HVACSIM作為空調(diào)系統(tǒng)性能檢證工具的適用性.

1、HVACSIM+作為空調(diào)系統(tǒng)性能檢證工具的適用性株式會(huì)社三晃空調(diào)技術(shù)研究室鄭明杰 名古屋大學(xué)名譽(yù)教授中原信生 摘要為了最大限度地滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的機(jī)能及性能的要求，在空調(diào)系統(tǒng)的計(jì) 劃，設(shè)計(jì)，施工，試運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)整，實(shí)際運(yùn)用等各階段，有必要進(jìn)行階段性的性能檢 證（檢查與鑒定）。用計(jì)算機(jī)仿真程序來(lái)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的機(jī)能與性能進(jìn)行模擬計(jì)算 可以使性能檢證工作能夠迅速且有效地被實(shí)行。本文歸納整理了從設(shè)計(jì)到實(shí)際運(yùn)用等各階段中空調(diào)系統(tǒng)的性能檢證工作對(duì)模擬計(jì) 算程序的機(jī)能及性能的要求，闡述了HVACSIM +作為空調(diào)系統(tǒng)的機(jī)能及性 能檢證的模擬計(jì)算工具的適用方法，并展示了幾個(gè)性能檢證的實(shí)際應(yīng)用例。關(guān)鍵 詞HVACSI

2、M+空調(diào)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性模擬性能檢證為了最大限度地滿(mǎn) 設(shè)計(jì)，施工，試運(yùn) 用計(jì)算機(jī)仿真程序1硼究背景及目的最近，空調(diào)系統(tǒng)的性能檢證（檢查與鑒定）越來(lái)越受到重視。 足用戶(hù)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的機(jī)能及性能的要求，在空調(diào)系統(tǒng)的計(jì)劃， 轉(zhuǎn)調(diào)整，實(shí)際運(yùn)用等各階段，有必要進(jìn)行階段性的性能檢證。來(lái)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的機(jī)能與性能進(jìn)行模擬計(jì)算的方法是使空調(diào)系統(tǒng)的性能檢證工作能 夠被迅速且有效地實(shí)行的一個(gè)手段。因此，需要一個(gè)能夠正確地模擬空調(diào)系統(tǒng)的 動(dòng)態(tài)特性的仿真程序。至今為止，各國(guó)的研究者開(kāi)發(fā)了許多用來(lái)進(jìn)行空調(diào)負(fù)荷以 及消費(fèi)能量計(jì)算的計(jì)算機(jī)程序，例如，美國(guó)的BLAST,DOE2,TRA NSYS，HVACSIM+，EnergyHus，

3、中國(guó)的DeST，日本的 ACLD/ACSS等。這些程序雖然不是為了性能檢證而開(kāi)發(fā)的，但如能有效 地利用這些程序，他們將可能被用來(lái)作為空調(diào)系統(tǒng)的機(jī)能及性能的確認(rèn)，或者對(duì) 影響能量消耗的因素進(jìn)行分析的性能檢證的模擬計(jì)算工具。但是，在各階段的性 能檢證工作中，使用哪個(gè)程序更合適，各種程序的使用方法，制約性，問(wèn)題點(diǎn)等 等關(guān)于各程序的適用性的研究尚未被展開(kāi)。本文試圖把美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局開(kāi)發(fā)的用 于空調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性模擬計(jì)算的程序HVACSIM+（ Heatingan dAirConditionsystemSIMulatio n + other Ventilationsystem）作為性能檢證的模擬計(jì)算工具，

4、把某研 究所大會(huì)議室的定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和HVACSIM +的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行 了比較，驗(yàn)證了HVACSIM +對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的再現(xiàn)性，并對(duì)把它作 為性能檢證的模擬計(jì)算工具的適用性進(jìn)行了考察。三、空調(diào)與控制類(lèi)2備階段性能柱疆作業(yè)對(duì)模擬計(jì)算工具的機(jī)筐和牲能豹要求在建筑，空調(diào)系統(tǒng)的計(jì)劃，設(shè)計(jì)，施工，運(yùn)用等各階段中，為了確認(rèn)及評(píng)價(jià)各種 機(jī)器，部分系統(tǒng)或者全系統(tǒng)的機(jī)能與性能，需要各種各樣的輔助模擬計(jì)算工具。 因需要確認(rèn)及評(píng)價(jià)的對(duì)象，目的的不同，對(duì)仿真程序的機(jī)能，簡(jiǎn)易程度的要求也 不盡相同。表1給出了各階段性能檢證所需方針計(jì)算程序的主要機(jī)能，在性能檢 證的各個(gè)階段，我們期待通過(guò)使用具有不同機(jī)能的

