161_香港地区应用空调新风量焓值控制节能潜力研究

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1、香港地区应用空调新风量焓值控制节能潜力研究湖南大学张楠陈友明☆张波程时柏摘要介绍了空调新风量的焓值控制策略，并以TRNSYS为仿真平台，建立了焓值控制器的仿真模型，对香港地区某办公建筑分别使用焓值控制策略与最小新风控制策略时的风量与制冷机负荷进行了对比分析。结果表明，焓值控制策略用于香港地区有着很大的节能潜力。关键词焓值控制;最小新风量;仿真模型;节能1引言空调新风是是保证和改善室内空气品质最主要的途径。新风量不足，室内污染源产生的有害物浓度得不到稀释，容易引起“病态建筑综合症”等相关疾病[1]，影响人体舒适性和健康；大量引入新风虽对改善室内空气品质有

2、益，但很多情况下处理等量新风要比处理回风消耗更多的能量，这势必会加重空调负荷。然而，新风量与节能并不总是矛盾的。在炎热的夏季及寒冷的冬季，减小新风量可以有效地降低空调负荷；而在凉爽的春秋季节，当室外空气的焓值低于回风的焓值时，大量地引入新风可达到降低空调负荷的目的，在一些情况下，空调负荷甚至可降低至零而达到零负荷空调。这种思想可以通过焓值控制来实现[2]。香港位于华南地区，属于典型的海洋性亚热带季风气候。全年气温在5.4℃~34.6℃之间，平均气温23.0℃，而香港的办公建筑全年绝大部分时间都有冷负荷，因此在过渡季大量利用新风将具有巨大节能潜力。2焓值

3、控制的基本思想焓值控制就是根据新风、回风焓值的比较来控制新风量与回风量，以达到节能的目的[3]。当建筑有供冷需求时，可以根据室内外的气候条件将焓值控制分为以下四种情况：A:，则。B:，则。C:，则D:其它,。其中，---室外空气焓值，KJ/Kg(a)；---室内空气焓值，KJ/Kg(a)；---送风焓值，KJ/Kg(a)；---新风量，m3/s；---要求的最小新风量，m3/s；---送风量，m3/s；---建筑冷负荷，KW。在A区，室外空气焓值大于室内空气焓值，处理新风要消耗更多的能量，因此系统新风量取为满足健康要求的最小新风量，将新风负荷降到最低；

4、在B区，室外空气焓值介于送风焓值与室内空气焓值之间，系统全新风运行，充分利用室外新风的冷量；在C4区，室外空气焓值小于送风焓值，且最小新风量带入的冷量不能抵消建筑冷负荷，此时使用一部分新风与回风相混合，不启动制冷机，完全依靠自然冷源来维持制冷工况；在D区，室外空气焓值小于送风焓值，且最小新风量带入的冷量大于建筑冷负荷，此时受最小新风量限制，空调系统进入采暖工况，使用最小新风量以减少热源负荷。图1定风量空调系统新风量的焓值控制图3焓值控制器建模已知空气的干球温度与含湿量，通过公式（1）[4]可以计算出空气的焓值。（1）式中：---空气焓值，KJ/Kg(a

5、)；t---空气的干球温度，℃；d---含湿量，g/Kg(a),可由公式（2）[5][6]、（3）[4]计算。（2）（3）式中：---温度为t时的水蒸气饱和压力，Pa；---相对湿度；---大气压力，Pa。水蒸气饱和压力可以通过Hyland–Wexler方程式精确计算出，但该公式复杂，计算量很大。公式（2）为美国开利空调公司使用的简化计算式，其计算结果与使用Hyland–Wexler方程式获得的数值相差很小。在干球温度0℃~90℃区间，该偏差小于0.05%[5]。通过TRNSYS平台，使用CompaqVisualFortran6.6编写模型，共有inp

6、ut4项：空调运行状态、室外空气温度、室外空气含湿量、建筑负荷；parameter5项：室内空气温度与相对湿度、送风温度与相对湿度、最小需求新风量；output4项：送风量、新风量、新风负荷、制冷机负荷。空调运行状态用一个TRNSYS自带的强迫函数模型进行设置，空调的运行时间为周一至五的8：00~18：00，其值设置为1，其他时间不运行，其值设置为0。4香港地区气候分析以TRNSYS为平台，通过仿真比较香港地区全年的空调室内外空气焓值，并进行分析。其中室外空气温度、相对湿度由TRNSYS自带的气候资料数据文件获得；空调室内温度取为26℃，相对湿度65%

7、。仿真结果见图2。4全年365天（8760小时），除去双休日104天，空调全年运行天数为261天，运行时间为48:00-19:00，一天11小时，一共2871小时。对输出的结果进行筛选发现，在全年空调运行时间里，室外空气焓值小于室内空气焓值的总时数为1362小时，占空调运行时间的47.4%。通过以上对香港地区的气候分析可以看出，在过渡季节空调系统采用新风量的焓值控制策略将有很大的节能潜力。44图2香港地区全年空调室内外焓值比较图5实例分析实例建筑属于办公楼，位于香港英皇道，一共36层，采用多区域变风量全空气系统。其中3~36（第20层为设备层）为办公室

8、，每层都设有一个AHU及数量不等的VAV末端。新风系统分为3个区（3~11层；12~27层；2