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NanjingUniversityofTechnology夏热冬冷地区商场建筑全空气系统全年节能策略研究NanjingUniversityofTechnology总体研究思路负荷特点商场特点商场负荷规律全空气系统形式室内送风状态点与室外气温特点的关系提出室外气候分区方法确定不同气候条件下空调运行策略估算节能效益NanjingUniversityofTechnology目录1、商场建筑特点2、商场负荷特点3、商场空调主要形式4、存在问题5、空调运行策略NanjingUniversityofTechnology1、商场建筑特点NanjingUniversityofTechnology商场建筑—围护结构特点夏热冬冷地区的商场建筑多是低层建筑或者住宅楼的裙房，面积2000-10000m2不等，均属于大体量建筑。大部分商场建筑围护结构均采用的是《公共建筑节能设计标准》出台以前的标准。NanjingUniversityofTechnology商场建筑—人员密度特点数据表明，南京地区商场峰值人员密度为0.7-1人/m2，均值人员密度为0.25人/m2。客流影响因素季节气候节假日商家促销经济状况节假日商场人流情况NanjingUniversityofTechnology商场建筑—照明负荷特点商场一般照明的功率在40w/m2。有时为达到吸引顾客的目的，局部照明功率可达200w/m2。商场照明情景特定功能照明NanjingUniversityofTechnology其他特点营业时间长——夏热冬冷地区商场的每日营业时间为9：00～21：00，长达12小时，全年无休；运营能耗高——冬季，室内设定温度过高;夏季，不良的通风造成空调制冷能耗增加；商场建筑的部分格局会随季节或需求的不同而变动，故要求空调设备具有一定的灵活性。NanjingUniversityofTechnology2、商场负荷特点NanjingUniversityofTechnology商场负荷特点1、商场建筑人员多且复杂，人员负荷和新风负荷占冷负荷的大部分,所占比例约为45-70%，而建筑围护结构负荷所占比例很小，约为15-25%。2、为保证商场的采光和广告效应，商场使用的各种照明设备较多且发热值高导致照明负荷较大，所占比例约为15-30%。NanjingUniversityofTechnology商场室内温度既要考虑顾客的需求，也要考虑商场职工的要求。商场室内环境特点NanjingUniversityofTechnology3、商场空调主要形式节省机房面积，但新风量不够，不利于过渡季节的节能。省去机房面积，节约风管，但存在噪声，且供回水管道多，增加漏水几率，新风量不足处理热湿负荷能力大，过渡季可实现全新风运行，水管少，减少漏水现象占用机房面积大，风道断面尺寸大。VRV系统全空气系统风机盘管+新风系统NanjingUniversityofTechnology4、存在问题1、在过渡季节，对室外新风利用量不足，与室外气候工况结合不够密切。2、商场夏季室内温度设定过低，冬季设定温度过高，是目前商场存在的普遍现象。3、缺乏完善的管理制度，智能化管理水平较低，不能很好的找到空调的启停时机及控制方式。NanjingUniversityofTechnology5、空调运行策略NanjingUniversityofTechnology空调运行策略分区原则全年工况区域划分转换温度定义送风状态点的分析NanjingUniversityofTechnology1•保持商场内部的温、湿度等参数在规范要求范围内；并合理利用波动值，减少使用冷、热源；2•分区适宜，既能较为精确的调节运行，又减少控制、调节的环节；3•避免出现为调节室内温湿度而出现的冷、热量抵消问题；4•（扩大不用冷、热源的时间。冬、夏季，充分利用室内回风，保持最小新风量，节省能量；在过度季，充分利用室外新风的调节能力，推迟或减少实用冷、热源。5.1分区原则NanjingUniversityofTechnology5.2商场的参数信息商场基本参数热工参数w/(m2.k)屋面0.7外墙0.8楼板1.0室内环境参数室内设计温度夏季：26℃冬季：18℃空调季节夏季6-9月；冬季12-2月运营时间：9:00-21:00人员密度0.25p/m2照明功率40w/m2建筑尺寸30m*50m*(4.5m*5)NanjingUniversityofTechnology5.3商场测试（南京）山西路百货温度10月测试数据（℃）功能时间10:0011:0013:0015:0016:00一层地点124.224.224.824.825.2珠宝、鞋卖场一层地点224.825.025.826.026.1三层地点122.922.622.522.422.6衣服卖场三层地点224.223.722.723.423.6室外2122.223.82423.7NanjingUniversityofTechnologyNanjingUniversityofTechnology山西路百货温度1月测试数据（℃）功能时间10:0011:0013:0015:0016:00珠宝、鞋卖场一层地点一9.110.211.411.812.2一层地点二9.810.811.811.912.6三层地点一11.411.712.613.213.8衣服卖场三层地点二10.410.511.812.412.6室外气温0.81.24.13.93.6NanjingUniversityofTechnology南京6-9月份室外气温趋势图NanjingUniversityofTechnology划分原理：利用全空气系统较强的季节性特点，采用同一种空气处理过程方法的相似室外气象参数划分为一个区域统一控制运行5.4全年工况区域划分夏、冬季室外气温与送风温度趋势图注：Th定义为“上转换温度”，Tl定义为“下转换温度”。