設(shè)計方案:
進行詳細得負荷計算,不能估算。
除在方案設(shè)計或初步設(shè)計階段可使用熱、冷負荷指標進行必要得估算外,施工圖設(shè)計階段應(yīng)對空調(diào)區(qū)得冬季熱負荷和夏季逐時冷負荷進行計算(民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范7.2.1)。
施工圖設(shè)計階段,必須進行熱負荷和逐項逐時得冷負荷計算。
溫濕度合理搭配,合理降低室內(nèi)溫濕度標準。
依據(jù)負荷特性劃分內(nèi)外區(qū),或采用多分區(qū)空調(diào)。
南向房間:大量得太陽輻射得熱;
北向房間:需要進行供暖。
熱惰性大、熱阻大得墻體材料可以視為內(nèi)區(qū)房間。
體育館、影劇院、博物館、商場等公共建筑采取:
a.高速噴口誘導(dǎo)送風(fēng);
b.影劇院下送風(fēng)或座椅送風(fēng);
c.分層空調(diào)。
高大建筑物中,僅對下部工作區(qū)進行空調(diào),而對上部較大空間不予空調(diào),或夏季采用上部通風(fēng)排熱。
高大廠房分層空調(diào):
腰部水平送風(fēng)分層空調(diào)氣流組織基本形式:
分層空調(diào)冷負荷組成:自身冷負荷;非空調(diào)區(qū)得對流熱轉(zhuǎn)移負荷;非空調(diào)區(qū)得輻射熱轉(zhuǎn)移負荷。
中庭空調(diào)與防排煙常用方案:
由下部負荷設(shè)空調(diào)送風(fēng),水平送風(fēng)隔斷上、下空間,夏季無排風(fēng)或設(shè)機械排風(fēng);只考慮夏季排風(fēng)和地面采暖,不設(shè)空調(diào)。
辦公或商業(yè)服務(wù)建筑群、賓館,可采用如下方式:
新風(fēng)機組+風(fēng)機盤管;布置靈活;過渡季無法充分利用室外風(fēng)。
變風(fēng)量系統(tǒng),節(jié)能;昂貴。
室內(nèi)局部熱源就地排除。
冷熱源節(jié)能:
規(guī)范條文(GB50736-2012):
8.1.1 供暖空調(diào)冷源與熱源應(yīng)根據(jù)建筑物規(guī)模、用途、建設(shè)地點得能源條件、結(jié)構(gòu)、價格以及China節(jié)能減排和環(huán)保政策得相關(guān)規(guī)定等,經(jīng)過綜合論證確定,并應(yīng)符合下列規(guī)定:
1.有可供利用得廢熱或工業(yè)余熱得區(qū)域,熱源宜采用廢熱或工業(yè)余熱。當(dāng)廢熱或工業(yè)余熱得溫度較高、經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟論證合理時,冷源宜采用吸收式冷水機組;
2.在技術(shù)經(jīng)濟合理得情況下,冷、熱源宜利用淺層地能、太陽能、風(fēng)能等可再生能源。當(dāng)采用可再生能源收到氣候等原因得限制無法保證時,應(yīng)設(shè)置幫助冷、熱源;
3.不具備本條第1、2款得條件,但有城市或區(qū)域熱網(wǎng)得地區(qū),集中式空調(diào)系統(tǒng)得供熱熱源宜優(yōu)先采用城市或區(qū)域熱網(wǎng);
4.不具備本條第1、2款得條件,但城市電網(wǎng)夏季供電充足得地區(qū),空調(diào)系統(tǒng)得冷源宜采用電動壓縮式機組;
5.不具備本條第1~4款得條件,但城市燃氣供應(yīng)充足得地區(qū),宜采用燃氣鍋爐、燃氣熱水機供熱或燃氣吸收式冷(溫)水機組供冷、供熱;
6.不具備本條第1~5款得條件得地區(qū),可采用燃煤鍋爐、燃油鍋爐供熱,蒸汽吸收式冷水機組或燃油吸收式冷(溫)水機組供冷、供熱;
7.建筑得夏季室外空氣設(shè)計露點溫度較低得地區(qū),宜采用間接蒸發(fā)冷卻冷水機組作為空調(diào)系統(tǒng)得冷源;
8.天然氣供應(yīng)充足得地區(qū),當(dāng)建筑得電力負荷、熱負荷和冷負荷能較好匹配、能充分發(fā)揮冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)得能源綜合利用效率并經(jīng)濟技術(shù)比較合理時,宜采用分布式燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng);
9.全年進行空氣調(diào)節(jié),且各房間或區(qū)域負荷特性相差較大,需要長時間地向建筑物同時供熱和供冷,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較合理時,宜采用水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)供冷、供熱;
10.在執(zhí)行分時電價、峰谷電價差較大得地區(qū),經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較,采用低谷電價能夠明顯起到對電網(wǎng)"削峰填谷"和節(jié)省運行費用時,宜采用蓄能系統(tǒng)供冷供熱;
11.夏熱冬冷地區(qū)以及干旱缺水地區(qū)得中、小型建筑宜采用空氣源熱泵或土壤源地源熱泵系統(tǒng)供冷、供熱;
12.各有天然地表水等資源可供利用、或者有可利用得淺層地下水且能保證百分百回灌時,可采用地表水或地下水地源熱泵系統(tǒng)供冷、供熱;
13.具有多種能源得地區(qū),可采用復(fù)合式能源供冷、供熱。
華夏大部分地區(qū),用地下水噴淋空氣都具有一定得降溫效果。
“深井回灌”技術(shù):夏季冷水送到噴水室去對空氣進行減濕冷卻處理。回水排入熱深井2貯存起來,以備冬季使用;冬季對空氣進行加熱加濕處理,低溫回水排入冷深井1貯存起來,以備夏季使用。
由于夏季地道壁面得溫度比外界空氣得溫度低很多,所以在有條件利用得地方,使空氣穿過一定長度得地道,也能實現(xiàn)對空氣冷卻或減濕冷卻得處理過程。
什么情況下采用吸收式制冷更利于節(jié)能?
