《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》GB55015-2021中2.0.3條要求判定的碳排放強(qiáng)度主要為運(yùn)行階段的碳排放,包含:供暖、空調(diào)和照明。運(yùn)行階段的碳排放量主要取決于其運(yùn)行階段的能耗。通過(guò)能耗與能源換算關(guān)系及碳排放因子計(jì)算得到碳排放量。由于其計(jì)算原理內(nèi)容較多,本文主要針對(duì)運(yùn)行階段空調(diào)能耗中的冷水機(jī)組能耗計(jì)算原理進(jìn)行解釋說(shuō)明,供暖和照明的可在下次進(jìn)行講解。
運(yùn)行階段的各能耗的組成關(guān)系如下圖所示: 運(yùn)行階段的能耗與碳排放之間的換算關(guān)系如下(能源形式為電): 年運(yùn)行碳排放量(kgCO2/a)=運(yùn)行能耗(kwh/a)*碳排放因子(kgCO2/單位) 當(dāng)我們采用運(yùn)行能耗的計(jì)算方式為“建筑綜合能耗計(jì)算”時(shí),需要輸入確定的空調(diào)系統(tǒng)參數(shù)和冷熱源參數(shù)進(jìn)行能耗計(jì)算。 空調(diào)能耗的多少與冷源的形式以及參數(shù)有關(guān)系,不同的形式采用的計(jì)算方式是不同的,以下我們按照不同的類型進(jìn)行分類,工程中常見(jiàn)的主要是冷源為冷機(jī)(熱泵)類和多聯(lián)機(jī)(房間空調(diào)器)型的。 一、冷源形式為冷水機(jī)租的能耗計(jì)算原理 1、原理公式 (來(lái)源:JGJT288-2012建筑能效標(biāo)識(shí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)) 式中: E機(jī)組——單位建筑面積全年冷水(熱泵)機(jī)組耗電量(kWh/m2); QA~D——建筑負(fù)荷率分別在0~25%、25%~50%、50~75%、75%~100%區(qū)間內(nèi)的累計(jì)冷(熱)負(fù)荷(kWh); COPA~D——建筑負(fù)荷率分別在0~25%、25%~50%、50~75%、75%~100%區(qū)間內(nèi)的機(jī)組性能系數(shù)。 由上述公式可以看出,決定最終空調(diào)機(jī)組能耗的主要是不同負(fù)荷率區(qū)間內(nèi)的累計(jì)冷負(fù)荷與對(duì)應(yīng)的機(jī)組COP。 2、冷熱源及冷熱源配置界面知識(shí)點(diǎn) (1)冷機(jī)平均cop——參與最終的能耗計(jì)算 不同負(fù)荷率下的冷負(fù)荷由建筑本身和空調(diào)系統(tǒng)所決定,這兩個(gè)部分決定后,其負(fù)荷將不會(huì)發(fā)生改變,軟件內(nèi)核會(huì)自動(dòng)計(jì)算出不同負(fù)荷率下的冷負(fù)荷。 <1>一臺(tái)冷機(jī) 而不同負(fù)荷率下的冷機(jī)平均cop則是由冷機(jī)的設(shè)備參數(shù)決定的。定頻冷機(jī)即他的cop是恒定不變的,而變頻冷機(jī)不同負(fù)荷率的cop不同,取決于他的設(shè)備參數(shù),由其性能曲線決定。 <2>兩臺(tái)冷機(jī) 冷機(jī)有兩臺(tái)或者多臺(tái)的時(shí)候,平均cop按照“平均負(fù)荷率法”計(jì)算。平均cop=冷機(jī)制冷量之和/功率之和。 以下以兩臺(tái)不同cop的冷機(jī)為例進(jìn)行說(shuō)明: 平均cop=制冷量之和/功率之和=(1000+1000)/(166.67+200)=5.45 (2)其他參數(shù)的含義 直接參與能耗計(jì)算的是各負(fù)荷率的總負(fù)荷以及平均cop,其他參數(shù)不直接參與能耗計(jì)算,但是也會(huì)間接參與到能耗的判定,我們可以從冷熱源配置界面找到很多相關(guān)參數(shù)。 <1>供回水溫度 不影響能耗計(jì)算,可直接默認(rèn)不做修改。 <2>單臺(tái)功率和臺(tái)數(shù) 單臺(tái)功率和臺(tái)數(shù)影響冷機(jī)總制冷量和冷機(jī)總功率,不影響冷機(jī)的平均cop,只有添加不同類型或者不同參數(shù)的冷水機(jī)組的時(shí)候,才會(huì)影響平均cop,見(jiàn)上述兩臺(tái)冷機(jī)平均cop的計(jì)算。 