2) 氣流速度
另一個(gè)重要的熱舒適性參數(shù)是氣流速度。較低的冷卻頂板溫度可以使供冷能力提高,使工作區(qū)的氣流速度增大,速度的增大是由冷卻頂板下方的下降對(duì)流引起的。然而,由自然對(duì)流誘導(dǎo)的空氣速度仍是很低的,一般不會(huì)形成氣流。事實(shí)上,工作區(qū)最高的氣流速度在地面上約5cm 處,該處是射流區(qū),而且是置換通風(fēng)散流器射流速度最大的位置。
對(duì)于大空間,需要注意的是當(dāng)沒有熱源時(shí),頂板附近的冷空氣會(huì)下降到工作區(qū)。但是當(dāng)工作區(qū)有熱源時(shí)這種現(xiàn)象就會(huì)消失,這是因?yàn)闊嵊鹛娲死淇諝猓档土诵纬蓺饬鞯奈kU(xiǎn)。
3) 平均輻射溫度
使用DV/CC系統(tǒng)的房間的平均輻射溫度稍低于或等于房間的空氣溫度,因?yàn)檎麄(gè)維護(hù)結(jié)構(gòu)都是由輻射制冷。也就是說,所有其他的空氣系統(tǒng),如:全空氣變風(fēng)量系統(tǒng)(VAV系統(tǒng)),平均輻射溫度都要高于房間的空氣溫度。對(duì)于依靠維護(hù)結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)獲得熱量的周邊區(qū),研究表明:DV/CC系統(tǒng)具有足夠的輻射能力使平均輻射溫度降低到接近房間的空氣溫度。絕熱房間全空氣系統(tǒng)的平均輻射溫度要比空氣溫度高2℃。因此ANSI/ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)55-1992規(guī)定:在獲得相同的熱舒適性的前提下,DV/CC系統(tǒng)的平均溫度可以比全空氣系統(tǒng)低2℃。同時(shí),較低的平均輻射溫度對(duì)熱舒適性有好的效果,因?yàn)樗鼜墓ぷ鲄^(qū)有效的去除了輻射熱。
4) 室內(nèi)空氣質(zhì)量參數(shù)
室內(nèi)空氣品質(zhì)通常用活動(dòng)區(qū)(尤其是呼吸區(qū))的污染物濃度來評(píng)價(jià)。房間內(nèi)某一位置的空氣質(zhì)量可以用下式確定:
μ=
其中:μ=污染程度,或者叫污染物移除效率;
Ci=局部污染物濃度;
Cs=送風(fēng)污染物濃度;
Ce=排風(fēng)污染物濃度。
污染程度取決于污染源在空間的分布,也受房間內(nèi)空氣流動(dòng)模式的影響。混合通風(fēng)中,排風(fēng)的污染物濃度近似等于室內(nèi)污染物濃度,污染程度的數(shù)值一般為1.0。置換通風(fēng)系統(tǒng),由于污染物濃度垂直分層,比混合通風(fēng)去除污染物的效果好,污染程度小于1.0。
3. 能耗分析
在能夠滿足熱舒適性與室內(nèi)空氣質(zhì)量的條件下,究竟該選擇何種類型的HVAC系統(tǒng),則取決于該系統(tǒng)的能耗與初投資費(fèi)用。
1) 能耗
幾乎所有對(duì)DV/CC系統(tǒng)的能耗分析都是用數(shù)值模擬的方法得出的,圖4是三種針對(duì)某區(qū)域的氣候條件進(jìn)行研究所得出的DV/CC系統(tǒng)和VAV系統(tǒng)的年能耗比較圖。三種研究中,需要加熱的時(shí)期,使用外圍護(hù)結(jié)構(gòu)周邊加熱,均使用熱回收和自然冷卻。VAV系統(tǒng)的能耗為基準(zhǔn)值100%。研究結(jié)果表明:DV/CC系統(tǒng)可能節(jié)能也可能不節(jié)能,主要取決于該氣候條件下的送風(fēng)溫度,室外空氣流速和冷負(fù)荷的大小。隨著冷負(fù)荷的增加,DV/CC系統(tǒng)的節(jié)能性得到體現(xiàn)。Sodec的研究指出:隨著負(fù)荷的增加,DV/CC系統(tǒng)比VAV系統(tǒng)更節(jié)能。Brunk比較了冷負(fù)荷為73W/m2時(shí)的DV/CC系統(tǒng)比VAV系統(tǒng)的能耗低35%。