5、模擬計(jì)算程序來(lái)幫助我們檢討 和確認(rèn)對(duì)象空調(diào)系統(tǒng)的工作狀態(tài)和環(huán)境，能量消耗等各種性能指標(biāo)，從而達(dá)到最 大限度地滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的機(jī)能及性能的要求的目的。各階段的性能檢證對(duì)模擬計(jì)算程序的機(jī)能和性能的要求建筑計(jì)劃設(shè)計(jì)表1為了圍護(hù)材料結(jié)構(gòu).開(kāi)口部形狀.位置等等的最優(yōu)化，需要自 然室溫和年間空調(diào)負(fù)荷的模擬計(jì)算企劃計(jì)劃為了決定空調(diào)方式，分區(qū)方法，需要年間空調(diào)負(fù)荷.能量消耗的概 算.以及運(yùn)用成本的簡(jiǎn)易計(jì)算為了確定空調(diào)方式，外氣處理方式，和機(jī)器容量，需要年間時(shí)刻別空調(diào)負(fù)荷的 詳細(xì)模擬計(jì)算基本設(shè)計(jì)實(shí)施設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)為了各種機(jī)器，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)的最優(yōu)化，需要對(duì)室內(nèi)環(huán)境，消費(fèi) 能量進(jìn)行動(dòng)態(tài)解析施工為了確認(rèn)各種機(jī)

6、器，部分系統(tǒng)、BEMS的機(jī)能及動(dòng)作性能，需要模擬系統(tǒng) 的各種工作狀態(tài)試運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)整各種機(jī)器、系統(tǒng)、BEMS的機(jī)能及性能的簡(jiǎn)易檢證計(jì)算，年間環(huán)境 及空詞負(fù)荷的計(jì)算，運(yùn)轉(zhuǎn)管理者的簡(jiǎn)易模擬訓(xùn)練工具結(jié)合BEMS的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù).進(jìn)行環(huán)境及能量消費(fèi)的統(tǒng)計(jì)性分析，在線故障檢知. 運(yùn)用系統(tǒng)狀態(tài)診斷工具，機(jī)器，系統(tǒng)全體的劣化程度的診斷工具，省能施策的導(dǎo) 人效果的檢證計(jì)算3ItVACSIM+的最要及在性能槍證備階段的話用牲HVACSIM+為1984年美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局開(kāi)發(fā)的空調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算 程序，1 9 8 7年由名古屋大學(xué)的中原信生教授引人日本并作了部分改進(jìn)，19 9 8年4月作為日本版HVACSI M+(J)在日本

7、公開(kāi)發(fā)表。HVACSI M +的內(nèi)部構(gòu)成為模塊構(gòu)造形式，由許多稱(chēng)為各種形式的空調(diào)系統(tǒng)的計(jì)算模型。 在各個(gè)構(gòu)成要素模型中給出了進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算所需的輸人參數(shù)，使用者可以通 過(guò)改變這些參數(shù)來(lái)模擬空調(diào)系統(tǒng)的不同工作狀態(tài)。當(dāng)所要模擬的系統(tǒng)的構(gòu)成要素 的TYPE在原程序中不存在時(shí)，使用者也可以自己開(kāi)發(fā)新的TYPE,并把吼 的子程序包來(lái)描述空調(diào)系統(tǒng)的各個(gè)構(gòu)成要素，用戶(hù)可以把這些7nPE組合起 來(lái)構(gòu)筑它裝入程序中。為了提高計(jì)算精度和縮短計(jì)算時(shí)間，HvAcs瑚+采用 了可變時(shí)間步長(zhǎng)，其最短時(shí)間步長(zhǎng)為1秒。所以，HVACSIM +可以用來(lái)詳 細(xì)計(jì)算空調(diào)機(jī)及自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。這個(gè)機(jī)能是至今為止所有的程序都不

8、 能比擬的。三、空調(diào)與控制類(lèi)因?yàn)镠VACSIM +有如上所述諸多優(yōu)點(diǎn)，所以雖然它不是作為性能檢證用模 擬計(jì)算程序而被開(kāi)發(fā)出來(lái)的，我們?nèi)钥梢园阉鳛樾阅軝z證用模擬計(jì)算程序來(lái)有 效地應(yīng)用。問(wèn)題是現(xiàn)存的HVACSIM +可用來(lái)計(jì)算哪些空調(diào)系統(tǒng)，它可適用 于哪個(gè)階段的哪些性能檢證的檢討項(xiàng)目，以及適用方法等等。我們歸納整理出了 在性能檢證的各個(gè)階段中，可能用HVACSIM +來(lái)進(jìn)行模擬計(jì)算和考察的事 項(xiàng)，并示于表2。在各個(gè)性能檢證階段中由HVACSIM+可以考察事項(xiàng)階段表2檢討事項(xiàng)分區(qū)的檢討適用方法分區(qū)負(fù)荷計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)變更熱源系統(tǒng)變更舒適性，能耗量的計(jì)算空調(diào)方式變更全熱交換器設(shè)置的有無(wú)設(shè)計(jì)條件變更計(jì)劃空

