一种办公建筑冷负荷的预测方法技术

本发明专利技术属于建筑冷负荷控制技术领域，涉及一种办公建筑冷负荷的预测方法，通过建立办公建筑室外冷负荷模型、办公建筑室内冷负荷模型、办公建筑新风负荷逐时变化模型，获得办公建筑冷负荷模型。本发明专利技术基于能量守恒定律和建筑环境中的热平衡关系，从办公建筑内在室人数变化和人员用能模式的角度出发，对办公建筑内部冷负荷扰量进行预测和分析；通过利用气象网站数据来预测办公建筑外部冷负荷和办公建筑新风负荷。本发明专利技术建立了空调围护结构、太阳辐射冷负荷逐时变化模型以及空调中的人员、设备、照明冷负荷、人员在室率的逐时变化模型，最终获得办公建筑的冷负荷预测模型。

Method for predicting cold load of office building

The invention belongs to the technical field of building cooling load control, prediction method relates to an office building cooling load, through the establishment of the office building, office building outdoor cooling load model indoor cooling load model, the office building wind load hourly variation model, obtain the office building cooling load model. The invention of heat balance of the energy conservation law and environment construction based on the model can change from the inner room office building and the number of personnel point of view, forecast and analysis of the office building inside the cooling load disturbance; by using the meteorological data to predict the site office building office building external cooling load and wind load. The present invention establishes air conditioning enclosure structure, solar model changes in the ventricular rate of hourly radiation hourly cooling load change model and air conditioning in the personnel, equipment, lighting, cooling load, finally get the prediction model of office building cooling load.

【技术实现步骤摘要】
一种办公建筑冷负荷的预测方法
本专利技术属于建筑冷负荷控制
，具体讲，涉及一种办公建筑冷负荷的预测方法。
技术介绍
随着我国经济增长和城市化进程的不断推进，能源的需求也在快速提高。建筑能耗已经接近社会总能耗的三分之一，建筑节能是当前实现节能减排目标的重要课题。目前行业中比较常见的负荷估算方法为面积指标法，该方法虽然能适用于大部分建筑负荷的估算，但估算过于粗略，往往会导致负荷设计值偏大、运行效率偏低，进而造成不必要的能源浪费。采暖空调负荷的预测是准确配置设备系统、实现高效运行和良好的室内环境的基础。影响办公建筑负荷的因素主要有外部因素和内部因素。其中，外部因素主要包括室外气象条件、围护结构、保温等；内部因素包括人员、设备、照明、室内环境参数等。