一种重力储能装置建筑通风设计方法与流程

1.本发明涉及储能装置建筑通风设计技术领域，特别涉及一种重力储能装置建筑通风设计方法。


背景技术：

2.随着社会不断发展进步和健康安全意识提高，人们对于工业厂房的设计也提出了更高的要求，要求厂房内的空气质量更优。加之厂房内的生产设备更加自动化、智能化，相应的电子电气设备数量增多，为了满足满足电子电气设备的工作环境温度要求，延长其使用寿命，对厂房内的空气质量，尤其厂房内的温度和湿度提出了更严格的要求。
3.工业厂房多为高大建筑，且有余热、余湿产生，为了节约能源，一般工业厂房多采用自然通风方式。但因建筑内部热湿负荷变化多样，外部气象环境参数随时间和地理位置不断变化，这就给自然通风的设计带来很大的困难。
4.目前的设计工作中，对于一般要求的工业厂房多采用简单通风面积估算或假定风速面积估算法，其实际效果只有厂房建成才能确定，而此时改造成本，审查手续，工程投产等各方面原因限制，厂房内环境虽然不理想，但都将就使用；对于要求较高的工业厂房，设计中一般会采用cfd模拟技术进行辅助设计，cfd模拟技术可以较为真实的反应实际建成后的厂房内环境参数，但cfd模拟分析的结果准确程度很大程度上依赖于设计人员的技术水平，对设计人员水平要求较高，且花费时间和精力较多，尤其在方案设计阶段，方案不断变化，设计人员不可能投入大量时间和精力进行cfd模拟分析，因此相对准确的简化自然通风计算方法尤为重要。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种重力储能装置建筑通风设计方法，能够根据重力储能装置尺寸来快速决策重力储能装置自然通风设施数量等，协助通风方案的快速设计。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.一种重力储能装置建筑通风设计方法，针对于建筑底部绕设进风窗、上部绕设排风窗的建筑通风设计，包括如下步骤，
8.s10，基础数据确定：根据项目所在地信息，确定室外计算温度t
wf
、夏季通风计算相对湿度s；
9.s20，确定外形高度：确定设置自然通风设施的高度位置：进风窗高度h1和排风窗高度h2；
10.s30，确定散热负荷：以此计算确定总的散热量q；
11.s40，确定排风温度：根据重力储能装置内部电气电子设备要求，确定本项目自然通风的排风计算温度t
p
；
12.s50，通风设施数量确定：其具体包括，
13.s51，在通风计算温度t
p
下，计算消除余热所需通风量g；
14.s52，根据选用的百叶窗结构，得出防雨进风百叶窗阻力系数ξ1，防雨排风百叶窗阻力系数ξ2，
15.s53，假设进风窗面积f1和排风扇面积f2，计算出中和界的高度hz；
16.s54，计算得到实际进风量gj和实际排风量gp；
17.s56，若gp≥g，则计算结果合格；否则，不断修改进风窗面积和排风窗面积数值，重复步骤s53至s55，直至结算结果合格。
18.更进一步地，步骤s51中，式中，α—对于法定计量单位的单位换算系数；c
p
—空气的定压比热。
19.更进一步地，步骤s51中，还计算有需要排风量g
p1
＝g/ρ
p
；
20.排风密度ρ
p
＝ρ
g-s(ρ
g-ρb)，ρg为干空气密度，ρb为饱和空气密度。
21.更进一步地，s53中，
22.更进一步地，s54中，地，s54中，
23.ρj—夏季通风室外计算温度t
wf
下的空气密度；
24.ρ
p
—排风计算温度t
p
下的空气密度；
25.ρ
np
—室内空气的平均密度；
26.g—重力加速度。
27.更进一步地，还包括步骤s55，根据s54得到的实际进风量gj和实际排风量gp，计算得到进风风速v1和排风风速v2。
28.更进一步地，步骤s55中，v1＝2
×gj
÷
3600
÷
ρ
wf
÷
f1；v2＝2
×gp
÷
3600
÷
ρ
p
÷
f2。
29.更进一步地，还包括s60，根据s5计算的进风窗和排风窗面积和s2确定的进排风窗高度，协同建筑外立面布置。
30.更进一步地，还包括s70，针对布置于地面的强热源设备，设置机械送风系统，引入室外新风直吹发热设备，计算确定机械送风风量，选定送风机。
31.综上所述，本发明具有以下有益效果：
32.有效解决了重力储能装置及相似建筑通风方案设计计算问题，提供了快速计算确定重力储能装置自然通风设施数量和位置计算工具；节省了cfd模拟分析的大量时间和精力，提供了重力储能装置相似功能建筑的通风方案决策，以及准确的重力储能装置外立面设计依据和重力储能装置通风方案设计方法。
附图说明
33.图1是本发明的通风装置布置结构示意图；
34.图2是本发明自然通风竖向流畅示意图。
具体实施方式
35.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。
36.一种重力储能装置建筑通风设计方法，本实施例中，其基于重力储能装置内部均匀散热的高大空间热压作用通风，采用excel编写简化计算程序或其他程序方法，计算确定自然通风设置的数量及布置位置；
37.如图1和图2所示，本方案针对于建筑底部绕设进风窗、上部绕设排风窗的建筑通风设计，竖向通风不需要风机，不消耗电能，室外空气从下部百叶窗进入，经过内部设备散热的加热，温度不断升高，空气不断向上流动，从顶部百叶窗排出；空气流动的动力为室内外空气因温度不同造成的密度差，随着高度的累计形成的热压差；还可对地面布置的强热源采用机械送风方式保证其所处环境温度。
