變頻多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)的能耗分析和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在當(dāng)前建筑節(jié)能的理念和科技背景下，如何利用適合的空調(diào)系統(tǒng)方式來節(jié)約建筑物設(shè)備能耗，是建筑節(jié)能領(lǐng)域?qū)W者們最關(guān)注的問題之一。對(duì)制冷系統(tǒng)仿真進(jìn)行的研究成果中，目前主要以家用電冰箱、房間空調(diào)器和汽車空調(diào)器等為研究對(duì)象來進(jìn)行系統(tǒng)仿真。但是，針對(duì)變頻多聯(lián)空調(diào)(VRV)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真研究現(xiàn)在還不多，尤其是結(jié)合建筑節(jié)能的VRV空調(diào)系統(tǒng)能耗仿真研究在國(guó)際、國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界上仍然是空白。對(duì)結(jié)合建筑能量仿真的VRV系統(tǒng)的能耗預(yù)測(cè)問題，本文進(jìn)行了一系列的理論和

2、實(shí)驗(yàn)研究，主要研究?jī)?nèi)容包括： (1)在巧妙利用建筑能耗軟件中現(xiàn)有的DX(直膨式盤管)模型的基礎(chǔ)上，使用虛擬室外機(jī)的方法進(jìn)行VRV系統(tǒng)建模，便于利用簡(jiǎn)單的輸入信息求得準(zhǔn)確的系統(tǒng)能耗、性能系數(shù)，和部分負(fù)荷比。適合于建筑物能耗仿真平臺(tái)(BESP)的模型算法可以方便地添加到不同的BESP環(huán)境中，具有廣泛的適應(yīng)性。本研究解決了國(guó)際上目前建筑能耗仿真各軟件平臺(tái)中尚未包括VRV的模型，從而無法對(duì)變頻多聯(lián)空調(diào)進(jìn)行全年能耗仿真的難題，對(duì)VRV空調(diào)

3、系統(tǒng)在建筑能耗分析軟件中的應(yīng)用具有重要意義。 (2)建立了變頻多聯(lián)空調(diào)機(jī)組能耗測(cè)試臺(tái)，并進(jìn)行了一年的測(cè)試，目的是在實(shí)際建筑應(yīng)用環(huán)境下，驗(yàn)證VRV模型能耗預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。與常見的VRV系統(tǒng)相比較，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：在實(shí)際辦公建筑中安裝和運(yùn)行，一拖二系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而富有代表性；使用專屬的測(cè)試房間，內(nèi)部得熱用散熱散濕設(shè)備進(jìn)行模擬；整個(gè)VRV空調(diào)系統(tǒng)，及熱濕負(fù)荷模擬設(shè)備的參數(shù)采集、溫度設(shè)定、和開關(guān)控制，都由PC機(jī)統(tǒng)一完成：進(jìn)行全

4、年的測(cè)試運(yùn)行。 (3)在制冷和制熱兩種工況下，利用模擬和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比研究的方法，驗(yàn)證了VRV仿真模型的準(zhǔn)確性，耗電量和制冷量的仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)值吻合比較理想。更重要的是，證明了耗電量的仿真誤差能夠與制冷量的仿真誤差相一致，也即VRV仿真模型的準(zhǔn)確度能夠追蹤EnergyPlus的負(fù)荷計(jì)算引擎的精度，從而使研究者可以把注意力集中在建筑模型和氣候參數(shù)的定義方面。 (4)構(gòu)建并改進(jìn)了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)負(fù)荷預(yù)測(cè)模型，在冬季和夏季

5、有限的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對(duì)VRV實(shí)驗(yàn)測(cè)試房間的季節(jié)能耗作了計(jì)算。結(jié)果表明，改進(jìn)的負(fù)荷預(yù)測(cè)模型具備更好的性能，可以用于具備一定量的測(cè)試數(shù)據(jù)、推算整個(gè)季節(jié)能耗以致全年能耗的場(chǎng)合。 (5)研究了VRV仿真模型能耗計(jì)算的若干影響因素及相應(yīng)的解決方法，結(jié)果顯示，設(shè)定溫度參數(shù)的輸入調(diào)整可以有效的校準(zhǔn)仿真曲線，使其貼近真實(shí)曲線的輪廓。測(cè)試房間本身的設(shè)定溫度以及周圍空間的溫度必須替換以真實(shí)的空氣溫度值；同時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)蓄熱以及換氣次數(shù)對(duì)仿真結(jié)果有著

6、較大的影響。提出了包含熱橋的墻體折合傳熱系數(shù)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱質(zhì)面積的計(jì)算方法，有效地提高了VRV模型的計(jì)算精度。 (6)建立了作為VRV新風(fēng)裝置的全熱交換器(ERV)的仿真模型，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。使用比較分析的方法，來考察上海和北京兩種氣候條件下，VRV設(shè)定溫度不同時(shí)，ERV的顯、潛熱回收量的變化規(guī)律和實(shí)際運(yùn)行效率。結(jié)果表明，冬季北京和上海的潛熱回收相差不大，但夏季兩地有顯著的差異，尤以最炎熱潮濕的7、8月份最為明顯，上海在7、8月

7、的平均潛熱回收達(dá)到北京的1.48倍；北京冬季顯、潛熱回收的最大值是過渡季和夏季對(duì)應(yīng)值的10倍，相差1個(gè)數(shù)量級(jí)；上海則為5.5倍?？梢妼?duì)于寒冷氣候地區(qū)，過渡季和夏季的全熱回收量與冬季相比是微乎其微的。同時(shí)，定義λERV為ERV的空調(diào)利用率。分析在不同的VRV設(shè)定溫度、季節(jié)、氣候下，全熱交換器冷熱回收量與系統(tǒng)提供的總冷熱量之間的關(guān)系和特點(diǎn)。結(jié)果表明，在不同的季節(jié)、不同的氣候條件下，該份額的季節(jié)平均值與VRV室內(nèi)設(shè)定溫度之間存在線性關(guān)系。

8、 (7)對(duì)VRV變頻多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型評(píng)估以及多目標(biāo)評(píng)價(jià)。利用VRV仿真模型，以能耗為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)VRV空調(diào)系統(tǒng)與全空氣變風(fēng)量VAV系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤管空氣-水系統(tǒng)(包括風(fēng)冷式和水冷式冷機(jī))進(jìn)行了比較。進(jìn)一步的，依據(jù)多目標(biāo)模糊決策的理論，建立多目標(biāo)評(píng)估模型，對(duì)變頻多聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)，可以同時(shí)考慮技術(shù)先進(jìn)性、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性、管理便捷性等多種空調(diào)系統(tǒng)評(píng)價(jià)因素，從而優(yōu)化系統(tǒng)整體性能設(shè)計(jì)，為變頻多聯(lián)空調(diào)的應(yīng)用發(fā)展方向和應(yīng)用可行性提供理論