寒暑假因素對暖通空調(diào)負(fù)荷及系統(tǒng)的影響

陳彥龍

（北京中鐵生態(tài)環(huán)境設(shè)計(jì)院有限公司，北京 102600）

0 引言

建筑能耗占全國能源消耗近30%。隨著我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，我國能源供應(yīng)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的矛盾十分突出，建筑節(jié)能對于促進(jìn)能源資源節(jié)約和合理利用，緩解我國能源供應(yīng)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的矛盾，加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展有著舉足輕重的作用，是保障國家能源安全、保護(hù)環(huán)境、提高人民群眾生活質(zhì)量、貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的一項(xiàng)重要舉措。

學(xué)校建筑作為重要公共建筑，有其自身使用特點(diǎn)，其顯著特征是：人員密度較大、新風(fēng)換氣量大、照明密度也大，但是教學(xué)建筑具備每年在負(fù)荷峰值期放寒暑假，因而會(huì)對其負(fù)荷峰值及設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生影響。目前關(guān)于該問題的論述在文獻(xiàn)中較為少見，因而，本文就此問題展開分析。

1 寒暑假對暖通空調(diào)室外計(jì)算參數(shù)的影響

為準(zhǔn)確評價(jià)寒暑假對中小學(xué)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的影響，首先調(diào)研了近五年寒暑假放假時(shí)間，如表1 所示。

考慮到暖通空調(diào)設(shè)計(jì)需滿足一定保證率，假期時(shí)間取近五年并集：寒假時(shí)間為 1 月 31 至 2 月 12 日；暑假時(shí)間為：7 月 13 至8 月 31。

北京的氣候?yàn)榈湫偷谋睖貛О霛駶櫞箨懶约撅L(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促，年平均日照時(shí)數(shù)在2000—2800h 之間。四季分明，夏熱多雨，秋爽冬寒，春短干旱多風(fēng)。1 月平均氣溫-4.1℃、最低氣溫-15℃，7 月平均溫度27.6℃、最高氣溫41.9℃。年降水量500～700mm。

本文選取《中國熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》（注：以下簡稱《數(shù)據(jù)集》）典型氣象年逐時(shí)參數(shù)，按照《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50736—2012）》（注：以下簡稱《民規(guī)》）4.1節(jié)室外空氣參數(shù)不滿足率的選擇方法，得到去除寒暑假后的室外氣象參數(shù)，如表2 所示。

由表2 可知，考慮暑假因素后，夏季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算干球溫度比《民規(guī)》低0.2℃，夏季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算日平均溫度比《民規(guī)》低0.7℃，夏季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算濕球溫度比《民規(guī)》低1.9℃?？紤]寒假因素后，采暖室外計(jì)算溫度比《民規(guī)》高0.5℃，冬季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算溫度及相對濕度近似于《民規(guī)》相等，下面分析氣象參數(shù)的差別對負(fù)荷及暖通空調(diào)系統(tǒng)的影響。

2 寒暑假對空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響

2.1 夏季工況

夏季空調(diào)冷負(fù)荷可分為三個(gè)部分：新風(fēng)負(fù)荷，圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷及室內(nèi)負(fù)荷。其中新風(fēng)負(fù)荷與圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷與室外氣象參數(shù)選取有關(guān)。

對于新風(fēng)負(fù)荷：

表1 北京市中小學(xué)近五年寒暑假時(shí)間統(tǒng)計(jì)

表2 氣象參數(shù)對比

表3 小學(xué)體育館及食堂負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

其中：C′-去除寒假假期后的負(fù)荷（注：下同）；H′O-74.7kJ/kg；HO-82.9kJ/kg。

可見，對于新風(fēng)負(fù)荷，暑假因素的影響不可忽略，尤其對于采用全空氣系統(tǒng)、新風(fēng)量巨大的公共建筑，如：體育館、食堂、廚房等。主要原因是新風(fēng)含濕量較低，如圖1 所示。

圖1 去除暑假后室外空氣含濕量頻數(shù)與原始參數(shù)對比

對于圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷，其負(fù)荷形成是由于室內(nèi)外溫差和太陽輻射作用的結(jié)果，我國常用冷負(fù)荷系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，其基本原理是傳遞函數(shù)法，考慮到計(jì)算較為復(fù)雜，且考慮暑假因素后空調(diào)室外計(jì)算溫度及日平均溫度均與《民規(guī)》較為接近，圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷計(jì)算可近似按《民規(guī)》選取。

2.2 冬季工況

根據(jù)冬季熱負(fù)荷計(jì)算方法可知，圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷近似為：

取tn為18℃可知，考慮寒假因素的熱負(fù)荷為按照《民規(guī)》的98%，故可忽略放寒假對冬季采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響。

對于冬季全空氣系統(tǒng)空調(diào)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要為室外冷空氣的加熱負(fù)荷及加濕負(fù)荷，對于加熱負(fù)荷：

故可按《民規(guī)》參數(shù)計(jì)算冬季工況暖通空調(diào)負(fù)荷及選擇設(shè)備容量。

3 實(shí)際案例

以筆者參與的某大學(xué)附屬中學(xué)工程為例，分析寒暑假因素對其體育館及食堂負(fù)荷的影響。該工程總建筑面積13.3 萬平方米，分為中學(xué)及小學(xué)兩個(gè)部分，其中中學(xué)部體育館及食堂情況，小學(xué)體育館及食堂為一棟建筑，總建筑面積為5948m2，各部分面積及負(fù)荷情況，如表3 所示。

若考慮到放暑假的因素，新風(fēng)負(fù)荷可減小至：619.57kW，冷機(jī)裝機(jī)容量由1153.9kW 減小為831.87kW，容量減小27.9%，對于減小初投資及提高冷機(jī)運(yùn)行效率均有顯著作用。

4 結(jié)論

本文分析了夏季與冬季工況中小學(xué)校寒暑假對負(fù)荷及常見空調(diào)形式的影響，得到以下結(jié)論：①對于夏季工況，暑假因素對空調(diào)負(fù)荷尤其是新風(fēng)負(fù)荷影響顯著，不可忽略，以本文體育館及食堂案例，考慮暑假因素后，冷機(jī)裝機(jī)容量減小27.9%，對減小初投資及提升冷機(jī)高效運(yùn)行有顯著左右；②對于冬季工況，可按《民用建筑供暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》室外設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。