水环热泵空调系统是回收建筑余热的一种具有节能和环保意义的空调系统形式。本文是以水环热泵空调系统能耗动态模拟结果为依据，归纳总结出描述建筑特点的参数和空调系统能耗参数间的内在关系，以此来评价建筑物采用水环热泵空调系统是否节能问题。
关键词 水环热泵 节能评价 参数法
0 引言
水环热泵空调系统是回收建筑物内余热的系统，它的节能效果和环保效益是与气象条件、建筑特点及辅助热源形式（电锅炉、燃煤锅炉等）等因素有关的。而我国地域辽阔，各地区气象条件差异很大，各地实际建筑形式与特点也各不相同。那么，在什么样的场合选用水环
热泵空调系统才能收到最佳的效果和环保效益，这个问题始终是我们工程设计中先明确的问题。
文献[1]、[2]曾分析过这个问题，提出系统运行能耗的静态分析法和计算机动态分析法。本文在此基础上，以系统能耗动态模拟结果为依据，归纳总结出建筑特点（建筑物特征参数）和水环热泵空调系统能耗（能耗评价参数）间的内在关系，从而提出一种能耗评价方法，称为参数评价法。
1 流(H)建筑物特征参数
所谓的建筑物特征参数是指用来描述建筑物内外区面积、建筑物内部负荷、新风负荷等特征的参数。本文提出
1．1 建筑物负荷特性参数r
参数r定义为：
对于新风单独处理的水环热泵空调系统：
（1）
对于水-水热泵处理新风的水环热泵空调系统：
（2）
式中 r----建筑负荷特性参数，W/m2；
Ai----建筑内区面积，m2；
Ap----建筑外区面积，m2；
L----建筑新风量，m3/h；
----建筑内部负荷，W/ m2；
ξ----折算系数，（m2·h）/ m3新风负荷以ξ折算为与之相当的周边区面积，
经试算，其值为0.2～0.27，通常取为0.24。
由此可见，建筑负荷特性参数r的物理概念为建筑物外区单位面积所分摊的建筑内部热量。R越大，表明建筑物内的余热越多。
1．2 建筑负荷密度y
参数定义为：
（3）
式中 ----建筑负荷密度，W/ m2；
A----总面积，m2；
----建筑周围边地区当量负荷W/ m2，其值见表1。
区当量负荷W/ m2，其值见表1。
地点
哈尔滨
北京
上海
广州
(W/ m2)
50
40
30
10
1.3 参数ra
ra的定义为 （4）
式中各符号同式(1)。
参数ra体现了建筑中新风负荷占总负荷的比例。
2 水环热泵空调系统的能耗评价的比例
所谓的水环热泵空调系统的能耗评价参数是指用来描述水环热泵空调系统运行能耗的主信息。通过几个参数就可对水环热泵空调系统的能耗情况作出恰当的评价。
2.1 水环热泵空调系统的能耗评价公式
文献[2]中给出
E1=N1/ηn B1/ηh1
E2=N2/ηn B2/ηh2 （5）
式中：E1、E2----分为常规空调系统（风机盘管加新风）、水环热泵空调系统一次能源的能耗，kWh；
N1、N2----分别为常规空调系统、水环热泵空调系统的电耗，kWh；
B1、B2----分别为常规空调系统、水环热泵空调系统的热耗，kWh；
ηn----电能总效率，%
ηh1、ηh2----分别为常规空调系统、水环热泵空调系统用热的总效率供（kW 从热量/kW一次能源），%
令E1=E2，可得
（6）
记k= B2/B1,b=( N开关柜测温装置2-N1)/ B1, η369iinh1=η汽车轮胎模具n/ηh1, ηnh2=ηn/ηh2。
式中，ηnh为电热效率比，则式（6）可写为：
ηnh1=kηnh2 b （6a）
称式（6a）为水环热泵空调系统能耗评价公式。由此可见，当ηnh1>kηnh2 b时，则E1>E2，水环热泵空调系统能耗比常规空调系统少；反之，水环热泵空调系统能耗多。
由式（6a）可见，ηnh1与ηnh2呈线性关系，如图1所示，则线上方区域的水环热泵空调系统节能区，线下方为非节能区。当常规空调系统热电效率比ηnh1＜b时，水环热泵空调系统无论采用何种辅助热源方式，都是不能的。
图1 水环热泵空调系统能耗评价区
b是直线的截矩，k是斜率，我们可以把k和b视为二个能耗评价参数。除此之外，还提出了第三个参数c。
当两种空调系统采用相同的热源形式时，ηh1=ηh2，即ηnh1=ηnh2,则由式（6）可得：
（7）
令c=(N2
摘 水环热泵空调系统是回收建筑余热的一种具有节能和环保意义的空调系统形式。本文是以水环热泵空调系统能
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-N1)/(B1-B2) （7a）
(c,c)为能耗评价线上的一个特征点（见图1），c点表明两种空调系统采用相同热源形式时，电耗差值与热耗差值之比。
参数c的意义为：当水环热泵空调系统辅助热源形式与常规空调系统相同时（ηh1=ηh1=ηh），若其电热效率比ηnh>c，则有Ｅ2＜Ｅ1，反之，当ηnh＜c，则有E2＞E1。 湿厕巾
由式 (6a)易得：
b=c·(1-k) （8）
但应注意，影响电耗差值大小的因素主是：一是运行工况不同，引起两种空调系统电耗不同，二是水泵的控制方式不
