本發(fā)明涉及一種暖通空調(diào)建筑負(fù)荷計(jì)算方法，具體涉及一種針對(duì)寒暑假的建筑的空調(diào)設(shè)計(jì)負(fù)荷的計(jì)算方法，屬于暖通空調(diào)建筑負(fù)荷計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，空調(diào)系統(tǒng)成為人們生活的室內(nèi)壞境不可缺少的一部分，空調(diào)系統(tǒng)的作用是平衡室內(nèi)、外干擾因素的影響，使室內(nèi)溫度、濕度維持為設(shè)定的數(shù)值。而空調(diào)負(fù)荷計(jì)算的目的在于確定空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量并作為選擇空調(diào)設(shè)備容量的依據(jù)。室內(nèi)外空氣計(jì)算參數(shù)的選取會(huì)影響空調(diào)季節(jié)負(fù)荷，設(shè)備容量和能耗。在一定條件下對(duì)空調(diào)計(jì)算參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選，會(huì)使得最終空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及運(yùn)行使用更加節(jié)能高效。
對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，室外空氣計(jì)算參數(shù)的選取會(huì)影響系統(tǒng)的設(shè)計(jì)容量，目前室外空氣設(shè)計(jì)參數(shù)選用我國《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的統(tǒng)計(jì)值。針對(duì)全國有寒暑假的建筑空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這些建筑的空調(diào)系統(tǒng)在最冷和最熱月處于不運(yùn)行狀態(tài)，此種情況會(huì)導(dǎo)致空調(diào)設(shè)計(jì)負(fù)荷增大，選用空調(diào)系統(tǒng)的容量增大，這使得主機(jī)系統(tǒng)cop不會(huì)在最大負(fù)荷率下運(yùn)行。如任按常規(guī)參數(shù)設(shè)計(jì)將會(huì)使設(shè)備富裕能力變大，造成能源浪費(fèi)，在相同負(fù)荷下增加了運(yùn)行費(fèi)用。現(xiàn)亟需對(duì)有寒暑假的建筑室外空氣計(jì)算參數(shù)的選取進(jìn)行優(yōu)化，使得設(shè)計(jì)計(jì)算負(fù)荷降低，設(shè)備選取更合理以及空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行更加節(jié)能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)有寒暑假的建筑，現(xiàn)有室外空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)選用方法存在不足，本發(fā)明提出一種優(yōu)化有寒暑假建筑的空調(diào)設(shè)計(jì)負(fù)荷的計(jì)算方法，本發(fā)明的基本構(gòu)思是，對(duì)于有寒暑假的建筑，統(tǒng)計(jì)去除該建筑寒暑假時(shí)段對(duì)應(yīng)的室外氣象參數(shù)，以剩余時(shí)段的室外氣象參數(shù)作為統(tǒng)計(jì)空調(diào)用室外計(jì)算參數(shù)的數(shù)據(jù)范圍，然后將剩余時(shí)段的室外氣象參數(shù)用既有的方法統(tǒng)計(jì)計(jì)算出各室外空氣計(jì)算參數(shù)，接著將這些優(yōu)化后的參數(shù)代入該建筑的空調(diào)熱負(fù)荷計(jì)算以及空調(diào)新風(fēng)負(fù)荷的計(jì)算中，優(yōu)化具有寒暑假建筑空調(diào)系統(tǒng)的熱濕負(fù)荷和新風(fēng)負(fù)荷設(shè)計(jì)計(jì)算，該方法意義在于通過去除了歷年最冷最熱的寒暑假時(shí)段后優(yōu)化了室外空氣計(jì)算參數(shù)，降低了建筑設(shè)計(jì)工況下空調(diào)新風(fēng)負(fù)荷，削弱了建筑設(shè)計(jì)工況下冬季熱負(fù)荷和夏季冷負(fù)荷，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱環(huán)境環(huán)控設(shè)備容量的優(yōu)化，并有利于環(huán)控設(shè)備在能效比較高的設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，顯著減少了空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用，保證了寒暑假建筑環(huán)控系統(tǒng)的高效節(jié)能的運(yùn)行。
