節能空調系統的設計

通|空|調Hv&ac能空調系統的設計Saving-energy Air-conditioning System Design汪敏麗中國聯(lián)合工程公司【摘要】利用全年月平均逐時(shí)宣外空氣溫度計算方法,結合呼吸式外窗和建筑構造體蓄熱技術(shù)來(lái)探討利用通風(fēng)冷卻的節能空調系統的設計方法。工廠(chǎng)工業(yè)化生產(chǎn)的呼吸式外窗綜合了雙層通風(fēng)玻璃幕墻和氣流窗的功能,不但可以有效地削減外窗空調負荷,還可以有效地利用新風(fēng)冷卻。相變蓄熱建筑材桿提高了建筑構件的蓄熱能力,加強了利用室外自然冷熱源的能力【關(guān)鍵詞】自然能源;通風(fēng)冷卻;節能空調系統(Abstract) This article uses the calculation method of annual monthly mean hourly outdoor air temperature to discuss thedesign method of the energy conservation air-conditioning system, which uses technologies of natural ventilation cooling,double skin glazing ventilation system and building construction thermal storage. The double skin glazing ventilation system,a factory manufactured product combines functions of a double skin ventilation glass curtain wall and an airflow window,which not only was allowed effectively to reduce the air conditioning load of the window, but also was allowed effectively touse natural ventilation cooling. The phase change thermal storage material has increased the thermal storage ability of thebuilding construction, and also strengthened the using ability for outside nature thermal source(Key words] Natural energy resources; Ventilation cooling; Saving-energy air-conditioning system隨著(zhù)地球溫暖化的日益加劇,節能減排的任務(wù)日 mum temperature)和月平均日最低溫度( Daily mini-益艱巨。在都市建設領(lǐng)域,需要進(jìn)一步加強大規模新建 mum temperature),以及空調負荷計算所用的日較差模建筑物的節能性,以及提高利用自然能源的能力。作為比系數( Percentage of daily temperature range)算出從事建筑設計的工作人員,一方面承擔著(zhù)節能減排的社月平均日最高溫度和月平均日最低溫度可來(lái)自世界氣象會(huì )責任,同時(shí)又承擔著(zhù)少投資多產(chǎn)出的用戶(hù)責任。因組織公布的杭州地區氣候信息。此,傳統的最大負荷設計方法已經(jīng)不能適應當前社會(huì )的需要。理論上,可以通過(guò)用電子計算機進(jìn)行全系統全年工況運行仿真模擬來(lái)優(yōu)化設計,但實(shí)際上,由于各種技式中::—時(shí)刻的室外計算(干球)溫度,℃;術(shù)的飛躍進(jìn)步,使得計算機仿真在建筑設備設計領(lǐng)域總月平均日最高溫度,℃;趕不上其他技術(shù)的進(jìn)步,空調設計中應用其變得不可月平均日最低溫度,℃行。