发新话题
打印

[中央空调系统] 空调房间热负荷的动态模拟与分析

空调房间热负荷的动态模拟与分析

计算空调房间热负荷时,采用的室外干、湿球温度参数均为定值,当环境发生变化时,就可能造成能量浪费或能量不足,设备也不能在有效工况下运行。本文通过一典型工程,先模拟出外界空气干球温度的动态变化,再计算出逐时的热负荷量,其值随着空气干球温度的周期性变化也呈周期性变化,因此空调设备的容量和运行效率呈波动性变化。为了节约初投资和设备的有效运行,工程设计时,设计人员需充分考虑热负荷的动态变化。
关键词:热负荷 动态模拟
  目前,我国空调设计时对热负荷一般不进行动态模拟,设备容量偏大的现象普遍存在,不仅提高了建筑的初投资,而且各种设备总是在低效工况下运行,造成能源的浪费和各种运行费用的增加。若通过动态模拟计算负荷,确定设备容量,不仅提高了设备的运行效率,而且延长了设备的经济寿命。
  • 空气计算参数

  空调房间冷(热)、湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。计算通过围护结构传入室内或室内传至室外的热量,都要以室外空气计算温度为计算依据,然而室外空气的干、湿球温度不仅随季节变化,即使在同一季节的每昼夜里,每时每刻室外空气的温湿度都在变化。室外空气计算参数的取值,直接影响室内空气状态和设备投资。若夏季取很多年才出现的当地室外最高干、湿球温度作为计算干、湿球温度,则会因设备庞大而形成投资浪费。目前我们所采取的设计方案都是夏季空调室外计算干、湿球温度采用历年平均不保证50小时的干、湿球温度;冬季空调室外计算温度应采用历年平均不保证1天的日平均温度。同时在不同的地方,温度与湿度的波动变化又是不一样的。
  • 设计方法
  一般的民用建筑供暖室内计算温度取18℃,而室外的计算温度根据各个地区的实际情况而定,往往是一定值,也就是建筑物的负荷是确定的,一旦设计好了,当外界环境发生变化时,就很可能造成能量的浪费和能量提供不足。户外空气的干球温度不但呈周期性并且其构成形式包含有肯定性和随机性,所谓肯定性,是日温逐时变化随着太阳辐射逐时变化而引起之周期性变化;所谓随机性,是由于大气环流造成之日气温突变因素影响的结果,因此干球温度对负荷量的影响比较突出。为了达到负荷的准确性,我们可以利用逐时温度计算所需的负荷,即利用Fortran语言进行编程随机计算出某一指定城市的外界大气逐时干球温度,随后计算出逐时的负荷量,再与利用定值干球温度计算得到的负荷量进行比较。

收藏到网摘:
本贴地址:http://bbs.shejis.com/viewthread.php?tid=313374&fromuid=0
点这里,把本帖地址在MSN/QQ上发给朋友分享!同时你还可以获得积分!

TOP

Re:楼主

  • 应用实例

3.1 工程概况

 该工程为北京市三层办公建筑,建筑面积2000平方米,已知它的围护结构条件:外墙:一砖半厚(370mm),内面抹灰砖墙,;外窗:单层木框玻璃窗,尺寸(宽高)为1.52.0m,窗型三扇两开窗,可开启部分的缝隙总长为13.0m;外门:单层木门,尺寸(宽高)为1.52.0m,门型为无上亮的双扇门,可开启部分的缝隙总长为9.0m。顶棚与地面的热负荷均忽略不计。

3.2 数学模型及其分析

3.2.1 本工程以北京地区为例,模拟了从2000年1月15号到18号的逐时干球温度, 模拟的总时数为96小时,所取时间步长为1小时,运行程序同时模拟出逐时的外界空气湿度及其相应的含湿量及焓值,为系统的热湿负荷计算提供依据。
  • 供暖热负荷的计算分为三个部分:
  (1) 围护结构传热耗热量的计算,采用参数表1所示
表1计算耗热量的参数

名称

北外墙

西外墙

西外窗

东外墙

东外门

东外窗

传热系数K

1.57

1.57

5.82

1.57

4.65

5.82

温差修正系数a

1

朝向xch

0

-5%

-5%

-5%

-5%

-5%

风向xf

0

1+xch+xf

100%

95%

95%

95%

95%

95%

高度修正xg

4%


  (2) 冷风渗透耗热量

TOP

Re:楼主

3.3利用程序计算得到的数据,表2列举了部分值
表21月15号模拟得到的数据

时间(H)

干球温度(℃)

耗热量(W)

相对湿度(%)

含湿量(G/KG)

焓(Kcal/KG)

1

-6.04

16799.7

54.4

1.30

-.68

2

-7.01

17474.2

40.5

.90

-1.15

3

-7.85

18063.6

24.1

.50

-1.59

4

-8.54

18545.4

45.9

.91

-1.51

5

-9.05

18900.7

89.3

1.70

-1.17

6

-9.09

18930.4

89.3

1.69

-1.18

7

-9.45

19181.3

89.5

1.65

-1.29

8

-8.97

18846.9

77.3

1.48

-1.28

9

-7.73

17979.8

88.8

1.87

-.75

10

-5.92

16712.3

8.5

.21



TOP

Re:楼主

3.4根据计算数据模拟温度场附图及分析

  图1表示温度与供暖设计热负荷随时间变化的模拟结果,由图可见温度与热负荷随时间都以天为周期变化,当一天中的温度处于最高点时,而供暖设计热负荷处于最低点,反之,当温度处于最低点时供暖设计热负荷就处于最高点,也就是说两者的波动曲线有对称的趋势,即温度呈上升趋势时,供暖设计热负荷就呈下降趋势;温度呈下降趋势时,供暖设计热负荷就呈上升趋势,且波动曲线是对称的。


TOP

Re:楼主

图2表示温度与含湿量随时间变化的模拟结果,由图可见温度几乎以天为周期而变化,夜里温度较低,白天温度偏高,尤其是正午至下午温度可达一天的最高值,而含湿量时高时低,总的变化规律与温度大体一致,但偶尔也有自身的走势曲线。

  图3表示温度与相对湿度随时间变化的模拟结果,由图可见温度同样以天为周期而变化,相对湿度对于温度而言,周期变化正与温度变化相对,当一天中的温度处于最高点时,而相对湿度处于最低点,反之,当温度处于最低点时,相对湿度处于最高点,也就是说两者的波动曲线大体上有对称的趋势,但相对湿度同时具有自身的变化曲线,因此它们是大概对称的。

  • 结论

  由实例可见,由于外界空气的干球温度随时变化导致的供暖负荷变化,使得空调设备的容量和运行效率并不是处于一定值,而是波动变化的。故在当今现有的工程设计条件下,需要工程设计人员的进一步努力,充分考虑空调负荷的动态变化。

参考文献

  1 忻尚杰.防护工程空气热湿环境系统模拟与分析.南京:解放军理工大学工程兵工程学院,2001
  2 贺平,孙刚.供热工程.北京:中国建筑工业出版社,1993
  3 赵荣义,范存养,钱以明等.空气调节.北京:中国建筑工业出版社,1994


TOP

统计代码