培育用空調(diào)箱排風(fēng)熱回收節(jié)能分析

侯發(fā)林，諶晨輝，程清

(南京工業(yè)大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院，南京 211816)

隨著人類社會(huì)的發(fā)展和資源環(huán)境的矛盾愈加嚴(yán)峻，低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來(lái)越重要。到2040年，全球一次能源消費(fèi)將比2017年增長(zhǎng)32%。工業(yè)和建筑消耗了世界上大部分的能源，尤其是建筑[1]。為應(yīng)對(duì)全球氣候變化問(wèn)題，我國(guó)提出了碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)。作為一個(gè)能源消耗比較大的國(guó)家，我國(guó)的建筑能源消耗占社會(huì)生產(chǎn)和生活能源消耗量的50%左右，而空調(diào)的能耗在建筑能耗中占據(jù)很大一部分比例，因此減少空調(diào)能耗對(duì)于節(jié)約能源有著直接的作用[2]。

由于建筑消耗了全球約三分之一的能源，排放了四分之一的CO2，因此有一個(gè)巨大的、尚未開(kāi)發(fā)的機(jī)會(huì)，通過(guò)提高建筑能源效率來(lái)創(chuàng)造和改造城市，使其成為更可持續(xù)的環(huán)境。更高效節(jié)能的建筑可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，減少環(huán)境影響，提高人們的生活質(zhì)量[3]。

空調(diào)系統(tǒng)是建筑的主要能耗來(lái)源之一，空調(diào)房排放到外界的熱量會(huì)造成能源的浪費(fèi)。利用排風(fēng)熱回收技術(shù)可以對(duì)新風(fēng)進(jìn)行預(yù)處理，承擔(dān)一部分新風(fēng)負(fù)荷，對(duì)排風(fēng)中的冷/熱量進(jìn)行回收，減少空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷，提高能源的利用率[4-7]。國(guó)內(nèi)外在建筑中使用排風(fēng)熱回收裝置的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛。我國(guó)為了實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能制定了很多規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，指出在建筑中使用排風(fēng)熱回收裝置具有很好的節(jié)能效益[8-9]。

農(nóng)業(yè)部門(mén)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)性部門(mén)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)的低碳發(fā)展，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的迫切需求[10]。隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展對(duì)生產(chǎn)環(huán)境提出了更高的要求，為了保障生產(chǎn)的安全，防止疾病的傳播，封閉式全新風(fēng)養(yǎng)殖方式非常重要，而隨著全球的能源發(fā)展和環(huán)境問(wèn)題的突出，提高能源的利用率尤為重要。

對(duì)于培育用空調(diào)箱，種養(yǎng)殖密度大，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，通風(fēng)率高，熱回收潛力非常大。對(duì)培育用空調(diào)箱進(jìn)行排風(fēng)熱回收不僅可以減少空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用，而且可以減少初始投資。我國(guó)不同地區(qū)氣候差異較大，從建筑熱工設(shè)計(jì)的角度，將我國(guó)建筑熱工劃分成五個(gè)地區(qū)[11]，不同的氣候條件下，培育用空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行也不同。因此針對(duì)不同的氣候分區(qū)，選取其中的典型城市，對(duì)培育用空調(diào)箱的排風(fēng)熱回收進(jìn)行節(jié)能性分析，為不同氣候區(qū)的培育用空調(diào)箱節(jié)能運(yùn)行提供參考。

