本發(fā)明涉及計算機輔助計算
技術領域：
，特別是一種非供暖季空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗的分析方法。
背景技術：
：非供暖季空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗定義為：非供暖季為消除室內(nèi)余熱、余濕等所消耗的總能量，包括制冷能耗和輸送能耗兩部分。制冷能耗主要為制冷機能耗。介質輸送能耗主要包括水系統(tǒng)輸送能耗與風系統(tǒng)輸送能耗。其中水系統(tǒng)輸送能耗主要包括冷水泵(一級泵、二級泵等)、冷卻水泵和冷卻塔的能耗，風系統(tǒng)輸送能耗主要包括空氣處理機組、風機盤管、多聯(lián)機(簡稱VRF)室內(nèi)機等末端風機的能耗。在非供暖季，當室外溫度升高，室內(nèi)自然室溫隨之升高，當室溫超過一定數(shù)值Tn(舒適中性溫度)時，人們就會明顯感覺不舒適，這個時候就需要用通風(包括自然通風和機械通風，為了研究空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗最大的情況，這里指機械通風)的方法來消除室內(nèi)余熱余濕。當室外溫度繼續(xù)上升，通風不能消除室內(nèi)的余熱余濕時，就需要開啟制冷機組來消除室內(nèi)余熱余濕。目前國內(nèi)計算空調(diào)系統(tǒng)能耗的方法和軟件很多，比較常用的有EnergyPlus(美國)、DOE-2(美國)、DEST(清華)、HY-EP4.0(鴻業(yè))等，但是這些方法和軟件都只能在人為假定的時間段內(nèi)對空調(diào)系統(tǒng)能耗進行計算，對非供暖季節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的能耗計算，沒有明確的界定和計算方法。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術中的缺陷，提出了如下技術方案。一種非供暖季空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗的分析方法，包括以下步驟：S1、氣象參數(shù)設置步驟，用于根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)所處的位置設置室外氣象參數(shù)；S2、計算模型建立及邊界條件設定步驟，用于根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)所運行的場所確定計算模型和邊界條件；S3、綜合能耗計算步驟，用于根據(jù)計算模型的全年空調(diào)總冷負荷Q冷計算空調(diào)系統(tǒng)的綜合能耗，計算公式為W總＝W冷+W氣+W水，其中，W總為空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗，W冷為制冷能耗，W氣為空氣系統(tǒng)輸送能耗，W水為水系統(tǒng)輸送能耗。更進一步地，所述氣象參數(shù)設置步驟的具體操作為：基于空調(diào)系統(tǒng)所處的位置從中國典型氣象年氣象數(shù)據(jù)選擇相應的室外氣象參數(shù)。更進一步地，計算模型建立及邊界條件設定步驟的具體操作為：確定空調(diào)系統(tǒng)所運行的場所的建筑物房間格局和樓層信息；確定建筑物的圍護結構參數(shù)：所述結構參數(shù)包括體型系數(shù)、窗墻比、層面的傳熱系數(shù)、外墻的傳熱系數(shù)、樓板的傳熱系數(shù)、內(nèi)墻的傳熱系數(shù)、外窗的傳熱系數(shù)、外門的傳熱系數(shù)、內(nèi)門的傳熱系數(shù)和內(nèi)窗的傳熱系數(shù)；確定建筑物的室內(nèi)參數(shù)：所述室內(nèi)參數(shù)包括建筑物類型、室內(nèi)設計溫度、相對濕度、人員密度、照明密度、設備功率密度和新風量。更進一步地，利用全年空調(diào)負荷計算軟件，確定建筑物的全年空調(diào)總冷負荷Q冷；并得到任意i時的空調(diào)系統(tǒng)i時的總冷負荷Qi冷。更進一步地，制冷能耗W冷的計算方法為：對于非變頻運行的冷水機組：其中，COP為制冷性能系數(shù)，Qi冷為空調(diào)系統(tǒng)i時的總冷負荷，t冷為冷源開機時間；對于變頻運行的多聯(lián)機組：其中，IPLV為多聯(lián)機空調(diào)機組制冷綜合性能系數(shù)，Qi冷為空調(diào)系統(tǒng)i時的總冷負荷，t冷為冷源開機時間。更進一步地，空調(diào)系統(tǒng)i時的總冷負荷Qi冷的計算方法具體為：a.