印度气候带HPHX空调系统节能分析

主办方：工程科学与技术，国际期刊18（2015）669e673全文热管换热器空调系统在印度气候带的理论节能分析T.S. Jadhava，*，M.M.乐乐Ba机械工程系，JSPM的JSCOE和研究中心，SCOE，Pune 411041，Maharashtra，印度b印度马哈拉施特拉邦浦那411038 MAEER麻省理工学院机械工程系A R T IC L EIN F O文章历史记录：收到日期：2015年2月22日收到日期：2015年2015年4月16日接受2015年5月23日在线发布保留字：空调节能热回收热管换热器ECBC印度气候带A B S T R A C T热管换热器是一种性能优良的空调热回收装置。 印度节能建筑规范（ECBC）和印度能源效率局（BEE）将印度气候区分为五类，即：炎热和干燥（如艾哈迈达巴德，焦特布尔等），温暖和潮湿（如孟买，钦奈等），复合（如那格浦尔，斋浦尔等），寒冷（如古瓦哈蒂等）和温带（如Bengkuu等）。文献回顾表明，非常有限的信息是可用于印度气候带的HPHX空调系统的年度节能分析。本文探讨了印度气候带空调系统中使用HPHX进行热回收的节能可能性。该分析是针对代表不同气候带的25个印度城市进行的。该分析是针对一台6排HPHX进行的，假设室外空气量为1m3/s，回风干球温度为23 ℃，压缩机功率为1 kW/TR。本文讨论了HPHX仅用于热回收应用（新鲜室外空气和调节后的回风之间的显热交换）。当室外空气干球温度超过25° C时，计算特定城市HPHX的年节能量。最大的节能潜力揭示了炎热和干燥，温暖和潮湿的复合印度气候带。©2015 Karabuk University.由爱思唯尔公司制作和主持这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍在过去的60年里，印度的能源使用量增加了16倍，装机容量增加了84倍。2008年，印度的能源使用量是世界第五高[1]。空气调节对建筑物的能源使用有重大贡献。建筑业约占印度电力消耗的33%，其 中 包括商业和住宅缩写：DBT，干球温度; HPHX，热管热交换器; OA，室外空气; OADBT，室外空气的干球温度;功率压缩机，压缩机功耗; RA，返回（室内）空气; RADBT，返回（室内）空气的干球温度; RH，相对湿度; SSHRHPHX，使用HPHX的显热回收的节省; SCCC，冷却盘管容量的节省; AES，年节能;TLA，离开HPHX并进入冷却盘管的空气的DBT; TOA，进入HPHX的室外空气的DBT;TR，制冷吨;TRA，返回（室内）空气的DBT; εHPHX，热管热交换器的有效性。*通讯作者。联系电话：传真：+9120 26970880。电子邮件地址：tushar01031978@gmail.com（T.S.Jadhav），pendian7@gmail.com（M.M. 乐乐）。由Karabuk大学负责进行同行审查分别占8%和25%[2]。印度等发展中国家的空调系统节能潜力巨大.在具有高外部空气要求的空调设施中，例如洁净室空调系统，通过使用热管换热器（HPHX）进行热回收可以节省大量能源。热管换热器是一种性能优良的空调热回收装置。在使用热管作为传热装置的许多突出优点中，有结构简单、特殊的可伸缩性、可控制性和在相当长的距离上以极小的温降以高速率传热的能力[3]。对水平热管换热器在热带地区空调中的应用进行了文献综述。Yau和M. Ahmadzadehtalatapeh [4].本文对HPHX的节能和除湿性能进行了研究，并对HPHX的实验和理论研究进行了总结。G.D. Mathur [5]模拟了在现有空调系统上使用HPHX的节能效果。这项调查是在美国33个城市进行的，http://dx.doi.org/10.1016/j.jestch.2015.04.0092215-0986/©2015 Karabuk University.由爱思唯尔公司制作和主持这是CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程科学与技术国际期刊杂志主页：http://www.elsevier.com/locate/jestch670T.S. Jadhav，M.M. 乐乐/工程科学与技术，国际期刊18（2015）669e673气候条件T.S. Jadhav和M.M. Lele[6]研究了在印度浦那市的工艺空调设施的空调系统中使用HPHX的可能节能。研究了HPHX排数和运行空气条件变化对冷却盘管容量节省的影响。还对浦那天气条件下HPHX的年节能量与行数进行了比较分析。作者J.W. Wan等人[7]研究了热管空气处理盘管对中央空调系统能耗的影响。研究结果表明，HPHX在中央空调系统中的应用可以显著降低系统能耗，改善室内热舒适性和空气品质。