1 模型概況

本研究以保育豬舍為對(duì)象進(jìn)行能耗模擬，該保育豬舍為磚混結(jié)構(gòu)，墻厚為120 mm磚墻，保育豬舍為東西走向，內(nèi)部空間尺寸為16 m×6 m×3.5 m，南北兩側(cè)各開(kāi)有三個(gè)窗，尺寸為2 m×2 m的，在東西兩側(cè)開(kāi)有兩扇門(mén)，位于東西兩墻的正中間，尺寸為1.6 m×2.25 m，保育豬舍三維模型如圖1所示。規(guī)?；呢i場(chǎng)要求保育豬舍每圈飼養(yǎng)仔豬15～20頭，每頭仔豬占圈舍面積0.5 m2。豬的密度取為1 100 kg/m3，比熱取3 500 J/(kg·K)，每只豬所需新風(fēng)量為250 m3/h，豬只散熱為40 W/只。該保育豬舍共200頭仔豬，新風(fēng)量為50 000 m3/h，保育豬舍內(nèi)溫度設(shè)為20 ℃～25 ℃，相對(duì)濕度為50%，圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造及其熱工特性見(jiàn)表1。為了營(yíng)造一個(gè)健康的生產(chǎn)環(huán)境，保育豬舍采用全新風(fēng)的通風(fēng)模式。于此同時(shí)，在進(jìn)行排風(fēng)熱回收時(shí)，為了避免新風(fēng)與排風(fēng)之間交叉污染，采用板翅式顯熱熱回收裝置。

圖1 保育豬舍三維模型

表1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造及其熱工特性

2 不同地區(qū)培育用空調(diào)箱的能耗分析

2.1 沈陽(yáng)地區(qū)培育用空調(diào)箱全年能耗情況

圖2為沈陽(yáng)地區(qū)培育用空調(diào)箱全年能耗的情況，從圖2中可以看出沈陽(yáng)地區(qū)的空調(diào)系統(tǒng)能耗在一月份和七月份較高，這是因?yàn)樵谝辉路萆蜿?yáng)地區(qū)溫度達(dá)到最低，空調(diào)系統(tǒng)熱負(fù)荷較大。沈陽(yáng)地區(qū)夏季溫度不高，但夏季風(fēng)以來(lái)自海洋的潮濕東南風(fēng)為主，這導(dǎo)致夏季空調(diào)系統(tǒng)的濕負(fù)荷較大。添加排風(fēng)熱回收裝置后，可以看出沈陽(yáng)地區(qū)培育用空調(diào)的全年負(fù)荷明顯降低，具有非常明顯的節(jié)能性。

圖2 沈陽(yáng)地區(qū)培育用空調(diào)箱全年能耗的情況

圖3為沈陽(yáng)地區(qū)使用排風(fēng)熱回收裝置的節(jié)能率，從圖3中可以看出，從一月到十二月之間，節(jié)能率出現(xiàn)兩個(gè)峰值，同時(shí)在夏季節(jié)能率最低。這是因?yàn)樯蜿?yáng)地區(qū)冬季溫度較低，排風(fēng)熱交換器在使用時(shí)，為避免溫度過(guò)低產(chǎn)生結(jié)凍現(xiàn)象，在溫度低于0 ℃時(shí)，要對(duì)新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱處理，而此時(shí)排風(fēng)熱回收裝置回收的能量不變，總的能耗增加，導(dǎo)致節(jié)能率降低。在夏季時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷以濕負(fù)荷為主，而本系統(tǒng)為了避免排風(fēng)與新風(fēng)的交叉污染，采用的是顯熱板翅式換熱器，只對(duì)顯熱進(jìn)行回收，所以在夏季濕負(fù)荷較高的時(shí)候，其節(jié)能率較低。對(duì)全年的能耗與節(jié)能量進(jìn)行分析，得到全年總的節(jié)能率為40.1%。

圖3 沈陽(yáng)地區(qū)使用排風(fēng)熱回收裝置的節(jié)能率

2.2 北京地區(qū)培育用空調(diào)箱全年能耗情況

圖4為北京地區(qū)培育用空調(diào)箱全年能耗情況，從圖4中可以看出北京地區(qū)培育用空調(diào)箱空調(diào)系統(tǒng)能耗在七月份最高，這是因?yàn)樵谄咴路荼本┑貐^(qū)溫度較高而且濕度較大，這導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷和濕負(fù)荷較大。而北京的冬季相對(duì)于沈陽(yáng)而言，溫度較為溫和，因此負(fù)荷較低。加裝排風(fēng)熱回收裝置后，其負(fù)荷有明顯變化，具有非?？捎^的節(jié)能性。

