水环热泵空调系统运行能耗的参数评价法论文

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　　水环热泵空调系统运行能耗的参数评价法论文摘要水环热泵空调系统是回收建筑余热的一种具有节能和环保意义的空调系统形式。本文是以水环热泵空调系统能耗动态模拟结果为依据，归纳总结出描述建筑特点的参数和空调系统能耗参数间的内在关系，以此来评价建筑物采用水环热泵空调系统是否节能问题。关键词水环热泵节能评价参数法0引言水环热泵空调系统是回收建筑物内余热的系统，它的节能效果和环保效益是与气象条件、建筑特点及辅助热源形式（电锅炉、燃煤锅炉等）等因素有关的。而我国地域辽阔，各地区气象条件差异很大，各地实际建筑形式与特点也各不相同。那么，在什么样的场合选用水环热泵空调系统才能收到最佳的效果和环保效益，这个问题始终是我们工程设计中先要明确的问题。文献1、2曾分析过这个问题.freel2；Ai----建筑内区面积，m2；Ap----建筑外区面积，m2；L----建筑新风量，m3/h；----建筑内部负荷，2；ξ----折算系数，（m2·h）/m3新风负荷以ξ折算为与之相当的周边区面积，经试算，其值为0.2～0.27，通常取为0.24。由此可见，建筑负荷特性参数r的物理概念为建筑物外区单位面积所分摊的建筑内部热量。R越大，表明建筑物内的余热越多。1．2建筑负荷密度y参数定义为：（3）式中----建筑负荷密度，2；A----总面积，m2；----建筑周围边地区当量负荷2，其值见表1。区当量负荷2，其值见表1。地点哈尔滨北京上海广州(2)504030101.3参数rara的定义为（4）式中各符号同式(1)。 参数ra体现了建筑中新风负荷占总负荷的比例。2水环热泵空调系统的能耗评价的比例所谓的水环热泵空调系统的能耗评价参数是指用来描述水环热泵空调系统运行能耗的主要信息。通过几个参数就可对水环热泵空调系统的能耗情况作出恰当的评价。2.1水环热泵空调系统的能耗评价公式文献2中给出E1=N1/ηn+B1/ηh1E2=N2/ηn+B2/ηh2（5）式中：E1、E2----分为常规空调系统（风机盘管加新风）、水环热泵空调系统一次能源的能耗，k2时，其系统可不设辅助加热系统。图5水－水热泵处理新风的水环热泵空调系统k～r曲线1-哈尔滨；2-北京；3－上海；4－广州对于新风独立处理的水环热泵空调系统，由于其新风独立处理，因而其总供热能耗中包括两种性质的能耗。承担房间负荷的水环热泵系统部分的供热能耗特性与反映建筑余热量的建筑负荷参数r有一定的关系，而新风部分的供热能耗与反映新风负荷占总热负荷比例的参数kL有关。为此处理如下：（12）式中：B2r----用于房间供热的热源能耗；BL----用于新风的热源能耗；kr----kr=B2r/B1；kL----kL=BL/B1。新风独立处理的水环热泵空调系统在四个城市中的kr～r，kL～ra的关系示于图6和图7上。当求得c、k后，可由式（8）计算出b参数。图6新风独立处理时水环热泵空调系统kr～r关系图图7新风独立处理时水环热泵空调系统kL～ra关系图1-哈尔滨；2-北京；3－上海；4－广州3．4eb与r的关系 参数eb是常规空调系统的电热能耗比，eb与r的关系示于图8（a）、(b)上。计算中应注意，这里的参数r值应由公式（2）计算得出。图8四城市中的关系图1-哈尔滨；2-北京；3－上海；4－广州4参数评价法的评价步骤4．1取得建筑物的基本参数：建筑地区、周边区面积Ap、内区面积Ai、新风量L及建筑内部负荷。4．2计算建筑负荷特性参数：根据式（1）、（2）、（3）、（4）计算出r、、ra三个负荷特性参数。4．3根据由模拟结果绘制出的图，查得有关参数。（1）参数c由参数r查图3得c′，由参数查图4得pr，则可求得c=c′·pr。（2）参数k对于水--水热泵处理新风的水环热泵空调系统，由参数r查图5得k值；对于新风独立处理的水环热泵空调系统，由参数r查图6得kr，由参数ra查图7得kL，则可求k=kr+kL。（3）参数bb-c·(1-k)（4）参数eb由参数r（由公式（2）求出）查图8可得eb能耗评价曲线；由式（11）亦可算出水环热泵空调系统与常规系统的运行能耗比。5算例北京某建筑，标准层面积2800m2，长×宽=40m×70m内部负荷402，新风负荷30m3/（人·h），人员密度0.1人/m2。取周边区宽5.4m，则外区面积为Ap=（40+70）×2×5.4-5.4m2×4=1071.36m2；内区面积为Ai=40×70-1071.36=1728.64m2；新风量L=0.1×30×2800=8400m3/h。于是，将计算结果列入表2和表3中。根据表中的数据可作出两个系统的能耗评价曲线，见图9。图9水环热泵空调系统能耗评价图 新风单独处理的水环热泵空调系统（HPFC）能耗评价计算表2初始条件地点北京S(m2)2800Sp(m2)1072SI(m2)1728a(m3/h)8400Ldi(/2)40建筑负荷特性参数64.53400.653中间参数（查图得出）c′krPrkL1/2.50.021.250.6能耗评价参数c=c′×PrK=kr+kLb=c×（1-k）eb0.50.620.19见下表水－水热泵处理新风的水源热泵空调系统（2)2800Sp(m2)1072Si(m2)1728a(m3/h)8400Ldi(2)40建筑负荷特性参数22.3940中间参数（查图得出）c′kebPr1/3.10.210.41.16能耗评价参数c=c′×Prkb=c×（1-k）eb0.3740.210.2920.4表4中给出六种空调方案，对于每种水环热泵空调系统方案，总有一个ηnh1值使常规空调系统与之相等。利用能耗评价曲线，可以将每种水环热泵空调系统方案折成与之能耗相当的常规系统方案（ηh1轴上）。则易得出：六个空调方案能耗由少到多，依次为6、2、4、5、3、1。六种空调方案表4方案编号空调系统形式热源形式1风机盘管系统电锅炉ηnh=12风机盘管系统燃煤锅炉ηnh=0.3863新风单独处理的水环热泵系统（HPFC）电锅炉ηnh=14新风单独处理的水环热泵系统（HPFC）燃煤锅炉ηnh=0.3865水源热泵，水-水热泵处理新风（WSHP）电锅炉ηnh=16水源热泵，水-水热泵处理新风（WSHP）燃煤锅炉ηnh=0.386利用公式（11a），可以进一步得出几种空调方案的能耗比。计算结果列入表5中。六个空调方案运行能耗比较表5方案基准方案：1ηnh=1eb=0.4运行能耗：1.0ηnh=1kbη0=kηnh2+b相对能耗2///0.3860.56310.620.190.810.86440.3860.620.190.4290.592510.210.2920.5020.644 60.3860.210.2920.3730.5526结束语水环热泵空调系统是回收建筑物内余热的系统。设计时，应先判断该方案是否节能。为此，提出一种运行能耗的参数评价法，在工程设计中，是有实际应用价值的。