¿Comparación de dos métodos de evaluación de la eficiencia energética de edificios residenciales?
Con la promulgación de las "Normas de diseño de ahorro de energía para edificios residenciales en zonas calurosas de verano e invierno frío" y las "Normas de diseño de ahorro de energía para edificios residenciales en zonas calurosas de verano e invierno cálidas", la edificación residencial La evaluación del ahorro de energía juega un papel importante en la implementación y promoción del trabajo de ahorro de energía. Este artículo analiza dos métodos comúnmente utilizados en la evaluación del ahorro de energía: el método de límite del índice de ahorro de energía integral y el método de evaluación comparativa. También utiliza el software de simulación dinámica del consumo de energía del edificio DeST para calcular el consumo anual de energía de calefacción y aire acondicionado. Tres tipos diferentes de edificios residenciales. Los efectos de ahorro de energía se analizaron utilizando estos dos métodos de evaluación de ahorro de energía. Los resultados muestran que el método de evaluación comparativa es más consistente con la situación real que el método límite de las normas actuales. propicio para la promoción y aplicación de tecnologías residenciales de ahorro de energía.
1 Introducción
La adopción de medidas de ahorro energético en edificios residenciales es un medio importante para mejorar el ambiente de confort térmico interior y reducir el consumo energético del edificio. En los últimos años, con el vigoroso desarrollo de la industria residencial de mi país, se ha promovido y aplicado ampliamente una gran cantidad de nuevas tecnologías residenciales de ahorro de energía, y se han promulgado una serie de normas y especificaciones de ahorro de energía que han propuesto energía -requisitos de ahorro y medidas de ahorro energético para edificios residenciales. La evaluación de los estándares de ahorro de energía residencial implicará inevitablemente métodos específicos de evaluación del ahorro de energía. Los métodos correctos de evaluación del ahorro de energía conducen a la promoción de tecnologías y medidas de ahorro de energía razonables y aplicables, y son la clave para promover el desarrollo residencial. emprendimientos de ahorro de energía.
De acuerdo con las "Normas de diseño de ahorro de energía para edificios residenciales en áreas calurosas de verano e invierno frío" (en lo sucesivo, las "Normas"), la evaluación de edificios de ahorro de energía primero debe verificar la ventana -Relación pared-pared del edificio y las ventanas y cerramientos exteriores en todas las direcciones. Si el rendimiento térmico y otros parámetros de la estructura protectora cumplen con los requisitos del "Estándar", se debe dar prioridad al uso de indicadores prescriptivos para evaluar la calidad. efecto de ahorro de energía de los edificios residenciales. Sin embargo, la comercialización de la industria residencial ha hecho que el diseño de los edificios residenciales sea cada vez más diversificado y personalizado. Cada vez más edificios residenciales no pueden cumplir plenamente los requisitos de los indicadores prescriptivos de las "Normas", por ejemplo, el uso de vidrio de gran superficie. Las ventanas en las fachadas orientadas al sur conducen a que la relación ventana-pared de la fachada orientada al sur excede el estándar y la forma del edificio es compleja y cambiante, lo que resulta en un coeficiente de forma excesivamente grande. Esto requiere el uso de indicadores de desempeño. en los "Estándares", a saber: 1. Método de análisis de simulación dinámica para calcular el consumo de calefacción y aire acondicionado del edificio durante todo el año y evaluar el efecto de ahorro de energía.
El uso de métodos dinámicos para calcular el consumo de energía de edificios residenciales generalmente incluye dos métodos de evaluación del ahorro de energía: el método de límite del índice de ahorro de energía integral y el método de evaluación comparativa. La siguiente es una introducción y un análisis comparativo de estos dos métodos.
2 Método de límite de índice integral de ahorro de energía
El uso del método de límite de índice integral de ahorro de energía para evaluar el efecto de ahorro de energía del edificio se refiere al cálculo del índice integral de ahorro de energía del edificio según las condiciones de cálculo especificadas en la norma, es decir, la suma del consumo anual de electricidad para calefacción y aire acondicionado se compara con el límite del índice integral de ahorro de energía de la ciudad donde está ubicado el edificio si el valor calculado no es superior al. límite especificado por la norma, se considera que el edificio ha cumplido con los requisitos de ahorro de energía. En este momento, es necesario inspeccionar el rendimiento térmico del edificio hasta que los resultados del cálculo cumplan con los requisitos límite.