本發(fā)明技術(shù)方案如下：
一種優(yōu)化有寒暑假建筑空調(diào)設(shè)計(jì)負(fù)荷的計(jì)算方法，通過去除具有寒暑假建筑歷年最冷最熱的放假時(shí)段后，優(yōu)化室外空氣計(jì)算參數(shù)，削弱建筑設(shè)計(jì)工況下冬季熱負(fù)荷、夏季冷負(fù)荷以及冬夏季空調(diào)新風(fēng)負(fù)荷，具體步驟如下：
1)通過去除具有寒暑假建筑歷年最冷最熱的放假時(shí)段后，優(yōu)化室外空氣計(jì)算參數(shù)：
統(tǒng)計(jì)有寒暑假建筑的歷年寒暑假起止日期，從歷年氣象年日期中去除此寒暑假時(shí)段，以剩余時(shí)段的逐時(shí)室外氣象參數(shù)作為統(tǒng)計(jì)空調(diào)室外計(jì)算參數(shù)的數(shù)據(jù)范圍；采用歷年去除寒暑假時(shí)段后的平均不保證50小時(shí)的干球溫度作為該具有寒暑假建筑的夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度；采用歷年去除寒暑假時(shí)段后的不保證5天的日平均溫度作為該具有寒暑假建筑的夏季空調(diào)室外計(jì)算日平均溫度；采用歷年去除寒暑假時(shí)段后的平均不保證50h的濕球溫度作為該具有寒暑假建筑的夏季空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度；采用歷年去除寒暑假時(shí)段后的平均不保證1天的日平均溫度作為該具有寒暑假建筑的冬季空調(diào)室外計(jì)算溫度；將上述統(tǒng)計(jì)計(jì)算得到的空調(diào)室外計(jì)算參數(shù)用于建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷計(jì)算和空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)負(fù)荷計(jì)算中：
2)削弱建筑設(shè)計(jì)工況下冬季熱負(fù)荷、夏季冷負(fù)荷以及冬夏季空調(diào)新風(fēng)負(fù)荷：
(1)按不穩(wěn)定傳熱計(jì)算具有寒暑假建筑夏季空調(diào)冷負(fù)荷，利用具有寒暑假建筑的室外計(jì)算逐時(shí)溫度參與負(fù)荷計(jì)算確定具有寒暑假建筑的夏季外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的冷負(fù)荷，其中，由優(yōu)化后的夏季空調(diào)室外計(jì)算日平均溫度與夏季空調(diào)室外計(jì)算平均日差值計(jì)算確定具有寒暑假建筑的室外計(jì)算逐時(shí)溫度，其中具有寒暑假建筑的夏季室外計(jì)算平均日差值由優(yōu)化后的夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度與優(yōu)化后的夏季空調(diào)室外計(jì)算日平均溫度計(jì)算確定；
(2)具有寒暑假建筑的夏季空調(diào)新風(fēng)冷負(fù)荷由具有寒暑假建筑的夏季室外空氣的焓值參與負(fù)荷計(jì)算確定，其中具有寒暑假建筑的夏季室外空氣的焓值由優(yōu)化后的夏季空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度與優(yōu)化后的夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度查焓濕圖得到；
(3)冬季空調(diào)熱負(fù)荷采用基于日平均溫差的穩(wěn)態(tài)計(jì)算方法，利用優(yōu)化后的冬季空調(diào)室外計(jì)算溫度參與負(fù)荷計(jì)算確定具有寒暑假建筑的冬季空調(diào)熱負(fù)荷；
(4)具有寒暑假建筑的冬季新風(fēng)熱負(fù)荷由優(yōu)化后的冬季空調(diào)室外計(jì)算參數(shù)參與負(fù)荷計(jì)算確定。
所述統(tǒng)計(jì)有寒暑假建筑的歷年寒暑假起止日期：統(tǒng)計(jì)具有寒暑假建筑歷年暑假的起始日期和結(jié)束日期，歷年寒假的起始日期和結(jié)束日期；將歷年上述寒暑假的起止日期之間的天數(shù)取出后，將剩余天數(shù)的氣象參數(shù)作為空調(diào)負(fù)荷用室外空氣計(jì)算參數(shù)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)范疇。
所述按不穩(wěn)定傳熱計(jì)算具有寒暑假建筑的夏季空調(diào)冷負(fù)荷，其中：
該建筑外墻和屋頂瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷利用公式：
其中cl：外墻或屋頂瞬變傳熱形成的逐時(shí)冷負(fù)荷，單位w；k：外墻和屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)，單位w/(m2·℃)；f：外墻和屋頂?shù)膫鳠崦娣e，單位m2；t′wl：外墻和屋頂冷負(fù)荷計(jì)算溫度的逐時(shí)值，單位℃；
該建筑外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷利用公式：
其中cl：外玻璃窗瞬變傳熱形成的逐時(shí)冷負(fù)荷，單位w；cw：玻璃窗的傳熱系數(shù)的修正值；kw：外玻璃窗傳熱系數(shù)，單位w/(m2·℃)；fw：窗口面積；
其中去除寒暑假時(shí)間段后的室外計(jì)算逐時(shí)溫度由式
tsh＝twp+βδtτ，其中tsh：去除寒暑假時(shí)段后的室外計(jì)算逐時(shí)溫度，單位℃；twp：優(yōu)化后的夏季空調(diào)室外計(jì)算日平均溫度，單位℃；β：室外溫度逐時(shí)變化系數(shù)；δtτ：去除寒暑假時(shí)間段后的夏季室外計(jì)算平均日差)計(jì)算確定；
具有寒暑假建筑的夏季室外計(jì)算平均日差由式：
所述具有寒暑假建筑的夏季室外空氣的焓值由優(yōu)化后的夏季空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度與優(yōu)化后的夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度查焓濕圖得到，其中：
去除寒暑假放假時(shí)段的夏季空調(diào)新風(fēng)冷負(fù)荷由式
所述利用優(yōu)化后的冬季空調(diào)室外計(jì)算溫度參與負(fù)荷計(jì)算確定具有寒暑假建筑的冬季空調(diào)熱負(fù)荷，其中：去除寒暑假放假時(shí)段后的冬季圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量由式；
所述具有寒暑假建筑的冬季新風(fēng)熱負(fù)荷由優(yōu)化后的冬季空調(diào)室外計(jì)算參數(shù)參與負(fù)荷計(jì)算確定，其中，去除寒暑假時(shí)段后的冬季新風(fēng)熱負(fù)荷由式：
q＝mcp(tr-to)，其中q：具有寒暑假建筑的冬季空調(diào)新風(fēng)熱負(fù)荷；m：新風(fēng)量；cp：空氣的定壓比；tr：室內(nèi)空氣計(jì)算溫度；to：具有寒暑假建筑的冬季空調(diào)室外計(jì)算溫度，計(jì)算確定。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下有益效果：
目前空調(diào)設(shè)計(jì)計(jì)算主要適用全年最冷最熱月運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng)，這種傳統(tǒng)的空調(diào)負(fù)荷計(jì)算對(duì)具有寒暑假建筑的空調(diào)系統(tǒng)未能考慮去除最冷最熱的寒暑假時(shí)段，導(dǎo)致了建筑設(shè)備選型偏大，且冷機(jī)設(shè)備系統(tǒng)均在能效比較低的非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行；而本發(fā)明主要針對(duì)去除最冷最熱的寒暑假時(shí)段的空調(diào)負(fù)荷計(jì)算進(jìn)行研究，從冬季熱負(fù)荷和夏季冷負(fù)荷的角度和新風(fēng)負(fù)荷的角度節(jié)省了空調(diào)系統(tǒng)能耗，使建筑設(shè)備系統(tǒng)選型容量與建筑運(yùn)行需求相互匹配，這對(duì)具有寒暑假的建筑，具有較好的節(jié)能效果。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的優(yōu)化有寒暑假建筑空調(diào)設(shè)計(jì)負(fù)荷的計(jì)算方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖1所示，一種優(yōu)化有寒暑假建筑空調(diào)設(shè)計(jì)負(fù)荷的計(jì)算方法，通過去除具有寒暑假建筑歷年最冷最熱的放假時(shí)段后，優(yōu)化室外空氣計(jì)算參數(shù)，削弱建筑設(shè)計(jì)工況下冬季熱負(fù)荷、夏季冷負(fù)荷以及冬夏季空調(diào)新風(fēng)負(fù)荷，具體步驟如下：
1)通過去除具有寒暑假建筑歷年最冷最熱的放假時(shí)段后，優(yōu)化室外空氣計(jì)算參數(shù)：
