一种区域建筑能耗预测方法技术

本发明专利技术公开了一种区域建筑能耗预测方法，包括：步骤S1：获取建筑全年能耗数据样本集，作为建筑能耗预测用数据；步骤S2：根据建筑末端空调、采暖设备的形式，分别计算单体建筑的冷热负荷；步骤S3：根据单体建筑冷热负荷计算建筑冷热源相关用能设备的能耗；步骤S4：计算单体建筑照明设备的能耗；步骤S5：计算单体建筑电气设备的能耗；步骤S6：计算单体建筑动力设备的能耗；步骤S7：将上述步骤S3、S4、S5、S6中获得能耗累加，获得单体建筑全年能耗；步骤S8：根据单体建筑全年能耗计算区域内所有建筑总能耗。本发明专利技术的方法突破了单一的建筑能耗预测，以能源站为节点，建立了区域内建筑群的能耗预测计算模型，可为区域能源统筹规划与管理提供可靠依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能源领域，具体地，涉及一种区域建筑能耗预测方法。
技术介绍
在我国的能源消费主体中，建筑能耗所占的比例已经达到30％以上，建筑能耗产生的温室气体占我国温室气体总排放量的25％以上，随着社会的发展，我国建筑能耗及其产生的温室气体总量还会持续上升。因此在能源和环境问题日益恶化的大背景下，建筑节能已经成为全社会范围内共同关注的热点之一。准确有效地预测建筑能耗对于前期区域能源规划、建筑节能优化设计以及后期的建筑运营管理有着重要的意义。由于建筑能耗系统涉及到机理复杂的热湿传递过程，为典型的多变量、非线性、强耦合的多扰动复杂系统，采用基于热湿传递机理的方法建立建筑能耗预测模型十分困难。现有技术中一般均采用单一的建筑能耗预测方法，该方法预测单一，结果准确性差，对区域能源统筹规划与管理来说，无法提供可靠依据。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种突破现有单一的建筑能耗预测方法，计算结果准确、参考作用强的区域建筑能耗预测方法，可以及时为城市规划人员、建筑设计人员和建筑运营管理人员提供建筑的能耗信息，以便于更加科学的进行相关工作。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种区域建筑能耗预测方法，其特征在于，包括：步骤S1：获取建筑全年能耗数据样本集，作为建筑能耗预测用数据；步骤S2：根据建筑末端空调、采暖设备的形式，分别计算单体建筑的冷热负荷；步骤S3：根据单体建筑冷热负荷计算建筑冷热源相关用能设备的能耗；步骤S4：计算单体建筑照明设备的能耗；步骤S5：计算单体建筑电气设备的能耗；步骤S6：计算单体建筑动力设备的能耗；步骤S7：将上述步骤S3、S4、S5、S6中获得能耗累加，获得单体建筑全年能耗；步骤S8：根据单体建筑全年能耗计算区域内所有建筑总能耗。进一步地，所述步骤S1中的建筑全年能耗数据样本集是采用正交试验方法通过EQUEST动态计算获得，然后进行归一化处理后作为建筑能耗预测用数据。进一步地，所述步骤S2中计算单体建筑的冷热负荷的方法为：其中建筑冷负荷采用谐波法的工程简化算法，通过逐时计算得出；建筑热负荷采用稳态方法计算。