Debido a las diferencias en las condiciones meteorológicas, diferentes ciudades en áreas con veranos calurosos e inviernos fríos tienen diferentes límites de índice integral de ahorro de energía. Los valores específicos se calculan simulando dos edificios típicos de seis pisos según el estándar. Condiciones de cálculo. Se determina el consumo eléctrico anual de calefacción y aire acondicionado. El área de construcción de estos dos edificios es de aproximadamente 2200 metros cuadrados cada uno, con coeficientes de forma del cuerpo de 0,31 y 0,35 respectivamente. Están orientados al norte y al sur, con dos unidades en cada piso y cuatro viviendas por unidad. de 100 metros cuadrados, divididos en dos o tres edificios de dormitorios, salón, cocina y uno o dos baños. La temperatura y el intercambio de aire se controlan en el dormitorio y la sala de estar, pero no en el baño y la cocina. No hay ventanas en los frontones este y oeste, y las ventanas de los frontones norte y sur tienen sombra horizontal. El coeficiente de transferencia de calor es 1,54 W/(m2-K) para las paredes exteriores, 0,93 W/(m2-K) para el techo y 3,1 W/(m2-K) para las ventanas.
Estos dos edificios típicos se colocaron bajo las condiciones meteorológicas horarias de nueve ciudades importantes en Hefei, Nanjing, Shanghai, Hangzhou, Wuhan, Changsha, Nanchang, Chengdu y Chongqing en áreas con veranos calurosos e inviernos fríos. Se calcularon parte de los resultados del cálculo. según los grados de calefacción, se hace la regresión del número de días HDD18 y el número de grados día de aire acondicionado CDD26, y la relación entre el índice de consumo de calor (refrigeración) del edificio correspondiente a HDD18 (CDD26) y el consumo anual de energía de calefacción (aire). condicionamiento) se establece. aire acondicionado) consumo eléctrico anual. De acuerdo con la relación de regresión, se calcula la tabla de datos del límite del índice de ahorro de energía del edificio correspondiente para grados día de calefacción HDD18 y grados día de aire acondicionado CDD26, y luego, en función de los grados día de calefacción y aire acondicionado correspondientes del edificio específico en la ciudad, el método de interpolación lineal se utiliza para determinar el límite de consumo de energía anual de la ciudad para calefacción y aire acondicionado. Por ejemplo, este método puede determinar que el límite del índice integral de ahorro de energía para edificios residenciales en Shanghai es 55,0. Por ejemplo, este método puede determinar que el valor límite del índice integral de ahorro de energía para edificios residenciales en Shanghai sea 55,1 kW-h/m2. Se puede ver que el valor límite en el método límite es esencialmente la calefacción y el aire anuales. -valor de consumo de energía de acondicionamiento de un edificio estándar típico de varios pisos.
3 Método de evaluación comparativa
El uso del método de evaluación comparativa para evaluar el efecto de ahorro de energía de los edificios se refiere a comparar el consumo de energía de calefacción y aire acondicionado del edificio evaluado con el consumo de calefacción. y consumo de energía de aire acondicionado del edificio de referencia correspondiente Compare y juzgue si el edificio diseñado cumple con los requisitos de ahorro de energía en función de los resultados de la comparación. En el método de evaluación comparativa, el edificio de referencia es un concepto muy importante. El edificio de referencia es un edificio hipotético que es exactamente igual al edificio objetivo en tamaño y forma. El rendimiento térmico de su envolvente cumple con los requisitos de los indicadores prescriptivos de la norma. Por lo tanto, el edificio de referencia es un edificio que cumple con los requisitos energéticos. -Requerimientos de ahorro. Compare el consumo de energía del edificio evaluado con el consumo de energía del edificio de referencia. Si el consumo de energía del edificio evaluado no es mayor que el consumo de energía del edificio de referencia, se considera que el edificio cumple con los requisitos de las normas de conservación de energía. ; si el consumo energético del edificio evaluado es elevado Si el consumo energético del edificio de referencia es inferior al consumo energético del edificio de referencia, se considera que el edificio no cumple con los requisitos de ahorro energético del edificio. debe ajustarse y luego compararse y calcularse hasta que no sea superior al consumo de energía del edificio de referencia.
La clave para utilizar el método de evaluación comparativa para evaluar el efecto de ahorro energético de los edificios residenciales radica en la correcta selección de los parámetros térmicos del edificio de referencia. La determinación del edificio de referencia debe cumplir con las siguientes regulaciones: (1) La forma arquitectónica, la orientación, el área del edificio, el área de la superficie de la pared exterior y el área del techo del edificio de referencia deben ser los mismos que los del edificio evaluado; (2) Las áreas de ventanas en todas las direcciones del edificio de referencia deben ser las mismas que las del edificio evaluado. Sin embargo, cuando el área de ventanas en una determinada dirección de la evaluación del edificio excede las disposiciones del "Estándar", el área de ventanas. en esa dirección del edificio de referencia debe reducirse en la relación ventana-pared en esa dirección para alcanzar el límite superior especificado (3) Ingeniería térmica del edificio de referencia Los parámetros deben seleccionarse correctamente hasta que no superen la energía; consumo del edificio de referencia. (3) Varios indicadores de rendimiento térmico de la envolvente del edificio de referencia deben basarse en los límites correspondientes especificados en esta norma.