Y.H. Yau研究了配备8排热虹吸管HPHX的热带空调系统的实验性能[8]。研究了干球温度、相对湿度和风速等进风参数对HPHX显热比的影响。Y.H. Yau和M.Ahmadzadehtalatapeh研究了HPHX在空调应用中的节能效果[9e11]，并强烈推荐在空调应用中使用HPHX。M. A.Abd. Ele Baky和M.M. Mohamed [12]研究了HPHX在空调应用中用于热回收的用途。本文研究了不同回风与新风质量流量比和不同新风温度下HPHX的性能。Di Liu等人[13]设计并测试了一种环形分离热管作为空调排气系统的废热回收设施，并进行了参数分析，以研究蒸发器长度、蒸汽温度和功率吞吐量对上下限临界值的影响。文献回顾表明，非常有限的信息是可用于印度气候带的HPHX空调系统的年度节能分析。本文探讨了HPHX用于供热的节能可能性。2. 根据ECBC指南划分的印度节能建筑规范（ECBC）和印度能源效率局（BEE）[2]将印度气候区分为五类，即：炎热和干燥（例如艾哈迈达巴德，焦特布尔等），温暖和潮湿（例如孟买，钦奈等），复合（例如那格浦尔，斋浦尔等），寒冷（例如Guwahati等）和温带（例如Benghanu等）。表1总结了每个气候带的详细情况。3. 研究方法在印度气候带使用HPHX的空调系统节能调查所用的方法如图所示。1.一、在空调系统中，HPHX可用于i）新鲜室外空气与空调回风之间的热交换（热回收应用）及ii）增强冷却盘管的除湿能力以及节省再热（再热应用增强除湿）[6]。然而，第二种除湿再加热的应用在需要再加热以维持所需室内空气条件的本文讨论了HPHX仅用于热回收应用（新鲜室外空气和空调回风之间的显热交换），因为它可用于所有空调应用。HPHX空调系统的显热回收如图所示。 二、在本分析中，由于HPHX仅涉及显热的回收，因此HPHX的有效性也可以定义为实际温度下降与最大可能温度下降的比率[5，6]。εHPHX可以通过使用等式（1）来计算：TOA-T LA在印度气候带的空调系统的详细说明。总代表不同气候带的25个印度城市被认为是公司简介TOA-TRA（1）进行分析。重新排列上述术语，表1印度气候带[2]。4至8和降雨。全年太阳辐射量相同，天空一般晴朗。Sr. 号气候带描述干球温度相对湿度夏季正午夏季夜晚（高）摄氏度（低）摄氏度冬季中午（高）冬夜（低）%12热的和干温暖和高温。低湿度和降雨。强烈的太阳辐射和一般晴朗的天空。白天气温偏高40至45 20至3030至35 25至305至2525至30〇至1020至25很低，25到40高，70到903潮湿复合和夜晚。非常高的湿度和降雨量。如果云层覆盖很高，如果天空晴朗，散射的太阳辐射会很强烈。这适用于6个月或更长时间不32至43 27至3210至254至10干燥期变化不定，属于任何其他气候带。夏季高温，冬天夏季湿度低，20到50 μ可变潮湿期，50至954寒冷（晴/多云）在季风中。除季风外，所有季节都有高的太阳直接辐射和高的散射辐射。夏季气温适中，冬季气温极低。寒冷和阳光充足的气候中湿度低，寒冷多云。在寒冷和寒冷的天气里，17至24/20至304至11/17至21-7至8/-14至0/-3至410至50/70至805温带寒冷多云气候下太阳辐射低温度适中，湿度适中30至34 17至2427至3316至18高，60到85T.S. Jadhav，M.M. 乐乐/工程科学与技术，国际期刊18（2015）669e673671≥TR1/4：TR半]AES in cooling coil capacitykWhr¼SSCCCTRkWFig. 1. 节能分析流程图。×TR中的功率压缩机×工作时间小时数小时数（5）年度节能分析是针对OADBT 25° C的特定城市进行表2显示了用于印度不同城市节能分析的输入参数。输入参数的值是根据公开文献中的数据假设的表3总结了用于分析的25个印度城市（代表可用的天气数据仅限于温度和寒冷气候带[16]，因此仅考虑一个代表这些区域的城市进行分析。艾哈迈达巴德市的样本计算如下所示对于TOA< $40 ℃、TRA<$23℃和εHPHX< $0.75，TLA¼ 27.25° C。SSHRHPHX;kW<$0： 02044× 1× 60×1040 - 27：25千瓦15： 64千瓦SCCC15： 64 4 44TR三点五一七当OADBT≥ 25° C时，冷却盘管容量kWhr功率压缩机（kW）TLA¼ fTOA-εHPHXTOA-TRA g（2）使用S P Coil Products Limited的产品目录参考6排HPHX的有效性值[14]。&使用HPHX（SSHRHPHX）[6，15]的显热回收的节省通过使用等式（3）×运行时间hr12604× 1× 1 12604千瓦时冷却盘管容量中的AES（kWhr）是考虑SSCCCTR计算的，因此，在上述公式中，运行小时数变为1。