9、調(diào)系統(tǒng)方案的檢討熱源系統(tǒng)方案的檢討舒適性能耗性的檢討空調(diào)方式的選定外氣導(dǎo)人方式的選定室內(nèi)設(shè)計(jì)條件的檢討基本設(shè)計(jì)預(yù)熱.間歇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的負(fù)荷特性的確認(rèn)空調(diào)機(jī)容量的選定熱源機(jī)器容量的選定 運(yùn)轉(zhuǎn)計(jì)劃，負(fù)荷率的變更最大負(fù)荷計(jì)算熱源機(jī)器容量變更蓄熱形式.槽容量變更設(shè)計(jì)參數(shù)變更負(fù)荷特性曲線變更控制方 法變更熱源臺(tái)數(shù)變更VAV最小風(fēng)量變更最大最小流量的設(shè)定部分負(fù)荷時(shí)的環(huán)境.能耗的計(jì)算設(shè)定流量.溫度的變更蓄熱槽容量的選定空調(diào)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的最優(yōu)化實(shí)施設(shè)計(jì)泵.送風(fēng)機(jī)的選擇外氣量控制的最優(yōu)化熱源.泵臺(tái)數(shù)的最優(yōu)化VAV最小風(fēng)量的 最優(yōu)化試運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)整泵流量控制范圍的最優(yōu)化部分負(fù)荷特性的確認(rèn)蓄熱槽3通闊的最適調(diào)整給氣溫度范圍的最優(yōu)

10、化運(yùn)用給氣溫度控制幅的更變更機(jī)器負(fù)荷特性變更輸入?yún)?shù)的變更設(shè)定各種輸出值的確認(rèn)機(jī)器.系統(tǒng)性能退化的確認(rèn)故障檢知，系統(tǒng)狀態(tài)診斷能耗構(gòu)造分析和最優(yōu)化 4對(duì)象空堋系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)的概要對(duì)象空調(diào)系統(tǒng)為在筑波市的某研究施設(shè)的大會(huì)議室的定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)。對(duì)象室， 空調(diào)系統(tǒng)的概要分別示于表3,表4。計(jì)測(cè)點(diǎn)如圖1所示，包括室外溫濕度，日射， 空調(diào)機(jī)內(nèi)各點(diǎn)的溫濕度，室內(nèi)溫濕度，合計(jì)共有13點(diǎn)。由中央監(jiān)視系統(tǒng)以3mi n的時(shí) 間間隔收集了計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)時(shí)沒(méi)有導(dǎo)人外氣。實(shí)驗(yàn)的諸條件示于表5和圖2。三、空調(diào)與控制類(lèi)2 7 1。、7I 耐 /時(shí)間【h】 對(duì)象室的概要表3 1RC造薔眥州圖2實(shí)驗(yàn)日的氣象條件（1 9 9 7年8月

11、7日）圖1空調(diào)系統(tǒng)概要及計(jì)測(cè)點(diǎn)Ts,Tm:AH U出口，人口空氣溫度Tr,Ir,Tn,Tu :室內(nèi)溫度，室內(nèi)相對(duì)濕度，鄰室溫度。上層室溫 構(gòu)造1面積18 0m2旦堡壘望里墮【！：塑表4空調(diào)系統(tǒng)概要空調(diào)方式單風(fēng)道定風(fēng)量方式風(fēng)量Te1,Tc2 :表冷器人口冷，溫水溫R1.R2 :冷.溫水閥的要求開(kāi)度信 號(hào)m，Rd.Tout，Hout :全日射量，直達(dá)日射量.夕卜 氣溫度.外氣相對(duì)濕度送風(fēng)機(jī)樣式表冷器2600m3/h0 4 5 k Pa全靜壓冷卻能力設(shè)計(jì)最大流量冷水溫度13 5kW32Umin7C 13C計(jì)測(cè)日的條件實(shí)驗(yàn)日天表5I2 4cc1 997年8月7日晴有時(shí)陰7:0017:308:G0 17

12、:30鄰室溫度PI控制參數(shù)數(shù)照明電力候比例帶2°C積分時(shí)間4分測(cè)定時(shí)閾空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)問(wèn)I2 8 8 kw設(shè)定溫度2 6qc在室人數(shù)I7(16:0017:30)5再現(xiàn)性柱證5.1模擬計(jì)算模型的做成如前所述，HVACSIM+為1個(gè)具有模塊構(gòu)造形式的仿真模擬計(jì)算程序。所 以計(jì)算前，首先需要把被模擬空調(diào)系統(tǒng)中存在的要素機(jī)器的TYPE的輸入和輸 出按照熱移動(dòng)的順序進(jìn)行連接，形成如圖3所示的被模擬空調(diào)系統(tǒng)的計(jì)算模型。表6至表9給出了模型 中的主要TYPE的輸人參數(shù)。另外，室內(nèi)環(huán)境的舒適性評(píng)價(jià)指標(biāo)PMV的輸人 參數(shù)，代謝量，著衣量，室內(nèi)風(fēng)速的值采用了在日本公認(rèn)的辦公樓的通用數(shù)據(jù)，0.5C1O, 1.2