办公建筑冷负荷以围护结构为界分为三部分，一部分是通过围护结构传热和透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷，记为室外冷负荷；一部分是室内热源散热形成的冷负荷，记为室内冷负荷；另一部分是新风负荷，由于新风量与人员数量有关，而新风的送风温差又与室内设计温度有关，故将其单独列为一部分。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提出一种办公建筑冷负荷的预测方法，适用于办公建筑冷负荷预测，并为空调系统的优化运行提供可靠的参考。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种办公建筑冷负荷的预测方法，包括以下步骤：步骤(1)：建立人员在室率逐时变化模型：输入参数为在室人数逐时变化值，输出参数为办公建筑人员在室率逐时变化曲线；步骤(2)：建立设备冷负荷逐时变化模型，预测办公建筑内设备逐时冷负荷；输入参数为：设备类型、各类型设备的台数及额定功率；输出参数为办公建筑稳定使用时，设备冷负荷逐时变化曲线；步骤(3)：建立人员冷负荷逐时变化模型，预测人员逐时冷负荷；输入参数为：人员在室率逐时变化模型；输出参数为办公建筑稳定使用时，人员冷负荷逐时变化曲线；步骤(4)：建立照明冷负荷逐时变化模型，预测室内照明逐时冷负荷；输入参数为：办公建筑稳定使用时，灯具数量以及功率；输出参数为办公建筑稳定使用时，照明冷负荷逐时变化曲线；步骤(5)：将上述步骤(2)设备逐时冷负荷、上述步骤(4)照明逐时冷负荷、上述步骤(3)人员逐时冷负荷相加，获得办公建筑室内冷负荷模型，预测办公建筑室内逐时冷负荷；步骤(6)：建立办公建筑新风负荷逐时变化模型，预测新风逐时负荷：输入参数为：室内空气温湿度设定值；输出参数为：新风负荷逐时变化曲线；步骤(7)：建立围护结构冷负荷逐时变化模型，预测围护结构逐时冷负荷：输入参数为：①建筑基本信息，主要包括建筑面积、围护结构的数量、面积、传热系数；②室内温湿度设定值；③室外气象参数预报值；输出参数为：围护结构冷负荷逐时变化曲线；步骤(8)：建立太阳辐射冷负荷逐时变化模型，预测太阳辐射逐时冷负荷：输入参数为：①建筑基本信息，主要包括当地日照得热量、窗户的数量、地点、构造、遮挡情况；②室外气象参数预报值；输出参数为：太阳辐射冷负荷逐时变化曲线；步骤(9)：将上述步骤(7)围护结构逐时冷负荷、上述步骤(8)太阳辐射逐时冷负荷相加，获得办公建筑室外冷负荷模型；步骤(10)：将上述步骤(9)室外逐时冷负荷、上述步骤(5)室内逐时冷负荷、上述步骤(6)新风逐时负荷相加，获得办公建筑冷负荷模型。所述步骤(1)建立人员在室率逐时变化模型，具体步骤如下：1)计算人员在室率，人员在室率的定义为当前时刻在室人数与室内设计人数之比：式中：y为不同时刻的人员在室率，N为办公建筑设计在室人数，nt为t时刻的在室人数；2)预测目标办公建筑人员在室率变化模型：将典型的一天上班时间分为上班时间自08:30至09:30、午休时间自11:20至13:00、下班时间自17:20至18:00、工作时间自09:30至11:20以及自13:00至17:20四个时间段，获得每个时间段一周的平均在室人数变化后，对上班时间段、午休时间段和下班时间段分别用下列公式对人员在室率进行拟合：y＝ax3+bx2+cx+d(2)式中：y为不同时刻的人员在室率；a、b、c、d为模型系数；x为时间。所述步骤(5)建立办公建筑室内冷负荷模型，具体公式如下：Qi＝Qc+Qe+QL(3)式中：Qc、Qe、QL均根据室内人员变化数量来确定，具体如下：(1)、所述步骤(3)建立人员冷负荷逐时变化模型如下：代入人员在室率可预测得到人员逐时冷负荷，公式如下式中：Qc为人体显热散热形成的逐时冷负荷，W；qs为不同室温和劳动性质的成年男子显热散热量，W；为集群系数；CLQ为人体显热散热冷负荷系数；(2)、所述步骤(2)建立设备冷负荷逐时变化模型如下：其中式中：qe为设备散热量，W；为设备显热散热冷负荷系数；n1为单台设备的使用效率，取值0.15至0.25；n2为设备折合系数，取值1.1；Ne为单台设备的额定功率，W；(3)、所述步骤(4)建立照明冷负荷逐时变化模型，步骤如下：a)、对于存在多个照明分区的办公建筑中，灯具开启率根据下式计算：式中：j为照明分区数量；Uj为开启j个照明分区时的灯具开启率，％；k为办公建筑照明分区数量；mi为第i个照明分区灯具数量；n为办公区域灯具总量；b)、办公建筑的照明冷负荷可以采用下式预测：式中：QL为照明瞬时冷负荷，W；α为修正系数；WL为照明灯具所需功率，W；CQL为照明显热散热冷负荷系数。