1、间歇性空调设计日负荷和全年负荷的比较分析袁赟 刘刚东华大学环境科学与工程学院摘 要： 在空调间歇运行模式下，分别用鸿业负荷计算软件和DeST软件对江苏南通某别墅一住户进行了负荷模拟计算。比较了二者在最大负荷日计算结果的差异，统计了各冷热负荷段在典型气象年的小时数分布。结果表明，鸿业设计日最大冷负荷满足空调间歇运行的要求，而鸿业设计热负荷需要乘以大约1.25的系数才能满足间歇性空调的需求。关键词：间歇运行 空调负荷 DeST 鸿业Comparative Analysis of the Design Day Load and Full-year Hourly Load in Intermitten
2、t Air Conditioning SystemYUAN Yun, LIU GangSchool of Environmental Science and Engineering, Donghua UniversityAbstract: In intermittent air conditioning operation mode, respectively, simulating the air conditioning load of a villa house in Nantong, Jiangsu used by DeST and Hongye load sofeware. Comp
3、aring the differences between the two in Maximum load of the day and counting the hours between every load segment in the typical meteorological year。The result indicates that, the maximum cooling load calculated by Hongye is well suited, however, the design heating load calculated by Hongye has to
4、be multiplied by 1.25.Keywords: intermittent air-conditioning, air-conditioning load, DeST, Hongye收稿日期：2012-3-25作者简介：袁赟（1986） ，男，硕士研究生；上海市松江区人民北路 2999 号东华大学环境学院 3137 室（201620） ；E-mail: 0 引言随着人们生活水平的提高，人们对舒适性的要求日益强烈，但中华民族传统上就是一个勤俭节约的民族，对于一般的住宅及别墅，大多数采用有人时开空调、无人时关掉空调的间歇运行空调方式。间歇性空调的负荷计算具有其独特性，在济南某别墅的工
5、程案例中，间歇使用时别墅建筑的设计负荷为实际计算负荷的1.52倍 1。考虑到在间歇性空调系统的非运行时间里, 供冷工况下室内温度会上升, 供热工况下室内温度会下降, 使得建筑物蓄热或蓄冷。当空调系统再次启动时建筑物内蓄入的热量或冷量会以放热或吸热的方式再次变为负荷，构成所谓间歇性空调系统的蓄热负荷 2。间歇运行空调系统负荷计算的关键不在于如何计算空调系统的负荷，而在于如何将空调系统的负荷转化为间歇空调系统的设计负荷，这与围护结构的蓄热性能、室温波动及空调设备的运行策略有关，间歇空调系统预冷时间的长短直接决定着间歇空调系统的设备选型 3。住宅建筑空调冷热负荷的准确、精确计算是冷热源及整个空调系统
6、合理设计的前提。随着人们对建筑节能理念重视程度的提高, 我国工程界普遍采用了基于冷负荷系数法的鸿业和天正负荷计算软件。但这些计算软件的算法是否适用于空调间歇运行的方式我们无法知晓。因此对空调间歇运行住户用不同的负荷计算软件进行负荷分析，进而得出系统的设计负荷有针对性地进行设备选型及系统设计，具有显著的意义。1 工程模型概况为了分析DeST软件所算负荷与鸿业软件所算负荷的区别与联系，把握不同负荷计算软件的特点，为间歇运行空调系统进行较为精确地设备选型及设计提供参考，以江苏南通市某别墅住宅一标准层用户作为研究对象。该户空调面积为217 m2，分为3、4上下两层，层高都为3 m，各层平面图如图1所示
