建筑供暖與制冷能量系統(tǒng)(火用)分析及應(yīng)用研究.pdf

1、能源是發(fā)展生產(chǎn)力和提高人類生活水平的基礎(chǔ)，能源的短缺促使人們意識到節(jié)能的重要性，但是要回答何謂節(jié)能其實(shí)并不簡單，只考慮能量平衡的熱力學(xué)第一定律回答不了這一問題，從能量利用價(jià)值角度看，節(jié)能實(shí)質(zhì)上是對常規(guī)能源中的可用能“（火用）”的節(jié)約與利用。本文基于熱力學(xué)第二定律的（火用）分析方法，提出了從建筑能源的轉(zhuǎn)換、輸送到用戶終端能量使用全過程，即從一次能源到圍護(hù)結(jié)構(gòu)建筑能量系統(tǒng)的（火用）分析理論模型，詳細(xì)探討了（火用）分析對環(huán)境狀態(tài)選擇的敏感性，

2、主要研究內(nèi)容和成果包括以下幾方面:
　　 首先，以全國27個(gè)典型城市的氣象數(shù)據(jù)為依據(jù)，研究靜態(tài)和逐時(shí)變化的環(huán)境基準(zhǔn)狀態(tài)對空氣處理過程（火用）分析結(jié)果的影響。結(jié)果表明，夏季氣候高溫濕熱的地區(qū)，對空氣冷卻處理過程進(jìn)行（火用）分析時(shí)，濕空氣的化學(xué)(火)(用)不能忽略，靜態(tài)和逐時(shí)變化的兩種環(huán)境基準(zhǔn)狀態(tài)下（火用）分析結(jié)果誤差不大，因此可用室外平均溫度和濕度代替逐時(shí)變化的溫度和濕度。對于有空調(diào)期的大部分城市來說，靜態(tài)和逐時(shí)變化的兩種環(huán)境基準(zhǔn)

3、狀態(tài)下的化學(xué)（火用）誤差較小，在計(jì)算濕空氣（火用）值時(shí)，可用空調(diào)期室外平均濕度替代逐時(shí)變化的室外濕度。采暖期，對空氣加熱處理過程進(jìn)行（火用）分析時(shí)，靜態(tài)和逐時(shí)變化的兩種環(huán)境基準(zhǔn)狀態(tài)下的（火用）分析結(jié)果誤差較小，因此采暖期空氣加熱處理時(shí)可用室外平均溫度代替逐時(shí)變化的溫度作為環(huán)境基準(zhǔn)溫度。
　　 其次，以分體式熱泵空調(diào)系統(tǒng)為例，以典型氣象年逐時(shí)變化的室外溫度和濕度作為環(huán)境基準(zhǔn)狀態(tài)，基于制冷狀態(tài)下空調(diào)房間室內(nèi)空氣的化學(xué)（火用），建立了

4、從一次能源到圍護(hù)結(jié)構(gòu)分體式熱泵系統(tǒng)能量流動(dòng)的（火用）分析理論模型，并將其應(yīng)用到工程實(shí)例中，結(jié)果表明，對于夏熱冬冷地區(qū)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)適度保溫是必須的，但不應(yīng)一味的增加保溫層的厚度;在適度保溫的前提下，應(yīng)重點(diǎn)考慮提高熱泵系統(tǒng)效率，這樣建筑能量系統(tǒng)的能源利用效率才能達(dá)到最佳。一次能源階段和熱泵階段的（火用）損耗約占系統(tǒng)總火用損耗的80％以上，因此改善這兩個(gè)階段是提高系統(tǒng)(火）（用）效率的關(guān)鍵。
　　 在此基礎(chǔ)上，根據(jù)建筑供暖與制冷系統(tǒng)能量

5、流動(dòng)過程，包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)、室內(nèi)空氣、末端設(shè)備、管網(wǎng)系統(tǒng)、冷熱源和一次能源轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。建立系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的（火用）分析理論模型及評價(jià)指標(biāo)。應(yīng)用（火用）分析理論模型，對某辦公大樓不同方案的能量系統(tǒng)從圍護(hù)結(jié)構(gòu)到一次能源轉(zhuǎn)換進(jìn)行（火用）分析，計(jì)算各環(huán)節(jié)的(火用)流、（火用）損、（火用）損率和系統(tǒng)（火用）效率，根據(jù)（火用）分析計(jì)算結(jié)果，評價(jià)不同建筑能量系統(tǒng)的優(yōu)劣。結(jié)果表明，系統(tǒng)中（火用）損最大的環(huán)節(jié)是一次能源轉(zhuǎn)換，冷源方案一次能源階段（火用）損率為64.

6、8％～92.2％，熱源方案一次能源階段（火用）損率為64.6％～84.3％。
　　 另外，分析建筑能量系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮能量梯級利用的原則，在能量利用過程中，能級差越大，（火用）損失越大。本文提出了采用一次能源（火用）效率和能級平衡系數(shù)評價(jià)建筑冷熱源和末端設(shè)備。以1KJ冷量和熱量為例分析末端系統(tǒng)不同供回水溫度（火用）效率和能級平衡系數(shù)，結(jié)果表明，采暖期末端設(shè)備盡量采用低溫?zé)崴?，且盡量減少供回水溫差;空調(diào)期末端設(shè)備盡量提高供回水溫度，且