同，使两种空调系统电耗差异很大。为此，将c值作如下处理：
式中 P1、P2--分别常规空调系统和水环热泵空调系统中水泵的电耗，kWh。
（9）
（10）
2.2 空调系统电热能耗比
为了能对两种空调系统得出能耗相差多少，而提出第4个评价参数eb。由式（5）、（6a）可得出两系统能耗比为：
（11）
记eb=N1/B, η0=ηnh2 b，则
（11a）
式中：η0----与水环热泵系统能耗相同时，常规空调系统应有的电热效率比；
eb----常规空调系统电、热能耗之比：
其余符号同前。
通过上述分析，欲对水环热泵空调系统作出能耗评价，可通过四个评价参数k,b,c(或c′)，eb作出评价。因此，如何求得四个评价参数是解决问题的关键。
提 本文就山东大厦波特曼共享空间空调设计及工程施工中遇到的难题及对策，做了较深入的研究，主采取了三项技术措施。一是在共享空间底部采用地板辐射采暖解决冬季共享空间底部空调效果较差的问题；二是在共享空间内采取室内空气在垂直高度上的强制循环措施，解决共享空间内温度在垂直方向上的温度梯度问题；三是采用自动喷口解决共享空间大跨度送风问题；同时分析了在共享空间采取热回收措施的必性和可行性及采用热回收技术需注意的问题。关键词：共享空间，温度垂直失调，气流组织，地暖，自动喷口，热回收
一、 引言
山东大厦是一集客房、会议、餐饮、康体于一体的综合性建筑，按五星标准兴建。为体现大厦宏伟、庄重、具有时代感的特点，主楼建筑造型采用了国际上著名的"波特曼大空间"
设计手法。该大空间具有典型的共享空间的特征，中空部分呈半圆筒型，高89米，内半径27米。由于该共享空间垂直高度及跨度很大，在国内罕见，造成共享空间内在垂直方向上空气温度呈梯度分布。在夏季，下冷上热的空气分布正好有利于空调效果的改善，但在冬季这种下冷上热的温度分布却严重影响了共享空间底部的空调效果。为了改善共享空间的冬季空调效果，采取了三项措施：1、在底部大堂设地板辐射采暖；2、利用共享空间下冷上热的特点，采取机械循环的方法，使空间内的温度趋向均匀；3、在底部大堂采用自动风向可变型喷口。我们还考虑到星级宾馆对室内的空气品质的求，无原则进行通风换气。根据计算，该共享空间排风量高达20-30万m3/h。由于排风需新风进行补充，所以极大地增加了新风负荷，能源消耗剧增，随着我国经济建设的发展，能源日趋紧张，供需矛盾日益突出。根据有关资料统计，我国建筑业耗能在总能源消耗中所占比例很高，高达20%。而在建筑业耗能中，空调耗能占到30%-40%。因此，在建筑行业中，必须重视节能工作，尤其关注空调通风节能技术的研究与应用，为了减少能源消耗，充分利用排风中的能源，在本工程的空调通风系统中，增加了热回收系统。
二、 共享空间在垂直方向上温度呈梯度分布的问题解决及节能
1、空调通风系统简介
主楼共享空间的空调系统分高区和低区两部分，其中低区1-5层，设备布置在5层平层(机械层)内；高区6-24层，设备布置在24(机械层)。低区和高区分别设置了二套空调通风系统。冬季，在烟囱效应作用下，共享空间内的温度较高的空气上升，室外冷空气或周围温度较低的空气补充，造成共享空间内底部空气温度低，上部空气温度高。这种室内空气温度状态分布，严重影响了室内空调效果。为解决这一问题，使共享空间内的温度垂直分布趋于接近，本工程采取了使共享空间内的空气在垂直方向上强制循环的措施，扰动共享空间的气流使温度分布趋于一致。设计方案见图1。
图1 共享空间空气强制循环方案
2、共享空间热回收系统设计方案如图2。
该方案特点：充分利用原有空调系统，仅增加了少量设备，实现了共享空间排风的能量回收。根据计算该热量回收系统回收了排风中55-70%的可回收热量。
抗氧剂1790 图2山东大厦波特曼大空间热回收系统设计原理图
3、热回收系统的组成
根据计算可被热回收系统利用的排风量约为20-30万m3/h。热回收系统应包括余热载体的收集和处理设备，可利用能量的储存、传递与转换设备，其他辅助设备等。根据国内外的成功经验，在共享空间内，采用以转轮式空气-空气换热器为核心的热回收系统效果好、投资省、经济效益显著。因此，本工程采用了这种成熟的系统形式。
4、系统核心设备---------转轮式空气-空气热交换器设备特性及设计计算。
转轮式空气-空气热交换器(又称转)，国内已研制成功，并已投入批量生产。该产品热回收率高，最高可达70%以上，被广泛应用于空调排风的能量回收入系统。该产品根据构造不同大致可分为回转型和静止型两类。其构造原理是：新风和回风分别在两个半部逆向通过回转着的转轮的转芯部分，转芯是由特殊材质制作的，呈蜂窝状，蓄存着从排风中获得的能量，当转向另一侧时，这些能量被新风带走。
(1)、转轮的特性
转轮的特性主由热湿交换效率和空气阻力来衡量。
显热交换效率：
湿度交换效率：
全热交换效率：
新风侧空气阻力：
排风侧空气阻力：
式中，ηt
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