HVAC运行技术的建筑节能和降低成本研究外文翻译资料

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HVAC运行技术的建筑节能和降低成本研究

Mohamad Fadzli Haniff, Hazlina Selamat, Rubiyah Yusof, Salinda Buyamin，Fatimah Sham Ismail。

人工智能和机器人研究中心，马来西亚理工大学，Jalan Semamk, 54100 Kuala Lumpur 。马来西亚电气工程学院，马来西亚理工大学，81310 Johor Bahru，Johor, Malaysia。

摘要

本文详细介绍了建筑物采暖，通风和空调[HVAC]运行技术，以实现节能和经济的运营。运行技术可以分为三大类，基本技术、 常规技术、高级技术。基本运行技术仅涉及HVAC系统的“开”和“关”状态的操纵，而常规的运行技术使用预冷却或预加热技术，通过使用多个设定温度来降低峰值需求，并介绍了每种策略的节能潜力和特点。高级运行技术是基本和常规运行技术的改进版本，具有最高的能源和成本节省潜力。运行技术的局限性也已经被确定，而克服这些限制并改进运行性能的可能解决方案也被简要证实。

关键词

HVAC运行

节能运行节能措施建筑物的能源消耗

内容

1. 介绍 95
2. HVAC运行的类型 95
   1. 基本的HVAC运行技术 95
      1. 中断 95
      2. 提前关闭[ESO] 95
      3. 减少需求[DR] 95
      4. 交替开启/关闭[ASOO] 96
   2. 常规的HVAC运行技术 97
      1. 底线 97
      2. 步升 97
      3. 直线式 98
   3. 高级运行技术 98
      1. 采用区域温度复位的扩展预冷。 98
      2. 5阶段划分运行 99
      3. 激进的责任循环 100
      4. 优化的需求限制设定点轨迹 100
3. 预测平均指标[PMV] 101
4. 结论 102

承认 102

参考 102

介绍

节能措施[ECM]是为了减少由照明，供暖，通风和空调系统等电气系统引起的能源消耗而在建筑物内进行的一项实践。ECM也是确定减少能源消耗的几种潜在替代方法，并决定实施哪些替代方案。节能必须在不牺牲建筑物内居住者的舒适度的情况下完成[1]。近年来，ECM在建筑节能领域得到广泛应用[1-25]。ECM可以根据其实施所涉及的金融投资金额进行分类：零投资，小投资和重大投资[1,3,6]。使用ECM方法有两种节约能源的基本方法，第一种方法涉及对建筑物中现有系统设备进行更改或添加，如完整的系统更换或照明系统传感器的安装，第二种方法只需要改变系统的操作，如预定照明或空调运行时间。

由于采暖，通风和空调[HVAC]系统占建筑能耗的最高比例之一，暖通空调系统的ECM是一个热门的研究课题，吸引了许多建筑业主努力使建筑物能源消耗最小化的要求[1-6,10-12,17-22,24,25]。与其在建筑物中的其他电气系统上的应用[1,5,6,20-22]相比，HVAC系统上的ECM也具有最高的节能潜力。 HVAC的ECM可以是零投资ECM，例如，通过更改恒温器温度设置; 或重大投资ECM，例如，用更节能的HVAC系统替代现有的HVAC系统[1]。

近年来，由于其能够提供相当高的节能潜力，专注于HVAC运行技术的ECM受到欢迎。 [1-4,6,8,21,25]中讨论了一些操作运行技术。在这些提议的技术中，运行过程非常简单，主要基于建筑物的占用情况。例如，如果建筑物被占用，空调系统的设定温度会降低，而在未被占用的时间内，设定温度会升高。这些设定温度还必须在热舒适范围内，以免为了降低能耗而牺牲建筑物使用者的舒适度。而且，在大多数以前使用的HVAC运行方法中，HVAC每天运行24小时，可采用夜间回温技术，通过在空闲时间期间提高设定温度来减少能耗。总的来说，这并不能最大限度地发挥空调系统的节能潜力。因此，为了最大限度地节省能源，同时保持建筑物或空间中居住者的舒适性，已经提出并开发了大量的运行技术。

在本文中，讨论了几种运行HVAC操作的方法。这些方法分为几类，并在本文的第2部分进行讨论，并根据相关来源说明全天的温度设定值。首先，解释HVAC运行的简单方法。接下来讨论主要旨在减少峰值能量需求的常规运行技术。第2节讨论的另一类HVAC运行方法是高级运行方法。讨论主要集中在每个运行技术如何工作，与其他运行技术有什么不同，节能潜力以及它的限制和可能的修改。第3节将讨论关于使用舒适度指数，预测平均指标[PMV]及其与室外温度的关系。本文最后的总结和结论可以从所有讨论的运行技术中得出，其中还包括一些关于开发新的HVAC运行技术的建议。

