關(guān)于空調(diào)機(jī)組負(fù)荷修正值與節(jié)能的分析

譚濤

摘 要： 隨著我國政府提出的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會創(chuàng)建理念影響力不斷提升，學(xué)界對空調(diào)機(jī)組能耗的重視程度日漸提升，基于此，本文就空調(diào)機(jī)組冷負(fù)修正值計(jì)算展開分析，并結(jié)合仿真分析證明了計(jì)算的可行性，最終提出了針對性較強(qiáng)的空調(diào)機(jī)組節(jié)能策略，希望由此能夠?yàn)橄嚓P(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞： 空調(diào)機(jī)組；負(fù)荷；得熱量增量

前言：空調(diào)機(jī)組能耗在建筑物總體能耗中但比較大，而為了實(shí)現(xiàn)空調(diào)機(jī)組的節(jié)能水平提升，合理確定空調(diào)設(shè)備容量這一前提必須得到滿足，這便需要進(jìn)行冷負(fù)荷大小的計(jì)算。不過在筆者的實(shí)際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，我國當(dāng)下空調(diào)機(jī)組冷負(fù)荷計(jì)算主要采用基本負(fù)荷疊加方法，但由于這種方法不能將非量化數(shù)據(jù)納入計(jì)算，這就使得該方法不能高質(zhì)量滿足復(fù)雜多變的應(yīng)用場所，而為了彌補(bǔ)這種不足，正是本文就空調(diào)機(jī)組冷負(fù)修正值計(jì)算與節(jié)能展開具體研究的原因所在。

1.空調(diào)機(jī)組冷負(fù)修正值計(jì)算

基本負(fù)荷疊加方法不能將非量化數(shù)據(jù)納入計(jì)算，而為了保證空調(diào)機(jī)組冷負(fù)荷計(jì)算能夠適用于多種場所，本文提出了基于案例推理方法的冷負(fù)修正值計(jì)算方法。

1.1傳統(tǒng)冷負(fù)荷計(jì)算方法

在空調(diào)房間夏季得熱量的計(jì)算中，這一計(jì)算需要結(jié)合外墻和屋頂傳入的熱量Q1、外窗進(jìn)入的熱量Q2、太陽輻射進(jìn)入的熱量Q3、人體散發(fā)的熱量Q4、白熾燈散發(fā)的熱量Q5、熒光燈散發(fā)的熱量Q6、工藝電氣設(shè)備散發(fā)的熱量Q7，各項(xiàng)熱量形成的冷負(fù)荷計(jì)算公式如下所示：

外墻和屋頂傳入的熱量Q1=K·F·[tH+td]-tn]

外窗進(jìn)入的熱量Q2=K·F·[twτ-tn]

太陽輻射進(jìn)入的熱量Q3=a·qft·F·Cs·Cn

人體散發(fā)的熱量Q4=Q4=q·n·n`

白熾燈散發(fā)的熱量Q5=P

熒光燈散發(fā)的熱量Q6=nP

工藝電氣設(shè)備散發(fā)的熱量Q7=P1

表1對公式涉及的內(nèi)容信息進(jìn)行了直觀展示，由此便可以確定空調(diào)的冷負(fù)荷量為

，逐時(shí)計(jì)算時(shí)空調(diào)的冷負(fù)荷量則為 [1]。

表 1 公式信息展示

1.2得熱量的修正值計(jì)算方法

1.2.1計(jì)算思路

結(jié)合Q1與Q2的計(jì)算公式不難發(fā)現(xiàn)，外墻、屋頂、外窗的得熱量均為溫度函數(shù)，而同時(shí)考慮溫度的時(shí)變和測量滯后性便不難發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用傳統(tǒng)冷負(fù)荷計(jì)算方法開展的相關(guān)設(shè)計(jì)必將導(dǎo)致空氣調(diào)整量滯后，空調(diào)機(jī)組的空氣調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)要求也無法實(shí)現(xiàn)；結(jié)合Q1、Q2、Q3的計(jì)算公式不難發(fā)現(xiàn)，公式中涉及的相應(yīng)未知?jiǎng)討B(tài)時(shí)變特性也必須被納入空調(diào)機(jī)組冷負(fù)荷計(jì)算范疇，因此逐時(shí)計(jì)算時(shí)空調(diào)的冷負(fù)荷量Qk的計(jì)算公式便可以轉(zhuǎn)變?yōu)镼k`=Qk+△Qk。結(jié)合上文關(guān)于傳統(tǒng)冷負(fù)荷計(jì)算方法的分析不難發(fā)現(xiàn)，影響△Qk的多為不確定因素，而這就使得△Qk難以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)意義上的量化計(jì)算，因此本文提出了將空調(diào)機(jī)組在運(yùn)行過程中存在的大量風(fēng)量調(diào)整作為計(jì)算的△Qk知識，通過這種案例推理方法，便能夠通過解決相似問題給出求解△Qk的解決方法[2]。

