高层办公建筑空调设计冷负荷与全年耗冷量模拟分析

高层办公建筑空调设计冷负荷与全年耗冷量模拟分析来源：中国论文下载中心[06-04-0114:52:00]作者：管厚林赵加宁编辑：凌月仙仙表5上海分内外区/不分内外区空调系统模拟结果试验号全年耗冷量实际设计冷负荷理论峰值冷负荷供冷时数（kWh/·m2·a）（W/m2）（W/m2）（h/a）定新风焓控新风温控新风各种新风方式各种新风方式定新风焓控新风温控新风1154/145124/126127/129139.3/147.5154.8/163.92610/17641737/13791737/13792207/201177/179181/183209.8/222.4233.1/247.12610/17311737/13741737/13743124/11090/89100/96107.8/113.3115.8/122.22610/16541738/12141738/12144154/153127/133131/137142.8/156.1158.7/172.32610/17611738/13391738/13395208/192148/148163/160164.8/173.0180.3/192.22610/20071738/13531738/13536169/159127/131138/138153.7/170.4168.5/184.32610/16691738/12111738/12117107/9485/8391/87110.5/118.2122.8/131.32610/14331738/11611738/11618187/178155/154165/162196.4/204.2218.2/226.92610/16931738/13191738/13199192/171139/143148/149148.5/163.8157.1/172.72610/18131737/13131737/131310155/157125/131132/137167.5/188.2184.2/204.72610/14761738/11141738/111411171/165123/125131/132123.0/128.8131.1/137.12610/22691737/14481737/144812204/204174/180177/183204.7/220.0227.4/244.52607/18101737/13951737/1395平均169/161133/135140/141155.7/167.2171.0/183.32610/17571738/13021738/1302表3~表5中的模拟结果可供统计分析，同时，还可供工程设计参考之用。将各城市分内外区与否对应的两个多算例的平均“设计冷负荷”再作平均，所得数值就是某城市的设计冷负荷的统计估算值，哈尔滨、北京、上海三城市分别为138.3W/m2，143.9W/m2，161.4W/m2。焓控新风方式下全年耗冷量统计估算值分别为79.5kWh/(m2·a)，114.5kWh/(m2·a)，134.0kWh/(m2·a)。需要指出的是：全年耗冷量、设计冷负荷、峰值冷负荷这三个指标是按单位空调面积给出的，若要改用单位建筑面积给出，由于本文设定的非空调面积比为25%，则以上三个指标都要乘以系数0.75。表中给出的各项指标是在理想的设定下得出的，实际运行管理中较少符合这种理想设定。具体应用时要根据专业知识对报表的有关指标酌情作一些变动。如模拟计算时，设定人员密度、照明散热量、设备散热量在工作时间内不随时间变化、保持稳定，实际使用中是有较大变动的；模拟计算时设定100%使用空调面积，实际上空调空间的使用率（或出租率）不可能一直维持在100%；模拟计算时设定工作时间内空调系统总是开机，总是保证设定的最小新风量，实际使用中业主很可能为了减少运行费用而少开机、关小新风阀。考虑到空调空间的出租率、空调系统的开机率这两个影响较大的因素，一般来说模拟指标要作相应处理后应用。3模拟结果分析本文的正交试验设计中，对于分内外区与不分内外区两种情况，除了建筑面积不一致外，相同试验号的其他共有因素的取值完全一致，故我们可对是否分内外区的影响进行分析。同理我们也将对地区、新风方式对模拟结果的影响进行分析。