統(tǒng)計(jì)有寒暑假建筑的歷年寒暑假起止日期，從歷年氣象年日期中去除此寒暑假時(shí)段，以剩余時(shí)段的逐時(shí)室外氣象參數(shù)作為統(tǒng)計(jì)空調(diào)室外計(jì)算參數(shù)的數(shù)據(jù)范圍；采用歷年去除寒暑假時(shí)段后的平均不保證50小時(shí)的干球溫度作為該具有寒暑假建筑的夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度；采用歷年去除寒暑假時(shí)段后的不保證5天的日平均溫度作為該具有寒暑假建筑的夏季空調(diào)室外計(jì)算日平均溫度；采用歷年去除寒暑假時(shí)段后的平均不保證50h的濕球溫度作為該具有寒暑假建筑的夏季空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度；采用歷年去除寒暑假時(shí)段后的平均不保證1天的日平均溫度作為該具有寒暑假建筑的冬季空調(diào)室外計(jì)算溫度；將上述統(tǒng)計(jì)計(jì)算得到的空調(diào)室外計(jì)算參數(shù)用于建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷計(jì)算和空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)負(fù)荷計(jì)算中；
2)削弱建筑設(shè)計(jì)工況下冬季熱負(fù)荷、夏季冷負(fù)荷以及冬夏季空調(diào)新風(fēng)負(fù)荷：
(1)按不穩(wěn)定傳熱計(jì)算具有寒暑假建筑夏季空調(diào)冷負(fù)荷，利用具有寒暑假建筑的室外計(jì)算逐時(shí)溫度參與負(fù)荷計(jì)算確定具有寒暑假建筑的夏季外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的冷負(fù)荷，其中，由優(yōu)化后的夏季空調(diào)室外計(jì)算日平均溫度與夏季空調(diào)室外計(jì)算平均日差值計(jì)算確定具有寒暑假建筑的室外計(jì)算逐時(shí)溫度，其中具有寒暑假建筑的夏季室外計(jì)算平均日差值由優(yōu)化后的夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度與優(yōu)化后的夏季空調(diào)室外計(jì)算日平均溫度計(jì)算確定；
(2)具有寒暑假建筑的夏季空調(diào)新風(fēng)冷負(fù)荷由具有寒暑假建筑的夏季室外空氣的焓值參與負(fù)荷計(jì)算確定，其中具有寒暑假建筑的夏季室外空氣的焓值由優(yōu)化后的夏季空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度與優(yōu)化后的夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度查焓濕圖得到；
(3)冬季空調(diào)熱負(fù)荷采用基于日平均溫差的穩(wěn)態(tài)計(jì)算方法，利用優(yōu)化后的冬季空調(diào)室外計(jì)算溫度參與負(fù)荷計(jì)算確定具有寒暑假建筑的冬季空調(diào)熱負(fù)荷；
(4)具有寒暑假建筑的冬季新風(fēng)熱負(fù)荷由優(yōu)化后的冬季空調(diào)室外計(jì)算參數(shù)參與負(fù)荷計(jì)算確定。
所述統(tǒng)計(jì)有寒暑假建筑的歷年寒暑假起止日期：統(tǒng)計(jì)具有寒暑假建筑歷年暑假的起始日期和結(jié)束日期，歷年寒假的起始日期和結(jié)束日期；將歷年上述寒暑假的起止日期之間的天數(shù)取出后，將剩余天數(shù)的氣象參數(shù)作為空調(diào)負(fù)荷用室外空氣計(jì)算參數(shù)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)范疇。
所述按不穩(wěn)定傳熱計(jì)算具有寒暑假建筑的夏季空調(diào)冷負(fù)荷，其中：
該建筑外墻和屋頂瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷利用公式：
其中cl：外墻或屋頂瞬變傳熱形成的逐時(shí)冷負(fù)荷，單位w；k：外墻和屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)，單位w/(m2·℃)；f：外墻和屋頂?shù)膫鳠崦娣e，單位m2；t′wl：外墻和屋頂冷負(fù)荷計(jì)算溫度的逐時(shí)值，單位℃；
該建筑外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷利用公式：
其中cl：外玻璃窗瞬變傳熱形成的逐時(shí)冷負(fù)荷，單位w；cw：玻璃窗的傳熱系數(shù)的修正值；kw：外玻璃窗傳熱系數(shù)，單位w/(m2·℃)；fw：窗口面積；
其中去除寒暑假時(shí)間段后的室外計(jì)算逐時(shí)溫度由式：
tsh＝twp+βδtτ，其中tsh：去除寒暑假時(shí)段后的室外計(jì)算逐時(shí)溫度，單位℃；twp：優(yōu)化后的夏季空調(diào)室外計(jì)算日平均溫度，單位℃；β：室外溫度逐時(shí)變化系數(shù)；δtτ：去除寒暑假時(shí)間段后的夏季室外計(jì)算平均日差)計(jì)算確定；
具有寒暑假建筑的夏季室外計(jì)算平均日差由式