利用全年空調(diào)負荷計算軟件，確定建筑物的全年空調(diào)負荷；b.根據(jù)全年空調(diào)負荷得到全年空調(diào)總冷負荷Q冷，并得到任意i時的空調(diào)系統(tǒng)i時的總冷負荷Qi冷。更進一步地，空氣系統(tǒng)輸送能耗W氣的計算方法為：其中，Ni末為末端設備公開，t末為末端設備的開機時間。更進一步地，水系統(tǒng)輸送能耗W水的計算方法為：當所述計算模型為一個標準層或一個計算單元時：EC(H)R-a＝A(B+α∑L)/ΔT；當所述計算模型為整棟樓，且主機、水泵定頻運行，采用臺數(shù)調(diào)節(jié)時：當所述計算模型為整棟樓，且主機、水泵變頻運行時：其中，EC(H)R-a為最大空調(diào)冷水系統(tǒng)耗電輸冷比，COP為制冷性能系數(shù)，Qi冷為空調(diào)系統(tǒng)i時的總冷負荷，t冷為冷源開機時間，SCOP為電冷源綜合制冷性能系數(shù)SCOP限值，A為與水泵流量相關的計算系數(shù)，B為與機房及用戶的水阻力相關的計算系數(shù)，∑L為從冷熱機房至該空調(diào)系統(tǒng)最遠用戶的供回水管道的總輸送長度，α為與∑L相關的計算系數(shù)；ΔT為規(guī)定的供回水溫差，Δt為實際的供回水溫差，c為水的比熱容，H為水泵揚程，η為水泵效率，Ni冷為運行冷水機組的設備功率，Ni水為運行水泵的設備功率，Ni塔為運行冷卻塔的設備功率。K為制冷機時耗功熱量系數(shù)，對于壓縮式制冷機，取1.2～1.3；對于溴化鋰吸收式制冷機，取1.8～2.2。采用Tn＝22℃作為評判標準，當房間自然室溫大于22℃時，新風系統(tǒng)(包括全空氣系統(tǒng))空氣輸送能耗計入非供暖季空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗。當新風不能消除室內(nèi)余熱余濕時，制冷冷耗和水系統(tǒng)輸送能耗計入非供暖季空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗。本發(fā)明的技術效果為：提出了非供暖季空調(diào)系統(tǒng)的能耗計算方法，使得空調(diào)系統(tǒng)的能耗計算更加準確，特別是提出了制冷能耗、空氣系統(tǒng)輸送能耗、水系統(tǒng)輸送能耗具體的計算時間和計算方式，便于為不同城市的不同建筑類型選擇不同空調(diào)系統(tǒng)以及對空調(diào)系統(tǒng)和運行模式進行改進，使得其節(jié)能降耗。附圖說明圖1是本發(fā)明的一種非供暖季空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗的分析方法的流程圖。圖2是本發(fā)明的一個計算模型的示意圖。具體實施方式下面結合附圖1-2進行具體說明。圖1示出了本發(fā)明的一種非供暖季空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗的分析方法，該方法包括：S1、氣象參數(shù)設置步驟，用于根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)所處的位置設置室外氣象參數(shù)；S2、計算模型建立及邊界條件設定步驟，用于根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)所運行的場所確定計算模型和邊界條件；S3、綜合能耗計算步驟，用于根據(jù)計算模型的全年空調(diào)總冷負荷Q冷運用公式W總＝W冷+W氣+W水計算得到空調(diào)系統(tǒng)的綜合能耗，其中，W總為空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗，W冷為制冷能耗，W氣為空氣系統(tǒng)輸送能耗，W水為水系統(tǒng)輸送能耗。全年空調(diào)總冷負荷Q冷由選取的全年負荷計算軟件直接計算得到，同時得到任意i時的Qi冷，Qi冷即為空調(diào)系統(tǒng)i時的總冷負荷。全年負荷計算軟件直接采用市場現(xiàn)有的空調(diào)負荷計算軟件，我們在此選取較為簡單實用的鴻業(yè)全年負荷計算及能耗分析軟件HY-EP4.0。為計算空調(diào)系統(tǒng)的非供暖季綜合能耗，需要確定中性溫度，即人群舒適的溫度，根據(jù)經(jīng)驗值及現(xiàn)有研究成果，本發(fā)明實用的中性溫度Tn＝22℃，用動態(tài)負荷計算及能耗模擬軟件計算建筑模型的全年動態(tài)負荷和自然室溫，然后用Tn＝22℃作為評判標準，當大于22℃時，新風系統(tǒng)(包括全空氣系統(tǒng))空氣輸送能耗計入非供暖季空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗，當新風不能消除室內(nèi)余熱余濕時，制冷冷耗和水系統(tǒng)輸送能耗計入非供暖季空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗。