寒冷地区零能耗公共建筑运行研究

寒冷地区零能耗公共建筑运行研究TheResearchofZero-EnergyPublicBuildingsOperationinColdRegion领域：环境工程（暖通）研究生：周锐指导教师：周志华副教授企业导师：杨孟军高级工程师天津大学环境学院2013年12月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要零能耗建筑是未来建筑的发展方向，在中国刚刚起步，而国外在理论和实践方面都已有了较多研究。本文从基本理论、运行实践和总结推广三方面对零能耗建筑进行研究，以对中国零能耗建筑发展做出贡献。本文采用理论与实践相结合的研究方法，首先研究零能耗建筑基本理论，然后对一零能耗建筑实例进行分析，探讨优化潜力，最后进行总结推广，使实践结论更具普适意义。本文主要成果分基本理论和总结推广两方面。基本理论方面，分析了零能耗基本理论，构建了零能耗建筑能量平衡基本方程，形成零能耗建筑评价方法。总结推广方面，总结出零能耗建筑三要素：目标、设计与运行，并进行分析，提出建议。针对零能耗建筑案例，应用本文提出的评价体系进行评价分析，结论如下：（1）室内环境。2013年夏季房间温度偏低而相对湿度偏高，室内环境存在改进空间。这与暖通空调系统未完全正常运行、除湿效果不理想有关，需要完善能源管理平台，实现各系统联合优化运行。（2）全年净能耗。现阶段建筑无法实现零能耗，一方面与光伏发电效率达不到设计要求且发电不能上网有关，另一方面与地源热泵COP较低导致空调能耗增大且照明控制尚未完善有关，需要通过加强运行维护等方式提升光伏发电效率，通过完善机组反馈调节机制等方式提高地源热泵COP，使得净能耗不断降低并最终实现零能耗。（3）节能率。现阶段相对节能率仅1.4%，能源利用效率低，改进方向为优化建筑用能。本文研究成果及结论可为我国发展零能耗建筑提供参考和建议。关键词：零能耗；寒冷地区；公共建筑；太阳能ABSTRACTZero-energybuildingisthefutureofnowadaysbuildings.Comparedwiththere-searchandpracticeallovertheworld,Chinaisjustatthebeginninginthisarea.Inthispaper,researchisconductedintheaspectsoftheory,operationpracticeandsummary,whichmakescontributiontozero-energybuildingdevelopmentinChina.Linkingtheorywithpracticeisthebasicmethodinthispaper.Startedfromtheoryresearch,weformedthetheoreticalframework,andthengoingtothepracticalareas.Withazero-energybuildingcase,wedidrelateanalysistoexplorethepotentialforop-timization,andfinallysummarizedtheexperience,makingthepracticemoreuniversalsenseconclusions.Theachievementcanbesummarizedintwoaspects:theoryandpromotion.Intheaspectofbasictheory,formedazero-energytheoreticalsystemandderivedthebasicenergybalanceequationfirsttimeinChina.Intheaspectofpromotion,drawthreebasicelementsofthezero-energybuildings:goals,designandoperation,andanalyzedandmaderecommendations.Forthecaseofzero-energybuildings,applyingtheproposedevaluationsystemforevaluationandanalysis,wegotthefollowingconclusions:(1)Indoorenvironment.Inthesummerof2013,airtemperatureislowandtherela-tivehumidityishigh.ItisinfluencedbythelowefficiencyofHVACsystems.Improv-mentshouldbemadetoconstructtheenergymanagementplatform.(2)Thenetannualenergyconsumption.Zero-energybuildingscannotbeachievedatthisstage,ontheonehandtheefficiencyofphotovoltaicpowergenerationislessthanthedesignrequirementsandcannotbeexportedtothegrid,makingthephotovol-taicpowergenerationlessthandesign,ontheotherhandwiththegroundsourceheatpumpCOPlowerthandesignthusairconditioningenergyconsumptionincreases.Ef-fortsshouldbemadetoimprovetheefficiencyofphotovoltaicpowergenerationthroughenhancedoperationandmaintenance,etc.,throughtheimprovementofcrewfeedbackregulationmechanisms,andimprovegroundsourceheatpumpCOP,makingthenetenergyconsumptiondecreaseandultimatelyachievezeroenergyconsumption.(3)energy-savingrate.Atthisstage,savingrateisonly1.4percent,standingforrelativelylowenergyefficiency.Effortsshouldbemadetoimprovebuildingenergyoptimization.Theresearchconclusionsandrecommendationsofthispapercanprovidearefer-enceforthedevelopmentofzero-energybuildingsinChina.,KEYWORDS：zero-energy,publicbuilding,coldregion,solarenergyI目录第一章绪论.........................................................................................................11.1研究背景.................................................................................................11.2零能耗建筑的历史与发展......................................................................21.3零能耗建筑研究现状..............................................................................41.3.1国内研究现状..............................................................................41.3.2国外研究现状..............................................................................51.3.3国内外研究对比...........................................................................91.4本文主要内容.......................................................................................10第二章零能耗建筑基本理论与评价方法.........................................................112.1基本理论...............................................................................................112.1.1基本原理....................................................................................112.1.2能量平衡....................................................................................122.1.3建筑用能平衡关系.....................................................................132.1.4影响因素分析............................................................................132.2评价方法...............................................................................................162.2.1室内环境....................................................................................172.2.2全年净能耗................................................................................182.2.3节能率.......................................................................................