冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算

冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算

1全年逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算為臨床計(jì)算方法近年來，由于能源和能源的缺乏，冷藏冷室的表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。這是因?yàn)樗?dú)特的傳輸能力和顯著的經(jīng)濟(jì)效率。但是目前卻沒有一套適合工程技術(shù)人員對蓄冷空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價(jià)的簡易而且較為精確的方法。為了能夠進(jìn)行較為精確的能耗及經(jīng)濟(jì)分析,冰蓄冷系統(tǒng)也要求進(jìn)行較為嚴(yán)格精確的負(fù)荷計(jì)算,即全年逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算。進(jìn)行全年逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算的另外一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是便于系統(tǒng)運(yùn)行策略的優(yōu)化和控制。當(dāng)前,制冷空調(diào)行業(yè)工程技術(shù)人員運(yùn)用較為廣泛的負(fù)荷計(jì)算方法有計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算(如DOE-2,DeST等)和人工簡化計(jì)算法(如度日法、當(dāng)量系數(shù)法、溫頻法等)。在這兩種計(jì)算方法中,前者較為精確,但不便于技術(shù)人員熟練掌握及操作;而后者沒有涉及到逐時(shí)負(fù)荷的計(jì)算,不適用于冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)。因此,本文提出一種既簡便又適用于冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算方法。2定負(fù)荷和動態(tài)負(fù)荷在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí),可以將總負(fù)荷分為固定負(fù)荷和動態(tài)負(fù)荷兩部分,即:L=LS+LD(1)其中,固定負(fù)荷LS包括燈光照明負(fù)荷、人員散熱散濕負(fù)荷、機(jī)器設(shè)備負(fù)荷等常年相對較穩(wěn)定的負(fù)荷;動態(tài)負(fù)荷LD包括通過玻璃窗日射負(fù)荷、屋頂、外墻引起的不穩(wěn)定傳熱負(fù)荷,圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定傳熱負(fù)荷,新風(fēng)負(fù)荷等受室外氣象參數(shù)影響、全年變化較大的負(fù)荷。本文主要討論動態(tài)負(fù)荷LD的計(jì)算及其與室外氣象參數(shù)的關(guān)系。(1)空調(diào)系統(tǒng)日運(yùn)行時(shí)間的確定Q1=n∑i=1AiDi,maxCiΚmCz,itAac(2)Q1=∑i=1nAiDi,maxCiKmCz,itAac(2)式中Ai——朝向i的窗面積,m2n——外窗朝向數(shù)量Di,max——朝向i的最大日射得熱因子,W/m2Ci——朝向i24小時(shí)日射冷負(fù)荷系數(shù)之和Km——平均日照率Cz,i——朝向i的窗玻璃綜合系數(shù)t——空調(diào)系統(tǒng)日運(yùn)行時(shí)間,hAac——建筑物空調(diào)面積,m2Q1與室外氣溫T可以線性化為:Q1=α1(T-Tn)(3)α1=Q1,maxΤmax-Τmin(4)α1=Q1,maxTmax?Tmin(4)式中α1——動態(tài)負(fù)荷因子Tn——室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度,℃Q1,max——設(shè)計(jì)日玻璃窗日射得熱,WTmax——Q1,max對應(yīng)的室外干球溫度,℃Tmin——室內(nèi)開機(jī)極限溫度,文中近似等于室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度Tn,℃(2)傳熱負(fù)荷與氣溫的關(guān)系Q2=n∑i=1AiΚc,iΤc,iΚmAac(5)Q2=∑i=1nAiKc,iTc,iKmAac(5)式中Tc,i——日射引起的冷負(fù)荷溫差,℃Kc,i——外表面顏色修正系數(shù)同樣,可以將傳熱負(fù)荷Q2與室外氣溫T線性化為:Q2=α2(T-Tn)(6)α2=Q2?maxΤmax-Τmin(7)α2=Q2?maxTmax?Tmin(7)式中α2——動態(tài)負(fù)荷因子Q2max——設(shè)計(jì)日由日射引起的不穩(wěn)定傳熱負(fù)荷,W(3)傳熱系數(shù)qQ3=∑A′iΚi(Τ-Τn)Aac(8)Q3=∑A′iKi(T?Tn)Aac(8)式中A′i——第i個(gè)表面的面積,m2Ki——第i個(gè)表面的傳熱系數(shù),W/(m2·℃)(4)室外氣象綜合系數(shù)Q4=0.34V(Τ-Τn)Aac(9)式中V——新風(fēng)量,m3/h因此動態(tài)總負(fù)荷:LD=Q1+Q2+Q3+Q4(10)經(jīng)整理可得:LD=ξ(T-Tn)(11)式中ξ——室外氣象綜合系數(shù)ξ=α1+α2+n∑i=1AiΚiAac+0.34VAac對于式(11)中的T,可由如下進(jìn)行選取:T=Twp+βΔTr(12)ΔΤr=Τwg-Τwp0.52(13)式中T——室外逐時(shí)計(jì)算溫度,℃Twp——夏季空調(diào)室外計(jì)算日平均溫度,℃β——室外溫度逐時(shí)變化系數(shù),見表1ΔTr——夏季室外計(jì)算平均日較差,℃Twg——夏季空調(diào)室外計(jì)算日干球溫度,℃式(11)可改寫為:LD=ξ[(Τwp+βΤwg-Τwp0.52)-Τn](14)(5)設(shè)計(jì)日參數(shù)的表示從式(14)可看出,空調(diào)日動態(tài)負(fù)荷與室外平均干球溫度及計(jì)算日最高溫度成線性關(guān)系。因此在實(shí)際應(yīng)用過程中,可以利用設(shè)計(jì)日求得的逐時(shí)負(fù)荷及動態(tài)因子α來求得非設(shè)計(jì)日的逐時(shí)負(fù)荷。α=L′DLD=(0.52-β)Τ′wp+βΤ′wg-0.52Τ′n(0.52-β)Τwp+βΤwg-0.52Τn(15)式(15)中,有上標(biāo)表示為非設(shè)計(jì)日的參數(shù);無上標(biāo)表示設(shè)計(jì)日參數(shù)。因此非設(shè)計(jì)日的逐時(shí)負(fù)荷可以表示為:L′=LS+αLD(16)3空調(diào)日逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算上述分析是關(guān)于設(shè)計(jì)日負(fù)荷和非設(shè)計(jì)日之間轉(zhuǎn)換關(guān)系,在應(yīng)用中,對全年逐日負(fù)荷進(jìn)行估算無異于軟件計(jì)算。故實(shí)際運(yùn)用中應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀髤?shù)對空調(diào)時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)的分段,估算出氣象參數(shù)相近的時(shí)間段的逐時(shí)負(fù)荷,并加以利用。根據(jù)上海市全年氣象資料(本文采用美國國家氣象中心提供的根據(jù)上海地區(qū)30年的歷年平均氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)整理的標(biāo)準(zhǔn)年的氣象資料),計(jì)算出空調(diào)日(6月~9月)逐時(shí)動態(tài)負(fù)荷因子α,在求得設(shè)計(jì)日空調(diào)動態(tài)負(fù)荷的基礎(chǔ)上,對非設(shè)計(jì)日空調(diào)日負(fù)荷計(jì)算進(jìn)行分段求解。對上海地區(qū)某三層公寓(僅對8:00~21:00負(fù)荷)進(jìn)行分析,通過對該氣象參數(shù)的分析,以15天為一個(gè)周期進(jìn)行分段,得出每段動態(tài)負(fù)荷因子如表2所示。設(shè)計(jì)日逐時(shí)負(fù)荷如表3所示。采用動態(tài)負(fù)荷計(jì)算軟件DeST進(jìn)行驗(yàn)證,因子計(jì)算法所選用的比較參數(shù)為第5段(8月1日~8月15日)的負(fù)荷。而DeST選用該時(shí)間內(nèi)的逐時(shí)負(fù)荷平均值。利用動態(tài)負(fù)荷計(jì)算因子求出的逐時(shí)動態(tài)負(fù)荷與軟件計(jì)算結(jié)果如圖1,2所示。由圖1,2可以看出,利用室外氣象參數(shù)及設(shè)計(jì)日逐時(shí)負(fù)荷來推導(dǎo)非設(shè)計(jì)日逐時(shí)負(fù)荷有一定的可行性。表2中的負(fù)值系數(shù)表明,此時(shí)的綜合溫度小于室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度,無需開啟空調(diào);而在圖1中可以清晰地看到,用因子計(jì)算所得的負(fù)荷較之DeST計(jì)算所得負(fù)荷偏小,這與兩者所取氣象參數(shù)是相關(guān)的。4逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算本文只是對上海地區(qū)的非設(shè)計(jì)日逐時(shí)負(fù)荷計(jì)算進(jìn)行描述,讀者可以根據(jù)自身需要進(jìn)行本地區(qū)的負(fù)荷計(jì)算。文中采用15天作為一個(gè)周期也只是用作示范,可以根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀髤?shù)資料進(jìn)行合理分段計(jì)算。