13、met，O.2m/s。在圖3中，T為在HVACSIM+中被定義的1W)E番號(hào)，U為系統(tǒng)模擬模型中 所包括的要素模型的順序號(hào)。為了使計(jì)算快速收斂，我們把對(duì)象空調(diào)系統(tǒng)的模擬模型分成了5個(gè)模 塊。另外，在建模時(shí)我們進(jìn)行了以下的3個(gè)假定。=、空調(diào)與控制類(lèi)圖3對(duì)象空調(diào)系統(tǒng)模擬計(jì)算模型輸入?yún)?shù)的說(shuō)明殛其初始值 記號(hào)P1P2P3表6記號(hào)C15C16C17C18R111初期值7 kPa10 1.名稱(chēng) 記號(hào)T15初期值2 5cc名稱(chēng)初期值0 0名稱(chēng)室內(nèi)壓力AHU吹出壓力 東北壁溫度東北窗溫度 冷水給水溫度表冷器表面浸溫系數(shù)故障信號(hào)要求開(kāi)度PMV 10 1.7k Pal017k Pa7kpaT16冷水泵人口壓力大

14、氣壓"117T18T198C8C 25cc26cc00380rev/s0rev/s17 4P5表冷器冷水人口水溫表冷器冷水出口水濾下層溫度南東窗溫度西北窗溫度10 1.7k Pa冷水泵出口壓力AHU冷水出口壓力送風(fēng)扇轉(zhuǎn)效泵轉(zhuǎn)數(shù)直達(dá)13射量散射日射量全天日射量壁面對(duì)流傳熱量短波輻射 熱量長(zhǎng)波輻射熱量顯熱負(fù)荷潛熱負(fù)荷空調(diào)機(jī)全熱負(fù)荷空調(diào)機(jī)顯熱負(fù)荷送風(fēng)機(jī)消費(fèi) 電量泵空調(diào)機(jī)全熱負(fù)荷窗的日射侵人量室內(nèi)濕度k/kg(DA)P610 1.7k PaT20T21T22"123ClWIW20吲s0 0空調(diào)機(jī)風(fēng)量吹出風(fēng)量2 5C2 5 口CQlow/m2k/sk/s啦ooQ4Q5OW/矗0W/m

15、2OkWOkWOkWOkJ/sOkJ/sOkWOkWOkWOkWOkWO01300130013W3T1冷水流量室內(nèi)溫度外氣溫度表玲器入口氣溫表冷器出口氣溫送風(fēng)溫度吹出溫度上層溫度2 4C鄰室溫度ON OFF開(kāi)關(guān)在室者數(shù)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)照明狀態(tài)南東壁13影系數(shù)南 東窗日影系數(shù)北東壁日影系數(shù)北東窗目影系數(shù)北西壁日影系數(shù)北西窗日影系數(shù)室 內(nèi)溫度信號(hào)定室內(nèi)溫度要求開(kāi)度信號(hào)冷水閼開(kāi)度2 7 2°CT21 3T42 5C26C26C2 6ccC3Q6妒Q8G4C5058C9C10CIIC12C13C14T5T6Q9Q1OQ11Q12Q13H1竹鴨"19T10T11T12 2 6cc 9A.

16、cc25cc送風(fēng)道周?chē)鷾囟容椛錅囟忍炀疁囟鹊孛鏈囟? 5C 2 5cc 2C 2 5C東南壁溫度西南壁溫度西北壁溫度2 6C1H2吹出濕度Wkg(nA) 外氣濕度吲】曙(OA)T13T14巧C2 5C 移0注：影印的參數(shù)為計(jì)算用輸入?yún)?shù)。三、空調(diào)與控制類(lèi)(1) 因?qū)崪y(cè)時(shí)沒(méi)有加熱負(fù)荷，所以假定空調(diào)機(jī)僅由表冷器和送風(fēng)機(jī)來(lái)組成。(2) 實(shí)際建筑的東南，西北壁面各有2扇窗戶(hù)。為便于計(jì)算我們簡(jiǎn)化成1個(gè)窗 戶(hù)了。表冷器特性參數(shù)葉片形狀正面面積表7 方形Cv 冷水閥的特性參數(shù) 閥全開(kāi)時(shí)的壓力降 閥阻力比全開(kāi)阻力系數(shù)泄漏率滯后率動(dòng)作時(shí)間指數(shù)特性系數(shù) 表83 7(稈)（本）(m)(列)O3310a）(kP3 0

17、0 0 5長(zhǎng)度管數(shù)列數(shù)葉片數(shù)管外徑管內(nèi)徑葉片厚 氣流方向管中心距離列方向管間距離kP(k (%)(s)1 0 3 4 3 010枚 /era (m)(mm)47g/s)2(枝 /inch)2(12)6 35 3 0 1 5 3 33mm(mm)HD控制器的輸入?yún)?shù)表938102030386葉片熱傳導(dǎo)率管熱傳導(dǎo)率邊 流路形式k"W/(m ? K)kW/(m ? K) 半回路(3) 實(shí)際上，大樓內(nèi)各系統(tǒng)的空調(diào)機(jī)由1臺(tái)泵來(lái)輸送冷水，所以對(duì)象空調(diào)機(jī)統(tǒng) 的冷水流量很難把握。我們用對(duì)象空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)揚(yáng)程和最大流量來(lái)選定了1個(gè) 假想的泵，冷水閥的特性也采用了具有和實(shí)際同樣的特性的閥門(mén)。5.2計(jì)算結(jié)