所述步骤(6)建立办公建筑新风负荷逐时变化模型，具体公式如下：Qf＝Qfs+Qfl(9)式中，Qf、Qfs、Qfl分别为新风负荷、显热负荷、潜热负荷，W/m2；tτ、tn分别为室外空气温度、室内空气温度，℃；dτ、dn分别为室外空气湿度、室内空气湿度，kg(水)/kg(干空气)；Cp为空气比热容，1.01kJ/kg；ρ为空气密度，1.293g/m3；V为单人所需新风量，30m3/(h·人)；rt为水的汽化潜热，1718kJ/kg。所述步骤(9)建立办公建筑室外冷负荷逐时变化模型，公式如下：Qt＝Qts+Qtr(12)室外逐时冷负荷由所述步骤(7)围护结构逐时冷负荷和步骤(8)太阳辐射逐时冷负荷组成；(1)、所述步骤(7)建立围护结构冷负荷逐时变化模型，具体公式如下：式中：Qts为围护结构逐时冷负荷，W；A为围护结构面积，m2；SURF为围护结构的数量；F为围护结构的传热系数，W/(m2·K)；(2)、所述步骤(8)建立太阳辐射冷负荷预测模型，公式如下：式中：Qtr为太阳辐射逐时冷负荷，W；R为典型年太阳总辐射强度，W/m2；KT为天气预报修正系数；Xg、Xd、Xz分别为窗户的构造修正系数、地点修正系数、遮挡系数；EXP为窗户数量；S为窗户面积，m2。本专利技术的有益效果：1、本专利技术基于能量守恒定律和建筑环境中的热平衡关系，从办公建筑内在室人数变化和人员用能模式的角度出发，对办公建筑内部冷负荷扰量进行预测和分析。同时利用气象网站的公开数据对围护结构、太阳辐射和新风冷负荷进行预测。基于热平衡可以准确把握办公建筑冷负荷的变化规律和实际需求。因此本专利技术建立了空调中的人员、设备和照明、围护结构、太阳辐射、新风冷负荷模型以及人员在室率的模型，并将各负荷模型叠加进而对空调系统的设计运行提出预测冷负荷。2、与现有主要的负荷预测方法相比，本专利技术具有计算简便，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种办公建筑冷负荷的预测方法，其特征是：包括以下步骤：步骤(1)：建立人员在室率逐时变化模型：输入参数为在室人数逐时变化值，输出参数为办公建筑人员在室率逐时变化曲线；步骤(2)：建立设备冷负荷逐时变化模型，预测办公建筑内设备逐时冷负荷；输入参数为：设备类型、各类型设备的台数及额定功率；输出参数为办公建筑稳定使用时，设备冷负荷逐时变化曲线；步骤(3)：建立人员冷负荷逐时变化模型，预测人员逐时冷负荷；输入参数为：人员在室率逐时变化模型；输出参数为办公建筑稳定使用时，人员冷负荷逐时变化曲线；步骤(4)：建立照明冷负荷逐时变化模型，预测室内照明逐时冷负荷；输入参数为：办公建筑稳定使用时，灯具数量以及功率；输出参数为办公建筑稳定使用时，照明冷负荷逐时变化曲线；步骤(5)：将上述步骤(2)设备逐时冷负荷、上述步骤(4)照明逐时冷负荷、上述步骤(3)人员逐时冷负荷相加，获得办公建筑室内冷负荷模型，预测办公建筑室内逐时冷负荷；步骤(6)：建立办公建筑新风负荷逐时变化模型，预测新风逐时负荷：输入参数为：室内空气温湿度设定值；输出参数为：新风负荷逐时变化曲线；步骤(7)：建立围护结构冷负荷逐时变化模型，预测围护结构逐时冷负荷：输入参数为：①建筑基本信息，主要包括建筑面积、围护结构的数量、面积、传热系数；②室内温湿度设定值；③室外气象参数预报值；输出参数为：围护结构冷负荷逐时变化曲线；步骤(8)：建立太阳辐射冷负荷逐时变化模型，预测太阳辐射逐时冷负荷：输入参数为：①建筑基本信息，主要包括当地日照得热量、窗户的数量、地点、构造、遮挡情况；②室外气象参数预报值；输出参数为：太阳辐射冷负荷逐时变化曲线；步骤(9)：将上述步骤(7)围护结构逐时冷负荷、上述步骤(8)太阳辐射逐时冷负荷相加，获得办公建筑室外冷负荷模型；步骤(10)：将上述步骤(9)室外逐时冷负荷、上述步骤(5)室内逐时冷负荷、上述步骤(6)新风逐时负荷相加，获得办公建筑冷负荷模型。...

