２０ ０年第 期（总第 卷第 期 建筑节能
Ｎｏ．９ ｉｎ ２０１０（Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．２３５，Ｖｏ１．３８） 一暖通与空调
ＨＥＡＴＩＮＧ．ＶＥＮＴＩＬＡＴＩＮＧ＆ＡＩＲ ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＩＮＧ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－７２３７．２０１０．０９．００３
通风空调系统能耗评价方法探讨水
严欢，王随林，王神，刘伟
（北京建筑工程学院，北京 １００ｏ４４）
摘要： 以北京市某公共建筑通风空调系统为对象，应用ＤｅＳＴ软件模拟通风空调建筑全年热负荷和全年冷负荷，采用当量满负荷运
行时间法分析空调系统的能耗，从能源消耗的品质和数量上分析空调系统的能量转换效率ＥＣＣ，同时探讨了通风空调系统能
耗评价方法。
关键词： 空调系统； 能量转换效率； 数值模拟； 当量满负荷； 评价
中图分类号：ＴＵ８３１ 文献标志码： Ａ 文章编号： １６７３—７２３７（２０１０）０９－００１５—０３
Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ—ｃｏｎｄｈｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ
ＹＡＮ Ｈｕａｎ，ＷＡＮＧ Ｓｕｉ－ｌｉｎ，ＷＡＮＧ Ｙｉ，ＬＩＵ Ｗｅｉ
（Ｂｅｉｊｉｎｇ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ ｂｅｌｏｎｇｓ ｔＯ ａｐｕｂｌｉｃ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｉｎ Ｂｅｌｌｉｎｇ ｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｂｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ￥ｏｊ￣ｗｏｌ＂ｅ ＤｅＳＴ
ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ａｎｎｕａｌ ｈｅａｔ ｌｏａｄ ａｎｄ ｃｏｏｌｉｎｇｌｏａｄ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｆｕｌｌ ｌｏａｄ ｒｕｎ—ｔｉｍｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ
ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ（ＥｃＣ）ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄｆｒｏｍ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｎｙ ａｎｄ ｑｕａｌ讧ｙ ｏｆｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｅ—
ｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅ ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｌｅ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｆｕｌｌ ｌｏａｄ；ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ
Ｏ 引言
随着建筑业的飞速发展和人们对室内环境舒适
性要求的提高，建筑物通风空调系统的能耗也越来越
大。建筑能耗在我国国民经济总能耗的比重己达
２７％，且呈快速增长的态势，而这部分能源利用率却
