论文总字数：26626字

摘 要

本文以常州市某厂房办公楼为研究对象，以能耗模拟分析软件DeST-c为工具，对几种围护结构改造方案进行逐时负荷的模拟计算和分析，通过节能率的计算以及寿命周期费用的比较，验证了方案的节能效果和经济性能。

为弥补水源热泵VRV系统与热源塔热泵系统的缺陷，充分发挥两者的优势，本文提出了一种集散式的热源塔热泵系统。并以该厂房办公楼为设计对象进行负荷计算、设备选型和系统设计，最后完成设计制图。

以该厂房办公楼为对象，对比分析了热源塔热泵系统与空气源热泵系统和冷水机组燃气锅炉系统的能耗水平。结果显示，热源塔热泵系统能耗费用要明显低于其他两种系统，比冷水机组 燃气锅炉系统低25.3％，而比空气源热泵系统低31.6％；在全寿命周期费用方面，热源塔热泵系统也具有明显的优势。在夏热冬冷地区，热源塔热泵系统相比其他常用冷热源系统，更加节能经济，值得被推广和应用。

关键词：能耗模拟，集散式热源塔热泵系统，全寿命周期费用，DeST-c

Abstract

In this paper, factory building in Changzhou is taken as as the research object. DeST-c, an energy consumption analysis software, is used to analyze several building envelope schemes and verify energy saving effect of the scheme by calculating the energy saving rate and comparing the life cycle costs.

In order to make up for the shortcomings of the water source heat pump VRV system and the heat source tower heat pump (HTHP) system, and to give play to the advantages of both, a distributed HTHP system is proposed in this paper. The load calculation, equipment selection, system design and design drawing are carried out with the office building as the design object.

Taking the office building of the factory as the object, the energy consumption levels of the HTHP system ,the air source heat pump (ASHP) system and the chiller with gas boiler system are compared and analyzed. The results show that the energy cost of HTHP system is significantly lower than the other two systems, 25.3% lower than the chiller with gas boiler system, and 31.6% lower than the ASHP system. In terms of life cycle cost, HTHP system also has obvious advantages. In the hot summer and cold winter regions, the HTHP system has certain application advantages compared with other common cold and heat source systems, and is worthy of being promoted and applied.

Keywords: energy consumption simulation, distributed HTHP system, life cycle cost, DeST-c

