空气侧节能器

文章来源：Suyash Vidwans (IES应用工程师) （李龙-IDAJ-VE工程师翻译）

现在很多建筑中，即便室外空气温度适中或者非常凉爽，很多的商业建筑也需要机械制冷来满足正常的需求。造成机械制冷负荷通常来源于商业建筑的内部区域，因为建筑围护结构的热损失无法抵消内部区域的内得热，例如：电脑、灯具和人员散热等。太阳辐射造成的内得热也是增加冷负荷的一个重要的因素，尤其是在建筑的西和南侧布置大量的窗体的情况下，更为突出。

空气侧节能器可以为这种设计要求提供完美的低成本解决方案。空气侧节能器是带有自动控制系统的风道和风门的装置，它们共同作用便可使冷却系统能够供应室外空气，以减少或消除在在温度事宜和寒冷天气对机械制冷的需求，从而达到双重效果的目的（1.提供更多的室外空气节省制冷能源；2.改善室内空气质量）。节能器的效率取决于建筑物的负荷特性、HVAC系统和当地的气候特点。

在HVAC系统中集成这一装置，效果是非常明显的。作为建筑性能最广泛应用的标准之一的ASHRAE 标准 90.1，在规范和基于性能的方法中均包含了空气侧节能器。ASHRAE标准90.1的能源成本预算(ECB)方法中仅在1a和1b气候分区免除了空气侧节能器，因为在这些“非常湿热”（CZ 1a）和“非常干热”（CZ 1b）的气候分区，全年较高的室外空气焓消除了使用节能器的优势。在美国大陆，佛罗里达州和德克萨斯州的一些南部城市免于使用节能器的HVAC系统。所有剩余的地区当系统冷却能力超过4.5冷吨（~16KW）时，都需要一个空气侧的节能器。

图1. 在ApacheHVAC中创建固定的干球温度和差焓节能器作为上限关断

空气侧节能器必须仔细设定，如若不正确的控制，则会可能增加过多的室外空气从而增加冷却负荷。加州能源委员会要求对节能器控制部件进行功能测试来保证可靠性。

为了避免在不利天气条件下的过多的室外空气，节能器使用上限关断控制。ASHRAE标准90.1引用了四种控制策略：

1. 固定的干球温度
2. 干球温度差
3. 固定的干球温度和固定焓
4. 差分焓和固定干球温度

注意：ASHRAE标准90.1-2013取消了早期版本使用电子焓和露点温度与干球温度控制选项的使用。

在IESVE软件ApacheHVAC应用模块中可以非常方便的设定具有四个上限关断控制的空气侧省煤器。图2显示了带有“差分焓和固定干球温度”（选项4）的节能器的运行结果。满足一下条件时，集成的节能器会吸入过量的室外空气（蓝色）：

1. 室外干球温度（绿色）低于75℉
2. 室外空气焓（红色）低于回风空气焓（黑色）

当不满足一个或两个条件时，节能器将继续维持系统所需的最小室外空气量。（例如.ASHRAE 62.1）

图2. IESVE软件描述最佳的节能器操作的逐时数据

所有的四种节能器控制策略均采用芝加哥15000ft²(~1400㎡)办公楼模型（CZ 5a）进行模拟。结果标明，与不带节能器的系统相比，“差分焓和固定干球温度”（选项4）控制策略时最佳的选择，在节能器模式下运行1900小时，节省冷却能源18%。

在ApacheHVAC的HVAC原型系统中，已经在空气侧预先构建了节能器，具有不同的上限关断控制。设计人员有机会按每小时或一刻钟的时间步长来分析节能器的运行状况。这样可提供有关节能器有效性更加细致的结果，并优化控制策略以最大程度的节省冷却能源。

图3.冷却节省能源和节能器运行时间比较

下载空气侧省煤器上限关闭策略 .asp文件，放到软件安装位置 (…/apps/Templates/HVAC/Library)，即可在软件中打开查看并加以应用。

图4.四种节能器控制策略