很低，只有３０％［２】左右。在建筑能耗中，通风空调系统
能耗所占比例越来越大，公共建筑的全年能耗中，大
约５０％￣６０％Ｉ 】消耗于暖通空调系统。因此，在保持室
内环境的前提下，提高空调系统的能源利用效率，对
促进我国建筑节能和低碳经济有着重要的作用。
本文以北京市某公共建筑的通风空调系统为对
象，应用ＤｅＳＴ软件模拟通风空调建筑全年热负荷和 统的能耗，从能源消耗的品质和数量分析空调系统的
能量转换效率ＥＣＣ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ），
旨在探讨通风空调系统能耗评价方法。
１工程概况
本工程为北京市某活动中心，总建筑面积为
２８ ０００ ｍ ，高２５．３５ ｍ，共６层。室内空气计算参数、室
外空气计算参数、围护结构传热系数如表ｌ～３。
空调热源采用区域锅炉房供暖，区域供暖一次热网
水温７０／５５℃，空调用二次热网６０／５５℃低温热水。空
调冷源采用２台螺杆式冷水机组，单台制冷量９５０ ｋＷ。
冷冻水流量１５２ ｍ３／ｈ，冷冻水供回水温度７／１２℃，冷
却水流量１８４ ｍ３／ｈ，冷却水供回水温度３２／３７℃。冷却
全年冷负荷，采用当量满负荷运行时间法分析空调系 水泵、冷冻水泵定流量运行。主要设备见表４。
表１室内空气计算参数
Ｔａｂ．１ ｉｎｄｏｏｒ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
收稿日期：２０１０．０６．２９： 修回日期：２０１０．０８．０３
基金项目： 十一五 国家科技支撑计划课题资助（２００６ＢＡＪ０１Ｂ０３．０２）
５ 表２室外气象参数
Ｔａｂ．２ ｏｕｔｄｏｏｒ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
空调季为６月１日～８月３０日，空调机组８：ｏ０
启动，２Ｏ：ｏＯ停止；冬季空调从１１月１５日～２月ｌ５日
采用，空调机组８：００启动，２０：００停止，考虑节假日，
每月取２５ ｄ。空调系统各设备运行时间如表４所示。
２通风空调系统能量转换效率
能量转换效率ＥＣＣ是以能质系数为基础，对园
区热电联供系统的能源供应环节、能量输配环节、建
筑的冷热量消耗环节及各类用能设备进行比较，确定
最合理的制冷、供热等能量转换方式。其计算式为［３】：
ＥＣＣｉ＝（Ｑｉ・Ａｏ）／（Ｅ＿・ＡＥ） （１）
式中：Ｑｉ为能量转换环节的收益，对建筑用能环节即建
筑物耗冷量、耗热量、除空调系统外其他设备的用电量；
Ａ。为上述收益对应的能质系数；
Ｅ＿为能量转换环节的消耗，对建筑用能环节即
建筑物通风空调系统消耗的天然气、电、煤及市政热
网的热水或蒸汽以及建筑照明、办公设备、电梯等消
耗的电量；
ｈ 为上述消耗对应的能质系数。
通风空调系统用能环节是建筑用能环节的一部
分，ＥＣＣ值越大，说明在消耗同样品质和数量的能源
的情况下，可获得的冷热量越大嘲。该能量转换环节的
能源利用率越高。因此，ＥＣＣ可作为评价通风空调系
统能耗水平的指标，在计算通风空调系统的能量转换
１ 效率时，计算式为：
ＥＣＣ＝（ＱｃｘＡ。＋ＱＨ×ＡＨ）／Ｅ（ＷＨ 忙 ｘＡ ） （２）
式中：Ｑ。为整个空调建筑物的全年冷负荷，ＧＪ；
ＱＨ为整个空调建筑物的全年热负荷，ＧＪ；
Ｗ一为整个建筑物全年需要输入的用于通风
空调系统的第ｉ种能源的能量，ＧＪ：
Ａｉ为所对应的能质系数；
Ａ 、Ａ 分别为建筑物全年的耗冷量、耗热量能质
系数。
２．１建筑物全年热负荷和全年冷负荷
采刚ＤｅＳＴ软件模拟计算通风空调建筑的全年
热负荷和全年冷负荷。建筑模型如图１所示，建筑围
护结构热工参数见表３。
图１建筑计算模型
Ｆｉｇ．１ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ
由ＤｅＳＴ模拟计算得出建筑全年热负荷、全年冷
负荷分别为５２２３．３６ＧＪ和５７５２．３８ＧＪ。建筑物全年逐
时冷负荷和建筑物全年逐时热负荷如图２、３。
