水环热泵空调系统运行能耗的参数评价法

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1、水环热泵空调系统运行能耗的参数评价法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

2、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，提出系统运行能耗的静态分析法和计算机动态分析法。本文在此基础上，以系统能耗动态模拟结果为依据，归纳总结出建筑特点（建筑物特征参数）和水环热泵空调系统能耗（能耗评价参数）间的内在关系，从而提出一种能耗评价方法，称为参数评价法。　　1建筑物特征参数　　　　所谓的建筑物特征参数是指用来描述建筑物内外区面积、建筑物内部负荷、新风负荷等特征的参数。本文提出　　1．1建筑物负荷特性参数r　　参数r定义为：　　对于新风单独处理的水环热泵空调系统：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）　　对于水-水热泵处理新风的水环

3、热泵空调系统：　　　　　　　　　　　　　　　　　（2）　　式中　r----建筑负荷特性参数，2；　　　　　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：　　　　　　　　　　　　　

4、　　（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。　地点水环热泵空调系统运行能耗的参数评价法:3建筑负荷特征参数与水环热泵空调系统能耗评价参数之间的关系　　　　研究此问题的目的就是找到如何由建筑负荷特征参数求得水环热泵空调系统能耗评价参数。　　3．1r～1/c＇曲线的绘制　　对于某一建筑，由式（1）、（2）可直接得出建筑负荷特性参数r。而利用空调系统能耗模拟程序，分别模拟出建筑物使用水环热泵空调系统和风机盘管空调系统的能耗情况[2]，再由公式（9）可得c＇值。选取30种不同形式

5、（规模、内部负荷不同）的建筑物进行模拟计算[3]，对上海地区采用新风独立处理的水环热泵空调系统的模拟结果绘于图2上。　　由图2可见，随着r的增大，建筑中的负荷成分不断变化，由余热不足到余热过剩，c＇值也先减小后增加，而其中处于峰值点的建筑便是最适于使用于水环热泵空调系统建筑。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2上海地区采用新风独立处理的水环热泵的空调系统r～1/c＇的相应关系　　在常规空调系统与水环热泵空调热源形式相同的前提下，若忽略泵耗能的差异，仅通过r～1/c＇图就可以评价不同建筑采用水环热泵空调系统的能耗情况。　　例如在热源为燃煤锅炉，条件下，在图2中

6、作r/c＇=1/0.386=2.6的基准线，则满足r=15～452的建筑，其1/c＇值位于其基准线上方，这就是说在上海，新风独立处理的水环热泵空调系统在这类建筑中使用才是节能的。　　按上述方法，同样绘制出新风独立处理的水环热泵空调系统和水/水热泵处理新风的水环热泵空调系统在哈尔滨、北京、上海、广州等地的r～1/c＇图，如图3（a）、（b）。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3四个城市中r～1/c＇曲线　　　　　　　　　　(a)新风单独处理的水源热泵系统(HPFC)；（b）水－水热泵处理新风的水源热泵系统(2时，其系统可不设辅助加热系统。　　　　　　　　　　　　　　　　

7、　　　　　　　　　　　　　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）