SSHRHPHX;kW<$0：02044×OAm3×60×TOA-TLA（3）表2冷却盘管容量（SCCC）的节省通过使用公式（4）计算SSHRHPHX; kW输入参数。输入参数值OA量1m3/sRADBT 23° C公司简介第五百一十七章（四）动力压缩机1 kW/TR工厂24小时运行使用公式（5）估算冷却盘管容量的年节能量（AES）表3印度城市节能分析摘要[2]。代表印度气候带的图二. HPHX空调系统显热回收。=s热的和干暖湿复合寒温带1Ahmedabad钦奈瓜廖尔Guwahati班加罗尔2Jaisalmer维沙卡帕特南那格浦尔3焦特布尔特里凡得琅斋浦尔4索拉普尔孟买安拉阿巴德5奥兰加巴德Bhubaneshwar德里6加尔各答海得拉巴7Panjim勒克瑙8浦那博帕尔9阿姆利则10印多尔672T.S. Jadhav，M.M. 乐乐/工程科学与技术，国际期刊18（2015）669e673≥≥≥图三. 印度不同气候带6排HPHX的节能比较分析。4. 结果和讨论图3显示了6排HPHX在印度不同气候带的节能对比分析。观察到艾哈迈达巴德市的最大节能量，该城市代表炎热干燥的气候带，在代表温带气候区的本尼迪克特市观察到节约。金奈是温暖潮湿气候带中最大的储蓄，瓜廖尔是复合气候带中最大的储蓄。OA DBT及其发生是节能趋势的影响因素，如图所示。3.第三章。表4总结了特定城市OA DBT 25 ° C时的年百分比小时数。表4表明，孟买、维沙卡-帕特南和潘吉姆等城市代表温暖和潮湿气候带时，OADBT25°C的年百分比小时数最高。然而，在节能方面，图3显示这些城市并不是领先的城市。 这导致了一个有趣的事实，即只有OADBT 25 ° C时的总小时数不足以理解节能情景。因此，通过考虑不同OA DBT范围的小时数，进行了进一步的研究。1. OA DBTR1e OA DBT 35 °C及以上。2. OADBTR2e OA DBT 34.9°C至30°C3. OADBTR3e OA DBT 29.9°C至25°C表5总结了印度各气候带OADBT的发生率。很明显，较高的OADBT将导致HPHX的更大然而，表5帮助我们了解 最 重 要 的 事 实 ， 即 对 于 大 多 数 研 究 的 城 市 ， 超 过 35° C（OADBTR1）的OADBT这一点必须考虑到在设计和选择HPHX为特定的城市。 图图4显示了在每个气候带占主导地位的典型城市中，6排HPHX的节能比较。艾哈迈达巴德市的能源节省更多的是在OADBTR2（OADBT在34.9摄氏度到30摄氏度之间），并减少了OADBTR3（OADBT在29.9摄氏度到25摄氏度之间）。钦奈的OADBTR2和OADBTR3 的储蓄比艾哈迈达巴德多。不同OADBT范围的节能量在瓜廖尔呈下降趋势，在古瓦哈蒂和本尼迪克特呈上升趋势对于特定城市，OADBT范围的节能变化取决于OADBT的大小及其发生。因此，对某一空调设备进行节能分析时，最重要的参数是设备总运行小时数和日运行小时数。因此，这一考虑对于特定应用的HPHX选择非常重要5. 结论最大的节能潜力揭示了炎热和干燥，温暖和潮湿的复合印度气候带。的表4特定城市OA DBT ≥ 25 ° C时的年小时数汇总。Sr. 号代表印度气候带的城市（年度编号） OA DBT≥ 25 ℃时的小时数，%）热的和干暖湿复合冷温带1艾哈迈达巴德（70.84）钦奈（81.08）瓜廖尔（58.97）古瓦哈蒂（52.87）Bengkalu（34.52）2斋沙默尔（62.56）维沙卡帕特南（78.12）那格浦尔（62.02）3焦特布尔（62.10）特里凡得琅（65.97）斋浦尔（58.79）4索拉普尔（63.58）孟买（78.73）阿拉哈巴德（59.64）5奥伦加巴德（53.56）布巴内斯瓦尔（72.12）德里（55.43）6加尔各答（68.85）海得拉巴（63.10）7潘吉姆（77.04）勒克瑙（56.24）8浦那（41.89）博帕尔（52.68）9阿姆利则（45.26）10印度（48.99）T.S. Jadhav，M.M. 乐乐/工程科学与技术，国际期刊18（2015）669e673673表5印度各气候带OADBT的发生率。(a)炎热和干燥的气候带。(b)温暖和潮湿的气候带。(c)复合气候带。(d)寒冷气候区。(e)温带气候带。（一）Sr. 号城市年度百分比小时OADBT是25摄氏度及以上OADBT R1OADBT R2OADBT R31.Ahmedabad70.8411.4524.0635.332.Jaisalmer62.5615.5620.1826.833.焦特布尔62.1010.2722.9028.934.索拉普尔63.587.8718.9636.765.奥兰加巴德53.566.8614.9331.77（b）第（1）款Sr. 号城市年度百分比小时OADBT是25摄氏度及以上OADBT R1OADBT R2OADBT R31.