HVAC运行的类型

本文将HVAC运行技术分为三类：基本技术，常规技术和高级技术。基本运行技术仅涉及HVAC系统的“开”和“关”状态的控制。同时，在常规运行技术中，HVAC系统的设定温度被控制，并且这是建筑物中实施的最普遍的技术。高级运行是基于基本和常规运行技术或两者结合的改进技术

。

• 1. 基本的HVAC运行技术

基本的HVAC运行技术已经在[26]中详细讨论，其中提出了四种运行HVAC系统操作的简单技术。讨论的四种运行技术是：中断，提前关闭，减少需求和交替开关。已经得出结论，每种技术都有可能减少HVAC消耗的电能量。还讨论了结合四种技术中的一些技术的效果。在[26]中对基本技术进行测试的建筑物中，HVAC供暖温度固定在22°C，整个运行时间段为建筑物的正常占用时间，09:00至21:00小时。

• • 1. 中断

对于供暖系统，基本HVAC运行技术的第一个策略是通过在占用期间将其关闭几个小时来中断HVAC操作来完成的，如图1所示。HVAC从09:00开启到21:00小时 ，但是在一天中最热的时期，暖通空调关闭几个小时[例如12:00到15:00小时]，然后暖通空调将再次运行，直到它在21:00小时关闭。

同时，对于空调系统而言，考虑到大楼内的人数会减少，因为大多数人都在外面吃午饭，所以也可以在相同的时间内进行中断。但是，中断应该只进行一两个小时，以避免空间过热。

• • 1. 提前关闭[ESO]

第二种策略涉及提前关闭HVAC系统以降低能耗。例如，暖通空调开始在办公时间09::00开始运行，但在人们开始离开建筑物之前，建筑物通常提前两小时关闭。这种方法需要有关住户在建筑物中占用时间的准确信息，以确保提前关闭技术不会给他们造成太多不适。图2显示了提前关闭进近的HVAC系统的状态。

• • 1. 减少需求[DR]

如图3所示，第三种策略是在占用空间前几小时[例如从06:00到07:00小时]在非高峰期[从2:000到08:00小时]预热空间完成的。这样做是为了在非高峰时通过在非高峰时段对建筑物进行预热，高峰时段的需求可以转移到非高峰时段。在非高峰时段预热后，暖通空调将关闭一段时间[07:00至08:00小时]，以减少高峰时段的能源消耗。如图3所示，在午休期间中午[14:00至15:00小时]，HVAC也可以再次关闭。同样重要的是要注意预热时间必须短于早晨峰值[例如09:00-12:00小时]。

占用时间

时间（小时）

关

空调状况

开

图1. 12:00到15:00小时的HVAC操作中的中断技术

占用时间

时间（小时）

关

开

空调状况

图2.提前2小时关闭HVAC

占用时间

时间（小时）

关

开

空调状况

图3.需求减少[DR]技术中的预热

占用时间

时间（小时）

关

开

空调状况

图4.每隔一小时交替打开和关闭HVAC

• • 1. 交替开启/关闭[ASOO]

基本HVAC运行方法中的第四种策略通过在运行时间内交替打开和关闭HVAC系统来完成。如图4所示，HVAC重复地打开和关闭，例如每隔30分钟或每隔一小时。

表1示出了节能[就能量消耗减少而言]和经济节约[就电费节约而言]的每种基本HVAC运行技术以及这些技术的组合。

能量节约和经济节省的结果与常规操作技术相比较，该操作技术在08:00-21:00小时期间使用22℃的设定温度。在[26]中也表明，通过降低供暖系统设定温度，可以大大节省成本和能源。如[1]和[2]所述，如果要提高设定值，效果当然会反转。

表1显示基本的HVAC运行策略和这些技术的组合可能能够为用于加热建筑物的HVAC系统节省多达20％的能量和21％的成本。尽管对空调系统的运行可能需要稍微修改技术，但基本原理和节能优势仍然相似。

表1还显示了备用开关[ASOO]提供了最大的节省。然而，这种需要HVAC系统频繁开关的技术可能是非常不切实际的，并且可能导致系统组件的使用寿命显着减少[27]。另一个问题涉及供暖或空调系统本身的控制系统，如果没有适当的控制策略，太频繁的开关可能会导致太多的过冲和振荡，这可能会降低舒适性，节能和经济节约潜力[28]。还可以注意到，与自身技术的实施相比，这些技术的组合并不一定能够更好地节省性能。

表格1 基本HVAC运行技术节省能源和经济成本

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