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1背景及意义 1

1.1.1能耗现状 1

1.1.2夏热冬冷地区常规冷热源方案 1

1.1.3热源塔原理及系统介绍 2

1.2研究现状 3

1.2.1夏热冬冷地区能耗特点研究现状 3

1.2.2热源塔热泵技术的国内外研究现状 3

1.3本文研究内容 4

第二章 模拟软件介绍及模型的建立 5

2.1 DeST软件简介 5

2.1.1 DeST软件结构 5

2.1.2 DeST动态热过程求解模型 6

2.1.3 DeST 主要特点 6

2.1.4 DeST对建筑热环境动态模拟模拟结果验证 7

2.2 建筑模型的建立 7

2.2.1建筑描述及室内参数的设定 7

2.2.2其他参数的设定 8

第三章 围护结构节能改造方案的能耗模拟 10

3.1维护结构热物理性能 10

3.2负荷模拟计算 10

3.3节能效果分析 12

3.3.1节能率 12

3.3.2寿命周期费用模拟分析 13

第四章 集散式热源塔热泵系统设计 15

4.1系统介绍 15

4.2负荷计算 15

4.2.1房间编号及空调系统的划分 15

4.2.2负荷计算结果 16

4.3水源热泵VRV系统设计 17

4.3.1主机选型 17

4.3.2室内机选型 18

4.3.3多联机系统设计 18

4.4热源塔方案选择 19

4.5水系统设计计算 19

第五章 冷热源方案选择及对比分析 21

5.1不同冷热源方案及主要设备选型 21

5.1.1冷水机组 燃气锅炉方案设计选型 21

5.2各方案初投资计算 23

5.3各方案运行能耗计算 24

5.3.1冷水机组 燃气锅炉方案 24

5.3.2空气源热泵方案 25

5.3.3热源塔热泵方案 26

5.4全寿命周期费用分析 27

5.4.1概念与构成 27

5.4.2全寿命周期费用分析比较 28

结论与展望 31

参考文献（References） 32

附录一 首层VRV系统平面布置图 34

附录二 二层VRV系统平面布置图 35

附录三 三层VRV系统平面布置图 36

附录四 VRV系统图 37

附录五 水系统图 38

致 谢 39

第一章 绪论

1.1背景及意义

1.1.1能耗现状

人类的在地球上生活离不开能源的供给，而截止目前，世界仍然在消耗着大量的枯竭性能源（如石油、煤炭、天然气等），按目前的能源增长率继续下去，世界的枯竭性能源储备将会在200~300年后消耗殆尽。近年来，由于我国城镇化进程的推进以及国民经济水平的显著提高，建筑能耗的增长速率日益加快，根据现有的统计数据可知，我国建筑能耗占全社会总能耗的20％~25％[^[1]]。其中，公共建筑由于其建筑面积大、能耗强度高，所产生的能耗总量持续增加，节能潜力巨大。而在整个城镇建筑能耗中，建筑采暖、通风和空调能耗又占有很高的比例，特别是夏热冬冷地区，空调能耗约占建筑总能耗的50~70％[^[2]]。建筑空调系统的能耗组成不仅包括冷热源能耗，还有空调末端以及辅助设备的能耗，但是因为冷热源包含的设备如压缩机、水泵或风机等都是大功率设备，故其能耗占比很高，所以有必要深入研究如何降低空调冷热源的能耗水平。

能耗模拟是分析建筑节能潜力的有效手段，可以对节能措施进行定量评价，不仅可以指导节能改造工作的进行，还可为新建建筑提供参考，对降低公共建筑乃至建筑整体能耗水平有着重要的意义。

1.1.2夏热冬冷地区常规冷热源方案

在中国的长江流域一带，由于其气候四季变化较大，夏季炎热需要供冷，冬季寒冷又需要供热，所以该地区十分需要寻找一种既高效节能又方便维护的冷暖空调系统，特别是冷热源方案的挑选。目前，在夏热冬冷地区主要有以下几种常用的冷热源形式，对于冷水机组 燃气锅炉系统而言，在夏季，冷却塔为冷水机组提供冷却水，由于是水冷，主机的COP较高，但在冬季，冷水机组等设备处于闲置状态，设备利用率低。供暖采用的燃煤、燃油或燃气锅炉都会对环境造成一定的污染，而且随着一次能源总量的逐渐减少，能源价格不断增长，导致冬季供暖的费用十分昂贵。空气源热泵近年来在夏热冬冷地区受到越来越多用户的拥护，因为其不仅能同时满足夏季供冷和冬季供热需求，不用设置专门的机房，而且布置简单、安装方便。但是空气源热泵的缺点也很显著，在夏季的效率低于冷水机组，冬季结霜又会显著降低ASHP的能效和制热能力，虽然国内外很多学者对此进行了很多研究，但都未能从根本上解决这一问题。水地源热泵具有节能环保以及能源利用率高的特点，但是往往是因地制宜不能在城市内部得到普遍的应用。

1.1.3热源塔原理及系统介绍

针对夏热冬冷地区的气候特点，刘秋克等学者提出了一种新型的热泵技术—热源塔热泵技术^[[3]]，该技术基于冷却塔逆用的原理，夏季，热源塔以水为工质与空气进行热质交换。冬季，采用冰点低于环境温度的防冻溶液作为循环溶液，与室外空气进行热质交换，热源塔流出的溶液进入热泵机组的蒸发器，通过热泵循环完成制热；冬季工况下，防冻溶液冰点低，湿空气在与之接触时，除了释放显热，还会冷凝释放出相变潜热，因此在空气含湿量大的地区更有利于热源塔热泵系统的高效运行^[[4]]。

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