006-建筑能耗模拟简化计算器(度日数法)
建筑能耗模拟简化计算器(度日数法)
概述
依据 GB 55015-2021 和 JGJ 26-2018 度日数法。采暖能耗 qH = (qHT+qHV)×HDD×24/(1000×HDDref),空调能耗 qC = SC×Fw×Djmax×CDD×24/1000000。总能耗 E = qH + qC。
补充说明:度日数法是简化估算方法,结果供参考。精确计算需用 DeST、EnergyPlus 等能耗模拟软件。
依据标准
- 试验/计算方法:
GB 55015-2021 / JGJ 26-2018
- 摘要说明:依据 GB 55015-2021 和 JGJ 26-2018 度日数法。采暖能耗 qH = (qHT+qHV)×HDD×24/(1000×HDDref),空调能耗 qC = SC×Fw×Djmax×CDD×24/1000000。总能耗 E = qH + qC。
- 备注说明:度日数法是简化估算方法,结果供参考。精确计算需用 DeST、EnergyPlus 等能耗模拟软件。
现行标准
| 标准/文件 | 控制值或说明 | 附注 |
| GB 55015-2021 严寒地区 | qH ≤ 50~70 kWh/m2 | GB55015-2021.pdf |
| GB 55015-2021 寒冷地区 | qH ≤ 40~60 kWh/m2 | GB55015-2021.pdf |
废止/历史标准
| 标准/文件 | 控制值或说明 | 附注 |
| JGJ 26-2018 | qH ≤ 31~34 W/m2 | JGJ26-2018.pdf |
计算公式
E = qH + qC
参数与符号
输入参数
| ID | 符号 | 名称 | 单位 | 说明 |
| HDD | HDD | 采暖度日数HDD | ℃·d | 北京≈2641,哈尔滨≈3963,上海≈1788 |
| CDD | CDD | 空调度日数CDD | ℃·d | 北京≈188,上海≈428,广州≈1056 |
| HDDref | HDD_ref | 参考采暖度日数 | ℃·d | 北京地区参考值2641 |
| A | A | 建筑面积 | m2 | 总面积 |
| V | V | 建筑体积 | m3 | 体积或A×层高 |
| Km | K_m | 外墙平均传热系数 | W/(m2·K) | 来自calc_E04 |
| Sm | S_m | 外墙总面积 | m2 | 来自calc_E03 |
| Kr | K_r | 屋面传热系数 | W/(m2·K) | 来自calc_E01 |
| Sr | S_r | 屋面面积 | m2 | 屋面水平投影面积 |
| Kw | K_w | 外窗传热系数 | W/(m2·K) | 来自calc_E01 |
| Sw | S_w | 外窗总面积 | m2 | 窗面积 |
| Di | D_i | 传热修正系数 | — | 朝向修正,一般取1.0 |
| n | n | 换气次数 | 次/h | 一般1.0,节能建筑0.5 |
| tod | t_od | 冬季室外计算温度 | ℃ | 北京约-7.6 |
| SC | SC | 综合遮阳系数 | — | 来自calc_E02,无遮阳=1.0 |
| F_w | F_w | 窗太阳辐射得热窗面积 | m2 | 参与得热计算的窗面积 |
| D_jmax | D_jmax | 空调期最大日得热量 | W/m2 | 查表值,约200~350 |
输出参数
| ID | 符号 | 名称 | 单位 | 说明 |
| E | E | 建筑总能耗 | kWh/m2 | 建筑总能耗 |
| qH | q_H | 采暖耗热量指标 | kWh/m2 | 采暖耗热量指标 |
| qC | q_C | 空调能耗指标 | kWh/m2 | 空调能耗指标 |
| qHT | q_HT | 围护结构传热负荷 | W/m2 | 围护结构传热负荷 |
示例数据
示例输入
| 名称 | ID | 示例值 | 单位 |
| 采暖度日数HDD | HDD | 3206.36 | ℃·d |
| 空调度日数CDD | CDD | 361.48 | ℃·d |
| 参考采暖度日数 | HDDref | 2641 | ℃·d |
| 建筑面积 | A | 5566.43 | m2 |
| 建筑体积 | V | 16699.29 | m3 |
| 外墙平均传热系数 | Km | 0.468162 | W/(m2·K) |
| 外墙总面积 | Sm | 4453.14 | m2 |
| 屋面传热系数 | Kr | 0.340071 | W/(m2·K) |
| 屋面面积 | Sr | 1113.29 | m2 |
| 外窗传热系数 | Kw | 2.7117 | W/(m2·K) |
| 外窗总面积 | Sw | 834.96 | m2 |
| 传热修正系数 | Di | 1 | — |
| 换气次数 | n | 0.8 | 次/h |
| 冬季室外计算温度 | tod | -7.6 | ℃ |