剩下的影响负荷的11个因素是作为因子安排在正交表中的；这些因素各自的影响程度可通过设计更多次数的、且考虑交互作用的正交表来模拟计算，最后对模拟结果进行正交方差分析考察得出；限于篇幅，本文不作研究。3.1分内外区的影响由模拟结果可知，各城市分内外区时的供冷时数都大于不分内外区的数值，这是因为分内外区设置空调系统时，当外区在过渡季已不需供冷时，内区一般仍需较长时间的小负荷供冷。各城市不分内外区的设计冷负荷（或峰值冷负荷）都大于分内外区的数值，这是因为标准层面积较小的建筑不分内外区，因此围护结构负荷占总负荷的比例较大。各城市是否分内外区时的全年耗冷量大小没有规律。从耗冷量最小的焓控新风方式来看，分内外区时的全年耗冷量总体上要少一些。3.2气候条件的影响由于气候条件的不同，3城市在相同试验条件下得到的结果也不同，计算其之比（不同城市的供冷时数之比意义不大，不考虑），再把12个试验的模拟结果之比作平均（不同于对表3~表5中列出的“平均”项再作有关比值处理，下同），所得的结果具有统计性、代表性，可使设计人员对城市（可代表不同建筑热工分区）间差异有一个宏观上的数量概念，见表6。表6不同城市空调系统模拟结果平均比值全年耗冷量之比设计冷负峰值冷负荷之比荷之比定新风焓控新风温控新风各种新风方式各种新风方式分内外区北京/哈尔滨129%145%145%104%104%上海/哈尔滨136%173%172%116%114%不分内外区北京/哈尔滨132%144%143%104%104%上海/哈尔滨128%165%161%117%116%3.3新风方式的影响由模拟结果可知，各种新风方式下的设计冷负荷或峰值冷负荷是完全相同的。这是因为新风方式不同主要影响过渡季负荷，而设计冷负荷或峰值冷负荷一般都发生在最热月。焓控和温控两种新风方式下的全年供冷时数几乎完全相同，而且这两种新风方式下的供冷时数都比定新风方式下的供冷时数少得多。与气候条件的影响一样，可求出不同新风方式下模拟结果平均比值，见表7。表7不同新风方式下模拟结果平均比值城市分内外区空调系统不分内外区空调系统全年耗冷量之比供冷时数之比全年耗冷量之比供冷时数之比焓/定温/定焓/定温/定焓/定温/定焓/定温/定哈尔滨61.7%65.6%53.2%53.2%64.9%69.7%63.2%63.2%北京68.6%73.5%58.9%58.9%70.9%75.9%63.7%63.6%上海78.4%82.9%66.6%66.6%84.1%87.8%74.6%74.5%注：“焓”、“温”、“定”分别指“焓控新风”、“温控新风”、“定新风”考察表7，可以进一步得出以下结论：①定新风方式下的全年耗冷量最大，而焓控新风要略小于温控新风，说明焓控新风方式最为节能。②与不分内外区相比，分内外区的空调系统在过渡季大量使用新风更能减少耗冷量与供冷时数。③采用焓控新风与温控新风时，哈尔滨空调系统全年耗冷量、供冷时数减小得最多，而上海则最少。4结论本文对高层办公建筑空调设计冷负荷与全年耗冷量等进行了模拟分析，得到了如下结论。①哈尔滨、北京、上海三城市的设计冷负荷统计估算值分别为138.3W/m2,143.9W/m2,161.4W/m2；焓控新风方式下全年耗冷量统计估算值分别为79.5kWh/(m2·a)，114.5kWh/(m2·a)，134.0kWh/(m2·a)。②分内外区与采用不同的新风控制方式对设计冷负荷与全年耗冷量的影响是：（a）分内外区时供冷时数大于不分内外区时的，设计冷负荷小于不分内外区时的；（b）定新风方式下全年耗冷量比全新风方式（焓控、温控）时大很多；焓控新风方式最为节能；（c）分内外区的空调系统在过渡季大量使用新风较不分内外区系统更能减少耗冷量与供冷时数；（d）与采用定新风相比，采用焓控新风与温控新风时，在哈尔滨、北京、上海三城市中，哈尔滨空调系统全年耗冷量、供冷时数减小得最多，而上海则最少。参考文献：[1]翁如璧.现代办公楼设计[M].北京:中国建筑工业出版社,1995.53~56[2]LawrenceBerkeleyLaboratory,UniversityofCaliforniaBerkeley.DOE-2BASICS[M].May1994[3]关颖男,施大德.试验设计方法入门[M].北京:冶金工业出版社,1985[4]管厚林,赵加宁.高层办公建筑空调冷负荷率分布影响因素研究[J].哈尔滨工业大学学报,2004,36(5):688~692