NanjingUniversityofTechnology在冬季工况下，商场建筑室内设置温度越高，对应的送风状态点随之变高，且增幅较大，空调机组能耗将变高。冬季不同室温下，室外温度与送风温度趋势图NanjingUniversityofTechnology夏季工况划分空调系统夏季工况的分区，N为室内状态点，O为送风状态点，Th、Tl为上、下转换温度。5.6多工况分区及调节策略NanjingUniversityofTechnologyⅠ区处理过程：室外空气状态处于此区内，为夏季最炎热季，送风区域在Tl等温线下方处，hc-hohn-ho。此时尽可能的多采用回风以降低混合点C的焓值，减少空调机组的处理焓差。通常的做法是采用满足卫生要求的最小新风比。Ⅰ区处理过程NanjingUniversityofTechnologyⅡ区处理过程：如果仍采用新风与回风混合，其混合点C点的焓值必将高于新风焓值hw，空调机组处理的焓差hc-ho显然大于hw-ho，即采用混合风的耗冷量将大于直接采用全新风时的耗冷量。此时，应将新风比调为100%。此时尽管hwhn，但是其差值不足以承担室内热量，因此要求表冷器继续供冷。Ⅱ区处理过程NanjingUniversityofTechnologyⅢ区处理过程：室外状态点与送风区域重合，直接将新风送入室内，无冷热量消耗，无需加湿处理。Ⅲ区处理过程NanjingUniversityofTechnologyⅣ区处理过程：送风区域与室内状态点重合，按照理论分析，应将最小新风量加热后送入室内，但在实际运行中，这明显是不合适的。所以，可直接利用室外新风，可根据新回风比控制室内湿度要求，而不消耗热源，达到经济节能的目的。NanjingUniversityofTechnology冬季工况的划分空调系统冬季工况的分区，N’为室内状态点，O’为送风状态点，Th’、Tl’为上、下转换温度。NanjingUniversityofTechnologyⅠ区处理过程：室外空气温度低于冬季下转换温度Tl’，含湿量小于送风点含湿量，送风域在Th’等温线以上。属于较为寒冷的冬季工况。采用最小新风比，对空气加热加湿处理。加湿量为dO’-dC’，加热负荷为室内负荷Qn与新风热负荷Qx之和，即Q=Qn+Gw(iN-iW)，新风量最小，加热量亦最少。Ⅰ区处理过程NanjingUniversityofTechnologyⅡ区处理方法：此区处理方式基本与Ⅰ区相同，区别的是此区不需要加湿处理，采用调节新回风比调节湿度。Ⅱ区处理过程NanjingUniversityofTechnologyⅢ区处理过程：此区室外空气状态落在Th’和Tl’之间，与送风区域重合，湿度dw’do’，应最大量采取新风，不需加热，需加湿处理。Ⅲ区处理过程NanjingUniversityofTechnologyⅣ区处理过程：此区内，送风区域与室内状态点重合，按照理论分析，应将最小新风量加热后送入室内，但在实际运行中，这明显是不合适的。所以，在运行时可将此区整定为夏季运行工况，降低室内温度设定值，直接利用室外新风，根据新回风比控制室内湿度要求，而不消耗热源。NanjingUniversityofTechnologyⅤ区处理过程：在此区内，可视为过渡季，且室内状态点与送风区域重合，直接使用新风，不消耗冷、热源。但室外空气湿度较室外低，可适当加湿，保证湿度环境。Ⅴ区处理过程NanjingUniversityofTechnologyⅥ区处理方法室外状态点与送风区域重合，直接将新风送入室内，无冷热量消耗，无需加湿处理，和夏季Ⅲ区处理情况相似。NanjingUniversityofTechnology各工况分区条件及调节方案工况类型工况区分区条件室内温度调节室内湿度调节冷水阀加热阀加湿阀夏季Ⅰtwth,hwhn冷水量冷水量调节关闭关闭Ⅱtw≥th,hwhn冷水量新回风比调节关闭关闭Ⅲt1twth新回风比新回风比关闭关闭关闭Ⅳtw≤tl新回风比新回风比关闭关闭关闭冬季Ⅰtwtl',dwdo'加热加湿关闭调节调节Ⅱtwtl',dwdo'加热新回风比关闭调节关闭Ⅲtl'twth',dwdo'新风加湿关闭关闭调节Ⅳtl'twth',dwdo'新回风比新回风比关闭关闭关闭Ⅴtltwth,dwdo新风加湿关闭关闭调节Ⅵtltwth,dwdo新回风比新回风比关闭关闭关闭NanjingUniversityofTechnology结合上表和系统工况划分方式可看出，对于空调系统夏季工况，约有58.3%的时间（Ⅰ、Ⅱ区）是耗能运行状态，其余30.3%（Ⅲ、Ⅳ区）是直接采用新风送入室内的，即比不采用多工况分区运行的状态，夏季系统能耗要节约41.7%左右。对于冬季工况：商场建筑基本处耗能运行状态，但是在冬季过渡季工况，商场建筑可以根据表3-1的策略进行调节，达到最大节能目的。根据以上系统所处各区时频分布情况，预计采用该种多工况分区策略的系统，全年空调系统运行能耗可降低约24%。结果分析NanjingUniversityofTechnology结论本文针对夏热冬冷地区商场建筑提出的空调系统多工况分区运行调节方法，既做到保证室内温湿度舒适性要求，又尽量减少或推迟冷、热源的使用，符合节能原则，分区数量也较为合理，便于控制调节，有较为广阔的实际运用前景。随着季节不同，室外空气状态点和送风状态点的位置关系，是空调系统全年运行分区的基础；对建筑物进行负荷分析，确立空调系统的转换温度，是该多工况分区方法的关键。