El método de evaluación comparativa es un método flexible y práctico que ha sido adoptado por los "Estándares de diseño de ahorro de energía para edificios residenciales en áreas calurosas de verano e invierno", los "Estándares de diseño de ahorro de energía para edificios públicos" de Shanghai **** Edificios" y muchos edificios extranjeros. Se adoptan ampliamente normas de conservación de energía.
4 Análisis comparativo de los dos métodos
A través de la introducción anterior, se puede encontrar que la principal diferencia entre el método de límite de índice integral de ahorro de energía y el método de evaluación comparativa es que el punto de referencia de comparación del consumo de energía del edificio es diferente. El primero se basa en El valor fijo sirve como línea de base para la comparación, y el segundo se refiere al valor simulado del edificio como línea de base para la comparación. El método del valor límite es fácil de operar y utiliza valores fijos para evaluar los efectos de ahorro de energía de varios tipos de edificios. Sin embargo, investigaciones teóricas relevantes y una gran cantidad de prácticas de ingeniería muestran que existen grandes diferencias en las medidas de ahorro de energía tomadas para lograr los mismos indicadores de consumo de energía para diferentes tipos de edificios. En términos generales, es más fácil para los edificios de gran altura cumplir con los requisitos de ahorro de energía, mientras que es más difícil para los edificios de poca altura cumplir con los estándares. Incluso para edificios del mismo tipo, el consumo de energía del edificio varía mucho debido a diferentes parámetros. como los coeficientes de forma. Incluso en edificios del mismo tipo, el consumo de energía varía mucho debido a diferencias en parámetros como el coeficiente de forma. Además, si hay un ligero error en el cálculo del área del edificio y del área de aire acondicionado, la conclusión de la evaluación final será muy diferente. El método de evaluación comparativa es más flexible porque el consumo de energía del edificio de referencia es un valor que cambia constantemente, es decir, diferentes edificios utilizan diferentes puntos de referencia de comparación, por lo que es más consistente con la situación real.
Mediante cálculos de simulación dinámica y dos métodos de evaluación, se seleccionaron los siguientes tres edificios residenciales en Shanghai para la evaluación de la eficiencia energética y el análisis del ahorro de energía. El cálculo de simulación específico utiliza el software de evaluación de ahorro de energía de edificios residenciales DeST desarrollado por el Departamento de Tecnología Arquitectónica de la Universidad de Tsinghua. Las condiciones de cálculo son consistentes con las disposiciones de los "Estándares".
Ejemplo 1 Jardín Oriental Golden Gate
El edificio tiene un total de 25 pisos. El tipo de edificio es un edificio residencial de gran altura. El aislamiento interno utiliza aislamiento de partículas de poliestireno en polvo ZL. estiércol líquido. Los parámetros térmicos de la envolvente del edificio son: coeficiente medio de transferencia de calor Km = 1,48 W/(m2 - K) para la pared exterior del piso 1 al 5, Km = 1,50 W/(m2 - K) para la pared exterior del piso 6 al 25 , El coeficiente promedio de transferencia de calor del techo es Km = 1,00 W/(m2 - K), el coeficiente de transferencia de calor de las ventanas exteriores es K = 3,70 W/(m2 - K) y la relación ponderada ventana-pared es 0,25. Los resultados del cálculo y las conclusiones de la evaluación se muestran en la Tabla 1:
Método de evaluación
Método de límite de índice integral de ahorro de energía
Método de evaluación comparativa
Valor límite estándar Edificio de referencia real del edificio Consumo anual real de energía de calefacción y aire acondicionado del edificio (kWh/m2) 55.142.842.942.8 Evaluación del efecto de ahorro de energía
Efecto de ahorro de energía significativo
Cumplir con los requisitos de ahorro energético
Este edificio es un edificio independiente de poca altura, que utiliza tableros de poliestireno extruido para aislamiento externo. Los parámetros térmicos de la envolvente del edificio son: coeficiente medio de transferencia de calor de las paredes exteriores Km=0,84W/(m2-K), coeficiente medio de transferencia de calor del tejado Km=0,51W/(m2-K), coeficiente de transferencia de calor de las ventanas exteriores K=2,70W /(m2-K), la relación ponderada ventana-pared es 0,19. La superficie de sótanos y garajes no se tiene en cuenta al calcular la superficie construida. Los resultados del cálculo y las conclusiones de la evaluación se muestran en la Tabla 2:
Tabla 2 Resultados del cálculo del consumo de energía del Lijiang Landscape Garden
Método de evaluación
Ahorro de energía integral método de límite de índice
Método de evaluación comparativa
Los límites estándar reales del edificio se refieren al consumo anual real de energía de calefacción y aire acondicionado del edificio (kWh/m2) 55.157.968.157.9 Efecto de ahorro de energía evaluación
No cumple con los requisitos de ahorro de energía
