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别墅建筑燃气户式空调系统的经济性分析 武汉纺织大学 汪秀清 叶锋 张昌 摘 要：以武汉市某花园小区别墅型建筑为例，设定了围护结构参数、房间空调参数、内扰参数、通风参数等后用DeST-h软件模拟了全年空调冷、热负荷及负荷指标，计算了燃气型空调系统与热泵型房间空调器系统以及家用多联空调系统的能耗。用费用年值法对各方案的经济性进行比较分析，结果显示以燃气作为能源的空调系统虽然初投资不是最低，但其年运行经济性最好，综合两项的费用年值最小。 关键词：燃气空调；能耗；经济性分析；费用年值法 由于电力紧缺现象的频频出现，以及天然气开采量的逐年递增，以燃气作为能源的制冷和供暖的人工环境系统在悄然发展。人们的住房条件日渐改善，住房面积不断增大，特别私家别墅的增多，家用空调也从原有的分体式空调逐步走向户式集中空调。于是，将燃气应用于户式集中空调系统中将是一大趋势，也给暖通空调设计人员提供了更多的方案选择。但燃气空调方式是否经济，是否会增加用户的费用负担，这就需要进行系统经济性分析。通过计算初投资、全年运行能耗、运行费用等总费用年值，得出一种经济性判据。 1 气象参数 本文分析的花园小区别墅地处武汉市，台站位置：北纬30。37ˊ，东经114。08ˊ，海拔23.3 m。用清华同方开发的软件Medpha通过随机算法模拟计算，生成全年8760个小时的逐时干球温度、湿球温度、含湿量、水平总辐射强度和水平面散射辐射强度等气象参数。图1显示的是武汉地区一年内的干球温度值变化，图2是武汉地区全年温度分布统计图。 图1 武汉地区一年内的干球温度值 图2 武汉地区全年温度分布图 从图1可看出武汉地区一年内的干球温度最高39℃左右最低-3℃左右，从图2可看出武汉地区一年内25℃以上的时间有2400小时，15℃以下的时间有3600小时，0℃以下也就一周时间。所以对于武汉地区的别墅，空调供冷是主要的任务；空调供热的负荷虽然不大，但也是必不可少的。另外，武汉又属于高湿区，空调必须考虑除湿。当室外气温在15～25℃期间，加大自然通风就可提高别墅内空气品质和舒适度。 2 建筑概况 该花园小区别墅是典型的户式建筑，别墅总建筑面积为540m2，地面上3层，无地下室。楼层总高度为10.6 m。体形系数为0.573m-1,各朝向窗墙比分别为：东0.06；南0.45；西0.07；北0.10。一楼主要有：餐厅，厨房，工人房，起居室及车库；二楼为：两间卧室、起居室（与一楼联体）。三楼主要有：两间卧室，书房和露台。各种围护结构参数见表1。该户型的平面图见图3～图5。 表1 建筑围护结构参数 围护结构名称 围护结构材料 传热系数W/m2?K 外墙 240粘土多孔砖+膨胀聚苯板 1.042 分户墙 粘土陶粒混凝土 0.84 楼板 钢筋混凝土 3.1 外窗 标准外窗3.2 3.2 屋面 加气混凝土保温屋面 0.812 图3 一层平面图 图4 二层平面图 图5 三层平面图 3 空调负荷 该建筑全年空调负荷用DeST-h软件进行模拟。计算的步骤是先完成模型结构图的绘制和气象参数的设定，接着设定建筑参数。这是一个重要的步骤，参数不仅多而且复杂，要认真仔细。建筑参数包括围护结构类型、房间空调参数、内扰参数、通风参数等，本文所研究的别墅建筑的房间空调参数具体是： 内部热扰：人员按主卧室、次卧室、客厅、厨房、洗手间，分别给出其逐时人数 灯光、设备按卧室、客厅、厨房、洗手间给出其单位面积指标 空调控制温度设定：18～26℃ 容忍温度（开启空调温度）设定：16～29℃ 通风模式：换气次数0.5～10次/h（可变通风） 空调开启模式：客厅：工作日18：00-24：00开、周末8：00-24：00开 卧室：工作日22：00-次日7：00开、周末全开 厨房、卫生间和楼梯间均不设置空调 夏季供冷时间：6、7、8月共92天 冬季供热时间：12、1、2月共90天 全年空调负荷模拟结果如表2～表3所示。 表2 全年负荷及负荷指标 建筑空调面积m2 全年最大热负荷kW 全年最大冷负荷kW 全年累计热负荷kW·h 全年累计冷负荷kW·h 全年最大热负荷指标W/m2 全年最大冷负荷指标W/m2 全年累计热负荷指标kW·h/m2 全年累计冷负荷指标kW·h/m2 采暖季热负荷指标W/m2 空调季冷负荷指标W/m2 207.95 20.54 33.55 5246.06 7807.84 98.77 161.33 25.23 37.55 9.59 14.19 表3 房间冷、热负荷统计 房间名称 房间面积 (m2) 冷、热全年 最大时刻（h） 全年最大冷、 热负荷(W/m2) 房间全年最