置换通风空调系统的节能分析-发表论文__墨水学术,论文发表,发表

所属栏目：城市规划论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:103

副标题#e#
　　置换通风空调系统的节能分析
　　张春王蕊
　　天津市管道工程集团有限公司300041
　　天津市供热办公室300042
　　摘要：随着现代化建筑的发展和人们对居室环境要求的不断提高，建筑能耗不断增长。近年来趋势明显增加，“电荒”等现象的出现和“峰谷电价”等政策的出台说明建筑节能势在必行。置换通风空调系统以其室内空气品质高、热舒适性好和节能效果佳等特点日益受到人们关注。本文以置换通风空调系统的节能性为研究重点，对冷负荷、送风量、送风温度及新风量进行理论探讨。
　　关键词：置换通风空调系统；传统空调系统；节能；制冷量
　　随着全球能源需求的持续增高和人们对生活环境舒适性的不断追求，置换通风系统在国内外的应用越来越广泛。大量研究表明，置换通风具有节能特性。美国Zhivov对于某餐厅在不同气候条件下进行置换通风与混合通风的能耗比较，考虑不同室外空气控制方法——定（变）室外空气量条件，置换通风的能耗均小于混合通风。ShipingHu等对置换通风系统与混合通风系统进行全年能耗比较，虽然置换通风的风机能耗较大，但置换通风系统的全年能耗低于混合通风系统。在我国，李先庭等学者应用DeST软件对置换通风和混合通风进行能耗模拟比较，论证置换通风可节能10％以上。李铮伟等学者对西安某办公楼报告厅的空调系统分别应用置换通风和混合通风系统，在室内（外）设计参数相同的条件下，置换通风的送风量是混合通风送风量的50％，制冷量是后者的78.3％，且室内空气品质明显优于混合通风，人体舒适性好［4］。笔者对影响置换通风空调系统节能性的几个因素进行理论分析，结合置换通风设计及计算方法，对该系统节能效果进行分析与探讨。并论述置换通风空调系统的节能优势。
　　1置换通风系统的节能特性
　　1.1置换通风的优点
　　（1）换气效率高。置换通风的换气效率在50％—67％之间，而理想的混合通风的换气效率为50％。
　　（2）通风效率高。置换通风使室内空气分层，上部污染物质量浓度高于下部区域，其效率通常为100％—200％。传统混合式通风的理论效率最大为100％，实际应用中常为50％—70％。
　　（3）经济性较好。为保证舒适性条件，置换通风的送风温度较传统空调送风温度高，且送风速度较低。与辐射供冷结合时，其经济性会进一步提高：送风量约为全空气系统的10％—20％，提供相同冷量所耗电能将节约5％。
　　1.2置换通风存在问题
　　（1）置换通风产生的竖向温度梯度将影响人体热舒适度。竖向温度梯度过大在降低人体舒适性的同时，还会导致脚踝部位有吹风感。
　　（2）国内外学者对于置换通风系统节能性评价持有不同意见。例如，Seppanen在美国所作实验表明：一个带有热回收器、采用VAV控制的置换通风系统的能耗等于混合通风系统的能耗。
　　2置换通风空调系统的节能性分析
　　针对置换通风系统所存在的问题，以其节能性作为研究重点，从影响空调能耗等方面入手，对置换通风空调系统进行理论分析，并结合XiaoxiongYuan等学者的置换通风设计及计算方法，论证该系统的节能效果。
　　2.1冷负荷
　　采用置换通风进行夏季供冷，室内冷负荷（Qz）主要由三部分组成：室内人员及设备的负荷（Qoc）；上部灯具的负荷（Ql）；围护结构以及太阳辐射的负荷（Qex）。与传统空调系统负荷相比，Qz理论值较小。这是因为：由于置换通风自身特点，室内存在温度梯度，这会使工作区上部空间内的温度值高于设计温度。随房间高度增加，靠近房间上方的室内温度值将≥室外温度，这将使这个房间温度升高。从传热学角度分析，室内温度升高将会使室外向室内传入的热量减少，即使冷负荷Qex所占比例不大，但仍可以带来室内冷负荷Qz的降低。
　　2.2送风量与送风温度
　　（1）送风量
　　为了保证室内的舒适程度，根据ISO7730标准，#p#副标题#e#地板上方为0.1—1.1m的温差应小于3℃，其主要针对的是人体坐姿时的温差要求（考虑站姿时，ASHRAEStandard55－1992建议离地上方为0.1—1.8m的温差同样小于3℃）。传统空调系统的送风量取决于室内总冷负荷（Qk）和送风温差（Δt）的比值，且一般Δt取值较大。显然，比较二者送风量大小，就取决于两者的冷负荷比较和温差比较。空调送风温差大于置换通风工作区内头脚允许温差（可达3—4倍），因此送风量的比较应取决于两者间的冷负荷比较。影响室内冷负荷Qz的因素较多，当工作区冷负荷Qg为主要因素时，置换通风系统的送风量将较大。对于空间较大且工作区负荷占总负荷比例较小，考虑二者温差比较，则置换通风系统送风量将比传统空调送风量稍大、持平或稍小。与之相关，两种送风方式的风机能耗比较也会出现或大、或小、或相等的情况。因此，两者风量比较要由具体情况而定。
　　（2）送风温度
　　置换通风的送风温度ts可以通过地板附近的空气温度tf以及无量纲地面区温升系数θf确定。
　　从舒适性角度进行考虑，送风温度不能过低，其与室温接近。送风温差一般为2℃—4℃，最大不超过6℃。相比较，传统空调送风温度较低。送风温度的提高使得制冷机组内制冷剂的蒸发温度升高，单位制冷量增大，制冷机组制冷效率增大，运行效率提高；同样因送风温度有所提高，可考虑将新鲜空气直接送入工作区，即采用全新风运行。这将进一步改善室内环境条件，降低运行能耗。
　　2.3新风量
　　新风是保证良好室内空气品质的关键，考虑从控制室内有害物的发生量角度确定新风量。在送风参数及排风口处污染物质量浓度相同条件下，将置换通风与传统空调送风方式作比较。以全室为对象，两种送风方式的排污能力相同；而以人员活动区为对象，因置换通风方式存在污染物质量浓度梯度，人员呼吸区污染物质量浓度低于排放污染物质量浓度，所以置换通风的排污能力优于传统空调送风。在保证同样的室内空气品质时，置换通风的通风效率高，因此置换通风所需新风量少，风机能耗降低，节能效果提高。
　　3结论
　　（1）能耗因素分析和实例论证，置换通风空调系统的节能效果明显，为其节能研究提供理论和设计参考。
　　（2）与传统空调系统比较，置换通风空调系统送风量节省55.29％，降低风机运行能耗；在冷负荷方面，节省冷量56.16％，减少制冷机组能耗。
　　（3）计算得到置换通风空调系统新风量、换气次数、制冷量与节能率的变化关系。在换气次数增大至2.6次／h，该系统仍可节约冷量19.84％。
　　参考文献：
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　　[2]陆亚俊,马最良,邹平华.暖通空调[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.
　　[3]李先庭,赵彬,林波荣,等.置换通风与混合送风供冷季运行能耗比较[J].暖通空调,2002,32(5):122-125.
　　[4]李铮伟,刘艳华,周敏.某报告厅空调系统的设计及其能耗分析[J].建筑热能通风空调,2004,23(2):44-46.
　　[5]武文斐.多污染源置换通风研究[J].内蒙古科技与经济,2002(5):76-78.
　　[6]李龙宇.置换通风的原理及应用[J].通风除尘,