建筑物空调逐时负荷计算方法探讨.pdf
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建筑物空调逐时负荷计算方法探讨,x梅海峰 曹家枞 林星春 朱冬林(东华大学)摘 要 提出预测建筑物空调冷负荷的计算方法,根据建筑物夏季某天(几天) 的逐时冷负荷的测量结果,可以确定与建筑热工特性有关的参数,结合上海地区标准气象年数据可预测建筑整个空调季的逐时冷负荷。该方法是一种便于工程技术人员使用的逐时负荷简易算法。利用...
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建筑物空调逐时负荷计算方法探讨
X
梅海峰 曹家枞 林星春 朱冬林
(东华大学)
摘 要 提出预测建筑物空调冷负荷的计算方法,根据建筑物夏季某天(几天) 的逐时冷负荷的测量结果,
可以确定与建筑热工特性有关的参数,结合上海地区标准气象年数据可预测建筑整个空调季的逐时冷负
荷。该方法是一种便于工程技术人员使用的逐时负荷简易算法。利用该方法对上海地区某建筑物的空调
负荷进行具体的计算分析。
关键词 冰蓄冷 逐时负荷 热工特性
Study of the hourly load calculation method for building
air2conditioning system
Mei Haifeng Cao J iacong Lin Xingchun Zhu Donglin
(Donghua University)
ABSTRACT An model of forecasting of the load of building air2condition was advanced. Based
on one day’s hourly load of a building in summer , parameter only related with building’s ther2
mal performance were obtained. According to the standard weather year’s data of Shanghai ,
the hourly air condition load of the building for certain season can be calculated. This method is
convenient for technicians to calculate hourly load. Taking one building in Shanghai region as
example , the detailed calculation and analysis have been processed.
KEY WORDS ice storage ; hourly load ; thermal performance
近年来电力能源的短缺使得冰蓄冷空调更显
示出其强大的生命力,这是由于它特有的移峰能力
及显著的经济性。但是目前却没有一套适合工程
技术人员对蓄冷空调系统进行经济评价的简易而
且较为精确的方法。为了能够进行较为精确的能
耗及经济分析,冰蓄冷系统也要求进行较为严格精
确的负荷计算,即逐时负荷计算。进行逐时负荷计
算的另外一个显著优点是便于系统运行策略的优
化和控制。当前,制冷空调行业工程技术人员运用
较为广泛的负荷计算方法有计算机模拟计算(如
DOE - 2 ,DesT 等) 和人工简化计算法(如度日法、
当量系数法、温频法等) 。在这两种计算方法中,前
者较为精确,但不便于技术人员熟练掌握及操作;
而后者没有涉及到逐时负荷的计算,不适用于冰蓄
冷空调系统[1 ] 。因此,笔者提出一种简便的建筑
物逐时负荷计算方法, 也适用于冰蓄冷空调系统。
1 空调逐时负荷的推导
空调系统冷负荷主要由两部分组成:通过围护
结构的得热量而形成的冷负荷和室内热湿源的散
热散湿形成的冷负荷,其中室内热湿源包括工艺设
备散热散湿、照明散热以及人体散热散湿等。对于
一确定建筑物,可以认为室内热湿源的散热散湿形
成的冷负荷为一基本不变的部分;另外一部分冷负
荷为与室外计算参数相关的冷负荷,不过这一部分
中由相对湿度引起的冷负荷与室外计算温度和太
阳辐射关联较弱,在计算中可不单独列出进行计
算。所以空调系统冷负荷可以通过下式进行计算:
Q = Q1 + Q2 = KFΔ T + Q2
第6 卷 第6 期
2 0 0 6 年1 2 月
制冷与空调
REFRIGERATION AND AIR - CONDITIONING
23226
X 收稿日期:2006204224
通讯作者:梅海峰,Email :mhf . 2001 @163. com
. 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
其中: Q 为空调系统冷负荷( kW) ; Q1 为通过围护