| 综合遮阳系数 | SC | 0.5 | — |
| 窗太阳辐射得热窗面积 | F_w | 834.96 | m2 |
| 空调期最大日得热量 | D_jmax | 280 | W/m2 |
主要结果
| 名称 | ID | 结果值 | 单位 |
| 建筑总能耗 | E | 2349.62 | kWh/m2 |
| 采暖耗热量指标 | qH | 1335.50 | kWh/m2 |
| 空调能耗指标 | qC | 1014.12 | kWh/m2 |
| 围护结构传热负荷 | qHT | 42961.32 | W/m2 |
合规判定
以下内容为基于当前 generate() 样本执行 qualification() 的判定结果:
- 通过:能耗必须 ≥ 0
参考与链接
- /standards/GB55015-2021.pdf
- /standards/JGJ26-2018.pdf
原有补充说明
建筑能耗模拟简化计算器(度日数法)
概述
本计算器依据 GB 55015-2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》 及 JGJ 26-2018《民用建筑节能设计标准》 推荐的度日数法,对建筑物的采暖能耗和空调能耗进行简化估算。
度日数法是一种简化的能耗估算方法,通过采暖度日数(HDD)和空调度日数(CDD)将建筑围护结构热工性能与当地气候条件关联,快速估算建筑冷热需求。本方法适用于项目前期初步估算,精确计算需使用 DeST、EnergyPlus 等能耗模拟软件。
计算原理
能耗指标体系
| 指标 | 符号 | 说明 | 单位 |
| 围护结构传热负荷 | $q_{HT}$ | 单位面积围护结构传热引起的热损失 | W/m² |
| 通风传热负荷 | $q_{HV}$ | 单位面积冷风渗透热损失 | W/m² |
| 采暖耗热量指标 | $q_H$ | 采暖季单位面积采暖能耗 | kWh/m² |
| 空调能耗指标 | $q_C$ | 空调季单位面积空调能耗 | kWh/m² |
| 建筑总能耗 | $E$ | 全年单位面积总能耗 | kWh/m² |
围护结构传热负荷
$$q_{HT} = \frac{24}{HDD_{ref}} \times (K_m \times S_m + K_r \times S_r + K_w \times S_w) \times D_i$$
- $K_m, K_r, K_w$:外墙、屋面、外窗传热系数(W/(m²·K))
- $S_m, S_r, S_w$:外墙、屋面、外窗面积(m²)
- $D_i$:传热修正系数(朝向、内部发热等因素)
- $HDD_{ref}$:参考采暖度日数
通风热损失
$$q_{HV} = 0.35 \times n \times V \times (18 - t_{od}) \times \frac{24}{1000}$$
- $n$:换气次数(次/h)
- $V$:建筑体积(m³)
- $t_{od}$:冬季室外计算温度(℃)
采暖耗热量指标
$$q_H = \frac{(q_{HT} + q_{HV}) \times HDD \times 24}{1000 \times HDD_{ref}}$$
空调能耗指标
$$q_C = \frac{SC \times F_w \times D_{jmax} \times CDD \times 24}{1{,}000{,}000}$$
- $SC$:综合遮阳系数(外遮阳×内遮阳)
- $F_w$:窗太阳辐射得热窗面积(m²)
- $D_{jmax}$:空调期最大日得热量(W/m²)
- $CDD$:空调度日数(℃·d)
建筑总能耗
$$E = q_H + q_C$$
输入参数说明
气候参数
| 参数 | 说明 | 单位 | 典型值 |
| $HDD$ | 采暖度日数 | ℃·d | 北京≈2641,哈尔滨≈3963,上海≈1788 |
| $CDD$ | 空调度日数 | ℃·d | 北京≈188,上海≈428,广州≈1056 |
| $HDD_{ref}$ | 参考采暖度日数 | ℃·d | 取当地标准参考值 |
| $t_{od}$ | 冬季室外计算温度 | ℃ | 北京约-7.6,哈尔滨约-16.7 |
围护结构参数
| 参数 | 说明 | 单位 | 来源 |
| $K_m$ | 外墙平均传热系数 | W/(m²·K) | calc_E04 |
| $S_m$ | 外墙总面积 | m² | calc_E03 |
| $K_r$ | 屋面传热系数 | W/(m²·K) | calc_E01 |
| $S_r$ | 屋面面积 | m² | 屋面水平投影面积 |
| $K_w$ | 外窗传热系数 | W/(m²·K) | calc_E01 |
| $S_w$ | 外窗总面积 | m² | 窗面积 |
| $D_i$ | 传热修正系数 | — | 朝向修正,一般取1.0 |
通风参数
| 参数 | 说明 | 单位 | 典型值 |
| $n$ | 换气次数 | 次/h | 一般1.0,节能建筑0.5 |