因此,需要找出一種簡(jiǎn)單易行的全年工況運行方法τ時(shí)刻的日較差模比系數;來(lái)輔助空調設計。本文就利用自然能源的設計,提出了時(shí)刻全年月平均室外空氣溫度計算方法,結合呼吸式外窗來(lái)探討利用通風(fēng)冷卻的節能空調系統設計方法表1空調負荷計算日較差模比系數月平均室外空氣逐時(shí)計算(干球)溫度中國煤化工CNMHG 4 I月平均室外空氣逐時(shí)計算(干球)溫度可用式(1)根據月平均 Monthly mean)日最高溫度( Daily maxi30筅第6HV& ac度時(shí)和日度時(shí)歐洲在評價(jià)采暖需要度或釆暖能耗時(shí)導入了“度盤(pán)~2國日( Degree day)”的度量單位。但當我們在探討空調時(shí),特別是間歇空調時(shí),仍然沿用“度日”的概念就勉P12為其難了。因此,本文將時(shí)間單位縮短為小時(shí),引進(jìn)“度時(shí)( Degree dour)”的概念,用“度時(shí)”來(lái)衡量新風(fēng)冷卻能力。同時(shí)引進(jìn)“白度時(shí) Daily degree hour)”的概念以區別傳統的“度日”,用“日度時(shí)”來(lái)衡量日平均新風(fēng)冷卻能力。DH=t-tDDH=∑(t-t)(3)能力,21:00-7:00為構造體蓄冷可利用的新風(fēng)冷卻能力從計算結果來(lái)看,杭州地區在6、7、8、9四個(gè)月式中:DH一空調的度時(shí),℃·h的里工作時(shí)間段(8:00~20:00)里幾乎沒(méi)有直接利用室DDH—空調的日度時(shí),c·h/day;外新風(fēng)進(jìn)行新風(fēng)冷卻的條件,但是在其他八個(gè)月份都有t1——室內空調設計溫度,℃;直接利用室外新風(fēng)進(jìn)行新風(fēng)冷卻的條件。甚至有五個(gè)月逐時(shí)室外計算溫度,℃;的時(shí)間可以用全新風(fēng)。因此,從節能設計角度來(lái)看,設日平均空調時(shí)間,h/day。計新風(fēng)系統(新風(fēng)豎井風(fēng)道,新風(fēng)機)時(shí)有必要考慮采對于新風(fēng)冷卻,新風(fēng)量受最低送風(fēng)溫度限制。因用全新風(fēng)空調,或采用呼吸式外窗(墻)設計。此,新風(fēng)冷卻的度時(shí)和日度時(shí)分別為:對于非工作時(shí)間段構造體薔冷來(lái)說(shuō),杭州地區只有7、8兩個(gè)月里沒(méi)有條件。所以,當考慮采用PCM(24)( Phase Change Material,相變材料)建筑材料進(jìn)行構DBa1q-6(<1造體薔冷/蓄熱空調時(shí),可根據圖l所示的新風(fēng)冷卻能力設計新風(fēng)系統,或采用呼吸式外窗(墻)設計。+∑(1-)3呼吸式外窗式中:DH新風(fēng)冷卻的度時(shí),℃·h;DDH—新風(fēng)冷卻的日度時(shí),℃·h/day隨著(zhù)高層建筑的發(fā)展和建筑材料技術(shù)的進(jìn)步,現最低送風(fēng)溫度下限,℃代建筑物的外圍護結構做得越來(lái)越氣密,從而使得新風(fēng)部分新風(fēng)的空調時(shí)間,℃;冷卻不得不完全依賴(lài)管道豎井。這不但要耗費大量的風(fēng)最大新風(fēng)的空調時(shí)間,h/day機動(dòng)力,更要占用大量的建筑輔助面積。因此,日本開(kāi)發(fā)了的一種呼吸式外窗,以直接利用新風(fēng),減小管道豎當室外溫度低于空調機防凍溫度時(shí),需加熱新風(fēng)井占地面積。至空調機防凍溫度t,DH。和DDH計算中取t為to這種呼吸式外窗不同于一般的現場(chǎng)裝配的雙層對于夏季工況,當DH為負值(室外溫度高于空調通風(fēng)玻璃幕墻,它是一種工廠(chǎng)生產(chǎn)的雙層氣流窗組合設室內設定溫度)時(shí),新風(fēng)沒(méi)有冷卻效果,故取DH為零。備。與預制混凝士墻板一樣,組件完全在工廠(chǎng)生產(chǎn),在對于冬季工況,當DH為正值(室外溫度低于空調室內現場(chǎng)只是就位安裝和管線(xiàn)連接。