【技术特征摘要】
1.一种办公建筑冷负荷的预测方法，其特征是：包括以下步骤：步骤(1)：建立人员在室率逐时变化模型：输入参数为在室人数逐时变化值，输出参数为办公建筑人员在室率逐时变化曲线；步骤(2)：建立设备冷负荷逐时变化模型，预测办公建筑内设备逐时冷负荷；输入参数为：设备类型、各类型设备的台数及额定功率；输出参数为办公建筑稳定使用时，设备冷负荷逐时变化曲线；步骤(3)：建立人员冷负荷逐时变化模型，预测人员逐时冷负荷；输入参数为：人员在室率逐时变化模型；输出参数为办公建筑稳定使用时，人员冷负荷逐时变化曲线；步骤(4)：建立照明冷负荷逐时变化模型，预测室内照明逐时冷负荷；输入参数为：办公建筑稳定使用时，灯具数量以及功率；输出参数为办公建筑稳定使用时，照明冷负荷逐时变化曲线；步骤(5)：将上述步骤(2)设备逐时冷负荷、上述步骤(4)照明逐时冷负荷、上述步骤(3)人员逐时冷负荷相加，获得办公建筑室内冷负荷模型，预测办公建筑室内逐时冷负荷；步骤(6)：建立办公建筑新风负荷逐时变化模型，预测新风逐时负荷：输入参数为：室内空气温湿度设定值；输出参数为：新风负荷逐时变化曲线；步骤(7)：建立围护结构冷负荷逐时变化模型，预测围护结构逐时冷负荷：输入参数为：①建筑基本信息，主要包括建筑面积、围护结构的数量、面积、传热系数；②室内温湿度设定值；③室外气象参数预报值；输出参数为：围护结构冷负荷逐时变化曲线；步骤(8)：建立太阳辐射冷负荷逐时变化模型，预测太阳辐射逐时冷负荷：输入参数为：①建筑基本信息，主要包括当地日照得热量、窗户的数量、地点、构造、遮挡情况；②室外气象参数预报值；输出参数为：太阳辐射冷负荷逐时变化曲线；步骤(9)：将上述步骤(7)围护结构逐时冷负荷、上述步骤(8)太阳辐射逐时冷负荷相加，获得办公建筑室外冷负荷模型；步骤(10)：将上述步骤(9)室外逐时冷负荷、上述步骤(5)室内逐时冷负荷、上述步骤(6)新风逐时负荷相加，获得办公建筑冷负荷模型。2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征是：所述步骤(1)建立人员在室率逐时变化模型，具体步骤如下：1)计算人员在室率，人员在室率的定义为当前时刻在室人数与室内设计人数之比：式中：y为不同时刻的人员在室率，N为办公建筑设计在室人数，nt为t时刻的在室人数；2)预测目标办公建筑人员在室率变化模型：将典型的一天上班时间分为上班时间自08:30至09:30、午休时间自11:20至13:00、下班时间自17:20至18:00、工作时间自09:30至11:20以及自13:00至17:20四个时间段，获得每个时间段一周的平均在室人数变化后，对上班时间段、午休时间段和下班时间段分别用下列公式对人员在室率进行拟合：y＝ax3+bx2+cx+d(2)式中：y为不同时刻的人员在室率；a、b、c、d为模型系数；x为时间。3.根据权利要求1所述的预测方法，其特征是：所述步骤(5)建立办公建筑室内冷负荷模型，具体公式如下：Qi＝Qc+Qe...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁研，杨钒，陈越，蓝浩，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12