單臺(tái)功率:制冷量/cop,由前面冷源參數(shù)直接計(jì)算得到。 不同負(fù)荷率下的冷機(jī)功率:不同負(fù)荷率的制冷量/不同負(fù)荷下的cop;變頻時(shí)cop不同,因此冷機(jī)功率也不同。 臺(tái)數(shù):臺(tái)數(shù)在此界面輸入,臺(tái)數(shù)不同,制冷量和功率也不同。 <3>運(yùn)行小時(shí)數(shù)和最大最小負(fù)荷 運(yùn)行小時(shí)數(shù):即冷水機(jī)組在負(fù)荷率區(qū)間范圍內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間。 最大、最小負(fù)荷:該系統(tǒng)在該率和率區(qū)間內(nèi)運(yùn)行的最大負(fù)荷,可通過(guò)全年負(fù)荷查找。 能耗模擬軟件可生成各個(gè)系統(tǒng)全年8760小時(shí)的逐時(shí)負(fù)荷,可以具體查看每個(gè)小時(shí)的負(fù)荷參數(shù)。 二、采用多聯(lián)機(jī)、房間空調(diào)器、分體式空調(diào)、單元式空調(diào)器等空調(diào)形式 該類系統(tǒng)輸入是參數(shù)為cop,通過(guò)填入的cop參數(shù)將直接計(jì)算能耗,冷熱源參數(shù)那里將不需要填寫(xiě)冷熱源的設(shè)備。 計(jì)算公式如下: 供暖能耗kwh=供暖負(fù)荷kwh/制熱cop=33256.949/2.5=13302.78kwh 空調(diào)能耗kwh=空調(diào)負(fù)荷kwh/制冷cop=91185.162/3.1=29414.57kwh 三、優(yōu)化措施 上述兩種類型包含了所有的空調(diào)類型的能耗計(jì)算原理,由其公式原理可以看到,決定空調(diào)能耗是兩個(gè)參數(shù),一個(gè)是空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷,一個(gè)是冷機(jī)或者空調(diào)設(shè)備的cop,因此若要減小空調(diào)的能耗也需要從這個(gè)兩個(gè)參數(shù)下手。 1、降低空調(diào)負(fù)荷 空調(diào)負(fù)荷不僅包含了建筑負(fù)荷,如外窗傳熱引起的負(fù)荷、窗戶日射得熱引起的負(fù)荷,還包含了室內(nèi)人員、照明、設(shè)備等產(chǎn)生的負(fù)荷。以設(shè)備需求側(cè)為根基,考慮室內(nèi)的時(shí)間表,空調(diào)類型等,計(jì)算得到的空調(diào)負(fù)荷。 因此影響空調(diào)負(fù)荷的主要有幾個(gè)方面,即建筑圍護(hù)熱工參數(shù)的優(yōu)劣、房間參數(shù)、空調(diào)設(shè)備的類型。可從一下方面進(jìn)行優(yōu)化: ✅減低建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù),如外墻、外窗、地面、幕墻等; ✅南方等地區(qū)可增加遮陽(yáng)來(lái)降低空調(diào)能耗; ✅降低房間設(shè)計(jì)溫度,減小人員、照明、設(shè)備、滲透風(fēng)等參數(shù); ✅采用合適的的空調(diào)系統(tǒng)類型。 2、提高設(shè)備性能參數(shù) 建筑設(shè)計(jì)確定之后,要降低空調(diào)負(fù)荷,還可以從設(shè)備入手,提高冷機(jī)的制冷系數(shù)。制冷系數(shù),是指單位功耗所能獲得的冷量,也稱制冷性能系數(shù)。制冷性能系數(shù)越大,表示制冷系統(tǒng)能源利用效率越高。此處填寫(xiě)選用產(chǎn)品的設(shè)備參數(shù),若沒(méi)有設(shè)備參數(shù),在估算階段也可以參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇,下圖為通用規(guī)范中給出的冷水機(jī)組的性能系數(shù)。