圖4 北京地區(qū)培育用空調(diào)箱全年能耗情況

圖5為北京地區(qū)使用排風(fēng)熱回收裝置的節(jié)能率，從圖5中可以看出節(jié)能率在冬季較高，而在夏季較低，其最高點(diǎn)出現(xiàn)在二月份，最低點(diǎn)出現(xiàn)在七月份。這和沈陽(yáng)地區(qū)的情況是類似的，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)采用的是顯熱回收裝置，所以在夏季的濕負(fù)荷占比較大的情況下，其總節(jié)能率就會(huì)下降，而在冬季空氣濕度較低，所以其節(jié)能率相對(duì)較高。對(duì)全年的能耗與節(jié)能量進(jìn)行分析，得到全年總的節(jié)能率為39.25%。

圖5 北京地區(qū)使用排風(fēng)熱回收裝置的節(jié)能率

2.3 上海地區(qū)培育用空調(diào)箱全年能耗情況

圖6為上海地區(qū)培育用空調(diào)箱全年能耗情況，從圖6中可以看出上海地區(qū)培育用空調(diào)箱空調(diào)系統(tǒng)能耗在七月中旬最高，這是因?yàn)樵谄咴轮醒虾５貐^(qū)溫度較高而且濕度較大，導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷和濕負(fù)荷較大。而上海的冬季相對(duì)于北京而言，溫度較為溫和，所以其在冬季的負(fù)荷較低。加裝排風(fēng)熱回收裝置后，其負(fù)荷有明顯變化，具有非常可觀的節(jié)能效果。

圖6 上海地區(qū)培育用空調(diào)箱全年能耗情況

圖7為上海地區(qū)培育用空調(diào)箱使用排風(fēng)熱回收裝置的節(jié)能率變化，從圖7中可以看出節(jié)能率在冬季較高，而在夏季較低，其最高點(diǎn)出現(xiàn)在一月份，最低點(diǎn)出現(xiàn)在六月份。這和北京地區(qū)的情況是類似的，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)采用的是顯熱回收裝置，所以在夏季的濕負(fù)荷占比較大的情況下，其總節(jié)能率就會(huì)下降，而在冬季空氣濕度較低，所以其節(jié)能率相對(duì)較高。對(duì)全年的能耗與節(jié)能量進(jìn)行分析，得到全年總的節(jié)能率為32.01%。

圖7 上海地區(qū)使用排風(fēng)熱回收裝置的節(jié)能率

2.4 廣州地區(qū)培育用空調(diào)箱全年能耗

圖8為廣州地區(qū)培育用空調(diào)箱全年能耗的情況，從圖8中可以看出廣州地區(qū)的空調(diào)系統(tǒng)能耗在七月份最高，這是因?yàn)樵谄咴路輳V州地區(qū)溫度較高，濕度較大，空調(diào)系統(tǒng)濕負(fù)荷和冷負(fù)荷較大。廣州地區(qū)地處夏熱冬暖地區(qū)，冬季溫度較高，其在冬季時(shí)負(fù)荷較小。加排風(fēng)熱回收裝置后，可以看出廣州地區(qū)培育用空調(diào)的全年負(fù)荷明顯降低，具有非常明顯的節(jié)能效果。

圖8 廣州地區(qū)培育用空調(diào)箱全年能耗的情況

圖9為廣州地區(qū)使用排風(fēng)熱回收裝置的節(jié)能率，從圖9中可以看出在一月、二月和十二月，節(jié)能率最高，其他月份節(jié)能率較低。這是因?yàn)閺V州地區(qū)為沿海地區(qū)，且夏季潮濕、炎熱且漫長(zhǎng)。在濕度較大的地區(qū)使用顯熱換熱器，因其濕負(fù)荷占比大，而顯熱回收量有限，導(dǎo)致其總節(jié)能率較低。對(duì)全年的能耗與節(jié)能量進(jìn)行分析，得到全年總的節(jié)能率為22.91%。

