冬季空调间歇运行室内温度特性及节能潜力的理论与实验研究

作者:李茹 刊名:福建建筑 上传者:安子昂

【摘要】本文通过对冬季空调房间空调开关机过程试验得到的室内环境温度数据进行分析,建立了温度变化的理论模型,分析结果表明,房间内气温随时间呈指数规律变化,且时间越长,室内温度越趋于稳定。通过对开关机过程中室内PMV值进行计算,在对人体热舒适影响不大的条件下,得到了试验房间空调间歇运行较佳的启停时间组合方式,与常规连续运行方式相比节能潜力最高可达40%。

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1前言随着经济的发展,人民生活水平的不断提高,建筑能耗在总能耗中所占比例也越来越大,建筑节能已成为节能工作的重要环节。建筑节能方法主要可以分为措施节能和使用高性能设备节能。措施节能包括一是采用保温节能材料;二是加强对建筑设备节能运行的管理。对于已建成的非节能建筑由于其围护结构、门窗形式、窗墙比、建筑形体系数等都已确定,所以其节能方法主要应从加强对冷热源设备节能运行控制的研究入手。本文针对空调房间的间断运行在冬季做了空调启停机试验,以求找到在对人体热舒适影响不大的条件下,空调间歇运行的最佳方案和节能效果。2实验方法与过程2010年1月2日和3日,在单位某一空调房间办公室做了空调开机和关机的实验。实验房间位于一幢五层建筑的第一层,房间的东侧和南侧与室外相邻,房间北侧为内走廊,西侧与一个非空调房间相邻。试验房间长96m(长)63m(宽)35m(净高)。南墙上装有3个单层铝合金推拉窗,窗子面积为(205235)?,北墙与东墙内侧被自地面至楼板的厚为045m的木质档案柜所覆盖。试验房间一共布置了16支铜-康铜热电偶(编号101~116)来测量空调房间环境温度及室外环境温度,试验前对热电偶进行了标定。16支热电偶并与一台建筑热工数据采集仪相连。建筑热工数据采集仪采集到的各测点的温度数据最终被输入电脑进行存储处理。同时还使用红外线测温仪测量房间围护结构的温度变化,使用人工智能环境测试仪来测量室内外空气温度及空气流速的变化,以上两仪器测量所的数据用来对建筑热工数据采集仪的数据进行补充或校验。试验房间的散热设备为照明灯具和一台电脑,照明灯具的散热量为360W,电脑消耗功率为80W。房间的热源为两台额定供热功率为4200W的分体式壁挂空调。3实验结果图1和图2分别给出了2日和3日空调开机后房间围护结构表面和空气温度的变化规律,从图中可以发现房间内的空气温度在空调开机后上升最快,图1中空气温度在空调开机后15min左右上升了10,25min后空气温度稳定在25左右,图2空气温度变化趋势与图1基本相同。房间维护结构的温度变化与空气温度变化相比比较平缓。开机后围护结构的温度开始缓慢上升,并且在开机25min后达到稳定状态。顶梁温度最终稳定在21左右,而北墙内表面温度最终稳定在19左右,顶梁和北墙最终稳定温度不同,是因为北墙被木制文件柜所覆盖,热电偶所测温度为文件柜表面温度,而顶梁为砂浆表面,两者的热容量不同。在测量的过程中地面温度变化很小,只是有微小上升。图3和图4给出了2日和3日所做关机试验过程中房间的围护结构内表面温度和室内空气温度的变化规律。由图中试验数据可以发现关机后室内空气温度下降迅速,在15min内两次关机所测温度降幅都达到10,而围护结构的温度下降没有空气温度下降显著。这是由于围护结构的热容量大于空气热容量。最终稳定时空气温度处于顶梁温度和北墙温度之间,而地面温度并无显著变化。从上述开关机室内温度变化曲线可以发现,室内环境温度图1开机后房间内温度随时间的变化规律(2日)图2开机后房间内温度随时间的变化规律(3日)图3关机后房间内温度随时间的变化规律(2日)遵循着一定的规律变化,并且不同时间的开关机温度变化规律在总体趋势上具有较好的重复性。4理论分析结果与实验的的比较41理论分析结果房间内空气温度变化规律是房间在各种外扰、内扰及建筑围护结构的热工特性等因素综合作用下的必然结果。外扰主要包括室外气候参数如室外空气温度、太阳辐射、风速及邻室温度;内扰则主要是室内设备、照明、人员通风等热湿源和空调冷热源等。通常情况下,房间内的空气温度变化受房间空调制冷量(或供热量)

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