18、 果和考察圖4、圖5、圖6為對(duì)象空調(diào)系統(tǒng)的室內(nèi)溫度，送風(fēng)溫度，冷水閥要求開(kāi)度信號(hào) 的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的比較。室溫的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值基本完全吻合。但是送風(fēng)溫度 和冷水閥的要求開(kāi)度信號(hào)的計(jì)算值的振幅比實(shí)測(cè)值大。計(jì)算誤差的原因可認(rèn)為有 以下幾點(diǎn)。一一*t,/43P3 0,+?計(jì)算值2 5?VVo ”巨2O剖15VVV i. ?、嬰1O刪5時(shí)聞m)時(shí)間(h)圖4室內(nèi)溫度的經(jīng)時(shí)變化圖5送風(fēng)溫度的經(jīng)時(shí)變化(1) 表冷器的管外表面的熱擴(kuò)散系數(shù)的差異。計(jì)算模型中沒(méi)有考慮葉片的詳細(xì) 構(gòu)造以及污染程度所以表冷器的熱交換特性的計(jì)算值比實(shí)際的熱交換特性敏 感。(2) IWACSIM +的墻體熱通過(guò)計(jì)算模型中，不包含梁的熱

19、容量。為了 再現(xiàn)梁的熱容量對(duì)室內(nèi)溫度的影響，我們把梁的熱容量也算人房間的熱容量中。 雖然送風(fēng)Time【h】I n:InlO:!VU域V:上:,溫度的瞬間值與實(shí)測(cè)值之間有差異，瞬間供給熱量的 圖6閥要求開(kāi)度信號(hào)的經(jīng)時(shí)變化2 7 4三、空調(diào)與控制類(lèi)差異這個(gè)較大的熱被室內(nèi)熱容量吸收了。送風(fēng)溫度振動(dòng)幅的計(jì)算值比實(shí)測(cè)值大， 但其平均值比實(shí)測(cè)值小。這也是房間熱容量較大的結(jié)果。（3）冷水閥的要求開(kāi)度信號(hào)的振動(dòng)幅比實(shí)測(cè)值大，但其平均值比實(shí)測(cè)值稍高。 上述結(jié)果表明，雖然送風(fēng)溫度和冷水閥的要求開(kāi)度信號(hào)的計(jì)算值的振幅比實(shí)測(cè)值 大，但其變化傾向基本與實(shí)測(cè)值相同，另外室溫計(jì)算值也幾乎與實(shí)測(cè)值完全一 致，所以可以說(shuō)本模擬

20、計(jì)算模型較好地再現(xiàn)了實(shí)際的空調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。6吾階段的性能控證前應(yīng)用稠為了考察HVACSIM +作為性能檢證仿真工具的適用性，我們用上述的經(jīng)過(guò) 再現(xiàn)性驗(yàn)證的模擬計(jì)算模型，對(duì)表10示出假想性能檢證的檢討項(xiàng)目進(jìn)行了試 算。為了比較各種故障狀態(tài)時(shí)的系統(tǒng)特性與正常（實(shí)測(cè)）狀態(tài)的差異，我們把室 內(nèi)溫度，室內(nèi)相對(duì)濕度，PMV值，送風(fēng)溫度，冷水閥開(kāi)度信號(hào)，空調(diào)機(jī)負(fù)荷， 送風(fēng)機(jī)，泵的耗電量，配管的熱損失等指定為輸出變數(shù)，并由這些輸出數(shù)據(jù)算出 了如下所示的3個(gè)統(tǒng)計(jì)量，作為性能檢證的評(píng)價(jià)指標(biāo)。xEw)dt比=0目甜瓦L量“%空調(diào)系統(tǒng)耗電量合計(jì)（kW）室內(nèi)溫度環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)峨0o舳出（2）室內(nèi)平均舒適性評(píng)價(jià)指標(biāo)5施

21、表冷器負(fù)荷（kW）卜笛1送風(fēng)機(jī)耗電量（kW） 蛞=，Zl （3）n. n1狐k拴配管熱損失（kW）5刮、糾Vv,弧鋤5j泵耗電量（kW）（3）圩，二,，一1叭Zf PMVdt（4 ）室內(nèi)溫度C）磯以緝。艮。k空調(diào)開(kāi)始時(shí)間（h）i空調(diào)終止時(shí)間（h）各階段的性能檢證的計(jì)算例表加階段檢討項(xiàng)目系統(tǒng)狀態(tài)再現(xiàn)方法問(wèn)題發(fā)生時(shí)間1）送風(fēng)道過(guò)長(zhǎng)設(shè)計(jì)（阻力為原來(lái)的2倍）送風(fēng)道總阻力變更為原來(lái)的2倍8:0 0 17:30設(shè)計(jì)2）冷水閥過(guò)大設(shè)計(jì)（直徑為原來(lái)的2倍）冷水閥全開(kāi)阻力系數(shù)減少1/28:GO一17:30施工3）溫度控制器的輸人信號(hào)廈設(shè)定信號(hào)誤接把送風(fēng)溫度信號(hào)作為PJ室溫控 制器的輸人8:0017:30成送風(fēng)溫

