空调系统冷热源性能的评价

     1   引言

    能源是现代社会的重要资源,节能是社会可持续发展的最重要课题,在所有能耗中,空调能耗占建筑物总能耗的70%~80%[1],而空调能耗最主要是空调冷热源的能耗,所以降低空调冷热源的能耗成为节能的重中之重。

    自本世纪以来,空调节能成为国内外暖通专业最重要的课题之一,主要集中在以下两个方面,(1)利用冷热源设备的仿真模型进行能耗状况分析。这方面的软件有很多,较具代表性的有清华大学DeST、中国建筑科学研究院EHL、美国的Energy-plus、TRNSYS、BLAST、日本的HASP、英国的EN-ERGYZ、芬兰的TASE等。(2)冷热源的能耗研究,可分为两部分,一是机组额定工况的能耗比较,文献[2]认为蒸汽型或热水型吸收式冷水机组的能耗约为电动式冷水机组的2~3倍,二是机组部分负荷能耗的研究,由于冷水机组满负荷运行时间极少,不到总时间的2%,因此研究部分负荷下的机组能耗更具实际意义。

   本文的研究对象为办公建筑,其用能特点是上班时段为高峰,下班后基本不用。以西安市某办公建筑为例,根据设计负荷,通过综合分析确定三种空调冷热源的方案,并计算各方案的动态能耗,最后通过一次能源利用率和能源转换方式的能耗指标(ECC),综合评价各方案的节能潜力。

    2   建筑物冷热源能耗计算

    2.1 建筑概况

    该办公建筑是按照65%的最新标准5公共建筑节能标准6(GB50189-2005)设计的综合公共建筑,主要功能是实验、办公用房。采用框剪结构,地上15层,地下1层,主楼15层,裙楼2层,总建筑面积23941m2,建筑体积95542m3,建筑高度61.2m。各向窗墙面积比:东向为01324;南向为01354;西向为01294;北向为01385,围护结构传热系数:外墙0142W/m2,屋面01494W/m2,地面0147W/m2,外窗215W/m2。

    2.2   室内计算参数设置

    该建筑中,办公室、展览室、会议室为空调房间;楼梯间、走廊及卫生间冬季不采暖,夏季无空调,主要功能房间设计参数:夏季室温上下限为26e和24e,冬季室温上下限为22e和20e,相对湿度上下限为0.6和0.5。采暖季:11月15日)次年3月15日;供冷季:6月1日)8月30日。每天7:00~22:00空调开启;其余时间,空调关闭。

    通过计算得出该大楼的设计总冷负荷是1572kW,设计总热负荷是1050kW,冷热负荷均包括建筑冷热负荷,新风负荷等。

    2.3  建筑物全年动态负荷计算模型

    应用建筑全年能耗动态模拟软件Dest[3],建立建筑物动态负荷计算模型,将上述建筑物参数和空调运行参数代入模型对该办公建筑进行动态负荷计算。计算结果如图1所示。