节能空调系统的设计

通|空|调Hv&ac能空调系统的设计Saving-energy Air-conditioning System Design汪敏丽中国联合工程公司【摘要】利用全年月平均逐时宣外空气温度计算方法,结合呼吸式外窗和建筑构造体蓄热技术来探讨利用通风冷却的节能空调系统的设计方法。工厂工业化生产的呼吸式外窗综合了双层通风玻璃幕墙和气流窗的功能,不但可以有效地削减外窗空调负荷,还可以有效地利用新风冷却。相变蓄热建筑材杆提高了建筑构件的蓄热能力,加强了利用室外自然冷热源的能力【关键词】自然能源;通风冷却;节能空调系统(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随着地球温暖化的日益加剧,节能减排的任务日 mum temperature)和月平均日最低温度( Daily mini-益艰巨。在都市建设领域,需要进一步加强大规模新建 mum temperature),以及空调负荷计算所用的日较差模建筑物的节能性,以及提高利用自然能源的能力。作为比系数( Percentage of daily temperature range)算出从事建筑设计的工作人员,一方面承担着节能减排的社月平均日最高温度和月平均日最低温度可来自世界气象会责任,同时又承担着少投资多产出的用户责任。因组织公布的杭州地区气候信息。此,传统的最大负荷设计方法已经不能适应当前社会的需要。理论上,可以通过用电子计算机进行全系统全年工况运行仿真模拟来优化设计,但实际上,由于各种技式中::—时刻的室外计算(干球)温度,℃;术的飞跃进步,使得计算机仿真在建筑设备设计领域总月平均日最高温度,℃;赶不上其他技术的进步,空调设计中应用其变得不可月平均日最低温度,℃行。因此,需要找出一种简单易行的全年工况运行方法τ时刻的日较差模比系数;来辅助空调设计。本文就利用自然能源的设计,提出了时刻全年月平均室外空气温度计算方法,结合呼吸式外窗来探讨利用通风冷却的节能空调系统设计方法表1空调负荷计算日较差模比系数月平均室外空气逐时计算(干球)温度中国煤化工CNMHG 4 I月平均室外空气逐时计算(干球)温度可用式(1)根据月平均 Monthly mean)日最高温度( Daily maxi30筅第6HV& ac度时和日度时欧洲在评价采暖需要度或釆暖能耗时导入了“度盘~2国日( Degree day)”的度量单位。但当我们在探讨空调时,特别是间歇空调时,仍然沿用“度日”的概念就勉P12为其难了。因此,本文将时间单位缩短为小时,引进“度时( Degree dour)”的概念,用“度时”来衡量新风冷却能力。同时引进“白度时 Daily degree hour)”的概念以区别传统的“度日”,用“日度时”来衡量日平均新风冷却能力。DH=t-tDDH=∑(t-t)(3)能力,21:00-7:00为构造体蓄冷可利用的新风冷却能力从计算结果来看,杭州地区在6、7、8、9四个月式中:DH一空调的度时,℃·h的里工作时间段(8:00~20:00)里几乎没有直接利用室DDH—空调的日度时,c·h/day;外新风进行新风冷却的条件,但是在其他八个月份都有t1——室内空调设计温度,℃;直接利用室外新风进行新风冷却的条件。甚至有五个月逐时室外计算温度,℃;的时间可以用全新风。因此,从节能设计角度来看,设日平均空调时间,h/day。计新风系统(新风竖井风道,新风机)时有必要考虑采对于新风冷却,新风量受最低送风温度限制。因用全新风空调,或采用呼吸式外窗(墙)设计。此,新风冷却的度时和日度时分别为:对于非工作时间段构造体薔冷来说,杭州地区只有7、8两个月里没有条件。所以,当考虑采用PCM(24)( Phase Change Material,相变材料)建筑材料进行构DBa1q-6(<1造体薔冷/蓄热空调时,可根据图l所示的新风冷却能力设计新风系统,或采用呼吸式外窗(墙)设计。+∑(1-)3呼吸式外窗式中:DH新风冷却的度时,℃·h;DDH—新风冷却的日度时,℃·h/day随着高层建筑的发展和建筑材料技术的进步,现最低送风温度下限,℃代建筑物的外围护结构做得越来越气密,从而使得新风部分新风的空调时间,℃;冷却不得不完全依赖管道竖井。