空調(diào)系統(tǒng)能耗分析

空調(diào)系統(tǒng)能耗分析

自20世紀(jì)70年代中期中原石油危機(jī)以來(lái)，建筑節(jié)能逐漸引起發(fā)達(dá)國(guó)家的關(guān)注。在20世紀(jì)90年代提出的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)上，建筑節(jié)能已成為世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。建筑節(jié)能的專業(yè)或領(lǐng)域相對(duì)廣泛，需要不同專業(yè)的合作，共同解決這個(gè)問(wèn)題。建筑節(jié)能的主要目標(biāo)是減少建筑材料的能量消耗。人們習(xí)慣于理解建筑能耗的使用，即建筑使用過(guò)程中的能量消耗、通風(fēng)、空調(diào)、照明、家用電器、傳輸、動(dòng)力、烹飪、供水和熱水供應(yīng)。近年來(lái)我國(guó)建設(shè)的高級(jí)民用建筑多設(shè)有空調(diào)系統(tǒng),而高級(jí)民用建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的投資約占建筑總投資的10%以上,其中空調(diào)冷熱源部分占空調(diào)總投資的50%～60%,冷熱源形式的不同,它的初投資和能耗差別很大,因此空調(diào)系統(tǒng)冷熱源能耗分析對(duì)建筑設(shè)計(jì)和空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的節(jié)能優(yōu)化、現(xiàn)有建筑物的節(jié)能改造、空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行管理都有重要意義.空調(diào)系統(tǒng)全年(或季節(jié))總能耗量的計(jì)算,主要有以下幾種方法:①度日法;②當(dāng)量滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間法;③負(fù)荷頻率表法.下面對(duì)這幾種方法做簡(jiǎn)要分析介紹.1日氣溫度計(jì)算c度日法通常用來(lái)計(jì)算采暖期總的累計(jì)采暖耗能量.度日,是指每日平均溫度與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)參考溫度(或稱溫度基準(zhǔn))的離差.因此,某日的度日數(shù),就是該日平均溫度與標(biāo)準(zhǔn)參考溫度的實(shí)際離差.即(HDD)=TB-T(1)式中(HDD)—某日度日數(shù)(D.D),當(dāng)T>TB時(shí),則(HDD)=0;TB—標(biāo)準(zhǔn)參考溫度(℃),一般取18℃;T—某日平均溫度(℃),我國(guó)氣象部門統(tǒng)一規(guī)定每天觀測(cè)記錄(2,8,14和20時(shí))室外空氣溫度,故T=T2+T8+T14+T204.Τ2+Τ8+Τ14+Τ204.采暖期總度日數(shù)是采暖期每日度日數(shù)的總和.為了使統(tǒng)計(jì)出的度日數(shù)具有足夠的代表性,一般應(yīng)統(tǒng)計(jì)十年以上的氣象資料,表1是統(tǒng)計(jì)15～17年氣象數(shù)據(jù)后整理出的我國(guó)部分城市的度日數(shù).度日法采暖耗能量用下式計(jì)算:Qs=24q(HDD)CD△tN?W(2)Qs=24q(ΗDD)CD△tΝ-W(2)式中Qs—采暖期耗能量,(KJ);q—建筑物總的設(shè)計(jì)耗熱量,(KJ/h);(HDD)—采暖期度日數(shù),(D.D);CD—修正系數(shù),考慮間歇采暖對(duì)連續(xù)采暖的修正,可按表2取;tN-W—室內(nèi)外設(shè)計(jì)溫差,(℃).度日法通常用來(lái)計(jì)算采暖期總的累計(jì)采暖耗能量.2季回收量和最大出力當(dāng)量滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間(τE):全年空調(diào)冷負(fù)荷(或熱負(fù)荷)的總和QR(或QH)與冷(或熱)源最大出力qR(或qB)比值,稱為當(dāng)量滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間,即:τER=QRqR(3)QRqR(3)或τEH=QHqH(4)QΗqΗ(4)式中τER,τER—夏、冬季當(dāng)量滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間,(h);QR,QH—全年空調(diào)冷熱負(fù)荷,(KJ/a);qR,qH—冷熱源的最大出力,(KJ/h);負(fù)荷率(∑):全年空調(diào)冷負(fù)荷(或熱負(fù)荷)與冷(或熱)源在累計(jì)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)總的最大出力之和的比例,稱為負(fù)荷率∑,即∑R=QRqRTR(5)QRqRΤR(5)∑H=QHqHTH(6)QΗqΗΤΗ(6)式中TR,TH—夏冬季設(shè)備累計(jì)運(yùn)行時(shí)間,(h).故∑R=τER/TR(7)∑H=τEH/TH(8)或τER=∑RTR(9)τEH=∑HTH(10)當(dāng)量滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間與建筑物的功能、性質(zhì)、空調(diào)系統(tǒng)采用的節(jié)能方式等因素有關(guān).表3所示的資料是日本學(xué)者尾島俊雄對(duì)建筑物實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)后整理出來(lái)的.在得到當(dāng)量滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間和負(fù)荷率這兩個(gè)基本數(shù)據(jù)后就可以進(jìn)行空調(diào)全年總耗能量的計(jì)算了.設(shè)備耗能量的計(jì)算見(jiàn)表4.燃料消耗量的計(jì)算見(jiàn)表5當(dāng)量滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間法適用于空調(diào)或采暖設(shè)備的能耗計(jì)算3外空氣狀態(tài)下的熱負(fù)荷負(fù)荷頻率表法是美國(guó)廣為使用的方法,稱為BINmethod,這種方法是建立在空調(diào)負(fù)荷與室內(nèi)外溫差大致成比例這一假設(shè)基礎(chǔ)上的.該方法根據(jù)計(jì)算地點(diǎn)室外空氣干球溫度出現(xiàn)的年頻率數(shù)(用于全年運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng))或季節(jié)頻率數(shù)(用于季節(jié)性空調(diào)系統(tǒng))和空調(diào)系統(tǒng)的全年或季節(jié)運(yùn)行工況計(jì)算出不同室外空氣狀態(tài)下的加熱量和冷卻量.季節(jié)冷負(fù)荷或熱負(fù)荷的計(jì)算公式如下:Q=Σ[K(tWX-tN)fX](11)式中Q—建筑物季節(jié)冷負(fù)荷或熱負(fù)荷(KJ);K—建筑物綜合傳熱系數(shù)(KJ/h℃);tWX—某一時(shí)刻室外空氣的干球溫度(℃);tN—室內(nèi)設(shè)計(jì)狀態(tài)的干球溫度(℃);fX—某一室外空氣干球溫度值的年(或季節(jié))小時(shí)頻率值(h).在計(jì)算出冷(熱)負(fù)荷后,再根據(jù)冷(熱)源機(jī)組的變工況性能表查出相應(yīng)工況下的機(jī)組耗能并與這一工況下的供冷(熱)季小時(shí)頻率值相乘然后累加就可計(jì)算出冷(熱)源設(shè)備的耗能量.負(fù)荷頻率表法特別適用于機(jī)組的能耗隨室外氣象條件