這是本發(fā)明的重要發(fā)明點之一。按此方法將非供暖季每個小時的空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗相加即可得到全年非供暖季空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗。目前，我國國內(nèi)原始室外氣象數(shù)據(jù)較權威的主要有：中國標準年(CSWD)氣象數(shù)據(jù)和中國典型氣象年(CNTMY)氣象數(shù)據(jù)兩套。中國標準年(CSWD氣象數(shù)據(jù)是根據(jù)全國270個地面氣象臺站1971-2003年的實測氣象數(shù)據(jù)，通過分析整理補充源數(shù)據(jù)以及合理差值計算獲得的全國270個臺站的建筑熱環(huán)境分析專用數(shù)據(jù)集。中國典型氣象年(CNTMY)氣象數(shù)據(jù)是根據(jù)國際地面氣象觀測數(shù)據(jù)庫提供的1995-2005年的氣象觀測數(shù)據(jù)，進行合理差值補充獲得的全國360個城市的TMY數(shù)據(jù)。兩套數(shù)據(jù)使用的源數(shù)據(jù)、挑選的氣象要素和權重因子都有所不同。經(jīng)研究，中國典型氣象年(CNTMY)氣象數(shù)據(jù)模擬的結果更接近于30年的能耗平均值。因此，選用中國典型氣象年(CNTMY)氣象數(shù)據(jù)作為空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗分析計算的室外氣象參數(shù)。即氣象參數(shù)設置步驟的具體操作為：基于空調(diào)系統(tǒng)所處的位置從中國典型氣象年氣象數(shù)據(jù)選擇相應的室外氣象參數(shù)。目前，全年的室外氣象參數(shù)都是以一個小時作為計算步長。為了計算空調(diào)系統(tǒng)的能耗，首先要確定計算模型，計算模型建立步驟的具體操作為：確定空調(diào)系統(tǒng)所運行的場所的建筑物房間格局和樓層信息。確定建筑物的圍護結構參數(shù)：體型系數(shù)、窗墻比、層面的傳熱系數(shù)、外墻的傳熱系數(shù)、樓板的傳熱系數(shù)、內(nèi)墻的傳熱系數(shù)、外窗的傳熱系數(shù)、外門的傳熱系數(shù)、內(nèi)門的傳熱系數(shù)和內(nèi)窗的傳熱系數(shù)；確定建筑物的室內(nèi)參數(shù)：建筑物類型、室內(nèi)設計溫度、相對濕度、人員密度、照明密度、設備功率密度和新風量。建筑物的層數(shù)至少為一層，可以為多層，圍護結構參數(shù)當無法獲取時可按《公共建筑節(jié)能設計標準》下簡稱節(jié)能標準)的最低要求設置。選取適合的全年負荷計算軟件計算模型的全年空調(diào)負荷；本發(fā)明的重要發(fā)明點是研制出了制冷能耗W冷、空氣系統(tǒng)輸送能耗W氣、水系統(tǒng)輸送能耗W水的的具體計算方法，詳述如下。制冷能耗W冷的計算方法為：對于非變頻運行的冷水機組：其中，COP為制冷性能系數(shù)(當冷水機組未選型時可以從表1中選擇)，Qi冷為空調(diào)系統(tǒng)i時的總冷負荷，t冷為冷源開機時間；對于變頻運行的多聯(lián)機組：其中，IPLV為多聯(lián)機空調(diào)機組制冷綜合性能系數(shù)(當室外機組未選型時，可以從表2中選擇)，Qi冷為空調(diào)系統(tǒng)i時的總冷負荷，t冷為冷源開機時間。表1：名義制冷工況和規(guī)定條件下冷水(熱泵)機組的制冷性能系數(shù)(COP)表2：名義制冷工況和規(guī)定條件下多聯(lián)機空調(diào)(熱泵)機組制冷綜合性能系數(shù)(IPLV)空氣系統(tǒng)輸送能耗W氣的計算方法為：其中，Ni末為末端設備公開，t末為末端設備的開機時間。水系統(tǒng)輸送能耗W水的計算方法為：當所述計算模型為一個標準層或一個計算單元時：EC(H)R-a＝A(B+α∑L)/ΔT；當所述計算模型為整棟樓，且主機、水泵定頻運行，采用臺數(shù)調(diào)節(jié)時：當所述計算模型為整棟樓，且主機、水泵變頻運行時：其中，EC(H)R-a為最大空調(diào)冷水系統(tǒng)耗電輸冷比，COP為制冷性能系數(shù)，Qi冷為空調(diào)系統(tǒng)i時的總冷負荷，t冷為冷源開機時間，SCOP為電冷源綜合制冷性能系數(shù)SCOP限值，A為與水泵流量相關的計算系數(shù)，B為與機房及用戶的水阻力相關的計算系數(shù)，∑L為從冷熱機房至該空調(diào)系統(tǒng)最遠用戶的供回水管道的總輸送長度，α為與ΣL相關的計算系數(shù)；ΔT為規(guī)定的供回水溫差，Δt為實際的供回水溫差，c為水的比熱容，H為水泵揚程，η為水泵效率，Ni冷為運行冷水機組的設備功率，Ni水為運行水泵的設備功率，Ni塔為運行冷卻塔的設備功率。