所述具有寒暑假建筑的夏季室外空氣的焓值由優(yōu)化后的夏季空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度與優(yōu)化后的夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度查焓濕圖得到，其中，
去除寒暑假放假時(shí)段的夏季空調(diào)新風(fēng)冷負(fù)荷由式：
所述利用優(yōu)化后的冬季空調(diào)室外計(jì)算溫度參與負(fù)荷計(jì)算確定具有寒暑假建筑的冬季空調(diào)熱負(fù)荷，其中，去除寒暑假放假時(shí)段后的冬季圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量由式：
所述具有寒暑假建筑的冬季新風(fēng)熱負(fù)荷由優(yōu)化后的冬季空調(diào)室外計(jì)算參數(shù)參與負(fù)荷計(jì)算確定，其中，去除寒暑假時(shí)段后的冬季新風(fēng)熱負(fù)荷由式：
q＝mcp(tr-to)，其中q：具有寒暑假建筑的冬季空調(diào)新風(fēng)熱負(fù)荷；m：新風(fēng)量；cp：空氣的定壓比；tr：室內(nèi)空氣計(jì)算溫度；to：具有寒暑假建筑的冬季空調(diào)室外計(jì)算溫度，計(jì)算確定。
實(shí)施例：
以西安某圖書館為例進(jìn)行詳細(xì)的說明。
一種針對(duì)有寒暑假的建筑空調(diào)負(fù)荷優(yōu)化計(jì)算方法，主要包括以下幾個(gè)步驟：
步驟一：對(duì)該空調(diào)建筑所在地區(qū)的夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度，夏季空調(diào)室外計(jì)算日平均溫度，冬季空調(diào)室外計(jì)算溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)確定；
西安地區(qū)夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度為35.1℃，冬季室外空調(diào)計(jì)算溫度為-5.6℃。
步驟二：確定該建筑夏季空調(diào)室外計(jì)算逐時(shí)溫度，按下式計(jì)算；
tsh＝twp+β△tτ
其中，tsh是室外計(jì)算逐時(shí)溫度(℃)，twp是夏季空調(diào)室外計(jì)算日平均溫度(℃)，β為室外溫度逐時(shí)變化系數(shù)，△tτ是夏季室外計(jì)算平均日差，按下式計(jì)算：
其中twg是夏季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算干球溫度(℃)。
步驟三：利用步驟一，步驟二得到的參數(shù)計(jì)算該建筑夏季負(fù)荷及冬季負(fù)荷。經(jīng)計(jì)算得該圖書館夏季負(fù)荷為4003kw，冬季負(fù)荷為2942kw；
步驟四：統(tǒng)計(jì)該建筑寒暑假放假日期及天數(shù)，該圖書館放假時(shí)間及天數(shù)統(tǒng)計(jì)如下：
寒假1/30-2/28，放假天數(shù)29天。暑假8/1-9/3，放假天數(shù)33天。
步驟五：去除寒暑假時(shí)間后，對(duì)室外空調(diào)計(jì)算參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選優(yōu)化確定。該圖書館在去除寒暑假時(shí)間后，夏季室外計(jì)算干球溫度，夏季空調(diào)室外計(jì)算日平均溫度優(yōu)化如下；
在去除暑假33天逐時(shí)溫度后，以每天四次(2，8，14，20時(shí))的定時(shí)溫度記錄為基礎(chǔ)，以每次記錄代表6小時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，重新確定該圖書館夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度溫度，在去除50小時(shí)的最不利溫度前提下可取34℃與規(guī)范相比減少1.1℃。
在去除夏季放假的33天逐時(shí)溫度后取不保證5天的日平均溫度作為夏季空調(diào)室外計(jì)算日平均溫度。
在去除寒假29天逐時(shí)溫度后，冬季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算溫度以日平均溫度為基礎(chǔ)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，去除冬季最不利1天的日平均溫度，空調(diào)室外計(jì)算溫度在滿足規(guī)范要求前提下可取-3.3℃與規(guī)范相比升高了-2.3℃。
步驟六：將優(yōu)化后的室外空調(diào)計(jì)算參數(shù)重新代入負(fù)荷計(jì)算式子中，得到優(yōu)化后的夏季冷負(fù)荷為3927.3kw，冬季熱負(fù)荷為2539.1kw。與步驟三做比較可得出優(yōu)化后的夏季冷負(fù)荷峰值降低5％，冬季熱負(fù)荷降低11％。