圖9 廣州地區(qū)使用排風(fēng)熱回收裝置的節(jié)能率

2.5 貴陽(yáng)地區(qū)培育用空調(diào)箱全年能耗情況

圖10為貴陽(yáng)地區(qū)培育用空調(diào)箱全年能耗情況，可以看出貴陽(yáng)地區(qū)培育用空調(diào)箱空調(diào)系統(tǒng)能耗在七月份最高，這是因?yàn)樵谄咴路葙F陽(yáng)地區(qū)溫度較高而且濕度較大，導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷和濕負(fù)荷較大。而貴陽(yáng)地區(qū)全年氣候較溫和不管是冬季還是夏季其負(fù)荷相比其他幾個(gè)地區(qū)都比較低，但是加排風(fēng)回?zé)崞骱?，還是可以起到較好的節(jié)能效果。

圖10 貴陽(yáng)地區(qū)培育用空調(diào)箱全年能耗情況

圖11為貴陽(yáng)地區(qū)使用排風(fēng)熱回收裝置的節(jié)能率，從圖11中可以看出在一月、二月和十二月，節(jié)能率最高，其他月份節(jié)能率較低。這是因?yàn)橘F陽(yáng)四季如春，夏季涼爽舒適，其冷負(fù)荷非常小。雖然其總的負(fù)荷不高，但在夏季其濕負(fù)荷占比大，而顯熱回收量有限，就導(dǎo)致其總的節(jié)能率較低。所以在冬季節(jié)能率較高，而在其他月份節(jié)能率較低。對(duì)全年的能耗與節(jié)能量進(jìn)行分析，加排風(fēng)回?zé)崞骱笕昕偟墓?jié)能率為33%。

圖11 貴陽(yáng)地區(qū)使用排風(fēng)熱回收裝置的節(jié)能率

3 培育用空調(diào)箱經(jīng)濟(jì)性與運(yùn)行策略

本排風(fēng)熱回收系統(tǒng)采用板翅式顯熱熱交換器，單位風(fēng)量設(shè)備價(jià)格約為6元/(m3·h)，50 000 m3/h的新風(fēng)量，總價(jià)格約為30萬(wàn)元。新風(fēng)機(jī)功率取20 kW，由于增加回?zé)崞鞫黾拥娘L(fēng)機(jī)功耗為1.5 kW。

3.1 嚴(yán)寒地區(qū)工況分析(沈陽(yáng))

排風(fēng)熱回收裝置初始投資增加：沈陽(yáng)地區(qū)農(nóng)業(yè)用電取0.7元/(kW·h)，空調(diào)系統(tǒng)COP取4。不加排風(fēng)回?zé)崞鞯哪赀\(yùn)行費(fèi)用為54.06萬(wàn)元；加排風(fēng)回?zé)崞骱?，年?jié)省費(fèi)用為23.14萬(wàn)元；成本回收年限為1.29 a。

沈陽(yáng)地區(qū)培育用空調(diào)箱全年新風(fēng)負(fù)荷情況如圖12所示。對(duì)于培育用空調(diào)箱的能耗情況進(jìn)行分析知其新風(fēng)負(fù)荷幾乎占全部的負(fù)荷，所以對(duì)新風(fēng)負(fù)荷進(jìn)行分析。其中，全年新風(fēng)熱負(fù)荷占比為74.29%，全年新風(fēng)顯冷負(fù)荷占比為1.71%，全年新風(fēng)濕負(fù)荷占比為24%。沈陽(yáng)地處嚴(yán)寒地區(qū)，冬季供暖時(shí)間長(zhǎng)，其熱負(fù)荷占比較大，所以對(duì)于培育用空調(diào)箱在沈陽(yáng)地區(qū)的運(yùn)行要針對(duì)其熱負(fù)荷做好節(jié)能的運(yùn)行。