K為制冷機時耗功熱量系數(shù)，對于壓縮式制冷機，取1.2～1.3；對于溴化鋰吸收式制冷機，取1.8～2.2。采用Tn＝22℃作為評判標準，當房間自然室溫大于22℃時，新風系統(tǒng)(包括全空氣系統(tǒng))空氣輸送能耗計入非供暖季空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗。當新風不能消除室內(nèi)余熱余濕時，制冷冷耗和水系統(tǒng)輸送能耗計入非供暖季空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗。圖2示出了實際工程項目中辦公樓的一個標準層作為計算模，該計算模型共分為4個敞開辦公室1001-1004，每個辦公室面積305.75m2，走道532m2，核心筒內(nèi)的衛(wèi)生間、設備房等不計入空調(diào)面積。通過上述方法計算該模型在哈爾濱(嚴寒)、北京(寒冷-潮濕)、西安(寒冷-干燥)、上海(夏熱冬冷)，廣州(夏熱冬暖)，貴陽(溫和)6個典型城市采用風機盤管、空氣處理機組、多聯(lián)機這三種不同空調(diào)末端形式的W總(簡單起見，冷源只選冷水螺桿機組進行比較分析)。辦公的計算時間以一般辦公人員的上班時間為準，具體為8：00～18:00，周末節(jié)假日不計算。圍護結構參數(shù)取節(jié)能標準限值，具體詳見表3。室內(nèi)氣象參數(shù)、人員密度、設備功率、照明密度及使用率的取值均以節(jié)能標準附錄B的數(shù)值為準，具體見表4。簡單起見，這里假定室內(nèi)參數(shù)全年不變化。表3：維護結構參數(shù)表4室內(nèi)參數(shù)根據(jù)前面的計算模型、計算時間、維護結構參數(shù)、室內(nèi)參數(shù)，對計算模型各空調(diào)房間進行逐項逐時的冷負荷計算，6個城市各房間的冷負荷值詳見表5。利用計算出來的各個房間的冷負荷、濕負荷、新風量等數(shù)據(jù)，進行末端設備選型。6個城市具體末端選型參數(shù)詳見表6(由于各廠家的設備差異，這里做了平均化處理)。表5：夏季冷負荷統(tǒng)計表表6：空調(diào)末端設備匯總表6個城市水冷螺桿機組的COP取值、多聯(lián)機的IPLV、水系統(tǒng)的SCOP取值和EC(H)R-a取值詳見表7、表8、表9.表7：水冷螺桿機組的COP值及多聯(lián)機的IPLV值表8：水系統(tǒng)的SCOP值表9：水系統(tǒng)的單位冷量耗功率值然后，選用鴻業(yè)全年負荷計算及能耗分析軟件HY-EP4.0對6個城市的全年動態(tài)負荷進行計算，然后利用上面的分析方法和計算公式，對6個城市3種末端形式1種冷源形式的全年非供暖季的空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗進行計算。結果詳見表10。地區(qū)多聯(lián)機風機盤管空氣處理機組最大差值百分數(shù)(％)哈爾濱18384.421734.424323.132.30北京18897.023089.534048.580.18西安18651.922881.232328.973.33上海22445.628007.055179.1145.8廣州28059.633820.259101.5110.6貴陽16859.520417.828409.368.5表10：六個城市全年非供暖季的空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗單位(KWh)通過上述表10可以為每個城市的設計合適的空調(diào)系統(tǒng)，以及針對能耗較多的系統(tǒng)提出改進措施，以節(jié)能減排，從而節(jié)省大量的能源。本發(fā)明所述的方法，可以通過計算機程序實現(xiàn)，也可以將計算機程序存儲在存儲介質上，處理器從存儲介質上讀取計算機程序，并執(zhí)行相應的方法，完成串聯(lián)補償裝置的工作狀態(tài)的監(jiān)測，確保其工作安全。最后所應說明的是：以上實施例僅以說明而非限制本發(fā)明的技術方案，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。當前第1頁1 2 3