大空间建筑空调与混合通风系统联合的运行节能初探

大空间建筑空调与混合通风系统联合的运行节能初探

广州市建筑科学研究院有限公司广东省广州市510440

摘要:文章首先以设定控制参数、分析气象数据和确定运行策略为切入点,分别阐述了空调与混合通风系统联合运行具有的适用性,然后运用理论与实际相结合的方式,围绕着“空调与混合通风系统联合的运行节能初探”展开了讨论,以期能够在某些方面给从事相关工作的人员以启发。

关键词:大空间建筑;空调;混合通风系统;联合运行

引言:随着社会的发展,绿色建筑理念深入人心,在具有大规模、高能耗、大节能潜力等诸多特性的大空间建筑领域,生态建筑思想具有的重要性日益凸显。以大空间建筑的特性为依据,结合通风原理对空调及混合通风系统的联合运行加以设计,使其代替全程空调发挥应有的作用,能够保证减少建筑能耗这一目标得以实现。由此可以看出,本文所研究内容具有一定的现实意义。

1空调与混合通风系统联合运行的适用性

1.1设定控制参数

如果想要采用自然通风,关键是满足人们在热舒适方面具有的需求。利用大空间建筑内部所设置的传感器检测热环境参数,判断是否可以采用自然通风,或是否需要对机械排风进行开启,达到辅助自然通风的效果。在确定所检测参数时,需要工作人员重点关注的内容为热舒适的评价指标,也可以说,热舒适指标是确定需要对何种参数进行检测的主要依据,但是需要注意一点,适应性模型所对应的热舒适评价指标仅仅包括单一的温度变量,这样做的原因是为后续工程实践的应用提供便利。文中采用的是针对我国南方地区气候特点提出的适应性模型,该模型热舒适区的下边界为18℃,上边界为28℃,并以人体所能承受风速的最大值为前提,但是由于风速及相对湿度都会给人体的舒适性区域带来影响,因此,可接受区间在特定条件下可以提升至30℃。

1.2分析气象数据

以我国广东省广州市为例,作为亚热带湿润季风气候区,广州市特有的气候条件决定了每年七月至九月,超过60%的工作时间,温度均高于28℃,而极端天气及热岛效应的出现,亦在某种程度上增加了应用通风技术的难度,利用空调完成室内热环境的调控工作,成为了人们的共识。另外,在三月、四月及十一月份,温度高于28℃的时间较少,正常情况下,只需要开窗通风,就可以满足大空间建筑内部热环境具有的要求[1]。因此,本文选择五月、六月及十月份,作为研究对象,围绕着空调及混合通风系统的联合运行展开研究。

1.3运行策略的确定

首先将人员区温度设定成控制目标参数,如果人员区温度在过渡季节出现不足舒适温度值上限的情况,就应当通过开启外窗的方式,对室内余热进行消除,使其与人体热舒适持平;如果人员区温度上升,超出舒适温度值的上限,则应当及时启动风机,通过提高风速和带走余热的方式对温度加以控制,使其恢复到舒适温度值的范围;如果混合通风无法达到相关要求,就需要对空调系统进行开启。

2空调与混合通风系统联合的运行节能初探

2.1基于混合通风系统的温度转换

对大空间空调及混合通风系统的联合运行而言,存在的转折点数量共有两个,以温度为依据,由小到大进行排列,首先是将热压通风转换为机械排风辅助热压通风,然后是将机械排风辅助热压通风转换为空调。上文提及的温度转换值与混合通风系统具有的舒适性与其节能效果具有直接联系。根据相关的适应性模型和回归方程,可通过计算得出转换点的温度。计算结果表明:随着室内热源的逐渐增加,转换点温度明显提升,排风压差随之减少。另外,开口形式带来的影响也是十分明显的,若所选择开口形式具有良好的通风效果,那么,系统对排风动力的需求自然会有所减少。

2.2基于混合通风系统的通风潜力

以典型气象年五、六及十月份,大空间建筑运行时所对应的逐时气象资料为依据,与混合通风系统联合的转换点温度进行对比,即可得出在不同开口情况下,室内热源所具有混合通风的潜力。由于一天内温度的波动往往较大,因此,选择度时法作为对潜力进行预测的主要方法是较为科学的。通过对不同时间混合通风系统所对应舒适小时数加以分析,可得出以下结论:首先,混合通风潜力由大到小排列,依次为十月、五月及六月份;其次,过渡季节时,对机械排风辅助热压通风和热压通风加以应用,可以保证工作过程中,至少有70%的时间无需对空调进行开启;最后,十月份时,大空间建筑内部空间具有两个特性,第一是室内热源较小,第二是进风口形式对通风有力,整月需要对空调进行开启的时长不足100小时,其余时间,都可以利用混合通风系统,达到将室内余热消除的效果[2]。

2.3基于混合通风系统的运行节能效益

为保证在大空间建筑内,针对空调及混合通风系统的联合运行所具有节能效益展开的预测具备应有的准确性,工作人员应选择两种不同的开口形式作为能耗计算模型的开口工况,并在分析软件的辅助下,完成对全年逐时能耗的计算模拟,这一过程中需要应用到的空调,具体设计参数见表1。另外,还需要以少于50小时的冷负荷为依据,对建筑空调、通风设备进行选型,并保证制冷机组的装机总容量能够达到2560kW。最后将空调在逐时冷负荷下具体使用能耗对应的计算模型与逐时冷负荷进行联合,即可得出在五、六及十月份时,空调及混合通风系统在联合运行过程中具有的节能值。

表1房间空调具体参数设置

以指定进风口形式为前提,以空调及混合通风系统的联合运行为核心,通过能耗模拟计算,最终可得出以下结论:在我国广州地区,节能率最高可达到约61.5%,节电率的平均值为43kWh/m²,空调及混合通风系统的联合运行具有十分显著的节能效果。但是当大空间建筑进风口高度提升1m后,节能率会由61.5%下降至54.2%,节电率的平均值则由43kWh/m²下降至37.97kWh/m²。另外,一旦位于建筑下侧的进风口形式发生变化,整体节能效益也会随之变化。

结论:

通过对上文所叙述的内容进行分析能够看出,将空调及混合通风系统进行联合运行的目的是控制室内温度,使其始终与人们的需求相符。对大空间建筑而言,一旦人员区温度出现不足舒适温度上限的情况,就应当通过热压通风对室内余热进行消除,如果存在人员区温度比舒适温度上限略高的情况,则需要通过机械排风辅助热压通风对温度进行控制,使其恢复到舒适温度的范围。如果这两种通风方式均无法满足人们的需求,就需要开启空调。

参考文献:

[1]廖坚卫,卢佑波,赖文彬.大空间建筑空调与混合通风联合运行设计与节能研究[J].制冷,2015,33(01):1-6.

[2]李楠,马季,刘皓.夏热冬冷地区居住建筑混合通风系统分析[J].暖通空调,2016,46(07):111-115.

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