圖12 沈陽(yáng)地區(qū)培育用空調(diào)箱新風(fēng)負(fù)荷情況

沈陽(yáng)地區(qū)冬季溫度較低，在進(jìn)行排風(fēng)熱回收時(shí)要注意新風(fēng)預(yù)熱問(wèn)題，防止管道和換熱器出現(xiàn)結(jié)霜結(jié)冰的情況。而在溫度較低的時(shí)候，空調(diào)系統(tǒng)的性能會(huì)降低，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)毓┡绞?，?duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行輔助供暖以確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的安全進(jìn)行。

3.2 寒冷地區(qū)工況分析(北京)

排風(fēng)熱回收裝置初始投資增加：北京地區(qū)農(nóng)業(yè)用電取為0.61元/(kW·h)，空調(diào)系統(tǒng)COP取為4。不加排風(fēng)回?zé)崞鞯哪赀\(yùn)行費(fèi)用為53.28萬(wàn)元；加排風(fēng)回?zé)崞骱螅旯?jié)省費(fèi)用為19.64萬(wàn)元；成本回收年限為1.53 a。

北京地區(qū)培育用空調(diào)箱全年新風(fēng)負(fù)荷情況如圖13所示。對(duì)于培育用空調(diào)箱的能耗情況進(jìn)行分析知其新風(fēng)負(fù)荷幾乎占全部的負(fù)荷，所以對(duì)新風(fēng)負(fù)荷進(jìn)行分析。其中，全年新風(fēng)熱負(fù)荷占比為61.4%，全年新風(fēng)顯冷負(fù)荷占比為3.66%，全年新風(fēng)濕負(fù)荷占比為34.94%。北京地處寒冷地區(qū)，冬季供暖時(shí)間長(zhǎng)，其熱負(fù)荷全年占比較大，所以培育用空調(diào)箱在北京地區(qū)的運(yùn)行與沈陽(yáng)地區(qū)一樣要針對(duì)其熱負(fù)荷做好節(jié)能的運(yùn)行。

圖13 北京地區(qū)培育用空調(diào)箱新風(fēng)負(fù)荷情況

地處寒冷地區(qū)的北京供暖時(shí)間較長(zhǎng)，新風(fēng)熱交換器對(duì)新風(fēng)起到了預(yù)熱的作用，效果顯著，但與沈陽(yáng)相比，熱回收量明顯有所降低。北京處于寒冷地區(qū)，冬季新風(fēng)熱交換器運(yùn)行也需要做防凍考慮，需要增加新風(fēng)預(yù)熱器。北京夏季涼爽，由于夏季北京地區(qū)風(fēng)向主要為東南風(fēng)，海風(fēng)濕度較大且夏季降雨較多，室外空氣濕度較大。九月中旬開(kāi)始，北京步入秋季，溫度的降低使得海陸風(fēng)減少且降雨量也開(kāi)始減小，濕度降低。當(dāng)室內(nèi)外溫濕度相差不大時(shí)，不必開(kāi)啟新風(fēng)熱交換器，直接引入新風(fēng)，便能達(dá)到舒適要求。

3.3 夏熱冬冷地區(qū)工況分析(上海)

排風(fēng)熱回收裝置初始投資增加：上海地區(qū)農(nóng)業(yè)用電取為0.566元/(kW·h)，空調(diào)系統(tǒng)COP取為4。不加排風(fēng)回?zé)崞鞯哪赀\(yùn)行費(fèi)用為50.70萬(wàn)元；加排風(fēng)回?zé)崞骱螅旯?jié)省費(fèi)用為15.25萬(wàn)元；成本回收年限為1.96 a。

上海地區(qū)培育用空調(diào)箱全年新風(fēng)負(fù)荷情況如圖14所示，對(duì)于培育用空調(diào)箱的能耗情況進(jìn)行分析知其新風(fēng)負(fù)荷占比較大，所以對(duì)新風(fēng)負(fù)荷進(jìn)行分析。其中，全年新風(fēng)熱負(fù)荷占比為39.23%，全年新風(fēng)顯冷負(fù)荷占比3.9%，全年新風(fēng)濕負(fù)荷占比為56.87%。上海地處夏熱冬冷地區(qū)，其全年濕負(fù)荷占比超過(guò)50%，所以上海地區(qū)培育用空箱的負(fù)荷主要來(lái)自于新風(fēng)濕負(fù)荷，可以針對(duì)其濕負(fù)荷的處理采取措施來(lái)提高節(jié)能率。

