【摘 要】
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随着我国城镇一体化不断发展,建筑行业体量不断增大,建筑能源消耗量和建筑碳排放量不断增加,建筑节能同时加大建筑能源中可再生能源的占比,是缓解建筑能源资源约束矛盾的根本出路。2020年初突然爆发的疫情(COVID-19)引发人们对室内空气质量的关注。除此之外,近年来室外空气质量差,建筑室内空气质量严重依赖于新风系统保证。针对实际工程中广泛采用的半集中式空调系统的新风设计与运行调节状况,从建筑节能和提升
【基金项目】
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十三五国家重点研发计划项目“近零能耗建筑技术体系及关键技术开发”(编号:2017YFC0702600);
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随着我国城镇一体化不断发展,建筑行业体量不断增大,建筑能源消耗量和建筑碳排放量不断增加,建筑节能同时加大建筑能源中可再生能源的占比,是缓解建筑能源资源约束矛盾的根本出路。2020年初突然爆发的疫情(COVID-19)引发人们对室内空气质量的关注。除此之外,近年来室外空气质量差,建筑室内空气质量严重依赖于新风系统保证。针对实际工程中广泛采用的半集中式空调系统的新风设计与运行调节状况,从建筑节能和提升室内空气品质出发,本文提出一种半集中式空调系统的变新风量设计方法。首先,介绍半集中式空调系统的变新风量设计的研究意义,通过对比与传统半集中式空调从设计新风量到运行调节各个阶段的区别,说明变新风量设计方法在节能和提高室内空气质量方面的优势。随后为实现半集中式空调系统的变新风量运行,提出了一种基于室内外空气焓差的新风控制方法,并给出空调新风系统联合运行控制策略。在过渡季和夏季,当新风焓值小于室内空气时,新风系统加大新风引入,利用室外自然冷源承担建筑负荷,从而达到降低建筑能源消耗的目的,同时改善室内空气品质。其次,研究半集中式空调系统变新风量运行的设计新风量的确定方法,给出设计新风量的计算步骤和相应求解算法,进一步形成最优设计新风量的计算程序。并通过具体的案例对变新风量设计的节能效果进行分析。通过计算得到:相对于传统的半集中式空调系统,大连地区居住建筑采用变新风量设计后,累计冷负荷降低率可达48.0%,供冷系统节电率为26.8%,间歇空调和开窗会对节能效果产生影响,如夜间空调时供冷系统节电率仅为17.3%。办公建筑变新风量设计的节能效果更好,新风系统为单风机时累计冷负荷降低率32.0%,供冷系统节电率可达27.7%。然后,采用追加投资回收期法分析半集中式空调系统的变新风量设计的经济性,通过对两个案例的设计分析与模拟计算,得到两种空调系统方案的初投资与运行成本,最终得到:变新风量设计相对传统半集中式空调系统所增加的初投资能够在空调系统使用周期(20年)内回本,居住建筑和办公建筑的追加投资回收期分别为9.31年和11.68年。最后,依据半集中式空调系统变新风量设计方法的气候适用性对我国城市进行分区:提出三级指标分区法,以新风可供冷用总时数和除湿用总时数两类指标综合代表该地区变新风量设计方法的气候适宜性;以空调度日数代表该地区冷负荷需求。得到4类不同气候适用性分区,可用于判断某城市变新风量设计方法的适用性,同时还可用于判断其他直接利用室外空气降低室内热湿负荷的节能手段的适用性,如机械通风、自然通风等。
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