1、Nanjing University of Technology夏热冬冷地区商场建筑全空气系统夏热冬冷地区商场建筑全空气系统全年节能策略研究全年节能策略研究Nanjing University of Technology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Nanjing University of Technology目录目录o 1 1、商场建筑特点、商场建筑特点o 2 2、商场负荷特点、商场负荷特点o 3 3、商场空调主要形式、商场空调主要形式o 4 4、存在问题、存在问题o 5
2、 5、空调运行策略、空调运行策略Nanjing University of Technology1 1、商场建筑特点、商场建筑特点Nanjing University of Technology商场建筑商场建筑围护结构特点围护结构特点o夏热冬冷地区的商场建筑多是低层建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，面积筑或者住宅楼的裙房，面积2000-2000-10000m10000m2 2不等，均属于大体量建筑。不等，均属于大体量建筑。o大部分商场建筑围护结构均采用的是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公共建筑节能设计标准出台以前出台以前的标准。的标准。Nanjing
3、University of Technology商场建筑商场建筑人员密度特点人员密度特点o 数据表明，南京地区商数据表明，南京地区商场峰值人员密度为场峰值人员密度为0.7-10.7-1人人/m/m2 2，均值人员密度为，均值人员密度为0.250.25人人/m/m2 2。客流客流影响影响因素因素季节季节气候气候节假日节假日商家商家促销促销经济经济状况状况节假日商场人流情况节假日商场人流情况Nanjing University of Technology商场建筑商场建筑照明负荷特点照明负荷特点 商场一般照明的功商场一般照明的功率在率在40w/m40w/m2 2。有时为达到。有时为达到吸引顾客的目的
4、，局部吸引顾客的目的，局部照明功率可达照明功率可达200w/m200w/m2 2。商场照明情景商场照明情景特定功能照明特定功能照明Nanjing University of Technology其他特点营业时间长营业时间长夏热冬冷地区商场的每日营业夏热冬冷地区商场的每日营业时间为时间为9 9：00002121：0000，长达，长达1212小时，全年无休；小时，全年无休；运营能耗高运营能耗高冬季，室内设定温度过高冬季，室内设定温度过高;夏夏季，不良的通风造成空调制冷能耗增加；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商场建筑的部分格局会随季节或需求的不同而变动，
5、故要求变动，故要求空调设备具有一定的灵活性空调设备具有一定的灵活性。Nanjing University of Technology2 2、商场负荷特点、商场负荷特点Nanjing University of Technology商场负荷特点商场负荷特点1 1、商场建筑人员多且复杂，人员负荷和新风负、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荷占冷负荷的大部分,所占比例约为所占比例约为45-70%45-70%，而，而建筑围护结构负荷所占比例很小，约为建筑围护结构负荷所占比例很小，约为15-25%15-25%。2 2、为保证商场的采光和广告效应，商场使用的、为保证商场的采光和广告效
6、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，所占比例约为大，所占比例约为15-30%15-30%。Nanjing University of Technology 商场室内温度商场室内温度既要考虑既要考虑顾客的需顾客的需求求，也要考虑，也要考虑商场商场职工的要求。职工的要求。商场室内环境特点商场室内环境特点Nanjing University of Technology3 3、商场空调主要形式、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。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
7、声，且供回水管道多，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，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。减少漏水现象占用机房面积大，风道断面尺寸大。VRVVRV系统系统全空气全空气系统系统风机盘风机盘管管+新新风系统风系统Nanjing University of Technology4 4、存在问题、存在问题1 1、在过渡季节，对室外新风利用量不足，与、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。室外气候工况结合
8、不够密切。2 2、商场夏季室内温度设定过低，冬季设定温、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。度过高，是目前商场存在的普遍现象。3 3、缺乏完善的管理制度，智能化管理水平较、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低，不能很好的找到空调的启停时机及控制方式。方式。Nanjing University of Technology5 5、空调运行策略、空调运行策略Nanjing University of Technology空调运行空调运行策略策略分区分区原则原则全年全年工况工况区域区域划分划分转换转换温度温度定义定义送风送风状态