與其他氣流窗不同的設定溫度)時(shí),新風(fēng)沒(méi)有加熱效果,故也取DHa為零。是,一般氣流窗不能將室外空氣引進(jìn)室內,而這種呼吸空調室內設計溫度為24℃,送風(fēng)溫度下限為式外墻可以將外空氣引講客內它既可以像氣流窗那0℃,空調機防凍溫度為5℃,空調服務(wù)時(shí)間為樣工亻中國煤化工象雙層通風(fēng)玻璃幕墻8:00-20:00的場(chǎng)合,按這些條件算出的杭州地那樣CNMHG像普通可開(kāi)啟玻璃區的DDH如圖1所示。窗那樣工作(氣流:外→內)。圖1中,8:00~20:00為工作時(shí)間可利用的新風(fēng)冷卻使用這種呼吸式外窗,除了可以像普通氣流窗2009年第6期·31暖通」空|調HV&Ac那樣削減90%以上的外窗空調負荷,還可以實(shí)施工進(jìn)行新風(fēng)冷卻的條件。但其他月份還是可以直接利用室作時(shí)間段的新風(fēng)冷卻,以及實(shí)施夜間非工作時(shí)間段外新風(fēng)進(jìn)行新風(fēng)冷卻的。根據室外空氣溫度和空調機風(fēng)的構造體薔冷。量,我們可以分析新風(fēng)冷卻的冷卻能力。圖4為標準層4空調系統的節能設計分析空調機新風(fēng)冷卻能力的計算結果。由計算可知,7、8兩個(gè)月,包括夜間非工作時(shí)間段(21:00-7:00),用室外進(jìn)行新風(fēng)冷卻的利用率為零。5、6、9、10四個(gè)月,額具利用夜間通風(fēng)蓄熱,分別可以利用新風(fēng)冷卻消除44%、12%、17%、74%的室內余熱。1、2、3、4、ll、12六個(gè)工出外可電功百時(shí)電助百時(shí)留月利用夜間通風(fēng)薔熱可以用新風(fēng)冷卻完全消除室內余熱由以上計算可知,在充分利用呼吸式外窗和新風(fēng)下冷卻的條件下,該建筑的空調制冷主要集中在7,8兩個(gè)月。如果夏季天然氣比電力便宜的話(huà),該建筑更適合于使用吸收式制冷機。以上計算是假設可以使用全新風(fēng)的條件下進(jìn)行的如果設計不使用全新風(fēng),則需延長(cháng)夜間通風(fēng)蓄熱的時(shí)由于夜間新風(fēng)冷卻起到了十分重要的作用,因此采用相變薔能建筑材料就顯得十分必要。(1)氣流:外一外a氣貢:并一內0)氣洗:內→內圖2呼吸式外窗(a)動(dòng)作原理圖;(b)下側風(fēng)閥動(dòng)作詳圖人以上介紹了節能空調設計所需的一些基礎數據計算方4000000法和節能材料設備,下面我們就來(lái)考察如何應用這些方法和工具來(lái)實(shí)施節能空調系統的設計。820考察對象的建筑位于杭州地區,標準層空調面積1128m2。標準層最大總冷負荷為16n陽(yáng)"奸惱M朗9。tMD三77kWw,其中新風(fēng)Y圖4標準層新風(fēng)冷卻能力考察負荷38.399kW,室內經(jīng)常余熱86kW。5結語(yǔ)室內設計狀態(tài):溫度24℃,相對濕度本文就利用全年月平均室外空氣溫度計算方法,45%。新風(fēng)設計參結合呼吸式外窗和相變建筑蓄熱技術(shù)來(lái)探討利用通風(fēng)冷數干球35.7℃,濕海卻的節能空調系統的設計方法。工廠(chǎng)工業(yè)化生產(chǎn)的呼吸球28.5℃,最小風(fēng)式外窗綜合了雙層通風(fēng)玻璃幕墻和氣流窗的功能,不但機設計風(fēng)量為圖3考察對象的標準層平面可以有效地削減外窗空調負荷還可以有效地利用新風(fēng)量3150m3/h?？照{冷卻。相變薔熱建筑材料提高了建筑構件的薔熱能力l80m3/h。加強了利用室外自然冷熱源的能力。按氣流窗的外窗負荷削減率為90%計算,應用氣流窗可以削減24%的標準層最大總冷負荷,可以削減作者中國煤化工19%的計算日累計總冷負荷。CNMHG從計算結果可以看到,杭州地區在6、7、8、9四個(gè)汪敏麗:女,中國聯(lián)合工程公司第一建筑設計研究院高月的里工作時(shí)間段8:020)幾乎沒(méi)有利用室外新風(fēng)級工程師,主要從事暖通專(zhuān)業(yè)的工程設計工作32為第6