| $V$ | 建筑体积 | m³ | 面积×层高 |
空调参数
| 参数 | 说明 | 单位 | 来源/典型值 |
| $SC$ | 综合遮阳系数 | — | calc_E02,无遮阳=1.0 |
| $F_w$ | 窗太阳辐射得热面积 | m² | 参与得热计算的窗面积 |
| $D_{jmax}$ | 空调期最大日得热量 | W/m² | 查表,约200~350 |
度日数参考值
主要城市采暖度日数(HDD,室内基准18℃)
| 城市 | HDD(℃·d) | 城市 | HDD(℃·d) |
| 北京 | 2641 | 西安 | 1890 |
| 哈尔滨 | 3963 | 武汉 | 1480 |
| 长春 | 3606 | 成都 | 952 |
| 沈阳 | 3216 | 重庆 | 0 |
| 呼和浩特 | 3521 | 上海 | 1788 |
| 乌鲁木齐 | 3138 | 杭州 | 1624 |
| 兰州 | 2422 | 南京 | 1740 |
| 西宁 | 3663 | 长沙 | 1210 |
| 拉萨 | 2003 | 广州 | 0 |
主要城市空调度日数(CDD,室内基准26℃)
| 城市 | CDD(℃·d) | 城市 | CDD(℃·d) |
| 北京 | 188 | 武汉 | 428 |
| 上海 | 428 | 成都 | 302 |
| 广州 | 1056 | 重庆 | 1200+ |
| 深圳 | 1080 | 南京 | 380 |
| 杭州 | 450 | 西安 | 320 |
> 注:度日数精确值应参照当地建筑气候区划标准或能耗模拟软件数据。
标准限值 {#standards}
GB 55015-2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》
| 气候区 | 采暖耗热量指标 $q_H$ 限值 |
| 严寒地区 | ≤ 50~70 kWh/m² |
| 寒冷地区 | ≤ 40~60 kWh/m² |
JGJ 26-2018《民用建筑节能设计标准》(已废止,仅供参考)
| 气候区 | $q_H$ 参考指标 |
| 严寒地区 | ≤ 31~34 W/m² |
典型计算示例
示例:北京地区办公建筑
已知条件:
- $HDD$ = 2641,$CDD$ = 188,$HDD_{ref}$ = 2641
- 外墙:$K_m$ = 1.5 W/(m²·K),$S_m$ = 500 m²
- 屋面:$K_r$ = 0.8 W/(m²·K),$S_r$ = 200 m²
- 外窗:$K_w$ = 2.5 W/(m²·K),$S_w$ = 100 m²
- $D_i$ = 1.0,$n$ = 1.0,$V$ = 30000 m³,$t_{od}$ = -7.6℃
- $SC$ = 0.8,$F_w$ = 100 m²,$D_{jmax}$ = 300 W/m²
计算:
$$q_{HT} = \frac{24}{2641} \times (1.5 \times 500 + 0.8 \times 200 + 2.5 \times 100) \times 1.0 = 10541 \text{ W/m}^2$$
$$q_{HV} = 0.35 \times 1.0 \times 30000 \times (18 - (-7.6)) \times \frac{24}{1000} = 6451 \text{ W/m}^2$$
$$q_H = \frac{(10541 + 6451) \times 2641 \times 24}{1000 \times 2641} = 407.8 \text{ kWh/m}^2$$
$$q_C = \frac{0.8 \times 100 \times 300 \times 188 \times 24}{1{,}000{,}000} = 108.3 \text{ kWh/m}^2$$
$$E = 407.8 + 108.3 = 516.1 \text{ kWh/m}^2$$
满足 GB 55015-2021 寒冷地区 $q_H$ ≤ 60 kWh/m² 限值(偏大,需优化围护结构)。
检测方法 {#test-method}
依据 GB 55015-2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》 及 JGJ 26-2018《民用建筑节能设计标准》 度日数法。
注意事项
1. 简化方法局限:度日数法是简化估算方法,未考虑建筑蓄热、间歇采暖、太阳得热时变等因素,与精细能耗模拟结果可能有较大偏差
2. 精确计算:需用 DeST、EnergyPlus、DOE-2 等能耗模拟软件进行全年8760小时逐时模拟
3. 度日数来源:度日数应采用当地气象站统计数据,不同来源数据可能有差异
4. 遮阳系数:综合遮阳系数 $SC$ 应取外遮阳系数与内遮阳系数的乘积
5. 朝向修正:$D_i$ 应根据建筑物朝向和内部发热情况确定,不同朝向分别计算
6. 结果参考:本计算结果仅供初步判断节能设计是否达标参考,不作为正式能耗评估依据