本章首先使用杭州典型气象年下8760小时的逐时气象数据,对书本存放库房的全年热湿负荷情况进行了模拟:而后使用独立控制系统TRNSYS模型,调用典型气象年参数,得到库房全年温湿度变化、能耗情况,通过与传统系统的对比,分析了独立控制系统的能耗特点及其节能情况:最后研究了降低库房设定温度带来的节能潜力。
由于气象环境具有随机性,根据单独一年的气象参数来计算建筑传热及进行空调系统模拟,其结果往往有较大的差别,因此要从多年的气象数据中挑选出代表性的全年逐时气象数据,建立典型气象年(TypicalMeteorologicalYear;TMY)以充分反映长期的气象变化规律。典型气象年以近30年的月平均值为依据,从近10年的资料中选取接近30年平均值的各月组成一年,主要包括空气温度、湿度、太阳辐射强度、地表温度以及风速风向等。由于选取的月平均值在不同的年份,还需要进行月问平滑处理。图4 1是杭州(120 1713,30 23N)典型气象年室外环境参数.包括日平均温度、含湿量、相对湿度。各月份平均温度、相对湿度如图4.2所示。月平均最低温度为1月5.2℃,月平均最高温度为8月282℃:而各月的平均相对湿度大多在70.0以上
在设定房间参数(220℃.600%)下,模拟时间步长取0 25 h,得到库房全年负荷模拟结果如图4.6所示。
对于冷水机组能耗,仍然采用式(3.5)进行计算,式中冷水机组COP根据厂家提供信息取2.9。风机与水泵功耗为20 5 kW。独立控制系统及传统系统各部件逐月能耗所占比例分别如图411、图412所示。两种系统中泵与风机能耗相同,在独立控制系统中.此二者所占能耗比例平均为315%,在传统系统中平均为17.8%,可以看到泵与风机能耗在系统中占有相当太的比例。两种系统中,冬季加热器能耗都占主要地位,夏季时,冷水机组能耗则较高。由图4 11还可以看到.独立控制系统中加湿器能耗所占比例甚小,平均仅为0.4%,而其在传统系统中平均占到14 9%。这是因为,对于独立控制系统。当空气不需除湿时,表冷器水温较高,不会有除湿发生;当空气需除湿时,表冷器直接控制空气湿度到达送风要求,后续不需要加湿补偿,因此独立控制系统完全消除了加湿补偿.其总体加湿器能耗随之大大减小。
对于冬季与春季,室内温湿度分别由加热器、加湿器控制,降低室内温度设定值同样可以降低系统能耗。同时,图书等纸质藏品,往往对湿度的要求更为严格.对于温度的稍微调整.并不注重。为此,降低库房的设定温度,对系统节能情况做一模拟分析。设定库房目标温度为:210℃。为叙述方便,以下称独立控制系统设定温度T喊=22℃为设定值1,而z量=21 00c称为设定值2。表4.3列出了两种设定值下加热器、加湿器以及冷水机组各月能耗情况。对于加热器,设定值2较设定值i节能区间为2.2~10 2%,节能率较大的情况发生在1~3、11-12月。这些月份中,由于需要为库房提供热量,因此送风温度较高;温度设定值降低1℃.即减少了相应的加热器投入量。加湿器能耗减少比例为9.8—46.2%,由于设定相对湿度保持为60%,而设定温度降低,因此室内空气的古湿量下降,即在加湿时,需要的加湿量是减少的,因此加湿器的能耗减小轻明显。而对于冷水机组.在1-3、11~12月中能耗减小比例较明显。这些月份中,表冷嚣基本处于冷冻水流量最小、回水比例最大的“准”不工作状态。