1.2.2計(jì)算準(zhǔn)備

在應(yīng)用案例推理法進(jìn)行的△Qk計(jì)算中，這一計(jì)算需要首先建立熱量修正值案例庫，這一案例庫由對得熱量調(diào)整量有影響的因素組成，結(jié)合數(shù)據(jù)庫形式進(jìn)行存儲便能夠?yàn)楹罄m(xù)計(jì)算提供有力支持，其中每一個(gè)數(shù)據(jù)庫均由若干條案例記錄，記為：“Cn，n=1，2，…”，Cn由相似度γn、計(jì)算時(shí)刻k、得熱量修正值計(jì)算條件描述、得熱量修正值y（案例解）組成，其中得熱量修正值計(jì)算條件描述包括“室外溫度x1、室外濕度x2、室內(nèi)溫度x3、室內(nèi)濕度x4、天氣情況x5、室內(nèi)人數(shù)x6、散熱設(shè)備臺數(shù)x7、室內(nèi)人員活動(dòng)量x8”。

其中為x1-x4實(shí)際測量值，x5-x8則為離散變量，表2對x5-x8的程度進(jìn)行了描述，由此即可得出熱量修正值y=△F·Qmax/Fmax，這一公式中的△F、Qmax/、Fmax分別代表案例送風(fēng)量調(diào)整量、最大的熱量、最大的送風(fēng)量。

表 2 x5-x8的程度描述

設(shè)：計(jì)算時(shí)刻k的得熱量修正值計(jì)算條件為Xi，i=1，…，8。由此即可得出sim（Xi，xi）=1- i=1，…8，（與Cn中每一個(gè)對應(yīng)案例描述的相似度），同時(shí)可以得出γx=SIM（Xi，Cn）= ，j=1，2，…（Xi同每條案例Cn的相似度），這一系列公式中的xij、i分別表示Cn中的數(shù)據(jù)記錄與得熱量修正值計(jì)算條件的加權(quán)系數(shù)。

1.2.3計(jì)算操作

結(jié)合計(jì)算準(zhǔn)備環(huán)節(jié)的論述，即可應(yīng)用得熱量修正值案例庫中開展具體的計(jì)算工作，具體計(jì)算前，還需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定相似度閥值SIMv（位于0～1之間且接近1），結(jié)合案例庫檢索出相似度大于γ>SIMv的案例記錄并做好記錄，由此才能夠開展具體的計(jì)算操作。

由于多數(shù)情況下結(jié)合案例庫中開展的檢索無法獲得完全相同的案例，因此計(jì)算便需要結(jié)合相似案例展開，首先需要具有相同最大相似度的案例有1，（1>1，1∈Z）個(gè)，而假設(shè)這些案例按“相似度”降序排列表示為C1，C2，C3…，相應(yīng)的解，表示為Y1，Y2，Y3…，當(dāng)前工況的解便可以描述為 ，iθ為重用的時(shí)間加權(quán)系數(shù)，這里的可以結(jié)合具體情況和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定，由此結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行修正便能夠最終求得計(jì)算結(jié)果，求得計(jì)算的結(jié)果也需要納入數(shù)據(jù)庫，同時(shí)做好數(shù)據(jù)庫的維護(hù)便能夠更好保證計(jì)算質(zhì)量[3]。

2.仿真分析

2.1案例信息

為了驗(yàn)證研究的實(shí)踐價(jià)值，本文選擇了位于我國東北地區(qū)的某寫字樓2017年某一天的冷負(fù)荷計(jì)算作為研究對象，該研究對象的基本條件如表3所示。