9、状态点的点的分析分析Nanjing University of Technology1 1 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；少使用冷、热源；2 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；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 3 避免出现为调节室内温湿度而出现的冷、热量抵消问题；避免出现为调节室内温湿度而出现的冷、热量抵消问题；4 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（扩大不用冷、热源的时间。冬、夏季，充分
10、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。冷、热源。5.15.1分区原则分区原则Nanjing University of Technology5.25.2商场的参数信息商场的参数信息商场基本商场基本参数参数热工参数热工参数w w/(m/(m2 2.k).k)屋面屋面0.70.7外墙外墙0.80.8楼板楼板1.01.0室内环境参数室内环境参数室内设计温度室内设计温度夏季：夏季：2626冬季：冬季：1818空调季节空调季节夏季夏季6-96-9月；冬季月；冬季12-212-
11、2月月运营时间：运营时间：9:00-21:009:00-21:00人员密度人员密度0.25p/m0.25p/m2 2照明功率照明功率40w/m40w/m2 2 建筑建筑尺寸尺寸30m30m*50m50m*(4.5m(4.5m*5)5)Nanjing University of Technology5.35.3商场测试商场测试（南京）（南京）山西路百货山西路百货温度温度1010月测试数据（月测试数据（）功能功能时间时间10:0010:0011:0011:0013:0013:0015:0015:0016:0016:00一层一层地点地点1 124.224.224.224.224.824.824.82
12、4.825.225.2珠宝、鞋珠宝、鞋卖场卖场一层一层地点地点2 224.824.825.025.025.825.826.026.026.126.1三层三层地点地点1 122.922.922.622.622.522.522.422.422.622.6衣服卖场衣服卖场三层三层地点地点2 224.224.223.723.722.722.723.423.423.623.6室外室外212122.222.223.823.8242423.723.7Nanjing University of TechnologyNanjing University of Technology山西路百货山西路百货温度温度1
13、1月测试数据（月测试数据（）功能功能时间时间10:0010:0011:0011:0013:0013:0015:0015:0016:0016:00珠宝、鞋珠宝、鞋卖场卖场一层地点一一层地点一9.19.110.210.211.411.411.811.812.212.2一层地点二一层地点二9.89.810.810.811.811.811.911.912.612.6三层地点一三层地点一11.411.411.711.712.612.613.213.213.813.8衣服卖场衣服卖场三层地点二三层地点二10.410.410.510.511.811.812.412.412.612.6室外气温室外气温0.80
14、.81.21.24.14.13.93.93.63.6Nanjing University of Technology南京南京6-96-9月份室外气温趋势图月份室外气温趋势图Nanjing University of Technologyo划分原理：利用全空气系统较强的季节性特点，采用划分原理：利用全空气系统较强的季节性特点，采用同一种空气同一种空气处理过程处理过程方法方法的相似室外气象参数划分为一个区域统一控制运行的相似室外气象参数划分为一个区域统一控制运行5.45.4全年工况区域划分全年工况区域划分夏、冬季室外气温与送风温度趋势图夏、冬季室外气温与送风温度趋势图注：注：T Th h定义为定义
15、为“上转换温度上转换温度”，T Tl l定义为定义为“下转换温度下转换温度”。Nanjing University of Technology 在冬季工况下，商场建筑在冬季工况下，商场建筑室内设置温度越高，对应的送室内设置温度越高，对应的送风状态点随之变高，且增幅较风状态点随之变高，且增幅较大，空调机组能耗将变高。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冬季不同室温下，室外温度与送风温度趋势图Nanjing University of Technologyo 夏季工况划分 空调系统夏季工况的分区，空调系统夏季工况的分区，N N为室内状态点，为室内状态点，O O为为送风状
16、态点，送风状态点，ThTh、TlTl为上、下转换温度。为上、下转换温度。5.65.6多工况分区及调节策略多工况分区及调节策略Nanjing University of Technology区处理过程：区处理过程：室外空气状态处于此区内，为夏室外空气状态处于此区内，为夏季最炎热季，送风区域在季最炎热季，送风区域在TlTl等温线下等温线下方处，方处，hc-ho hn-hohc-ho hn-ho。此时尽可能的多采用回风以降低此时尽可能的多采用回风以降低混合点混合点C C的焓值，减少空调机组的处理的焓值，减少空调机组的处理焓差。通常的做法是采用满足卫生要焓差。通常的做法是采用满足卫生要求的最小新风比。