钦奈81.084.4525.8250.812.维沙卡帕特南78.121.8623.8052.473.特里凡得琅65.979.0019.3937.584.孟买78.730.4521.4856.805.Bhubaneshwar72.124.6517.7649.716.加尔各答68.852.1619.5247.187.Panjim77.040.0117.6359.418.浦那41.894.299.1928.41（c）第（1）款Sr. 号城市年度百分比小时OADBT是25摄氏度及以上OADBT R1OADBT R2OADBT R31.瓜廖尔58.9712.5620.4525.972.那格浦尔62.0210.4519.9431.633.斋浦尔58.7911.0020.6327.164.安拉阿巴德59.649.0820.3830.195.德里55.438.3221.0726.046.海得拉巴63.17.0015.7940.327.勒克瑙56.246.2617.8832.118.博帕尔52.687.0113.5232.169.阿姆利则45.267.5114.1923.5610.印多尔48.996.3224.0825.69（d）其他事项Sr. 号城市年度百分比小时OADBT是25摄氏度及以上OADBT R1OADBT R2OADBT R31.Guwahati52.870.2611.4241.20（五）Sr. 号城市年度百分比小时OADBT是25摄氏度及以上OADBT R1OADBT R2OADBT R31.班加罗尔34.520.258.2226.05能量节省将随着输入参数的变化而变化，输入参数例如室外空气量、室外空气温度、返回空气温度、压缩机功率消耗和设备运行时间。然而，当空调设备运行超过12小时时，节能效果仍然显著。HPHX的最大优点是它不需要任何外部电源来运行。因此，为了进一步分析，必须在具有参数的实验研究上给出附加见图4。印度典型城市中6排HPHX的节能比较分析。例如工厂操作条件、HPHX工作介质、压降计算、额外的风扇功耗和投资回收期。引用[1] P. Garg，《印度2020年能源情景和愿景》，J. Sustain。能源环境。3（2012）7e17。[2] 能源效率局，节能建筑规范（ECBC）用户指南，2009年。[3] 许志华，热导管理论与实务，台北市，1996年，第100页。1 .一、[4] Y.H. Yau，M.艾哈哈迈德，水平热管换热器在热带地区空调系统中的应用综述，应用。 温度30（2010）77和84。[5] G.D. Mathur，使用BIN天气数据预测热管换热器的年节能量，在：国际能源转换工程会议论文集，檀香山，美国，2，1997，pp. 1391年和1396年。[6] T.S. Jadhav，M.M.李磊，应用热管热交换器进行热回收之空调系统节能研究，国立成功大学机械工程研究所硕士论文。3（2014）12e 16.[7] J.W. Wan，J.L.张文敏张，热管式空气处理盘管对中央空调系统能耗的影响，能源建设。 39（2007）1035e 1040。[8] Y.H. Yau，热管式热交换器在热带气候HVAC系统中除湿增强的应用，以及基线性能特征研究，Int. J. 温度Sci. 46（2007）164e 171。[9] Y.H. Yau，M. Ahmadzadehtalatapeh，使用热带地区典型气象年数据预测热管换热器的年度能量回收和除湿增强，J. Mech. Sci. 25（4）（2011）847e 853。[10] Y.H. 丘，使用双管热交换器系统减少手术室通风空气处理的能耗e全年能耗模型模拟，能源建设。 40（2008）917e 925。[11] M. Ahmadzadehtalatapeh，Y.H.丘，应用热管换热器改善医院病房空气品质及降低空调系统能耗的全年模型模拟，能源建设。43（2011）2344e 2355。[12] M.A. Abd El-Baky，M.M. 热管式换热器在空调系统中的应用，应用。Eng.27（2007）795e 801中描述的。[13] 刘迪，唐广发，赵福云，王汉庆，环形分离式热管余热回收装置的模拟与实验研究，应用热物理学报。Eng.26（2006）2433和2441中所述。[14] S P Coil Products Limited，产品目录，http://www.spcoils.com。&[15] ASHRAE，ASHRAE Handbook Fundamentals，2009，pp. 十八点十四分[16] 能 源 效 率 和 可 再 生 能 源 （ EERE ） ， 能 源 加 能 源 模 拟 软 件 ： 天 气 数 据 ，http://apps1.eere.energy.gov/buildings/energyplus/weatherdata_about.cfm。