结构得热量形成的冷负荷(kW) ; Q2 为通过室内热
湿源散热散湿形成的冷负荷(kW) ; K 为围护结构
传热系数(W/ (m2 ·℃) ) ; F 为围护结构的面积
(m2) ;Δ T 为围护结构传热温差( ℃) 。
对上述公式各参数项进行扩展,首先可以以北
京时间正午十二时为坐标原点,时刻作为横坐标,
太阳高度角的余弦值作为纵坐标,太阳高度角变化
速度满足ω=
2π
T
=
2π
24
=
π
12
,这样在标准情况下,零
点的太阳高度角余弦值为cos [
π
12 ×( 0 - 12) ]
= - 1 ,早上六点的太阳高度角余弦值为cos[
π
12 ×
(6 - 12) ] = 0 ,正午十二点的太阳高度角的余弦值
为cos[
π
12 ×(12 - 12) ] = 1 。依此类推,下午十八点
和晚上二十四点的太阳高度角的余弦值分别为0
和- 1 ,可见某地太阳高度呈现正弦或者余弦规律
变换,这样可以将太阳高度角因素和围护结构的滞
后因子考虑进传热系数K ,即传热系数成余弦周
期性变化,因此,
K = K(τ,φ) = KOcos[ω(τ - 12) - φ] 。
实际上北京时间位于120°,上海时间121°,地
球每小时自转过15°,所以对时刻进行修正,上式
变为:
K = K(τ,φ) = KOcos[ω(τ - 12 +
1
15
) - φ]
实际上日照时间并不是严格等于12 小时,应
将时刻修正到日照时间为12 小时的当量时刻。设
日出时刻为τr ,日落时刻为τf ,则(τ- 12) 可修正
为:
(τ - 12) × 6
1
2
(τf - τr )
=
12
τf
- τr
×(τ - 12)
此时可得到:
K = K(τ,φ) = KOcos[ω(τ - 12 +
1
15
) - φ]
= KOcos[
π
τf
- τr
(τ -
179
15
) - φ]
另外将围护结构的衰减因子考虑进围护结构传热
温差中,所以可将围护结构传热温差修正为:
Δ T = Δ Tinst (1 - e- a)
综上所述,考虑到因为空调季节传热温差和室
内热源散热所形成的冷负荷恒大于等于零,所以系
统的冷负荷可以由下式计算得到:
Q = Q1 + Q2 = KFΔ T + Q2
= A cos
π
τf
- τr
(τ -
179
15
) - φ ×
Δ Tinst (1 - e- a) + Q2
其中A = K0 F ,Δ Tinst = tw - 26 , tw 为室外温度
( ℃) 。
2 实例应用
在应用中,对逐日负荷进行估算无异于软件计
算。故实际运用中应结合当地气象参数对空调时
间进行相应的分段,估算出气象参数相近的时间段
的逐时负荷,并加以利用。
下面对上海地区某建筑的冰蓄冷系统进行分
析,取该建筑物某一天的空调冷负..
X
梅海峰 曹家枞 林星春 朱冬林
(东华大学)
摘 要 提出预测建筑物空调冷负荷的计算方法,根据建筑物夏季某天(几天) 的逐时冷负荷的测量结果,
可以确定与建筑热工特性有关的参数,结合上海地区标准气象年数据可预测建筑整个空调季的逐时冷负
荷。该方法是一种便于工程技术人员使用的逐时负荷简易算法。利用该方法对上海地区某建筑物的空调
负荷进行具体的计算分析。
关键词 冰蓄冷 逐时负荷 热工特性
Study of the hourly load calculation method for building
air2conditioning system
Mei Haifeng Cao J iacong Lin Xingchun Zhu Donglin
(Donghua University)
ABSTRACT An model of forecasting of the load of building air2condition was advanced. Based
on one day’s hourly load of a building in summer , parameter only related with building’s ther2
mal performance were obtained. According to the standard weather year’s data of Shanghai ,
the hourly air condition load of the building for certain season can be calculated. This method is
convenient for technicians to calculate hourly load. Taking one building in Shanghai region as
example , the detailed calculation and analysis have been processed.
