辐射供冷系统的节能性分析

2012-08-22彭鹏

资源节约与环保 2012年4期

彭鹏

(天津大学建筑设计规划研究总院，天津 300073）

1 引言

辐射供冷+独立新风系统是一种节能、舒适的空调方式。这种空调系统中，独立新风和冷却顶板是两个平行的子系统，独立新风系统用来解决通风换气问题，承担新风负荷、湿负荷及部分显热负荷，剩余的显热负荷则由冷却顶板来承担。这两种技术系统的结合也是温湿度分离控制技术的一个具体体现，相关的工程热力学分析已经说明了它们的节能效果[1]。

本文结合中国华北地区典型气候特点，采用温频法，以某一办公建筑为例，计算讨论辐射供冷+独立新风系统空调期间能耗量，通过与常规空调系统（风机盘管+.新风）能耗的比对，定量分析辐射供冷系统在中国华北地区应用的节能效果。

2 能耗计算方法

温频法（B I N方法）是一种简化的建筑能耗计算方法，其首先根据某地气象数据，统计出一定温度间隔的温度段各自出现的小时数。然后分别计算在不同温度频段下的建筑能耗，并将计算结果乘以各频段的小时数，相加便可得到全年的能耗量。

B I N方法假设围护结构负荷（包括日射及温差负荷）可变换成室外气温的线性关系。取温度段的中间温度（平均温度）作为代表温度，该温度段内温度出现的小时数就是代表温度出现的小时数，用代表温度计算出负荷乘以频数是该温度段的能耗。

B I N方法中，新风的潜热负荷与室外空气含湿量存在线性关系，含湿量取决于该频段的中点温度和平均湿球温度（对应的各小时湿球温度的平均值）。

辐射供冷+独立新风系统实现了温湿度的独立控制，总的能耗应分两部分进行计算，包括冷却顶板系统和独立新风系统。系统的这种特点决定了温频法的适用性，原因如下：

（1）温频法中室内负荷的计算对应于冷却顶板系统所承担的显热负荷。而且由于能耗是分频段进行计算的，所以考虑了空调系统设备的部分负荷性能。

（2）新风负荷计算对应于独立新风系统能耗。

但是由于独立新风系统承担室内潜热负荷，在室内人员变动不大的情况下，可以认为室内潜热负荷和新风量是一定的。这样，送风状态点是一定的。因此，新风负荷只取决于室外空气的逐时气象参数，与室外温度无关。而且B I N方法中某一频段含湿量的计算，是依据该频段中点的干球温度及对应的湿球温度的平均值得出的，它没有体现出负荷受温、湿度同时作用的变化。因此，用温频法计算的新风能耗结果会偏离实际情况的结果。

3 天津市B I N气象参数分析

根据天津地区典型气象年的逐时参数报表，以2℃温差作为一个温频段，得到天津地区空调期B I N气象参数[2-4]。空调机组冬夏季8:00-18:00运行，其B I N气象参数见表1。

4 辐射供冷系统能耗计算

4.1 建筑模型

本文以天津地区某一虚拟办公建筑（20×15×3m）为研究对象，取夏季室内温度27℃，相对湿度50%，冬季温度20℃，相对湿度50%。在此办公楼内每层平均35人，四层共140人工作。每人新风量30m3/h。总建筑面积1200m2。工作时间8：00—18：00，空调期内室内保持正压，可不计算渗透负荷。照明设备负荷按18W/m2，工作时间使用，同时使用系数0.5。

图2 辐射供冷系统的系统形式

4.2 辐射供冷系统模型建立

辐射供冷系统的系统形式见图2

该系统的特点是新风机组冷冻水供水与冷却吊顶冷冻水供水由独立运行的两个冷水机组分别供给。冷却吊顶要求的供水温度较高，一般在16℃左右，如果制冷机直接制备这样较高温度的冷冻水，相应地可提高制冷机组的蒸发温度，改善制冷机的性能系数，进而降低其能耗。冷却顶板冷冻水大水流量通常采用二级泵系统来实现。在过渡季节使用深井水作为冷源是可行的。