进一步地，所述步骤S2中计算单体建筑的冷热负荷的具体方法如下：计算外墙和屋面传热形成的逐时冷负荷CLqi＝K·F·(twi-tn)(1)CLmi＝K·F·(twi-tn)(2)式(1)(2)中CLqi——外墙形成的逐时冷负荷，W；CLmi——屋面形成的逐时冷负荷，W；K——外墙或屋面的传热系数，W/(m2·℃)；F——外墙或屋面面积，m2；twi——外墙或屋面的综合冷负荷计算温度的逐时值，℃；tn——室内空调设计温度，℃；其中外墙或屋面的综合冷负荷计算温度的逐时值twi由室外干球温度逐时值和太阳辐射产生温升两部分组成：twi＝ti+Δs(3)式(3)中ti——室外干球温度逐时值，可根据典型气象年或者实时天气预报确定，℃；Δs——太阳辐射产生的外墙、屋面温升，℃；Δs按照下式计算：式(4)中α——表面太阳辐射吸收率；Gθt——围护结构表面太阳总辐射量，W/m2；h0——围护结构外表面对流换热系数，W/(m2·K)；——热辐射修正项；计算外窗温差形成的逐时冷负荷QCLi＝KC·FC·C1·(tci-tn)(5)式(5)中QCLi——外窗温差传热形成的逐时冷负荷，W；KC——外窗传热系数，W/(m2·℃)；FC——外窗面积，m2；tci——外窗逐时冷负荷计算温度，℃；C1——不同类型窗框传热修正系数；tn——空调室内设计温度，℃；计算外窗太阳辐射形成的逐时冷负荷Qsolari＝SHGC·Aw·Isvi·Cn·Cw(6)式(6)中Qsolari——透过玻璃窗到达室内的太阳辐射量，W；SHGC——太阳辐射系数，无量纲数；Aw——窗玻璃净面积，m2；Isvi——对应各朝向的逐时太阳辐射强度，W/m2；Cn——窗内遮阳设施的遮阳系数；Cw——窗外遮阳设施的遮阳系数；计算人员逐时冷负荷式(7)中q3Si——人员显热散热逐时冷负荷，W；n——为建筑内人数，人；λ——为人员逐时在室率，％；C3——为人体显热散热量，W/人；——群集系数；由人体潜热散热引起的冷负荷计算公式式(8)中q3Li——人员潜热散热逐时冷负荷，W；n——为建筑内人数，人；C3——为人体潜热散热量，W/人；——群集系数；人员逐时冷负荷计算公式q3i＝q3si+q3Li(9)计算照明逐时冷负荷q4i＝η·ε·C4·P·S(10)式(10)中q4i——照明逐时冷负荷，W；η——建筑使用率，％；ε——照明设施逐时使用率，％；C4——照明散热负荷系数；P——照明设备功率密度，W/m2；S——建筑面积，m2；计算电气设备逐时冷负荷q5i＝η·ε·C5·P·S(11)式(11)中q5i——电气设备逐时冷负荷，W；η——建筑使用率，％；ε——电器设施逐时使用率，％；C5——电气设备冷负荷系数；P——电气设备功率密度，W/m2；S——建筑面积，m2；计算新风逐时冷负荷新风逐时冷负荷计算公式q2i＝G·(hW-hn)(12)式(12)中q2i——新风逐时冷负荷，W；G——新风量，kg/s；hW——室外空气逐时焓值，J/kg；hn——室内空气逐时焓值，J/kg；计算空调逐时冷负荷Qi＝CLqi+CLmi+QCLi+Qsolari+q2i+q3i+q4i+q5i(14)式(14)中Qi——空调逐时冷负荷，W；计算围护结构基本耗热量Q1＝K·F·(tw-tn)(15)式(15)中Q1——围护结构传热量，W；K——围护结构传热系数，W/(m2·℃)；F——围护结构面积，m2；tw——冬季空调/采暖室外计算温度,℃；tn——冬季室内设计温度，℃；计算采暖建筑的冷风渗透耗热量Q2＝0.278nk·Vn·cp·ρw(tn-tw)(16)式(16)中Q2——冷风渗透耗热量，Wnk——房间换气次数，次/h；Vn——房间内部体积，m3；cp——冷空气的定压比热，cp＝1.005kJ/(kg.