KEY WORDS ice storage ; hourly load ; thermal performance
近年来电力能源的短缺使得冰蓄冷空调更显
示出其强大的生命力,这是由于它特有的移峰能力
及显著的经济性。但是目前却没有一套适合工程
技术人员对蓄冷空调系统进行经济评价的简易而
且较为精确的方法。为了能够进行较为精确的能
耗及经济分析,冰蓄冷系统也要求进行较为严格精
确的负荷计算,即逐时负荷计算。进行逐时负荷计
算的另外一个显著优点是便于系统运行策略的优
化和控制。当前,制冷空调行业工程技术人员运用
较为广泛的负荷计算方法有计算机模拟计算(如
DOE - 2 ,DesT 等) 和人工简化计算法(如度日法、
当量系数法、温频法等) 。在这两种计算方法中,前
者较为精确,但不便于技术人员熟练掌握及操作;
而后者没有涉及到逐时负荷的计算,不适用于冰蓄
冷空调系统[1 ] 。因此,笔者提出一种简便的建筑
物逐时负荷计算方法, 也适用于冰蓄冷空调系统。
1 空调逐时负荷的推导
空调系统冷负荷主要由两部分组成:通过围护
结构的得热量而形成的冷负荷和室内热湿源的散
热散湿形成的冷负荷,其中室内热湿源包括工艺设
备散热散湿、照明散热以及人体散热散湿等。对于
一确定建筑物,可以认为室内热湿源的散热散湿形
成的冷负荷为一基本不变的部分;另外一部分冷负
荷为与室外计算参数相关的冷负荷,不过这一部分
中由相对湿度引起的冷负荷与室外计算温度和太
阳辐射关联较弱,在计算中可不单独列出进行计
算。所以空调系统冷负荷可以通过下式进行计算:
Q = Q1 + Q2 = KFΔ T + Q2
第6 卷 第6 期
2 0 0 6 年1 2 月
制冷与空调
REFRIGERATION AND AIR - CONDITIONING
23226
X 收稿日期:2006204224
通讯作者:梅海峰,Email :mhf . 2001 @163. com
. 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
其中: Q 为空调系统冷负荷( kW) ; Q1 为通过围护
结构得热量形成的冷负荷(kW) ; Q2 为通过室内热
湿源散热散湿形成的冷负荷(kW) ; K 为围护结构
传热系数(W/ (m2 ·℃) ) ; F 为围护结构的面积
(m2) ;Δ T 为围护结构传热温差( ℃) 。
对上述公式各参数项进行扩展,首先可以以北
京时间正午十二时为坐标原点,时刻作为横坐标,
太阳高度角的余弦值作为纵坐标,太阳高度角变化
速度满足ω=
2π
T
=
2π
24
=
π
12
,这样在标准情况下,零
点的太阳高度角余弦值为cos [
π
12 ×( 0 - 12) ]
= - 1 ,早上六点的太阳高度角余弦值为cos[
π
12 ×
(6 - 12) ] = 0 ,正午十二点的太阳高度角的余弦值
为cos[
π
12 ×(12 - 12) ] = 1 。依此类推,下午十八点
和晚上二十四点的太阳高度角的余弦值分别为0
和- 1 ,可见某地太阳高度呈现正弦或者余弦规律
变换,这样可以将太阳高度角因素和围护结构的滞
后因子考虑进传热系数K ,即传热系数成余弦周
期性变化,因此,
K = K(τ,φ) = KOcos[ω(τ - 12) - φ] 。
实际上北京时间位于120°,上海时间121°,地
球每小时自转过15°,所以对时刻进行修正,上式
变为:
K = K(τ,φ) = KOcos[ω(τ - 12 +
1
15
) - φ]
实际上日照时间并不是严格等于12 小时,应
将时刻修正到日照时间为12 小时的当量时刻。设
日出时刻为τr ,日落时刻为τf ,则(τ- 12) 可修正
为:
(τ - 12) × 6
1
2
(τf - τr )
=
12
τf
- τr
×(τ - 12)
此时可得到:
K = K(τ,φ) = KOcos[ω(τ - 12 +
1
15
) - φ]
= KOcos[
π
τf
- τr
(τ -
179
15
) - φ]
另外将围护结构的衰减因子考虑进围护结构传热
温差中,所以可将围护结构传热温差修正为:
Δ T = Δ Tinst (1 - e- a)
综上所述,考虑到因为空调季节传热温差和室
内热源散热所形成的冷负荷恒大于等于零,所以系
统的冷负荷可以由下式计算得到:
Q = Q1 + Q2 = KFΔ T + Q2
= A cos
π
τf
- τr
(τ -
179
15
) - φ ×
Δ Tinst (1 - e- a) + Q2
其中A = K0 F ,Δ Tinst = tw - 26 , tw 为室外温度
( ℃) 。
2 实例应用
在应用中,对逐日负荷进行估算无异于软件计
算。故实际运用中应结合当地气象参数对空调时
间进行相应的分段,估算出气象参数相近的时间段
的逐时负荷,并加以利用。
下面对上海地区某建筑的冰蓄冷系统进行分
析,取该建筑物某一天的空调冷负..