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一一 ｎ ｎ寸寸寸－ｎ－ｎ 卜１７＂－－。。∞ 小时／ｈ
图２建筑全年逐时冷负荷
Ｆｉｇ．２ ｈｏｕｒｌｙ ｃｏｏｌｉｎｇ ｌｏａｄｓ
０一 ｎ寸－ｎ ＿ｔ２－ ０＿一 ｎ寸－ｃＩ 卜∞
寸 寸。。ｎ ｏ。 卜 卜一 ｜ｎ ０．ｎ ０寸 一 ￣－ｑ ｎ ｎ寸寸Ｉｎ．ｎ 卜卜∞∞
小町，ｈ
图３建筑全年逐时热负荷
Ｆｉｇ．３ ｈｏｕｒｌｙ ｈｅａｔｉｎｇ ｌｏａｄｓ
从图２、３可知，建筑全年逐时冷负荷和建筑全年
逐时热负荷随时间不断变化，通风空调设备并不是全
年满负荷运行，为简化分析，采用当量满负荷运行法
分析计算各通风空调设备的运行能耗。
２．２通风空调系统能源消耗量
在本工程中有２种输入能源，即电和市政热水。
空调系统夏季消耗电能提供建筑所需的冷量；冬季采
用市政热水作为通风空调系统的热源，建筑全年热负
荷即为市政热水提供的能量。因此，需分析空调系统
的耗电量，采用当量满负荷运行时间法计算空调系统
的耗电量。
根据当量满负荷运行时间法定义，当量满负荷运
行时间为全年空调冷负荷（热负荷）的总和与制冷机
（或锅炉）最大出力的比值阎，即：
Ｅ Ｒ＝ｑ。／ｑＲ （３）
Ｂ＝ｑｈ／ｑＢ （４）
式中： 、ｚＩＥ．Ｂ为夏、冬季当量满负荷运行时间，ｈ；
ｑ。、ｑ 为全年空调冷、热负荷，ｋＪ／ａ；
ｑ 、ｑ 为冷机、锅炉的最大出力，ｋＪ／ｈ。
由式（３）计算出冷水机组当量满负荷运行时间为
８４０ｈ。
设备耗电量由式Ｐ－（ＺＰ）Ｔ计算，Ｐ为该设备的额
定功率，ｋＷ；Ｔ为该设备的运行时间，对于冷水机组
是指其当量满负荷运行时间，对于其他设备是指设各
的累积运行时间，ｈ。 由此可得出该空调系统耗电量为８９２ ８９９ ｋＷ・ｈ。
消耗的市政热水提供的热量为５ ５２３．３６ ＧＪ。
２．３能质系数
能质系数的概念基于热力学第二定律，它可以反
映各种能源以及建筑物耗热量、耗冷量的能量品质高
低。考虑各种能源的做功能力不同，将不同能源对外
所能做的功和其总能量的比值定义为这种能源的能
质系数，用Ａ表示，计算式为［３Ｊ：
Ａ＝Ｗ／Ｑ （５）
式中：０为该种形式能源的总能量；Ｗ为总能量中可
以转化为功的部分。
（１）耗冷量能质系数：夏季制冷时从露点温度为Ｔ
的室内环境向温度为Ｔ。的室外环境排热，空调耗冷
量的能质系数为［６］：
＝（Ｔｏ／Ｔ）一１ （６）
（２）耗热量能质系数：冬季供暖是从温度为Ｔ的
室内温度向温度为Ｔ。的室外环境排冷，空调耗热量
能质系数为嘲：
＝１一（Ｔｏ／Ｔ） （７）
（３）市政热水能质系数按照供水温度和回水温度
来计算，计算公式为【６】：
７７＝１一ｉ －ｌｎ— ｝ （８）
１ｇ－ｌ ｈ ｌ ｈ
式中：Ｔ 为市政热水供水温度，℃；
Ｔ 为市政热水回水温度，℃。
对于北京地区而言，夏季室内设计温度为２６℃，
相对湿度为５０％时的空气露点温度为ｌ４．８℃；夏季
参考温度为２９℃，冬季参考温度为．１．３℃。由式（６）
和式（７）可得到耗冷量能质系数和耗热量能质系数分
别为０．０５和０．０７。由式（８）可得到市政热水的能质系数
为０．１９。
由此可得该通风空调系统的ＥＣＣ值为０．１６。分
析表明该通风空调系统能量转换效率较低，本工程中
以电作为输入能源，而电的能质系数为１，耗热量和
耗冷量的能质系数分别为０．０７和０．０５，没有采用节
电措施，例如变频水泵和变频风机，导致该通风空调
系统能量转换效率较低。
３结论
本文以北京市某公共建筑通风空调系统为对象，
分析该通风空调系统的能量转换效率ＥＣＣ，得出以下
结论：
（１）该通风空调系统的ＥＣＣ值为０．１６，其能量转
换效率较低，因此，应尽量减少通风空调系统的电耗
和回收余热，例如采用变频水泵和变频风机来减少用
电量，采用热回收型的新风机组回收余热，从而提高
空调系统的能量转换效率。
（２）由于不同形式能源所含有的可用能并不相同，
因此，在对通风空调系统进行评价时，（下转第２３页
７ 湖 咖 姗 咖 湖 ｏ ２ ２ ｌ ｌ
啪 枷瑚咖渤咖枷瑚。