從圖4可以看出DV/CC系統(tǒng)的耗能大于或近似等于VAV系統(tǒng)的加熱耗能。這可能是因?yàn)榉块g類型的不同。處于建筑物周邊的房間,冬季需要取暖,這種情況下兩種系統(tǒng)的耗能相近。對(duì)于內(nèi)區(qū)房間,全年大部分時(shí)間需要制冷,因?yàn)槎?/font>DV系統(tǒng)的送風(fēng)溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于VAV系統(tǒng)的送風(fēng)溫度,加熱能耗較大。由于送風(fēng)體積流速小,減小了風(fēng)機(jī)的電能消耗,雖然增加了冷卻塔和冷卻頂板系統(tǒng)的泵的能耗,但總的來說,DV/CC系統(tǒng)消耗的電能還是小于VAV系統(tǒng),因?yàn)樗臒崛菪源螅欢崃浚鋮s頂板系統(tǒng)需要的能量只是使用風(fēng)機(jī)時(shí)能量的一小部分。Sodec對(duì)三種系統(tǒng)的能耗進(jìn)行了比較(見圖4),DV/CC系統(tǒng)要多耗能17%,原因是DV系統(tǒng)的送風(fēng)溫度高。為了保證冷卻頂板溫度在空氣的露點(diǎn)溫度以下,室外空氣先被冷卻去濕,然后加熱到置換通風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度。
2) 初投資
在系統(tǒng)的初投資方面,DV/CC系統(tǒng)和VAV系統(tǒng)的差別很難精確確定,它主要取決于市場價(jià)格和工程施工,在不同的國家有不同的考慮。通常來講,冷負(fù)荷較小時(shí),DV/CC系統(tǒng)的初投資要比VAV系統(tǒng)高,因?yàn)槔鋮s頂板雖然減小了送風(fēng)量,所要求的空氣處理設(shè)備和風(fēng)管道小,但是增加了冷卻頂板的費(fèi)用。根據(jù)Handel等人的計(jì)算,冷負(fù)荷為60W/m2時(shí),DV/CC系統(tǒng)的初投資要比VAV系統(tǒng)高20%。但隨著冷負(fù)荷的增加,VAV系統(tǒng)的初投資比DV/CC系統(tǒng)增長的快,達(dá)到某一負(fù)荷量之后,DV/CC系統(tǒng)的初投資就會(huì)小于VAV系統(tǒng)。Sodec根據(jù)德國市場情況得出的這一負(fù)荷值為55W/m2。
通過減少冷卻頂板的面積就可以降低初投資,因?yàn)槔鋮s頂板的價(jià)格在總投資中占主要部分。Sodec根據(jù)德國市場情況算出冷卻頂板的投資占總投資的50~55%。對(duì)于美國市場,這一比例更高,冷卻頂板制造商認(rèn)為會(huì)達(dá)到75%。但是,在負(fù)荷不變的情況下減小冷卻頂板面積,就要降低供水溫度,容易發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象。
4. 結(jié)論
1) DV/CC系統(tǒng)是一種可以把DV系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和空氣質(zhì)量聯(lián)系到一起的HVAC系統(tǒng),冷卻頂板系統(tǒng)可以提高熱舒適性、供冷能力。但是該系統(tǒng)是非常敏感的,因?yàn)槲廴疚餄舛雀叩膶舆吔鐚雍苋菀捉档偷胶粑鼌^(qū)的位置。為了避免這一現(xiàn)象,需要維持某一溫度梯度值來有效去除污染物;
2) 由冷卻頂板承擔(dān)的冷負(fù)荷比例是溫度梯度和空氣質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)。由冷卻頂板去除的冷負(fù)荷越多,垂直溫度梯度越小,污染物等級(jí)越小;
3) 受冷負(fù)荷大小、氣候條件、房間類型和系統(tǒng)構(gòu)造的影響,DV/CC系統(tǒng)的耗能可能低于也可能高于VAV系統(tǒng),負(fù)荷大時(shí),DV/CC系統(tǒng)比較節(jié)能。
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