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冷却吊顶空调系统运行能耗的模拟
冷却吊顶空调系统运行能耗的模拟
来源:中制冷设备网    2009-6-3
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摘要: 提出冷却吊顶空调系统运行能耗的计算机动态模拟评价方法。在建立系统数学模型的基础上,编制计算机模拟程序,对某建筑物采用冷却吊顶系统的实际运行过程进行逐时模拟,以此来判断冷却吊顶系统应用的可行性及合理性,分析表明,冷却吊顶水系统与新风水系统相独立这一新的系统形式具有良好的节能效果。
关键词  冷却吊顶系统  计算机模拟  能耗分析
 
作者:孙丽颖  马景骏    马最良
通讯处:
孙丽颖  马景骏:哈尔滨工程大学
马最良:哈尔滨工业大学

 

    1  引言

    空调系统的运行模拟是运用数学手段研究系统运行特性的一种方法。模拟的方法是对研究对象的每个局部建立精确的数学模型,然后根据实际情况将这些数学模型组合起来,通过数学求解计算出系统的逐时特性参数,从而进一步分析和研究。
    目前,冷却吊顶空调系统在欧洲有着广泛的应用,该系统的诸多优势已是非常显著的。那么,该系统在我国能否应用和推广、在哪一地区更适合采用、采用何种形式的冷却吊顶才能取得最佳的节能效果等诸多问题均需要进一步去研究。在系统没有投入实际使用时,我们无法得到解决上述问题所需的数据和资料结果,但我们可以通过对新系统进行计算机模拟分析,为新系统的设计应用提供参。可以说"如果没有系统模拟预测分析的支持,没有人愿意首先尝试一种新的空调方式。"
    本文研究的着眼点集中在冷却吊顶系统和常规空调系统的能耗差异上。因此我们将耗能的水系统各设备与空气的输送动力设备组合在一起形成系统。系统的输入量为空调房间的逐时冷负荷、气象参数和系统状态初值,通过计算机模拟计算出制冷机和冷却塔的制冷量、排热量、工作台数、工况温度以及各设备的能耗。当系统的新风量一定时,系统的能耗与其系统的形式密切相关,因此,本文针对不同的系统形式,来分析比较不同方案下系统的能耗特点。

 

    2  模拟模型
    2.1  系统形式
    冷却吊顶要求的供水温度较高,一般在16℃左右,如果制冷机直接制备这样较高温度的冷冻水,相应地可提高制冷机组的蒸发温度,改善制冷机的性能系数,进而降低其能耗。冷却顶板冷冻水大水流量通常采用二级泵系统来实现。
    2.2  系统建模与模拟程序
    因为模拟中考虑的是系统的长期能耗,所以对冷却塔、冷水机组、水泵等设备均采用静态输入输出模型建模。冷却吊顶工作状态由室内温度控制,采用停与开的双位调节及水量调节。
冷水机组的功耗可通过机组部分负荷综合值(IPLV)来求得。考虑到机组部分负荷运行时间的权重,美国制冷空调协会(ARl)在ARI-500-90标准中提出用部分负荷综合值IPLV来评价各种冷水机组的部分负荷性能。该值撇开了各机组具体运行负荷特点,使各类型的冷水机组能有一个共同的部分负荷性能评价指标标准。

 

    3  模拟算例
    以北京某办公楼为例,标准层取54×54 m,内外区面积比为1.8,外墙37砖墙,双层钢窗,窗墙比0.4,遮阳系数0.5。模拟建筑室内空气状态为tn=26℃,φn=60%,室内产湿量主要考虑人员散湿,送风量为每人40 m3/h,采用顶棚送风的混合通风方式,除去新风所提供的显冷,其余的显冷由冷吊顶承担。用模拟程序,对上述三种方案进行了供冷季能耗的模拟计算。可以得到以下结论:
    (1)新型冷吊顶系统能耗最小。
    (2) 和常规风机盘管加新风系统相比,冷却吊顶系统是否节能要取决于系统形式。
    (3)采用冷却塔供冷能减少系统的能耗,这是系统节能的重要途径之一。

 

    4  结语
    通过对三种方案的运行能耗进行模拟分析可知,采用冷吊顶水系统和新风水系统相独立的供水方式可以充分发挥冷却吊顶空调系统冷冻水温高的优势,提高冷水机组的性能系数,节能效益十分明显,设计时可以优先考虑采用此种供水方式。由此可见,利用计算机模拟的方法可以从不同角度对冷却吊顶系统的能耗情况做出详细的预测分析,这将对冷却吊顶系统的应用推广起到积极的推动作用。

 

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