这不但要耗费大量的风最大新风的空调时间,h/day机动力,更要占用大量的建筑辅助面积。因此,日本开发了的一种呼吸式外窗,以直接利用新风,减小管道竖当室外温度低于空调机防冻温度时,需加热新风井占地面积。至空调机防冻温度t,DH。和DDH计算中取t为to这种呼吸式外窗不同于一般的现场装配的双层对于夏季工况,当DH为负值(室外温度高于空调通风玻璃幕墙,它是一种工厂生产的双层气流窗组合设室内设定温度)时,新风没有冷却效果,故取DH为零。备。与预制混凝士墙板一样,组件完全在工厂生产,在对于冬季工况,当DH为正值(室外温度低于空调室内现场只是就位安装和管线连接。与其他气流窗不同的设定温度)时,新风没有加热效果,故也取DHa为零。是,一般气流窗不能将室外空气引进室内,而这种呼吸空调室内设计温度为24℃,送风温度下限为式外墙可以将外空气引讲客内它既可以像气流窗那0℃,空调机防冻温度为5℃,空调服务时间为样工亻中国煤化工象双层通风玻璃幕墙8:00-20:00的场合,按这些条件算出的杭州地那样CNMHG像普通可开启玻璃区的DDH如图1所示。窗那样工作(气流:外→内)。图1中,8:00~20:00为工作时间可利用的新风冷却使用这种呼吸式外窗,除了可以像普通气流窗2009年第6期·31暖通」空|调HV&Ac那样削减90%以上的外窗空调负荷,还可以实施工进行新风冷却的条件。但其他月份还是可以直接利用室作时间段的新风冷却,以及实施夜间非工作时间段外新风进行新风冷却的。根据室外空气温度和空调机风的构造体薔冷。量,我们可以分析新风冷却的冷却能力。图4为标准层4空调系统的节能设计分析空调机新风冷却能力的计算结果。由计算可知,7、8两个月,包括夜间非工作时间段(21:00-7:00),用室外进行新风冷却的利用率为零。5、6、9、10四个月,额具利用夜间通风蓄热,分别可以利用新风冷却消除44%、12%、17%、74%的室内余热。1、2、3、4、ll、12六个工出外可电功百时电助百时留月利用夜间通风薔热可以用新风冷却完全消除室内余热由以上计算可知,在充分利用呼吸式外窗和新风下冷却的条件下,该建筑的空调制冷主要集中在7,8两个月。如果夏季天然气比电力便宜的话,该建筑更适合于使用吸收式制冷机。以上计算是假设可以使用全新风的条件下进行的如果设计不使用全新风,则需延长夜间通风蓄热的时由于夜间新风冷却起到了十分重要的作用,因此采用相变薔能建筑材料就显得十分必要。(1)气流:外一外a气贡:并一内0)气洗:内→内图2呼吸式外窗(a)动作原理图;(b)下侧风阀动作详图人以上介绍了节能空调设计所需的一些基础数据计算方4000000法和节能材料设备,下面我们就来考察如何应用这些方法和工具来实施节能空调系统的设计。820考察对象的建筑位于杭州地区,标准层空调面积1128m2。标准层最大总冷负荷为16n阳"奸恼M朗9。tMD三77kWw,其中新风Y图4标准层新风冷却能力考察负荷38.399kW,室内经常余热86kW。5结语室内设计状态:温度24℃,相对湿度本文就利用全年月平均室外空气温度计算方法,45%。新风设计参结合呼吸式外窗和相变建筑蓄热技术来探讨利用通风冷数干球35.7℃,湿海却的节能空调系统的设计方法。工厂工业化生产的呼吸球28.5℃,最小风式外窗综合了双层通风玻璃幕墙和气流窗的功能,不但机设计风量为图3考察对象的标准层平面可以有效地削减外窗空调负荷还可以有效地利用新风量3150m3/h。空调冷却。相变薔热建筑材料提高了建筑构件的薔热能力l80m3/h。加强了利用室外自然冷热源的能力。按气流窗的外窗负荷削减率为90%计算,应用气流窗可以削减24%的标准层最大总冷负荷,可以削减作者中国煤化工19%的计算日累计总冷负荷。CNMHG从计算结果可以看到,杭州地区在6、7、8、9四个汪敏丽:女,中国联合工程公司第一建筑设计研究院高月的里工作时间段8:020)几乎没有利用室外新风级工程师,主要从事暖通专业的工程设计工作32为第6