会效益及环保效益也要靠它 。总之

,

在建

出租办公楼

,

在建筑结构上和空调系统上有以

筑工程设计领域

,

推广全年空调逐时冷 、热动态负

下特点 。

a) 1

～

22

层的楼层建筑面积在南

向呈弧形收 缩

,13

层将全楼中心部划分为

上 下两个中庭

(

见 图

1) ,

下段从

4

层起

,

、

每

3

层在南向分设一个空中 花园

,

上段从

14

层起

,

每

3

层在北向分设一个空中 花园

,

故在负荷计算的层段划分上共划为

10

段

:23

～

25

层

2

、

0

～

22

层 、

17

～

19

层 、

14

～

16

层 、

13

层 、

公共建筑的能耗调查 测试

,

都证明了由这种负荷

指标估算的设计冷负荷 所确定的冷源安装容量

,

均

比实际需要大了

1/ 3

左 右 。因此

,

自上世纪

90

年代以来

,

全国一些研究单 位与高校的专家教授

一直在呼吁设计界应尽快改 变这种状况

,

尽早采

用全年的逐时动态负荷计算代 替目前这种简化的

估算指标方法 。这是为了对工 程业主负责

,

也是为

了节省宝贵的能源 。

随着空调在民用建筑中的普及

,

全国能源供应

形势的严峻

,

尤其是夏季电力供应的紧缺

,

已迫切

需要建筑设计与空调设计采取有效的节能措施 。 为

此

,2003

年

11

月

5

日颁布的《采暖通风与空气 调

节设计规范》

( GB 50019

—

2003 )

中将第

6 . 2 . 1 ,

6 . 2 . 15

条款的空调逐时冷负荷计算列为强制性条

文 。建设部在

2001

—

2003

年 期间 还先 后颁 布了

荷计算的必要性很多

,

好处与效益也很明显 。但是

这种计算方法的复杂性和难以入门阻碍了它的推

广

,

尤其在我国目前这种工程设计管理体制下更是

难上加难 。现在

,

笔者通过北京银谷大厦这一工程

实例

,

来向建筑设计与空调设计业内人士说明采用

全年逐时动态负荷计算方法的必要性与种种好处 。

希望有更多有识的设计者与建筑业主加入这一行

列

,

以提高我国建筑与空调设计的科学水平 。

1

计算工具和过程

本文利用

DO E 2

程序对银谷大厦的全年逐