7、。围护结构基本热工参数均符合夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准及当地节能规范，具体见表1。（a ）三层 （b）四层图1 平面图表1 围护结构传热系数围护结构 名称 传热系数W/(m 2K)外墙 参考建筑标准外墙 1.01外窗 标准外窗2.700.65 2.7（Sc=0.4）内墙 陶粒混凝土 1.515楼板 钢筋混凝土楼板 3.055屋面 加气混泥土保温屋面 0.812考虑到在实际生活中，人们大多是工作日的白天工作，晚上回到住宅休息，空调大多间歇运行。所研究住户的空调负荷不仅与该户不同房间的内、外围护结构有关，而且与不同功能房间空调的运行方式、内扰（人员、灯光及设备）作息息息相关，具体参数设定见表
8、2。另外需要注意的是，鸿业负荷计算软件无法设置房间及住户的空调开关机时间。为了比较分析不同的软件对于相同模式的负荷计算结果，在鸿业对应的间歇运行模式中，卧室内墙的负荷应该计入，而客厅卫生间等由于空调开启的时间在卧室开启的时间之内，不应计入。表2 间歇运行模式及其内扰参数设定每日空调时间 内扰（人员、灯光及设备等）作息DEST 客厅、卫生间等：18:0023:00 ，周末8:0023:00 。卧室：18:00第二天 6:00，周末全天运行。客厅等作息：19:0021:00 为全内扰，其余空调时间为1/3内扰。卧室：18:00第二天6:00全内扰，其它空调时间为半内扰。鸿业 - 同上其中内扰作息取
9、值01，1代表该时间段内扰满负荷运行，即全内扰。卧室全内扰状况下为12.7 W/m 2，客厅为9.3 W/m 2，洗手间为5 W/m 2。2 负荷计算结果根据以上间歇运行模式设定相关参数，用鸿业负荷计算软件计算。住户设计日的最大冷负荷为19.08 kW，热负荷为 18.08 kW，热负荷偏大的原因是3层大客厅有南北两扇大外门所致。需要注意的是，在鸿业软件以及通常的设计负荷计算中，热负荷是由围护结构耗热量和加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量两项组成，而围护结构基本耗热量采用的是冬季空调室外空气计算温度，即历年平均不保证一天（24h）的日平均温度，是一个固定值。因此设计日热负荷是个固定值，而设计
10、日冷负荷由于采用负荷逐时温差，是随时刻而变化的。根据表2间歇运行模式设定DeST计算的相关参数，模拟住户全年冷热负荷。由于DEST用了典型气象年的逐时气象参数，故其所计算出来的负荷也和典型气象年的室外温度相对应。所算全年最大冷负荷为27.20 kW，最大热负荷为 32.52 kW。此间歇运行模式最大热负荷大于最大冷负荷是因为冬季夜晚的室内外温差远远大于夏季夜晚的室内外温差所致，具体全年冷热负荷分布如图2所示。08016024032040480560640720802468102146182024628302346kW时 刻热 负 荷冷 负 荷图2 间歇运行模式全年负荷分布空调的设计冷负荷应该取
11、设计日逐时负荷中的最大值，如果按照DeST全年逐时负荷中的最大值来取，显然是一种资源的浪费。3 负荷分析与比较由表3可知，DeST所算全年最大冷、热负荷远大于鸿业所算设计冷、热负荷，这是因为DeST 的热模型中考虑了空调间歇运行时墙体的蓄热或蓄冷，而鸿业的计算中未考虑此问题。表3也表明，DeST相对于鸿业热负荷的相对变化率远大于二者冷负荷的相对变化率，这也是由于冬季夜晚的室内外温差远远大于夏季夜晚的室内外温差，蓄冷热负荷远大于蓄热冷负荷所致。表3 最大负荷比较表由图34可推断，当取鸿业设计冷负荷作为间歇运行住户的设计冷负荷时，在最大负荷日有6个小时无法满足住户的温湿度要求，这对于一天只开13个
12、小时空调的用户而言，显得不够合理。19:00之后的一个小时，用户负荷反而回增，是因为此时刻内扰等满负荷运行。19:021:023:01:03:05:07:09:01:013:015:017:029303132334353637时 刻室 外 气 温图3 最大冷负荷日室外气温图19:021:023:01:03:05:07:09:01:013:015:017:002468101214161820224262830kW时 刻DEST 鸿 业计算软件 冷负荷（kW） 热负荷（kW）DEST 27.20（全年最大） 32.52（全年最大）鸿业 19.08（设计日最大） 18.08（设计）相对变化率 42.