℃)ρW——供暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3；tw——冬季空调/采暖室外计算温度,℃；tn——冬季室内设计温度，℃；0.278——单位换算系数，1kJ/h＝0.278W计算建筑总热负荷采暖或空调热负荷Qc＝Q1+Q2(17)进一步地，所述步骤S3中计算单体建筑冷热源相关用能设备的能耗的具体方法如下：计算冷源能耗冷水机组或热泵能耗计算方法(对应的是分别采用热泵、冷水机组两种设备供冷的冷源能耗计算方法，两种计算方法相同)式(19)中Ni——夏季空调逐时耗电量，WQi——空调逐时冷负荷，W；EERi——冷水机组逐时性能系数，W；制冷年耗电量Na＝∑Ni/1000(20)式(20)中Na——冷水机组年耗电量，kWh/ai——供冷期小时数，h；计算热源能耗供暖年耗热量式(21)中Qn·a——供暖年耗热量，KW.h/a；Qc——供暖设计热负荷，kW；D——供暖期天数tw——冬季采暖室外计算温度,℃；tn——冬季室内设计温度，℃；tpj——供暖室外平均温度，℃；热泵能耗计算方法式(23)中NA——热泵耗电量COP——热泵机组制热性能系数；计算冷却塔风机耗电量冷却塔水流量式(24)中Lti——冷却水流量，m3/h；Qi——空调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种区域建筑能耗预测方法，其特征在于，包括：步骤S1：获取建筑全年能耗数据样本集，作为建筑能耗预测用数据；步骤S2：根据建筑末端空调、采暖设备的形式，分别计算单体建筑的冷热负荷；步骤S3：根据单体建筑冷热负荷计算建筑冷热源相关用能设备的能耗；步骤S4：计算单体建筑照明设备的能耗；步骤S5：计算单体建筑电气设备的能耗；步骤S6：计算单体建筑动力设备的能耗；步骤S7：将上述步骤S3、S4、S5、S6中获得能耗累加，获得单体建筑全年能耗；步骤S8：根据单体建筑全年能耗计算区域内所有建筑总能耗。

【技术特征摘要】
1.一种区域建筑能耗预测方法，其特征在于，包括：步骤S1：获取建筑全年能耗数据样本集，作为建筑能耗预测用数据；步骤S2：根据建筑末端空调、采暖设备的形式，分别计算单体建筑的冷热负荷；步骤S3：根据单体建筑冷热负荷计算建筑冷热源相关用能设备的能耗；步骤S4：计算单体建筑照明设备的能耗；步骤S5：计算单体建筑电气设备的能耗；步骤S6：计算单体建筑动力设备的能耗；步骤S7：将上述步骤S3、S4、S5、S6中获得能耗累加，获得单体建筑全年能耗；步骤S8：根据单体建筑全年能耗计算区域内所有建筑总能耗。2.根据权利要求1所述的区域建筑能耗预测方法，其特征在于，所述步骤S1中的建筑全年能耗数据样本集是采用正交试验方法通过EQUEST动态计算获得，然后进行归一化处理后作为建筑能耗预测用数据。3.根据权利要求1所述的区域建筑能耗预测方法，其特征在于，所述步骤S2中计算单体建筑的冷热负荷的方法为：其中建筑冷负荷采用谐波法的工程简化算法，通过逐时计算得出；建筑热负荷采用稳态方法计算。4.根据权利要求1所述的区域建筑能耗预测方法，其特征在于，所述步骤S2中计算单体建筑的冷热负荷的具体方法如下：计算外墙和屋面传热形成的逐时冷负荷CLqi＝K·F·(twi-tn)(1)CLmi＝K·F·(twi-tn)(2)式(1)(2)中CLqi——外墙形成的逐时冷负荷，W；CLmi——屋面形成的逐时冷负荷，W；K——外墙或屋面的传热系数，W/(m2·℃)；F——外墙或屋面面积，m2；twi——外墙或屋面的综合冷负荷计算温度的逐时值，℃；tn——室内空调设计温度，℃；其中外墙或屋面的综合冷负荷计算温度的逐时值twi由室外干球温度逐时值和太阳辐射产生温升两部分组成：twi＝ti+Δs(3)式(3)中ti——室外干球温度逐时值，可根据典型气象年或者实时天气预报确定，℃；Δs——太阳辐射产生的外墙、屋面温升，℃；Δs按照下式计算：式(4)中α——表面太阳辐射吸收率；Gθt——围护结构表面太阳总辐射量，W/m2；h0——围护结