22、度信號(hào)及其設(shè)定信號(hào)信號(hào).設(shè)定溫度變更為16 0C 17:0%試運(yùn)行4）溫度控制器的參數(shù)調(diào)整不良用界限感度法進(jìn)行調(diào)整8:0 03 05）冷水閥開(kāi)度故障把闊開(kāi)度固定在0%、20%、40%、60%、10 12:0014:004:00冷水供水溫度異常冷水供水溫度固定在2C、18C12:0014:0運(yùn)用6）送風(fēng)機(jī)故障送風(fēng)量設(shè)定為原來(lái)的2 5%、50%、150%】2: 一7）01設(shè)計(jì)階段的性能檢證例1.1送風(fēng)道過(guò)長(zhǎng)設(shè)計(jì) 空調(diào)與控制糞6.6.2 7 5圖7為送風(fēng)道長(zhǎng)度變更前后的室溫，冷房負(fù)荷，室內(nèi)平均PMV值的計(jì)算結(jié)果的 比較。雖然送風(fēng)道長(zhǎng)度被我們?cè)鲩L(zhǎng)了1倍，室溫并沒(méi)有發(fā)生明顯的變化，僅僅是 室溫的變化周期

23、變長(zhǎng)了。由表11給出的變更前后的評(píng)價(jià)指標(biāo)以、日。、以的計(jì)算結(jié)果也可看 到，送風(fēng)道長(zhǎng)度的變更對(duì)于室內(nèi)環(huán)境的舒適性和系統(tǒng)的能耗沒(méi)有明顯地影響。由于送風(fēng)道阻 力遠(yuǎn)小于送風(fēng)系統(tǒng)的總阻力，所以即使送風(fēng)道阻力增大1倍，送風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)僅有微小變 化，因而送風(fēng)量的變化也很少。所以，對(duì)于這種設(shè)計(jì)上的過(guò)失，僅憑上述指標(biāo)很 難被發(fā)現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)考察送風(fēng)道的阻力及送風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)是否合適。2 8L50 6§2 7疆譙5 電079差10變更前變更后>04h一變更前變更后r:麥6.2131517fI、瓜，？V、弘” ：+、， 時(shí)間（h）0735 17 911時(shí)間（h）時(shí)間（h）圖7送風(fēng)道長(zhǎng)度對(duì)室內(nèi)溫度，冷房負(fù)荷，

24、PMV的影響6.1.2冷水閥過(guò)大設(shè)計(jì)圖8為冷水閥直徑變更前后的室內(nèi)溫度，冷房負(fù)荷的計(jì)算結(jié)果的比較。冷水閥直 徑變更為原來(lái)的2倍后，室溫并沒(méi)有發(fā)生明顯的變化，僅僅是室內(nèi)溫度變化曲線 產(chǎn)生了滯后現(xiàn)象。由表11給出的變更前后的評(píng)價(jià)指標(biāo)日。HoH。的計(jì)算結(jié)果也可看到，冷 水閥直徑的變更對(duì)于室內(nèi)環(huán)境的舒適性和系統(tǒng)的能耗沒(méi)有明顯地影響。因此，我們考察了 冷水閥直徑變更前后的冷水流量。從圖9示出的冷水流量的經(jīng)時(shí)變化可看到，在 9:1510:30期間變更后的冷水流量的最小值較變更前為大。這是由于 冷水閻變大時(shí)，閥的全開(kāi)阻力系數(shù)變 小，全閉時(shí)的泄漏量過(guò)大所造成的。i塵時(shí)蚵（h#薔冋0 惜。91時(shí)間（h）時(shí)間（h

25、）圖8冷水閥尺寸對(duì)室內(nèi)溫度，玲房負(fù)荷的影響圖9冷水閥尺寸變更前后的 冷水流量變化6.2施工階段的性能檢證例6.2. 1室溫控制器的輸入信號(hào)誤接續(xù)圖10為溫度控制器的輸入信號(hào)沒(méi)有接錯(cuò)和錯(cuò)誤地接續(xù)了送風(fēng)溫度信號(hào)的兩種情 況下的室內(nèi)溫度，冷房負(fù)荷，室內(nèi)平均PMV值的計(jì)算結(jié)果的比較。本來(lái)，室溫 控制器的輸人信號(hào)被誤接成送風(fēng)溫度信號(hào)的話，自動(dòng)控制系統(tǒng)將力圖把室溫控制在送風(fēng)溫度的 設(shè)定值（16C）上。但由于空調(diào)機(jī)的能力有限，即使冷水閥達(dá)到最大開(kāi)度，室 內(nèi)溫度的最低值仍為2 4C附近。所以當(dāng)空調(diào)機(jī)的能力不太大時(shí)，這種施工錯(cuò)誤 很容易被忽視。由表11可知，室溫控制器的輸入信號(hào)被錯(cuò)誤地接續(xù)后，日。HoH。的值均