Efecto de ahorro de energía notable
El edificio es un típico edificio residencial de seis pisos y varios pisos de poliestireno expandido. Los tableros se utilizan para el aislamiento de paredes exteriores y los tableros de poliestireno extruido se utilizan para el aislamiento de techos. Los parámetros térmicos de la envolvente del edificio son: coeficiente medio de transferencia de calor de las paredes exteriores Km=0,86W/(m2-K), coeficiente medio de transferencia de calor del tejado Km=0,67W/(m2-K), coeficiente de transferencia de calor de las ventanas exteriores K=3,0 W/(m2-K), relación ventana-pared ponderada 0,25. Los resultados del cálculo y las conclusiones de la evaluación se muestran en la Tabla 3:
Tabla 3 Resultados del cálculo del consumo de energía de Oriental City Garden
Método de evaluación
Ahorro de energía integral método de límite de índice
Método de evaluación comparativa
Límite estándar Edificio de referencia real Edificio real Consumo anual de electricidad de calefacción y aire acondicionado del edificio (kWh/m2) 55.148.153.248.1 Evaluación del efecto de ahorro de energía
Lograr requisitos de ahorro de energía
Cumplir requisitos de ahorro de energía
Los resultados de la simulación de los tres ejemplos anteriores muestran que las conclusiones de la evaluación de ahorro de energía de los dos métodos para diferentes tipos de edificios residenciales son diferentes: para edificios residenciales de gran altura (Oriental Kinmen Garden), la evaluación mediante el método de valor límite del índice integral es relativamente alta, y el método de evaluación comparativa básicamente cumple con el estándar para villas independientes (Lijiang Landscape); Jardín), la evaluación mediante el método de valor límite del índice integral no ahorra energía, y el método de evaluación comparativa evalúa significativamente el efecto de ahorro de energía para residencias de varios pisos (jardín paisajístico oriental)), ambos métodos de evaluación cumplen con la energía; Requisitos de ahorro. Si los tres edificios anteriores se evalúan desde la perspectiva del rendimiento térmico de la envolvente del edificio, básicamente cumplen con los requisitos estándar de ahorro de energía, lo que es consistente con la conclusión de la evaluación del método de evaluación comparativa. Además, según la definición del método de evaluación comparativa, el edificio de referencia cumple con los estándares de ahorro de energía. Sin embargo, si el edificio de referencia (Lijiang Landscape Garden) se evalúa utilizando el método del valor límite, que corresponde a un edificio de poca altura. , la conclusión es que no cumple con los estándares de ahorro de energía. Esto es obviamente contradictorio. Esto es obviamente contradictorio.
La razón es que el valor límite en el método del valor límite corresponde al consumo de energía de edificios residenciales de varias plantas estándar y no es aplicable a otros tipos de edificios. Por lo tanto, las conclusiones de los dos métodos son las mismas al evaluar viviendas de varias plantas. edificios Las conclusiones son diferentes para los edificios de gran altura y los de poca altura. El consumo total anual de energía para calefacción y aire acondicionado de los edificios residenciales urbanos de gran altura es enorme, mucho mayor que el consumo de energía de otros tipos de edificios. Sin embargo, se deben reforzar los requisitos de ahorro de energía utilizando el método del valor límite. Los edificios de gran altura pueden cumplir fácilmente los requisitos de las normas de ahorro de energía, e incluso fracasar sin medidas de ahorro de energía alcanzables, lo que obviamente es contrario al objetivo final de la evaluación del ahorro de energía.
5 Conclusión
El software de simulación dinámica DeST se utiliza para calcular el consumo de energía de diferentes tipos de edificios residenciales, y se utilizan dos métodos de evaluación del ahorro de energía para la evaluación del ahorro de energía. A través del análisis comparativo de los resultados, se puede concluir que Las siguientes conclusiones:
(1) El método integral de límite del índice de ahorro de energía estipulado en los estándares de ahorro de energía actuales solo es aplicable al ahorro de energía evaluación de edificios residenciales de varios pisos y no es aplicable a otros tipos, especialmente edificios residenciales de gran altura. Por lo tanto, el método integral de límite del índice de ahorro de energía estipulado en la norma solo es aplicable a la evaluación de ahorro de energía de edificios residenciales de varios pisos y no es aplicable a otros tipos, especialmente la evaluación de ahorro de energía de edificios residenciales de gran altura. .
(2) El método de evaluación comparativa es un método de evaluación de ahorro de energía flexible y práctico, adecuado para la evaluación de ahorro de energía de diferentes tipos de edificios. Es más científico y razonable que el método de valor límite, y es. más propicio para el desarrollo de empresas de construcción de ahorro energético, dignas de referencia y promoción.
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