圖14 上海地區(qū)培育用空調(diào)箱新風(fēng)負(fù)荷情況

上海夏季炎熱且漫長(zhǎng)，夏季濕度較大。上海地處夏熱冬冷地區(qū)，雖然冬季沒(méi)有沈陽(yáng)和北京冷，但在12月到2月運(yùn)行新風(fēng)熱交換器還是能起到不錯(cuò)的熱回收效果。從熱回收的對(duì)比圖中可以發(fā)現(xiàn)，夏季新風(fēng)熱交換器起到節(jié)能效果的天數(shù)很多。從六月中旬開(kāi)始一直到九月下旬新風(fēng)熱交換器節(jié)能效果都十分顯著。若以溫度為控制新風(fēng)熱交換器啟停，則建議上海夏季新風(fēng)熱交換的開(kāi)啟與空調(diào)制冷系統(tǒng)同步。

3.4 夏熱冬暖地區(qū)工況分析(廣州)

排風(fēng)熱回收裝置初始投資增加：廣州地區(qū)農(nóng)業(yè)用電取為0.7元/(kW·h)，空調(diào)系統(tǒng)COP取為4。不加排風(fēng)回?zé)崞鞯哪赀\(yùn)行費(fèi)用為84.91萬(wàn)元；加排風(fēng)回?zé)崞骱?，年?jié)省費(fèi)用為17.55萬(wàn)元；成本回收年限為1.71 a。

廣州地區(qū)培育用空調(diào)箱全年新風(fēng)負(fù)荷情況如圖15所示。對(duì)于培育用空調(diào)箱的能耗情況進(jìn)行分析知其新風(fēng)負(fù)荷幾乎占全部的負(fù)荷，所以對(duì)新風(fēng)負(fù)荷進(jìn)行分析。其中，全年新風(fēng)熱負(fù)荷占比為9.6%，全年新風(fēng)顯冷負(fù)荷占比為6.95%，全年新風(fēng)濕負(fù)荷占比為83.45%。廣州地處夏熱冬暖地區(qū)，夏季時(shí)間漫長(zhǎng)且潮濕，所以針對(duì)廣州地區(qū)培育用空調(diào)箱的濕負(fù)荷進(jìn)行專門(mén)的處理，可有望提高其節(jié)能率。

圖15 廣州地區(qū)培育用空調(diào)箱新風(fēng)負(fù)荷情況

廣州夏季漫長(zhǎng)炎熱，從七月初直到九月底，室外溫度都在30 ℃上下波動(dòng)。廣州為沿海地區(qū)，夏季海陸風(fēng)盛行，且夏季潮濕多雨，整個(gè)七月到九月，室外濕度較高，通過(guò)能量回收裝置可起到很好的排風(fēng)熱回收。應(yīng)在整個(gè)夏季運(yùn)行排風(fēng)熱回收系統(tǒng)。冬季新風(fēng)熱交換器開(kāi)啟與空調(diào)供暖同時(shí)開(kāi)啟，廣州冬季溫暖潮濕，新風(fēng)熱交換器起到的節(jié)能效果較差，導(dǎo)致全年排風(fēng)熱回收量較少，在冬季室外溫度與室內(nèi)溫度相差較小時(shí)，建議關(guān)閉排風(fēng)熱回收系統(tǒng)。

3.5 溫和地區(qū)工況分析(貴陽(yáng))

排風(fēng)熱回收裝置初始投資增加：貴陽(yáng)地區(qū)農(nóng)業(yè)用電取為0.7元/(kW·h)，空調(diào)系統(tǒng)COP取為4。不加排風(fēng)回?zé)崞鞯哪赀\(yùn)行費(fèi)用為35.41萬(wàn)元；加排風(fēng)回?zé)崞骱螅旯?jié)省費(fèi)用為10.85萬(wàn)元；成本回收年限為2.76 a。

