成都住宅建筑空调负荷特性分析_高波

第23卷第6期 高 波，等：成都住宅建筑空调负荷特性分析 ·19· 文章编号：1671-6612（2009）06-019-04成都住宅建筑空调负荷特性分析高 波 1冯 炼2徐斌斌1张 红1(1.四川省建筑科学研究院 成都 610081；2.西南交通大学机械工程学院 成都 610031)【摘 要】 当前，建筑节能问题越来越受到社会的高度重视，为了解成都地区住宅建筑空调负荷特性，本文采用DeST—h 软件对成都地区某典型居住建筑进行空调负荷计算分析。

研究表明，全工况间歇空调模式与连续空调模式下，空调尖峰负荷具有较大差异，在进行住宅空调负荷计算时，可按照常规连续空调负荷计算算法进行计算，但应根据全年动态负荷分布进行修正。

在本文计算条件下，成都地区提高围护结构保温性能，对减少空调负荷以及能耗具有较大的作用，增强保温对冬季空调能耗影响大夏季。

【关键词】 居住建筑；间隙空调；负荷；模拟；成都 中图分类号 TU11.1 文献标识码 BAnalysis on the characteristic of Air-conditioning load in residential buildings in ChengduGao Bo 1 FengLian 2 Xu Binbin 1 Zhang Hong 1 ( 1.Sichuan Institute of Building Research, Chengdu, 610081;2.School of Mechanical Engineering Southwest Jiaotong Universty, Chengdu, 610031 )【Abstract 】 At present, the building energy is very important, in order to find out the characteristic of Air-conditioning load in residential buildings in Chengdu, in this paper, we calculation and analysis a typical residential building air conditioning load in Chengdu using DeST-h. The results show that,the peak load has a big difference between the intermittent air conditioning and continuous air conditioning.we can use the present design calculation method of continuous air conditioning to calculate air conditioning load in residential building, but it should be based on dynamic load distribution throughout the year. In this calculation condition, improve the thermal insulation performance of building envelope is an effective method to reduce the load and energy consumption of air conditioning and its impact in winter than in summer.【Keywords 】 residential building ; intermittent air conditioning ; load ; simulation ; Chengdu作者简介：高波（1982-），男，工学硕士。

投稿日期：2009-07-220 引言近年来，建筑节能问题越来越受到社会的高度重视，经济的不断发展与能源供应的相对紧缺成为制约我国社会与经济发展的一大矛盾。

根据我国建筑节能第三阶段的节能要求，成都市出台了《成都市居住建筑节能65%设计指标》指导性文件。

《标准》对居住建筑围护结构的热工性能提出了更高的要求，新建建筑要求热工性能更好的外围护结构，通过改变围护结构的保温隔热性能降低住宅建筑的空调能耗。

增强建筑的保温既要满足房间的舒适性又要保证节能。

为揭示建筑本身及室内外环境因素对空调负荷和能耗的影响，本文以成都某居住建筑为研究对象，采用DeST—h 建筑环境模拟计算软件，对其空调负荷进行全工况模拟计算分析，并对相关问题进行探讨。

1 模型建立第23卷第6期2009年12月 制冷与空调 Refrigeration and Air Conditioning V ol.23 No.6 Dec. 2009.19～22·20·制冷与空调 2009年建筑模型为一幢11层典型居住建筑，层高3m，分为2室1厅和3室1厅两种户型，建筑面积分别为83m2、101m2，屋面采用挤塑聚苯板进行保温、外墙采用EPS薄抹灰进行保温，传热系数分别为0.51和0.54W/（m2·K），外窗为双层中空LOW-E玻璃窗，传热系数为2.5W/（m2·K），建筑平面如图1所示。

图1 建筑平面图2 计算输入参数室内参数设定：卧室最大人数为2人，起居室为3人，人员发热量：显热61W/人、潜热73W/人；客厅照明最大发热量为5W/m2，卧室照明最大发热量为4W/m2，客厅设备最大发热量为10 W/m2；夏季室内温度设定为26℃，冬季18℃，仅对卧室和客厅进行温度空调；室外气象参数取自清华大学建筑技术科学系与中国气象局合著的《中国建筑热环境分析专用气象数据集》[4]。

运行时间设定：居民住宅空调运行时间通常较为规律，多数居民均需上班，因此工作日客厅空调运行时间设定为18:00~22:00，卧室空调运行时间设定为21:00~01:00；周末客厅空调运行时间设定为10:00~22:00，卧室空调运行时间设定为13:00~14:00，21:00~01:00。