17、求的最小新风比。区处理过程区处理过程Nanjing University of Technology区处理过程：区处理过程：如果仍采用新风与回风混合，其混如果仍采用新风与回风混合，其混合点合点C C点的焓值必将高于新风焓值点的焓值必将高于新风焓值hwhw，空，空调机组处理的焓差调机组处理的焓差hc-hohc-ho显然大于显然大于hw-hohw-ho，即采用混合风的耗冷量将大于直接采，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。用全新风时的耗冷量。此时，应将新风比调为此时，应将新风比调为100%100%。此时。此时尽管尽管hwhnhwhn，但是其差值不足以承担室内，但是其差值不足以承担室
18、内热量，因此要求表冷器继续供冷。热量，因此要求表冷器继续供冷。区处理过程区处理过程Nanjing University of Technology区处理过程：区处理过程：室外状态点与送风区室外状态点与送风区域重合，直接将新风送入域重合，直接将新风送入室内，无冷热量消耗，无室内，无冷热量消耗，无需加湿处理。需加湿处理。区处理过程区处理过程Nanjing University of Technology区处理过程：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
19、利后送入室内，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。到经济节能的目的。Nanjing University of Technologyo 冬季工况的划分 空调系统冬季工况的分区，空调系统冬季工况的分区，N为室内状态点，为室内状态点，O为送风状态点，为送风状态点，Th、Tl为上、下转换温度。为上、下转换温度。Nanjing University of Technology区处理过程：区处理过程：室外空气温度低于冬季下转换温度室外空气温度低于冬季下转换
20、温度TlTl，含湿量小于送风点含湿量，送风，含湿量小于送风点含湿量，送风域在域在ThTh等温线以上。属于较为寒冷的等温线以上。属于较为寒冷的冬季工况。采用最小新风比，对空气加冬季工况。采用最小新风比，对空气加热加湿处理。加湿量为热加湿处理。加湿量为dO-dCdO-dC，加，加热负荷为室内负荷热负荷为室内负荷QnQn与新风热负荷与新风热负荷QxQx之之和，即和，即Q=Qn+Gw(iN-iW)Q=Qn+Gw(iN-iW)，新风量最小，新风量最小，加热量亦最少。加热量亦最少。区处理过程区处理过程Nanjing University of Technology区处理方法：区处理方法：此区处理方式基本与
21、此区处理方式基本与区区相同，区别的是此区不需相同，区别的是此区不需要加湿处理，采用调节新要加湿处理，采用调节新回风比调节湿度。回风比调节湿度。区处理过程区处理过程Nanjing University of Technology区处理过程：区处理过程：此区室外空气状态落此区室外空气状态落在在ThTh和和TlTl之间，与之间，与送风区域重合，湿度送风区域重合，湿度dwdodwth,hwhntwth,hwhn冷水量冷水量冷水量冷水量调节调节关闭关闭关闭关闭twth,hwhntwth,hwhn冷水量冷水量新回风比新回风比调节调节关闭关闭关闭关闭t1twtht1twth新回风比新回风比新回风比新回风比关
22、闭关闭关闭关闭关闭关闭twtwtltl新回风比新回风比新回风比新回风比关闭关闭关闭关闭关闭关闭冬季冬季twtl,twtl,dwdodwdo加热加热加湿加湿关闭关闭调节调节调节调节twtl,twdodwdo加热加热新回风比新回风比关闭关闭调节调节关闭关闭tltltwth,dwdotwth,dwdo新风新风加湿加湿关闭关闭关闭关闭调节调节tltltwdotwdo新回风比新回风比新回风比新回风比关闭关闭关闭关闭关闭关闭tltwth,dwdotltwth,dwdo新风新风加湿加湿关闭关闭关闭关闭调节调节tltwdotltwdo新回风比新回风比新回风比新回风比关闭关闭关闭关闭关闭关闭Nanjing Un
23、iversity of Technologyo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，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，约有约有58.3%58.3%的时间（的时间（、区）是耗能运行状态，其余区）是耗能运行状态，其余30.3%30.3%（、区）是直接采用新风送入室内的，即比不采用多工况分区运区）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行的状态，夏季系统能耗要节约41.7%41.7%左右。左右。o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
24、以根据表季工况，商场建筑可以根据表3-13-1的策略进行调节，达到最大节能的策略进行调节，达到最大节能目的。目的。o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策略的系统，全年空调系统运行能耗可降低约24%24%。结果分析结果分析Nanjing University of Technology结论结论o 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，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。便于控制调节，有较为广阔的实际运用前景。o 随着季节不同，室外空气状态点和送风状态点的位置关系，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。空调系统的转换温度，是该多工况分区方法的关键。