26、明顯變壞。2 7 6一變更前變更后一15三、空調(diào)與控制類(lèi)一變更前一建更后O60.4人人人人人/VVVV、 妻110 21.-b13151 o235717時(shí)間m)時(shí)甸(h)圖10溫度控制器的輸入信號(hào)錯(cuò)接對(duì)室內(nèi)溫度，冷房負(fù)荷，PMV的影響 設(shè)計(jì)。施工階段性能檢證計(jì)算例的評(píng)價(jià)指標(biāo)原狀態(tài)表11施工3)114 9 設(shè)計(jì)I)9 6 90設(shè)計(jì)2)9 4 8 0也(kWh)? h)HoHp9 64 40 16.6.(cc22 0 0 13OO6 0 0 13試運(yùn)行調(diào)整階段的性能檢證例3.1PI室溫控制器的最優(yōu)調(diào)節(jié)H室溫控制器的放大系數(shù)ko積分時(shí)間:正確與否對(duì)室溫的動(dòng)特性有很大影 響。一般來(lái)說(shuō)，調(diào)整工作很是費(fèi)時(shí)

27、費(fèi)力?？疾焓覂?nèi)溫度的實(shí)測(cè)結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)室 溫存在小幅度的震動(dòng)現(xiàn)象。這可能是由于PI控制參數(shù)不合適所引起的。我們使 ko從小向大變化進(jìn)行了室溫的模擬計(jì)算，得到了室溫開(kāi)始發(fā)生微小振動(dòng)時(shí)的 ko值。由Ziegler-Nichols的界限感度法的最適調(diào)整則算出了 對(duì)象空調(diào)系統(tǒng)的最優(yōu)ko、k ;值示于表12。表12也給出了調(diào)整前后的評(píng)價(jià) 指標(biāo)的比較。圖11,圖12分別為調(diào)整過(guò)程中的室溫變化和調(diào)整前后的室溫， 冷房負(fù)荷的計(jì)算結(jié)果的比較。由圖12可知，調(diào)整后不僅室溫振動(dòng)的現(xiàn)象被消除 了，而且系統(tǒng)能耗也稍有減少。U一2 8U 倒 礴翟刪 五2 7 理2 6 刪 時(shí)間m) 圖11界限感度法調(diào)整過(guò)程中的室溫變化

28、圖12H參數(shù)調(diào)整前后的室溫冷房負(fù)荷的比較Ko(l,調(diào)整前0.513 5 表12HoC20置(S)2 4 0 1 8H控制參數(shù)調(diào)整前后的評(píng)價(jià)指標(biāo)? h)0h)C)H.(kW ?9 6 2 9 0 7 也0 1 5 8 0.調(diào)整后0三、空調(diào)與控制類(lèi)6.4運(yùn)用階段的性能檢證例圖13、14、15為假想在運(yùn)用階段中會(huì)發(fā)生的3種故障和正常狀態(tài)時(shí)的室內(nèi) 溫度，冷房負(fù)荷，PMV的計(jì)算結(jié)果的比較。表13為3種故障和正常狀態(tài)時(shí)的 各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果。6,4. 1冷水闋開(kāi)度故障由圖13、表13可知，把冷水閥開(kāi)度在12:0014:0 0的期間固定在 4 0%以下時(shí)，雖然系統(tǒng)耗能量比正常狀態(tài)時(shí)少，但其代價(jià)是室內(nèi)環(huán)境

29、的惡化。 反之，把冷水閥開(kāi)度固定在全開(kāi)狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)耗能量和室內(nèi)環(huán)境兩者均惡化。19 872 62 5t t -翁正常0%2 10 1>0弱時(shí)間m圖13冷水閥開(kāi)度發(fā)生故障時(shí)和正常狀態(tài)的室溫，冷房負(fù)荷，PMV 運(yùn)用階段的3種故障發(fā)生時(shí)和正常狀態(tài)時(shí)的評(píng)價(jià)指標(biāo)的比較 冷水閥開(kāi)度2 0% 14 6 18 5表13給水溫度送風(fēng)量0%0%0 0%0.225%0%15 0%8cc2 10 10兒（kW ?h）HoHP40 10 41笛0.426.4.（屯1 ? h）0 5 130 2 7 662送風(fēng)機(jī)故障由圖14、表13可知，把送風(fēng)量在12:0014:0 0的期間固定在原風(fēng) 量的2 5%時(shí)，雖然系統(tǒng)耗能

30、量比正常狀態(tài)時(shí)少，但其代價(jià)是室內(nèi)環(huán)境的惡化。反之，即使讓送風(fēng)量 擴(kuò)大到原風(fēng)量的1.5倍，系統(tǒng)耗能量和室內(nèi)環(huán)境兩者均無(wú)明顯變化。一2 5%o? 5 0% -一15 0%一2 5%o,? o , 5 0%一o 一15 0%2 5%圖14送風(fēng)量發(fā)生故障時(shí)和正常狀態(tài)的室溫，冷房負(fù)荷，PMV 6.4.3冷水供水溫度異常由圖15、表13可知，把供水溫度在12:0014:0 0的期間固定在1 8C時(shí)，雖然系統(tǒng)耗能量比正常狀態(tài)時(shí)少，但其代價(jià)是室內(nèi)環(huán)境的惡化。反之， 即使讓供水溫度降低到2C,=、空調(diào)與控制類(lèi)系統(tǒng)耗能量和室內(nèi)環(huán)境兩者均無(wú)明顯變化。15§, o人隋L九ij稿囊1.萋 V0JVU ”廣1o