室内外通风设定为：夏季：非空调期2次/h，空调运行期1次/h；冬季：由于成都地区冬季室外潮湿阴冷，居民有关窗开空调习惯，故室内外通风均设为0.5次/h。

3 计算结果与分析3.1 空调运行模式比较常规空调负荷设计计算方法是以连续空调为基础，并未考虑空调间隙运行时间对空调负荷的影响。

因此，为了考察空调运行模式对负荷的影响，采用DeST软件，针对同一对象，按照下述两种方法分别进行计算：（1）全工况模拟计算方法，按间隙空调模式计算，空调运行时间和室内外通风按前述计算参数进行设置；（2）全工况模拟计算方法，按连续空调模式计算，室内外通风夏季1次/h，冬季0.5次/h。

我们选取该建筑顶层计算结果进行对比，两种计算方法的计算结果见表1，空调最大负荷日空调负荷见图2。

表1 空调冷负荷不同算法计算结果比较全室空调算法1 算法2 最大冷负荷（W/m2）80.06 45.83图2 全室空调冷负荷两种算法的结果比较由表1和图2可以看出，由于建筑保温，空调最大冷负荷都相对较小，但全年空调冷负荷最大日，间隙空调的冷负荷特性与连续空调相差很大。

由于房间内部的蓄热作用，间隙空调的冷负荷的冷负荷除了常规负荷外，还必须附加消除房间蓄热量的冷负荷，因此其最大空调冷负荷比连续空调大得多[1]。

间隙空调全天负荷变化较大，通常开机时刻负荷较大，随着运行时间的增加，室内气流分布区域稳定，空调负荷逐渐减少。

在间隙空调模式下，18点客厅空调开机，空调负荷出现第一个尖峰负荷，21点时，卧室空调开机，此时空调负荷最大。

连续空调负荷随着室外温度的变化而变化，最大负荷由于围护结构的传热延迟效应而具有一定的延迟性，出现在16点，凌晨至早晨7点之间，由于室外温度较低，通过1次/h的室内外换气，室内温度逐渐降低，空调负荷也随之减少。

我国《采暖通风与空气调节设计规范》第23卷第6期高波，等：成都住宅建筑空调负荷特性分析·21·（GB50019-2003）对夏季室外空气计算参数作了如下规定：空调室外计算干球温度：应采用历年平均不保证50h的干球温度；空调室外计算湿球温度：应采用历年平均不保证50h的湿球温度；综上，夏季空调设计负荷可采取全年不保证50h 的负荷，我们将算法1模式下，全年空调冷负荷按小时分布进行排序，其全年第51大的空调冷负荷为44.79W/m2，对比算法2计算结果，其误差仅为2.7%，这说明在进行空调负荷计算时，可以按照常规空调负荷计算方法进行计算，但应该进行全年动态负荷计算，并根据计算结果对空调负荷进行修正。

所以，连续空调负荷计算模式，由于无法准确预知空调间隙期，房间蓄热量对空调负荷的影响，其尖峰负荷具有较大的差异；在进行空调负荷计算时，可按照常规连续空调负荷计算方法进行计算，但应根据全年动态负荷分布对空调设计负荷进行修正。

3.2 建筑保温的分析由前述可知，当前我国新建居住建筑的围护结构应根据相关规范进行保温，从而降低住宅建筑的空调能耗。

本文所选择的居住建筑采用了挤塑聚苯板和EPS薄抹灰进行围护结构保温，是成都市当前通常采用的保温形式，为验证其节能率，我们根据《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》[2]，选取传统非保温建筑与本文节能建筑进行空调负荷计算对比，其外墙、屋面、外窗传热系数分别为：1.96、1.66和6.6W/（m2·K），其余计算参数设置均不变。

我们采用间接空调模式，利用DeST软件对两种不同围护结构情况分别进行计算。

选取顶层计算结果进行对比，计算结果见表2、表3，其中保温1、保温2分别为传统非保温建筑和本文选取建筑的围护结构情况。

表2 建筑保温情况对空调及采暖负荷的影响保温情况保温1 保温2全年最大冷负荷指标（W/ m2）99.41 80.06全年最大热负荷指标（W/ m2）164.40 92.88表3 建筑保温情况对全年空调及采暖耗能量的影响保温情况保温1 保温2 全年累计耗冷量（kW·h）5689.12 4513.70全年累计耗热量（kW·h）9961.21 3215.97根据表中数据，在本文研究对象围护结构保温情况下，空调及采暖的最大冷、热负荷分别减少19.5%、43.5%，全年累计耗冷、热量分别减少20.7%、67.7%，全年累计减少50.1%。

根据《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》[2]，对比建筑耗电量计算，冬季用能效比为1的电暖器采暖，夏季用额定制冷工况时能效比为2.2的空调器降温，而本文选取建筑采用地源热泵三联供中央空调系统，系统主机夏季和冬季能效比分别为5.2、4.2，所以单从主机设备而言，本文研究建筑增强围护结构保温、利用地源热泵系统后，主机节省耗电量可达84%。