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随着我国经济社会的发展以及人民生活水平的提高,我国的夏热冬冷地区,甚至以广州为代表的夏热冬暖地区,一些公共建筑的集中空调系统也要求具备冬季供暖功能,尤其是一些高档酒店、医院、养老院等,均安装有冬季供热空调系统,但对这些公共建筑中集中空调系统能耗的研究大多只有夏季制冷模式,对供热模式下集中空调系统的能耗研究还不完善。目前对供热模式下集中空调系统的运行能耗分析,大多都是针对空调单体设备或其子系统能耗的研究,很少从整个空调系统的角度来研究系统的能耗。此外集中空调系统运行过程中不但消耗大量能源,而且因为能源的消耗会产生很大的环境负荷,从“节能减排”角度综合考虑,也有必要从整个空调系统的角度对供热模式下集中空调系统的环境负荷进行分析研究。 本文选择对供热模式下两种具有广泛应用前景的集中空调系统,即以空气-水热泵机组和燃气燃油热水锅炉为热源的集中空调系统的能耗展开分析研究。从整个空调系统的角度着重分析了两种热源条件下的集中空调系统的能流及能耗情况。首先分别梳理以空气-水热泵机组为热源和以燃气燃油热水锅炉为热源的集中空调系统的各个环路的能流,建立这两种热源条件下的集中空调系统的能流分析模型。以广州市某酒店建筑为例绘制了两种热源集中空调系统的能流分析图,通过对比分析得到,向空调区域提供1kW的热量,需要空气-水热泵机组的蒸发器从室外大气提取0.868kW的热量,机组压缩机耗电功率为0.25kW,机组部分的总能流(QRR)为1.118kW。两种热源集中空调系统热源部分的总能流值分别为1.118 kW、1.268 kW。 接着提出供热模式下集中空调系统运行过程中的能耗强度指标,通过对系统各环路能耗的分解分析,建立了两种热源条件下的集中空调系统能耗的e-p分析方法,针对具体工程实例进行了应用分析,给出了该工程实例中供热模式下集中空调系统的节能措施建议。以广州市一座酒店建筑冬季采用空气-水热泵机组作为热源的集中空调系统为例,比较了设计工况和实际工况下系统能耗强度的差异,结果表明,与设计相比,实际工况下系统能耗强度增加了0.1082kW/kW,其中制冷剂环路的差别最大,为0.0813kW/kW,占系统能耗强度总差异的75.14%;其次为热水环路,为0.0178kW/kW,占总差异的16.45%;空气环路、取热环路两个以空气为输送介质的环路差异较小,分别为0.0046kW/kW、0.0045kW/kW,占总差异的4.25%、4.16%。系统能耗强度差异中,由输送单位流体流量所产生耗功率ei的变化引起的差异为0.0558kW/kW,占总差异的51.57%;由为提供单位热量输送流体流量pi的变化引起的差异为0.0524kW/kW,占总差异的48.43%。 最后本文研究了供热模式下集中空调系统环境负荷强度的分析方法,建立了环境负荷强度的通用分析模型,得到影响供热模式下集中空调系统环境负荷强度的主要因素有两个:一是集中空调系统某一环路单位能耗带来的环境负荷γ;二是为空调区域提供单位热量,集中空调系统某一环路的能耗量,即能耗强度EI。选取气体排放物SO2作为环境负荷研究指标,对比分析了以空气-水热泵机组为热源和以燃气燃油热水锅炉为热源的集中空调系统热源环路的环境负荷强度,以空气-水热泵机组为热源集中空调系统热源部分的环境负荷强度为9.1904 g/kW,以燃气热水锅炉和燃油热水锅炉为热源的集中空调系统热源部分的环境负荷强度分别为1.486g/kW和18.634g/kW。