31、一 P趟礴E】刪襄5A.0V、，。、”掣7 9 1113 15 17時(shí)間（h）圖15冷水供水溫度發(fā)生度故障時(shí)和正常狀態(tài)的室溫，冷房負(fù)荷，PMV7結(jié)束語(yǔ)本文歸納整理了從設(shè)計(jì)到實(shí)際運(yùn)用等各階段中空調(diào)系統(tǒng)的性能檢證工作對(duì)模擬計(jì) 算程序的機(jī)能及性能的要求，闡述了 HVACSIM +作為空調(diào)系統(tǒng)的機(jī)能及性 能檢證的仿真計(jì)算工具時(shí)，對(duì)其可能實(shí)行的檢討事項(xiàng)和適用方法，并給出了幾個(gè) 實(shí)際應(yīng)用例。就這些計(jì)算例而言，施工錯(cuò)誤和運(yùn)用時(shí)發(fā)生的故障，多半會(huì)產(chǎn)生室 溫異?；蛳到y(tǒng)能耗量過(guò)大，所以在試運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)整階段或?qū)嶋H運(yùn)用過(guò)程中很容易發(fā)現(xiàn) 這些故障。而對(duì)室溫影響不大的設(shè)計(jì)時(shí)的問(wèn)題，有必要用HVACSIM +等可 以模擬空調(diào)系

32、統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的仿真計(jì)算程序來(lái)支持性能檢證工作的實(shí)行。yOpera，onHVACSy，tem，Asia Pac參考文獻(xiàn)【1JMingjieZheng，YoshihikoNishitani，ShigehiroHayashiandNobuoNakahara;CofnParisonofRePnXlucibifityofaRealCAVSystembyDyllKmicSystemHVACSIM +andTRNSYSProceedingofBuildingSimulation ?9 9，/70l3，PP14071414，19 9912JDanielRClark，WilliamBMayJr；I一1VACSI

33、M+BuildingSysterr，sandEquitanentSimulationProgram-U,s e：r 火Guide，NationalBureauofStandardsNKSIR853 24 3，198593:ShigehimHayashibit吲ieZhengandHiraahiMatsumoto:EnergyLossandThezmalComft heFaulto rtat9f i(EraAQ)，SicCoferetionnceOiltheBuiltEnvironmen ngapore，200111htt ps:/wkret yp yp e/zoom/62b28f3e58021

34、6fc700afd3d ?pn=12 &x=0&y= 25&raww=223&rawh=45&o=pn g_6_0_0_1316_26_150_31_1779_2523&type=p ic&ai mh=45&md5sum=84a0e7f279f4cc3e8d7900cdce183ec9&sign=0b24a59cf3&zoo m=&p ng=639505-&jpg=0-HVACSIMv'+作為空調(diào)系統(tǒng)性能檢證工具的適用性作者：作者單位：鄭明杰，中原信生鄭明杰（株式會(huì)社三晃空調(diào)技術(shù)研究室），中

35、原信生 （名古屋大學(xué)）1. 會(huì)議論文周強(qiáng)華.江億用于供熱及空調(diào)系統(tǒng)故障診斷的故障向量空間法1996 該文提出了一種慶用于供熱及空調(diào)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)HACS,Heating and Air Conditioning System)故障診斷的新方法 邦聯(lián) 向量空間法(簡(jiǎn)稱(chēng) FDSM,Fault Direction Space Me thod)。在與以往故障診斷方法的比較中，闡明了FDSM的基本思想和實(shí) 現(xiàn)方法，該方法地1 9 9 5年10月英國(guó)牛津接受了國(guó)際能源局第2 5子課題(Fault Detection and Diagnosis in HVAC System)主持的競(jìng)賽性能檢驗(yàn)，并獲得了第一名的

36、殊榮。2. 學(xué)位論文王美霞小型變頻空調(diào)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性及控制策略研究2005建立了完整的小型空調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真模型。以穩(wěn)態(tài)集中參數(shù)法建立了壓縮機(jī)模 型；以分區(qū)集中參數(shù)法建立了蒸發(fā)器和冷凝器模型，并在模型中考慮了蒸發(fā)器管 內(nèi)流型及換熱系數(shù)的變化；以穩(wěn)態(tài)集中參數(shù)法建立了電子膨脹閥模型。將Origin自定義函數(shù)擬合方法應(yīng)用到制冷劑熱力性質(zhì)計(jì)算中。對(duì)R22替代工質(zhì)R410A和R07C的熱力性質(zhì)進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。計(jì)算以 Cleland簡(jiǎn)化模型為基礎(chǔ)，采 用顯式擬合方法對(duì)R410A和R407C熱力性質(zhì)進(jìn)行擬合計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果和數(shù)據(jù) 源進(jìn)行比較，誤差控制在允許范圍內(nèi)。通過(guò)對(duì)替代工質(zhì)R410A和R407C的熱力性質(zhì)擬合結(jié)果的誤差分析，證明了選用的模型和擬合方法的準(zhǔn)確性，為以后研究 新工質(zhì)熱力性質(zhì)提供了