貴陽(yáng)地區(qū)培育用空調(diào)箱全年新風(fēng)負(fù)荷情況如圖16所示，可以看出貴陽(yáng)地區(qū)全年新風(fēng)熱負(fù)荷占比為47%，全年新風(fēng)顯冷負(fù)荷占比為1.6%，全年新風(fēng)濕負(fù)荷占比為51.4%。貴陽(yáng)處于溫和地區(qū)，其全年溫度變化較平緩，總的負(fù)荷不大，但是其在新風(fēng)負(fù)荷占比中發(fā)現(xiàn)濕負(fù)荷占比超過(guò)50%，所以其全年負(fù)荷有一半來(lái)自于濕負(fù)荷，對(duì)其濕負(fù)荷進(jìn)行獨(dú)立處理可以進(jìn)一步降低能耗，提高節(jié)能率。貴陽(yáng)地區(qū)氣候溫和，夏季空氣涼爽舒適，使用排風(fēng)熱回收裝置的節(jié)能率較低，建議可根據(jù)當(dāng)天溫度變化情況適時(shí)開(kāi)關(guān)熱回收系統(tǒng)。貴陽(yáng)冬季溫度相對(duì)較低，開(kāi)啟排風(fēng)熱回收系統(tǒng)有很好的節(jié)能效果，建議整個(gè)冬季排風(fēng)熱回收系統(tǒng)與供暖系統(tǒng)同時(shí)開(kāi)啟。

圖16 貴陽(yáng)地區(qū)培育用空調(diào)箱新風(fēng)負(fù)荷情況

4 不同地區(qū)培育用空調(diào)箱排風(fēng)熱回收對(duì)比分析

不同氣候分區(qū)的典型城市氣候特點(diǎn)各不相同，對(duì)于使用排風(fēng)熱回收的情況也不相同。針對(duì)不同城市的使用排風(fēng)熱回收的節(jié)能率、節(jié)省電費(fèi)及成本回收年限等的情況進(jìn)行對(duì)比分析，可以為每個(gè)城市的使用情況提供參考，不同城市使用排風(fēng)熱回收裝置情況見(jiàn)表2。

表2 不同城市使用排風(fēng)熱回收裝置情況

從表2可以看出不同城市的培育用空調(diào)箱情況各不相同，運(yùn)行費(fèi)用最高的為廣州地區(qū)，最低的為貴陽(yáng)地區(qū)。在使用排風(fēng)熱回收裝置后，其運(yùn)行費(fèi)用都有很大程度的減少，沈陽(yáng)地區(qū)培育用空調(diào)箱的節(jié)省費(fèi)用最高，達(dá)到23.14萬(wàn)元/a；貴陽(yáng)的節(jié)省費(fèi)用最少，為10.85萬(wàn)元/a。雖然不同城市的節(jié)省費(fèi)用都不同，但是其回收年限都小于3 a，也就是說(shuō)，對(duì)于排風(fēng)熱回收裝置的使用都有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。排風(fēng)熱回收裝置在幾個(gè)不同的城市都有其使用的必要性。對(duì)于使用排風(fēng)熱回收裝置的節(jié)能率而言，沈陽(yáng)的節(jié)能率最高，廣州的節(jié)能率最低，只有22.91%。原因是廣州全年新風(fēng)濕負(fù)荷占比較大，不同城市全年新風(fēng)濕負(fù)荷占比如圖17所示。針對(duì)濕負(fù)荷較大區(qū)域，對(duì)濕負(fù)荷進(jìn)行獨(dú)立處理，可顯著降低全年運(yùn)行費(fèi)用。