38.包括如下步骤，
39.s10，基础数据确定：根据项目所在地信息，根据项目所在地信息，检索项目所在地气象环境数据，确定室外计算温度t
wf
、夏季通风计算相对湿度s＝72％；
40.本实施例中，分别确定有该地区的夏季通风室外计算温度(30.5℃)、夏季空调计算干球温度(33.5℃)和极端高温(38.5℃)，计算温度t
wf
选择其一进行计算，由于同一地区的通风计算温度、空调计算温度和极端高温不同，其保证系数不同，根据项目重要程度确定取用；以下t
wf
取夏季通风室外计算温度30.5℃为例；
41.s20，确定外形高度：确定输入设置自然通风设施的高度位置进风窗高度h1和排风窗高度h2(其主要根据建筑外立面要求，可以与建筑协商确定进风窗和排风窗高度)，本实施例中，通风窗距离上下两端皆为2m，即h1＝2m,h2＝148m；
42.s30，确定散热负荷：输入重力储能装置内所有设备参数，以此计算确定总的散热量q＝3739.8kw(即发热量总和)，并对设备安装位置和运行方式进行分类；
43.s40，确定排风温度：根据重力储能装置内部电气电子设备要求，确定本项目自然通风的排风计算温度t
p
＝40℃；
44.s50，通风设施数量确定：其具体包括，
45.s51，在通风计算温度t
p
下，计算消除余热所需通风量g(kg/h)和需要排风量g
p1
；
46.其中，
47.式中，q—至室内的全部显热量(w)，即s30中计算出的总散热量；
48.α—对于法定计量单位的单位换算系数，取0.28；
49.c
p
—空气的定压比热，取1.0kj/(kg
·
℃)；
50.t
p
—排风(口)温度(℃)，本实施例中，根据s40得出为40℃；
51.t
wf
—夏季通风室外计算温度(℃)，本实施例中，根据s10得出为30.5℃；
52.而后，计算需要排风量g
p1
＝g/ρ
p
；
53.排风密度ρ
p
＝ρ
g-s(ρ
g-ρb)，ρg为干空气密度，ρb为饱和空气密度，查找相关手册或数据库表格得，在通风计算温度t
p
＝40℃时，ρg＝1.128kg/m3，ρb＝1.097kg/m3，得出ρ
p
＝1.106kg/m3，g
p1
＝1271561m3/h；
54.s52，根据选用的百叶窗结构，查找相关手册或数据库表格，得出防雨进风百叶窗
阻力系数ξ1＝3.8，防雨排风百叶窗阻力系数ξ2＝4，
55.通过s2确定，进风窗高度h1＝2m，排风窗高度h2＝148m；
56.s53，假设进风窗面积f1和排风扇面积f2(本实施例中，其初始值取f1＝f2，其根据预先设置的外立面面积和初始系数相乘来完成设置)，计算出中和界的高度hz；
57.其中，
58.s54，将以上数据带入下面公式，计算得到实际进风量gj(kg/h)和实际排风量gp(kg/h)；
59.其中，
60.ρj—夏季通风室外计算温度t
wf
下的空气密度(kg/m2)，ρj＝1.149kg/m3(在通风计算温度t
wf
＝30.5℃，取31℃时，ρg＝1.163kg/m3，ρb＝1.1435kg/m3，得出ρ
p
＝1.14896kg/m3)；
61.ρ
p
—排风计算温度t
p
下的空气密度(kg/m2)，ρ
p
＝1.106kg/m3(以上已计算得出)；
62.ρ
np
—室内空气的平均密度(kg/m2)，即
63.g—重力加速度，取9.81m/s。
64.s55，根据s54得到的实际进风量gj(kg/h)和实际排风量gp(kg/h)，计算得到进风风速v1(m/s)和排风风速v2(m/s)；
65.其中，v1＝2
×gj
÷
3600
÷
ρj÷
f1；v2＝2
×gp
÷
3600
÷
ρ
p
÷
f2。
66.s56，若gp≥g且v1≈v2＜自然通风风速(自然通风风速，一般按照有效通风面积不大于1.5m/s,本计算中采用通风窗开口面积，防雨百叶的有效通风面积为0.5，所以采用风速不大于v1≈v2＜3m/s，一般v1小于v2，本实施例中，其差值小于0.3m/s即可)，则计算结果合格；
67.否则，不断修改进风窗面积和排风窗面积数值(若gp＜g，则增大f1和f2,直至gp≥g；若v1不等于v2，则进风风速v1小就增大进风窗面积f1,排风风速v2小就增大排风扇面积f2)，重复步骤s53至s55，直至结算结果合格，使热压作用自然通风量大于消除重力储能装置内部热量所需通风量，设置的通风设施数量满足使用要求；
68.通过试算，不断修改进风窗面积和排风窗面积数值，直至热压作用自然通风量大于消除重力储能装置内部热量所需通风量，最终可确定进风设施面积为275
㎡
，排风设施面积为280
㎡
；hz＝75.47m；
69.s60，根据s5计算的进风窗和排风窗面积和s2确定的进排风窗高度，以协同建筑外立面布置。
70.s70，由于地面区域，特别是重力储能中心的地面区域，是自然通风的气流死区，所以针对布置于地面的强热源设备，设置机械送风系统，引入室外新风直吹发热设备，计算确定机械送风风量，选定送风机，本步骤亦可省略。
71.s80，重力储能装置通风方案，整理输出以上计算结果，协助形成重力储能装置通风方案。
72.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可
以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。