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/m2GB55015-2021.pdf
GB 55015-2021 寒冷地区qH ≤ 40~60 kWh/m2GB55015-2021.pdf

废止/历史标准

标准/文件控制值或说明附注
JGJ 26-2018qH ≤ 31~34 W/m2JGJ26-2018.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
HDDHDD采暖度日数HDD℃·d北京≈2641,哈尔滨≈3963,上海≈1788
CDDCDD空调度日数CDD℃·d北京≈188,上海≈428,广州≈1056
HDDrefHDD_ref参考采暖度日数℃·d北京地区参考值2641
AA建筑面积m2总面积
VV建筑体积m3体积或A×层高
KmK_m外墙平均传热系数W/(m2·K)来自calc_E04
SmS_m外墙总面积m2来自calc_E03
KrK_r屋面传热系数W/(m2·K)来自calc_E01
SrS_r屋面面积m2屋面水平投影面积
KwK_w外窗传热系数W/(m2·K)来自calc_E01
SwS_w外窗总面积m2窗面积
DiD_i传热修正系数朝向修正,一般取1.0
nn换气次数次/h一般1.0,节能建筑0.5
todt_od冬季室外计算温度北京约-7.6
SCSC综合遮阳系数来自calc_E02,无遮阳=1.0
F_wF_w窗太阳辐射得热窗面积m2参与得热计算的窗面积
D_jmaxD_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
EE建筑总能耗kWh/m2建筑总能耗
qHq_H采暖耗热量指标kWh/m2采暖耗热量指标
qCq_C空调能耗指标kWh/m2空调能耗指标
qHTq_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HDDHDD3206.36℃·d
空调度日数CDDCDD361.48℃·d
参考采暖度日数HDDref2641℃·d
建筑面积A5566.43m2
建筑体积V16699.29m3
外墙平均传热系数Km0.468162W/(m2·K)
外墙总面积Sm4453.14m2
屋面传热系数Kr0.340071W/(m2·K)
屋面面积Sr1113.29m2
外窗传热系数Kw2.7117W/(m2·K)
外窗总面积Sw834.96m2
传热修正系数Di1
换气次数n0.8次/h
冬季室外计算温度tod-7.6
综合遮阳系数SC0.5
窗太阳辐射得热窗面积F_w834.96m2
空调期最大日得热量D_jmax280W/m2

主要结果

名称ID结果值单位
建筑总能耗E2349.62kWh/m2
采暖耗热量指标qH1335.50kWh/m2
空调能耗指标qC1014.12kWh/m2
围护结构传热负荷qHT42961.32W/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》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calc_E03
$K_r$屋面传热系数W/(m²·K)calc_E01
$S_r$屋面面积屋面水平投影面积
$K_w$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》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