集中空调能耗评价体系的研究文档格式.doc
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5月15日～9月30日
7：
30～18：
00h
12月～2月
B
办公室
26822
5月15日～10月10日
工艺空调
4月1日～10月30日
24h
11月～3月
居住建筑的空调负荷以围护结构空调负荷为主。
对于公共建筑，其建筑功能复杂，建筑设计需要有一定的自由度，并且空调冷负荷以室内热源为主，一般占29%～65%，新风冷负荷一般占24%～51%，节能方法诸多。
用于评价居住建筑的能耗评价指标不能恰当地评价公共建筑。
因此，为实现我国建筑节能的目标，很有必要研究公共建筑集中空调系统的能耗评价体系。
目前在国内外讨论比较多的指标有：
①周边全年负荷系数指标；
②空调能耗系数。
根据我国的国情，笔者结合武汉地区的气候条件，以A、B大楼为例，重点讨论空调能耗系数法。
A、B大楼的建筑功能、建筑面积及空调运行时间见表1。
2全年空调耗能量计算
2.1度日法
过去，由于经济与技术条件的约束，度日法通常是指计算采暖期间的累计采暖耗能量。
随着科学、经济与技术的发展，我国制冷季节度日数逐渐齐全，度日法不仅可用来计算采暖耗能量，也可以用来计算制冷季节耗能量。
2.1.1耗能量计算
耗能量计算公式为
式中，—建筑物总的设计空调热负荷或冷负荷；
—修正系数，考虑间歇空调对连续空调的修整，供热季节为0.69，制冷季节为0.76（由于目前没有空调季节，故参考供暖季节取值[1]）；
—室内外设计温差，℃。
计算结果见表2。
从表中可看出，A实测的供暖季节耗能量小于计算耗能量，实测的制冷季节耗能量大于计算耗能量。
表2度日法能耗计算结果
分项
原始设计空调负荷
冷负荷系数法
空调负荷计算结果
实测数据计算结果
供暖季
制冷季
设计负荷/kW
6397
13688
4028.5
10714.9
2698.7
3785.8
2307.7
3139.1
单位面积负荷W/㎡
58.7
125.6
37.0
98.3
100.6
141.1
86.0
117.0
设计负荷/kJ/h
2.30×
107
4.93×
1.45×
3.86×
9.72×
106
1.36×
8.31×
1.13×
耗能量/kJ
2.80×
1010
1.91×
1.72×
1.49×
5.27×
109
3.00×
1.672×
6.92×
1.80×
1.76×
相对误差/%
431.31
-36.33
226.38
-50.27
-7.11
-60.68
-20.56
-67.50
2.1.2讨论
（1）度日数反映了各地区的寒冷与炎热情况，度日数的计算条件之一是供热与过渡季节转换温度为18℃，过渡季节与制冷的转换温度为26℃。
而公共建筑的围护结构空调负荷、新风负荷与室外气象参数有关。
但室内热源引起的空调负荷仅与室内热源有关，并且占了相当大一部分比例，所以空调运行时间不仅受室外气象参数18℃、26℃的制约，还受建筑功能制约。
例如B大楼4月初就有可能开制冷机，导致实际制冷空调能耗大于度日数计算的空调能耗。
（2）推荐的度日数与武汉实际度日数有所区别，武汉市建筑节能办根据武汉气象台提供的气象参数统计的采暖度日数HDD18为847（小于推荐的度日数），供冷度日数CDD为239（大于推荐的度日数）。
笔者根据A大楼建筑功能要求，按逐时温度统计的采暖小时数为720～739，制冷小时数为1157～5136。
（3）由于写字楼与办公楼春节期间不办公、室内热源可以抵消一部分热负荷以及抑制能源使用等特点，导致写字楼实际供热空调能耗远远小于度日数计算的空调能耗；
B大楼度日法计算的供暖耗能小于实际耗能，主要原因之一是大楼与居民区按面积分摊用油量带来的误差。
（4）度日法计算的制冷耗冷量小于实际耗冷量的主要原因是空调系统实际供冷度日数远远大于推荐的度日数。
2.1.3扩大度日法
日本采用扩大度日法，扩大度日数考虑了不同建筑功能室内热源，适合于不同建筑全年空调能耗计算。
但我国目前没有扩大度日数，本文不作讨论。
2.2当量满负荷运行时间（）法
2.2.1能耗计算
由于气象资料缺乏及现场检测仪器等原因，设旅馆、综合楼、商场以制冷机全年制冷量近似等于空调冷负荷，耗电量指标为0.2～0.28，超节能型机组耗电量指标可以达到0.16以下。
本课题考虑到机组的各方面情况，选择0.225，即系统的能效比为4.4。
写字楼+商场建筑物的空调负荷=空调总耗能×
制冷机总功率/空调系统总功率
表3武汉市典型公共建筑供冷当量满负荷运行时间
建筑类型
旅馆
武汉
当量满负荷
运行时间（h）
897※
693
875
485
493.3
单位面积空调
装机容量（W/㎡）
64
169
134
149.1
日本
1300
560
800
单位建筑面积
空调冷负荷（W/㎡）
93