圖17 不同城市全年新風(fēng)濕負(fù)荷占比

從表3可以看出排風(fēng)熱回收的節(jié)能率與新風(fēng)濕負(fù)荷占比呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的關(guān)系，新風(fēng)濕負(fù)荷占比越大其排風(fēng)熱回收節(jié)能率越低。針對(duì)濕負(fù)荷進(jìn)行獨(dú)立處理，可以看出在新風(fēng)濕負(fù)荷占比較大的城市，其節(jié)省費(fèi)用比較可觀。而在新風(fēng)濕負(fù)荷占比較小的城市，其回收年限較高，經(jīng)濟(jì)性較差。所以針對(duì)這種情況，雖然熱濕獨(dú)立處理可以進(jìn)一步節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，但是在一些城市回收年限太高，其經(jīng)濟(jì)性較差，不推薦使用。而對(duì)于廣州這種濕負(fù)荷占比達(dá)到80%的地區(qū)，進(jìn)行熱濕獨(dú)立處理，其回收年限只有1.63 a，仍具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，因此推薦進(jìn)行熱濕獨(dú)立處理。

表3 不同城市進(jìn)行濕負(fù)荷獨(dú)立處理情況

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)培育用空調(diào)箱在不同熱工建筑氣候分區(qū)的使用情況進(jìn)行了研究，選取了各個(gè)熱工建筑氣候分區(qū)的典型城市，通過(guò)EnergypPlus能耗模擬軟件，獲取各個(gè)城市的氣象參數(shù)。以新風(fēng)量為50 000 m3/h保育豬舍為對(duì)象，對(duì)培育用空調(diào)的使用能耗以及使用排風(fēng)熱回收節(jié)能情況進(jìn)行了分析，獲得了不同城市培育用空調(diào)箱使用排風(fēng)熱回收的節(jié)能情況，并給出了培育用空調(diào)箱在不同城市排風(fēng)熱回收的運(yùn)行策略，為培育用空調(diào)的運(yùn)行提供參考依據(jù)，其具體的結(jié)論如下：

(1)培育用空調(diào)箱在不同的城市的運(yùn)行能耗情況各不相同，在廣州地區(qū)的能耗情況最大，在貴陽(yáng)地區(qū)能耗最小。在加排風(fēng)熱回收裝置后，其節(jié)能率最高的城市為沈陽(yáng)，而廣州的節(jié)能率最低。在排風(fēng)熱回收裝置的成本回收年限中，沈陽(yáng)地區(qū)的回收年限最小，僅為1.29 a，而在貴陽(yáng)地區(qū)回收年限為2.76 a。在使用排風(fēng)熱回收裝置后，其運(yùn)行費(fèi)用都有很大程度的減少，其中沈陽(yáng)地區(qū)培育用空調(diào)箱的節(jié)省費(fèi)用最高，達(dá)到23.14萬(wàn)元/a，貴陽(yáng)的節(jié)省費(fèi)用最少為10.85萬(wàn)元/a。雖然不同的城市的節(jié)省費(fèi)用都不同，但是其回收年限都小于3 a，也就是說(shuō)，對(duì)于排風(fēng)熱回收裝置的使用都有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

(2)根據(jù)不同熱工建筑氣候分區(qū)城市的各自氣候特點(diǎn)，對(duì)其負(fù)荷占比最大的新風(fēng)負(fù)荷進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)對(duì)新風(fēng)進(jìn)行熱濕獨(dú)立處理，在一些城市可以進(jìn)一步提高培育用空調(diào)箱的節(jié)能效果。排風(fēng)熱回收的節(jié)能率與新風(fēng)濕負(fù)荷占比呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的關(guān)系，新風(fēng)濕負(fù)荷占比越大其排風(fēng)熱回收節(jié)能率越低。針對(duì)濕負(fù)荷進(jìn)行獨(dú)立處理，得出在新風(fēng)濕負(fù)荷占比較大的城市，其節(jié)省費(fèi)用比較可觀。但是在沈陽(yáng)、北京和貴州其濕負(fù)荷獨(dú)立處理設(shè)備回收年限太高，其經(jīng)濟(jì)性較差，不推薦使用。而在廣州這種濕負(fù)荷占比達(dá)到80%的地區(qū)，進(jìn)行熱濕獨(dú)立處理，其回收年限只有1.63 a，每年可節(jié)省30多萬(wàn)元，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。