表 3 研究對象基本條件

2.2仿真計(jì)算

首先計(jì)算冷負(fù)荷基礎(chǔ)量，便能夠得出得熱量基礎(chǔ)值，8：00～18：00整點(diǎn)的得熱量基礎(chǔ)值分別為：“2298W、2260W、2254W、2262W、2302W、2345W、2366W、2375W、2352W、2313W、2302W、”，而空調(diào)間8：00得熱量修正值計(jì)算條件為室外溫度17℃、室外濕度34%、室內(nèi)溫度24℃、室內(nèi)濕度35%、天氣情況1、室內(nèi)人數(shù)10、散熱設(shè)備臺數(shù)8、室內(nèi)人員活動(dòng)量1，結(jié)合上文提出的方法計(jì)算修正得熱量，便能夠求出8：00總得熱量2306.5w，按照同樣方法求出其他時(shí)刻的得熱，便能夠得出如圖1所示的得熱量比較圖，結(jié)合該圖可見本文提出的計(jì)算方法具備較高的穩(wěn)定性，圖中所顯示的8：00、12：00、13：00熱量較高主要是由于這三個(gè)時(shí)間段室內(nèi)人員活動(dòng)量較大，傳統(tǒng)計(jì)算方法由于無法將這種不確定量納入計(jì)算所以顯示的數(shù)值偏低，由此可見本文研究的具備的實(shí)踐價(jià)值。值得注意的是，由于本文提出的計(jì)算方法能夠通過數(shù)據(jù)庫的不斷更新提高自身計(jì)算準(zhǔn)確性，這就使得其能夠較好滿足空調(diào)機(jī)組的制冷量設(shè)計(jì)和在線實(shí)時(shí)調(diào)整[4]。

圖 1 得熱量比較圖

3.空調(diào)機(jī)組節(jié)能策略

結(jié)合上文研究，本文提出了以下幾方面空調(diào)機(jī)組節(jié)能策略。

3.1合理控制室內(nèi)溫度參數(shù)

為了實(shí)現(xiàn)空調(diào)機(jī)組的節(jié)能水平提升，首先需要做的便是合理控制室內(nèi)溫度參數(shù)。在筆者的實(shí)際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，我國當(dāng)下很多公用建筑空調(diào)機(jī)組的溫度設(shè)置過低，甚至有的建筑將室內(nèi)溫度控制在22℃以下，這一溫度控制不僅大大浪費(fèi)了能源，建筑內(nèi)部的舒適度也往往隨著溫度下降而下降，現(xiàn)代人的空調(diào)病，很多時(shí)候來源于此，因此通過合理控制室內(nèi)溫度參數(shù)，便能夠?qū)崿F(xiàn)空調(diào)機(jī)組的節(jié)能。具體來說，采用降低室內(nèi)外傳熱溫差、與外溫度比較低時(shí)的合理通風(fēng)措施相結(jié)合、提高空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)溫差、降低對電力高峰負(fù)荷的需求均屬于實(shí)用性較高的策略。此外，盡量提高空調(diào)房間溫度基數(shù)、冬天則相反降低這一基數(shù)，便能夠有效提升空調(diào)機(jī)組節(jié)能效果。

3.2在線實(shí)時(shí)調(diào)整制冷量

除了合理控制室內(nèi)溫度參數(shù)外，空調(diào)機(jī)組還可以結(jié)合上文中提到的空調(diào)機(jī)組冷負(fù)修正值計(jì)算實(shí)現(xiàn)制冷量的在線實(shí)時(shí)調(diào)整，這樣就能夠保證空調(diào)機(jī)組的制冷效用最大化發(fā)揮，室內(nèi)的舒適度也將由此始終保持在較高水平。

結(jié)論：綜上所述，空調(diào)機(jī)組冷負(fù)修正值計(jì)算能夠較好服務(wù)于建筑節(jié)能需求，研究開展的仿真分析，便直觀說明了這一點(diǎn)。而在此基礎(chǔ)上，本文涉及的傳統(tǒng)冷負(fù)荷計(jì)算方法、得熱量的修正值計(jì)算方法、合理控制室內(nèi)溫度參數(shù)、在線實(shí)時(shí)調(diào)整制冷量等具體內(nèi)容，則證明了研究價(jià)值。因此，在相關(guān)領(lǐng)域的理論研究和實(shí)踐探索中，本文內(nèi)容便能夠發(fā)揮一定程度的參考作用。

參考文獻(xiàn)

[1]周慶申，劉麗孺，王璋元.設(shè)置排風(fēng)熱回收的風(fēng)冷冷水機(jī)組集中空調(diào)系統(tǒng)的能流分析[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，（06）：93-96.

[2]陳慈偉，張利杰.中央空調(diào)水系統(tǒng)的計(jì)算設(shè)計(jì)[J].家電科，2016，（06）：24-26.

[3]溫珊珊.空調(diào)機(jī)組全年綜合能效比計(jì)算方法的研究[D].華南理工大學(xué)，2011.

[4]毛穎杰.大型建筑空調(diào)機(jī)組節(jié)能設(shè)計(jì)中的計(jì)算分析與節(jié)能措施探討[J].中外建筑，2011，（08）：177-179.