13、6% 79.9%图4 鸿业设计日与DeST最大负荷日比较图（夏季）同时，图56表明，当取鸿业设计热负荷作为间歇运行系统的设计热负荷时，在最大负荷日有2个小时无法满足用户的舒适性要求，这对于一天只开13个小时空调的房间而言，也显得不够合理。19:021:023:01:03:05:07:09:01:013:015:017:0-3-2-1012345时 刻室 外 气 温图5 最大热负荷日室外气温图19:021:023:01:03:05:07:09:01:013:015:017:002468102146182024628302346kW时 刻DEST 鸿 业图6 鸿业设计日与DEST最大负荷日比较图（
14、冬季）为了进一步观察鸿业计算软件的设计负荷保证整个空调系统温湿度的小时数，统计了该空调间歇运行住户全年的各个负荷段的小时数。由表4可知，当系统设计冷负荷取鸿业设计日最大冷负荷19.08 kW时，在该间歇运行系统中全年最多有25个小时不保证用户的舒适性，和我国采暖通风与空气调节设计规范规定的历年平均不保证50h的夏季室外空气计算温度相比较而言更小。由此可以推断，取鸿业设计日最大冷负荷作为间歇运行空调系统的设计冷负荷基本上可以满足用户要求。表4 冷负荷分布冷负荷（kW） 小时（h）0.00-10.00 5543.0010.00-12.00 108.0012.00-14.00 101.0014.00
15、-16.00 63.0016.00-18.00 34.0018.00-18.50 5.0018.50-19.00 10.0019.00-19.50 1.0019.50-20.00 4.0020.00-20.50 4.0020.50-21.00 2.0021.00-21.50 3.0021.50-22.00 4.0022.00-22.50 0.0022.50-23.00 3.0023.00-23.50 1.0023.50-24.00 1.0024.00-24.50 0.0024.50-25.00 0.0025.00-25.50 0.0025.50-26.00 1.0026.00-26.50 0.
16、0026.50-27.00 0.0027.00-27.50 1.00由表5可知，当系统设计热负荷取鸿业设计日最大热负荷18.08kW时，在该间歇运行系统中全年有41个小时无法保证用户的舒适性，和我国采暖通风与空气调节设计规范规定的历年平均不保证一天（24h）的冬季空调室外空气计算温度相比较而言大很多。由此可以推断，取鸿业设计日最大热负荷作为间歇运行空调系统的设计热负荷无法可以满足用户要求。当鸿业最大热负荷乘以系数1.25时，得热负荷为22.6kW，全年仅有19个小时无法满足用户的舒适性，且在最大负荷日，也仅有一个小时无法保证。表5 热负荷分布热负荷（kW ）小时（h）0.00-15.00 58
17、15.00 15.00-16.00 13.00 16.00-17.00 13.00 17.00-18.00 7.00 18.00-18.08 0.00 18.08-19.00 5.00 19.00-20.00 7.00 20.00-21.00 3.00 21.00-22.00 4.00 22.00-22.60 3.00 22.60-23.00 2.00 23.00-24.00 4.00 24.00-25.00 3.00 25.00-26.00 2.00 26.00-27.00 2.00 27.00-28.00 2.00 28.00-29.00 0.00 29.00-30.00 2.00 30.
18、00-31.00 0.00 31.00-32.00 1.00 32.00-33.00 1.00 4 结论虽然取鸿业设计日最大冷负荷作为间歇运行空调系统的设计冷负荷，在最大负荷日有6个小时无法满足住户的温湿度要求，但从全年来看，基本上可以满足用户要求。当取鸿业设计日最大热负荷作为间歇运行空调系统的设计冷负荷，在最大负荷日仅有2个小时无法满足住户的温湿度要求，但从全年来看，依然无法可以满足用户要求，需要乘以1.25的系数较为合理。参考文献1 王艳, 刁乃仁, 王京. 别墅建筑的间歇使用对其地埋管地源热泵系统影响的分析J. 建筑科学, 2011, (4): 89-942 叶大法, 杨国荣. 民用建筑空调负荷计算中应考虑的几个问题 J. 暖通空调, 2005, 35(12):62-673 孙德宇, 徐伟. 空调冷负荷计算方法发展状况研究J . 建筑科学, 2011, 27(12): 109-112