128
※冷却水采用地下水，提高了制冷机效率。
表4当量法计算能耗结果
总耗电量
/kWh
锅炉耗油量
/t
换算成一次能源KJ/a
当量法
日本当量数
4.39×
231
6.41×
3.31×
196
4.94×
实测当量数
3.27×
3.39×
实测能耗计算
2.60×
80
3.53×
2.09×
216
3.55×
相对误差
68.71%
337.18%
81.49%
58.37%
-8.91%
39.15%
实际当量法
47.86%
62.20%
几座典型公共建筑的供冷当量满负荷运行时间见表3。
尽管日本室外气象参数与武汉不同，如果空调工程经济、能耗采用当量法比较，一般参考日本当量数计算，故表中分别给出了武汉与日本实测的当量满负荷运行时间。
表4为A、B采用当量法计算能耗的结果。
计算方法见有关参考资料。
2.2.2讨论
从表中可以看出：
（1）满负荷运行时间与建筑物的功能、装机容量、业主对室内舒适度标准的控制和采用的节能方式有关，如某旅馆的冷却水用地下水，提高了制冷效率，减少了当量满负荷运行时间。
用当量满负荷运行时间法计算空调能耗，综合反映了建筑、空调系统的节能，反映了建筑物的功能，因此该方法可以评价不同功能的建筑的空调能耗。
（2）从表中还可看出，当量满负荷运行时间还反映了建筑物业主的经营方法，A大楼独立经营，运行时间不仅要考虑室内舒适度要求，而且要考虑运行费用，在经济的杠杆和供电紧张的条件下，抑制空调系统的运行时间，如过渡季节不开新风机组。
（3）用日本统计的制冷当量满负荷运行时间与用武汉的制冷当量满负荷运行时间分别计算B大楼空调耗电量，误差在1.29%～3.02%范围内。
结果表明，武汉与日本的室外气候条件不尽相同，但由于公共建筑室内热源占了相当大的一部分，因此在满足室内舒适度的前提下，在我国当量满负荷运行时间还没有完全统计出来以前，可以借鉴日本的供冷当量满负荷运行时间。
武汉的冬季较日本暖和，则武汉的供热当量满负荷运行时间应该小于日本供热当量满负荷运行时间，因此用日本的供热当量满负荷运行时间计算武汉的供热空调能耗偏大。
从表中可看出，A大楼的供热能耗远远大于实际能耗。
B大楼的耗油量小于实际耗量，其原因是大楼耗油量与居民楼按面积分摊，带来的误差，这在后面可进一步证明。
表5空调系统累计运行时间（h）
建
筑
转换
温度
供暖期
制冷期
间歇空调
连续空调
16
730
1642
13.5/12※
739
2589
1157
5136
※下区/上区
2.3用负荷频率法计算空调全年能耗
2.3.1能耗计算
使用该方法计算时，需要知道计算地点室外空气焓、含湿量、干球温度和湿球温度出现的年频率数或期间频率数，而频率数一般是根据当地10～15年气象站观测记录值的统计而得出。
由于资料缺乏，并且在实际能耗调查中，所获得的能耗资料主要来源于2001年。
因此，文中的频率数是根据2001年采暖季节与制冷季节每天的最高和最低气温，利用我国通用的模比系数计算出逐时气温，然后统计出两个季节的室外空气温度频率分布[3]，A、B楼的转换温度及累计运行时间见表5。
制冷季节的室内设计参数为26℃，供热季节为20℃。
全年空调能耗结果见表6。
2.3.2讨论
（1）负荷频率法计算空调能耗的特点是认为围护结构的空调负荷与室外温度有线性关系，空调能耗与节能措施、建筑功能等有关。
（2）供热与制冷季节的转换与室内热源、围护结构、新风负荷有关，具体理论计算转换温度见表7。
对于舒适性空调，考虑武汉的实际情况，对于A座，笔者以24℃为供热、制冷转换温度；
B座大楼的舒适性空调冷暖转换温度为27℃，工艺性空调为12℃。
（3）从表中可看出，空调计算负荷与实际情况偏离越远，相对视差越大。
例如，A座大楼制冷机有4台，实际运行2台，实际投运设备（存在抑制需求减少的能源）仅为装机容量的50%。
B座大楼投运与安装设备相符，实际最大制冷量为装机容量的69%，能耗视差小于A座大楼计算的能耗视差。
误差大的另一个原因是实测数据是经过一些处理方法得到的，本身含有误差。
例如：
A座大楼是假设：
1月~6月中的4月不开空调设备，高于4月的耗电量为空调用电；
7月~12月中的11月为不开空调设备，高于11月的耗电量为空调用电；
B座耗油量是B座与居民楼按面积分摊计算，B座耗油量视差大。
详细的讨论见有关文献[2]。
（4）在计算全年耗能时，由于没有不同负荷下的设备功率，笔者作了以下简化：
①对于离心式制冷机组，设制冷量与功率成正比；
②螺杆式机组采用×
×
机组部分特性曲线。
③假设锅炉在不同负荷下的热效率不变，实际上，锅炉低于额定负荷时，热效率降低。
因此，频率法计算出的耗油量应该小于实际耗油量，锅炉耗电量小于计算耗电量。
简化处理也是误差来源之一。
表6
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