构外表面对流换热系数，W/(m2·K)；——热辐射修正项；计算外窗温差形成的逐时冷负荷QCLi＝KC·FC·C1·(tci-tn)(5)式(5)中QCLi——外窗温差传热形成的逐时冷负荷，W；KC——外窗传热系数，W/(m2·℃)；FC——外窗面积，m2；tci——外窗逐时冷负荷计算温度，℃；C1——不同类型窗框传热修正系数；tn——空调室内设计温度，℃；计算外窗太阳辐射形成的逐时冷负荷Qsolan＝SHGC·Aw·Isvi·Cn·Cw(6)式(6)中Qsolari——透过玻璃窗到达室内的太阳辐射量，W；SHGC——太阳辐射系数，无量纲数；AW——窗玻璃净面积，m2；Isvi——对应各朝向的逐时太阳辐射强度，W/m2；Cn——窗内遮阳设施的遮阳系数；Cw——窗外遮阳设施的遮阳系数；计算人员逐时冷负荷式(7)中q3Si——人员显热散热逐时冷负荷，W；n——为建筑内人数，人；λ——为人员逐时在室率，％；C3——为人体显热散热量，W/人；——群集系数；由人体潜热散热引起的冷负荷计算公式式(8)中q3Li——人员潜热散热逐时冷负荷，W；n——为建筑内人数，人；C3——为人体潜热散热量，W/人；——群集系数；人员逐时冷负荷计算公式q3i＝q3Si+q3Li(9)计算照明逐时冷负荷q4i＝η·ε·C4·P·S(10)式(10)中q4i——照明逐时冷负荷，W；η——建筑使用率，％；ε——照明设施逐时使用率，％；C4——照明散热负荷系数；P——照明设备功率密度，W/m2；S——建筑面积，m2；计算电气设备逐时冷负荷q5i＝η·ε·C5·P·S(11)式(11)中q5i——电气设备逐时冷负荷，W；η——建筑使用率，％；ε——电器设施逐时使用率，％；C5——电气设备冷负荷系数；P——电气设备功率密度，W/m2；S——建筑面积，m2；计算新风逐时冷负荷新风逐时冷负荷计算公式q2i＝G·(hW-hn)(12)式(12)中q2i——新风逐时冷负荷，W；G——新风量，kg/s；hW——室外空气逐时焓值，J/kg；hn——室内空气逐时焓值，J/kg；计算空调逐时冷负荷Qi＝CLqi+CLmi+QCLi+Qsolari+q2i+q3i+q4i+q5i(14)式(14)中Qi——空调逐时冷负荷，W；计算围护结构基本耗热量Q1＝K·F·(tw-tn)(15)式(15)中Q1——围护结构传热量，W；K——围护结构传热系数，W/(m2·℃)；F——围护结构面积，m2；tW——冬季空调/采暖室外计算温度，℃；tn——冬季室内设计温度，℃；计算采暖建筑的冷风渗透耗热量Q2＝0.278nk·Vn·cp·ρw(tn-tw)(16)式(16)中Q2——冷风渗透耗热量，Wnk——房间换气次数，次/h；Vn——房间内部体积，m3；cp——冷空气的定压比热，cp＝1.005kJ/(kg.℃)ρw——供暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3；tw——冬季空调/采暖室外计算温度，℃；tn——冬季室内设计温度，℃；0.278——单位换算系数，1kJ/h＝0.278W计算建筑总热负荷采暖或空调热负荷Qc＝Q1+Q2(17)。5.根据权利要求4所述的区域建筑能耗预测方法，其特征在于，所述步骤S3中计算单体建筑冷热源相关用能设备的能耗的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗淑湘，顾中煊，武艳丽，盛喜忧，王博铭，
申请(专利权)人：北京建筑技术发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11