采用HP-EP软件分析围护结构对配电室总冷热负荷的影响

何文皓

【摘 要】以一已建成电厂独栋配电室建筑为模型，采用鸿业全年负荷计算及能耗分析软件（HP-EP）对其在不同墙体和屋面形式下的自然室温进行模拟，通过对哈尔滨、乐山、广州三个地区全年总冷热负荷的模拟分析得出，对于室内设备发热量较大的配电室，采用热阻较小的围护结构形式，有利于减少全年总冷热负荷。

【关键词】自然室温模拟;全年负荷计算;配电室;围护结构;

中途分类号：TF

随着我国城市化的加速发展，建筑所消耗的能源比重越来越大。为实现可持续发展，节能越来越受到国家和人们的重视，建筑节能设计成为工程建设中的重要环节，能耗模拟作为节能设计的重要手段，在民用建筑设计中被大量的研究和应用，然而工业建筑中能耗模拟研究相对滞后，例如对电厂配电室等室内布置有大量发热设备房间的全年能耗分析几乎是空白。笔者下面就配电室设计的特点进行分析，并以一栋独立的配电室建筑为对象进行全年能耗模拟，研究不同传热系数的围护结构、设置遮阳与否对配电室室内温度和总负荷的影响。

1 配电室设计特点

配电室等布置有大量设备的房间通风及空调设计，不同于民用建筑设计。前者设计的目的是设计空调、通风系统，创造合适的室内环境以满足设备正常运行和延长设备使用寿命，后者的空调设计以满足大部分人员的舒适性为设计目标。电厂配电室的主要特点是室内有连续稳定的室内发热源，如发热量较大的厂用变压器等设备。同时冬夏季室内设计温度范围较大、规范规定设置在其他建筑的厂用配电装置室夏季室内环境温度不高于40℃，冬季室内环境温度不低于5℃[1]。配电室的通风系统的设计应能及时排除电气设备产生的热量，在通风不能满足室内环境要求时，设置空调系统排出房间余热。[2]

2 模拟软件

能耗模拟软件有很多，比较知名的有DOE-2、Energyplus、DeST以及最近几年推出的鸿业HP-EP等。鸿业全年负荷计算及能耗分析软件（HP-EP）以Energyplus为模拟引擎，提供全年动态负荷计算及能耗模拟分析，用以优化设计方案，相比于国外设计软件，具有易用性，可直观生成计算报表，对于国内设计人员使用起来比较方便和习惯。本文将采用HP-EP进行研究。

3 模型建立

以四川省乐山市福华通达农药科技有限公司盐磷化工循环产业热电系统扩能技改项目供水设备间为例建立建筑模型。本建筑为一栋独立的单层建筑，层高为4.5m，建筑及设备布置如图1所示。

房间电气设备包括：1000KVA干式变压器1台，进线柜2面，低压开关柜7面，热控柜2面。电气设备散热量计算采用《工业与民用配电设计手册》[3]推荐值。设备总散热量如表1所示：

围护结构外墙采用三种传热系数的墙体：即普通砖外墙，传热系数2.31W/（㎡·K）。加气混凝土砌块墙体，传热系数0.99W/（㎡·K）。聚合物加强面层保温外墙，传热系数0.6W/（㎡·K）。屋面同样采用三种屋面：预制现浇屋面，传热系数2.43W/（㎡·K）。保温砂浆屋面，传热系数1.49W/（㎡·K）。加气混凝土砌块加聚苯板保温屋面，传热系数0.58W/（㎡·K）。外窗为塑钢推拉窗，传热系数4.7 W/（㎡·K）。门采用全板平开门，传热系数3.05W/（㎡·K）。

气象参数选用CSWD气象库，按严寒、夏热冬冷、夏热冬暖地区分别选取哈尔滨、乐山及广州的全年气象参数，在设置房间设计参数时，计算总负荷时夏季室内温度取上限40℃，冬季室内温度取下限5℃。模拟方案时仅改变单一变量，其他变量不变。具体组合形式见下节方案介绍。

根据以上设定条件，采用HP-EP软件建立建筑模型，如图2所示。

4 模拟结果及分析

4.1 方案一，改变外墙材料+预制现浇屋面+采用乐山气象参数。

模拟结果如图3和表2所示，分析可得，乐山地区随着墙体传热系数减小，配电室室内温度整体升高，不满足设计要求的总天数（即室温大于40℃的天数）增多，空调和风机开启的时间变长，全年设备总能耗增加。全年总冷负荷值也随着墙体传热系数减小而增大。

4.2 方案二，改变屋顶材料+普通砖外墙+采用乐山气象参数。

由表3可得，对于乐山地区随屋顶传热系数减小，全年总冷负荷增大，不满足设计要求的总天数增多。

通过分析乐山地区配电室在不同围护结构下的负荷和不满足设计室温的总小时数分析可得，选择外墙和屋面围护结构时应尽量选择传热系数较大的围护结构，这样有利于室内设备排热通过传热排出室外，减少空调和风机运行时间，减少能耗。

4.3 方案三，改变外墙材料+预制现浇屋面+采用哈尔滨气象参数。

由表4分析可得，对于哈尔滨地区，随着墙体传热系数减少，夏季总冷负荷增大，冬季总热负荷减少。综合来看，墙体对总冷负荷的影响大于总热负荷。

4.4 方案四，改变外墙材料+预制现浇屋面+采用广州气象参数。

由表5分析可得，对于广州地区，随着墙体传热系数减少，夏季负荷总冷负荷增大，在广州地区不满足室内设计温度的总小时数咱全年小时数的比重很大，配电室在大部分时间都需要开启通风和空调设备，以维持室内温度在设定参数以下。

5 结 论

1）采用全年负荷软件HP-EP可以进行房间自然室温的计算，统计不满足设计室温的总小时数，总小时数越大，空调和通风设备运行的时间也就越长，可以判断相应设备的能耗也就越高。

2）对于室内有全年运行发热量较大的设备的配电室，围护结构散热比保温更重要，采用传热系数较大的围护结构有利于减少全年总负荷。

参考文献：

[1]DL/T5035-2016发电厂供暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国计划出版社，2016.

[2]李善华等，火力發电厂及变电所供暖通风空调设计手册[M]，北京：中国电力出版社，2001.

[3]任元会等，工业与民用配电设计手册[M]，北京：中国电力出版社，2005.

（作者单位：四川电力设计咨询有限责任公司）