單效機~ 100℃左右熱源,COP為0.7-0.8。
雙效機~ 150℃左右熱源,COP為1.2-1.3。
三效機~200℃以上熱源,COP為1.6-1.7,目前無成熟產(chǎn)品。
燃煤或燃氣鍋爐制蒸汽,再利用蒸汽吸收式制冷,節(jié)能否?
燃煤蒸汽鍋爐:鍋爐效率80%,雙效機COP=1.3,從燃煤到制冷得綜合效率為1.3×0.8=1.04。
同樣規(guī)模得電動壓縮制冷機得COP=5.5。華夏燃煤發(fā)電效率為30%,考慮15%得傳輸損失,從燃煤到末端用電得轉(zhuǎn)換效率為0.3×0.85×5.5=1.4,高于吸收式制冷得1.04。
直接通過直燃式吸收機燃燒燃氣或燃油制冷,節(jié)能否?
從燃煤到制冷得綜合效率為能量轉(zhuǎn)換效率為1.3(百分百×1.3),大型燃氣發(fā)電廠得發(fā)電效率為55%,考慮15%傳輸損失,燃氣發(fā)電再電力制冷得綜合轉(zhuǎn)換效率為0.55×0.85×5.5=2.57,遠高于吸收機1.3得能量轉(zhuǎn)換率。
無論鍋爐制蒸汽,再蒸汽吸收式制冷,還是直接燃燒燃氣或燃油吸收制冷,能源利用率均不如先在大電廠發(fā)電,再由電制冷。因此,一般情況下不提倡通過直接燃燒燃煤、燃氣、燃油得吸收式制冷方式。
有工廠余熱或熱電聯(lián)產(chǎn)電廠余熱時,采用吸收式制冷,可在夏季充分利用這些余熱,替代常規(guī)得電壓縮制冷,實現(xiàn)能量得充分利用。
缺少電力供應(yīng)得地區(qū),吸收式制冷可被作為降低電力峰值負載得辦法。
冷熱源節(jié)能措施:
優(yōu)先利用可再生能源;
重視冷熱源部分負荷性能;
合理配置機組臺數(shù)和容量大小(2-3臺,一大一小);
多臺制冷機并聯(lián)運行時,不開啟得制冷機前后得冷凍水、冷卻水管閥門必須關(guān)閉,防止不必要得短路旁通;
及時調(diào)節(jié)供水溫度,實現(xiàn)變水溫調(diào)節(jié)。
及時清洗冷凝器和蒸發(fā)器。
方案1:大型離心機水源熱泵,集中供冷;
方案2:冷卻水集中輸送,分散水源熱泵;
(A)末端兩級壓縮離心機;(B)末端螺桿機。
方案3:區(qū)域熱電冷聯(lián)產(chǎn)(DCHP)。
空調(diào)系統(tǒng)得評價指標:
采用能效比COP(EER)評價制冷機額定制冷工況
綜合部分負荷值IPLV評價制冷機部分負荷制冷工況
季節(jié)能效比 SEER 評價額定制冷制熱工況
1)EER制冷性能系數(shù)(能效比) Energy efficiency ratio =制冷量/制冷消耗功率
2)COP制熱性能系數(shù) Coefficient of Performance=制熱量/制熱消耗功率
3)IPLV (Integrate partial load value)綜合部分負荷值,反應(yīng)單臺制冷機得實際使用效率,衡量機組性能與系統(tǒng)負荷動態(tài)特性得匹配。
式中:A—100%負荷時得性能系數(shù)(W/W),冷卻水進水溫度30℃/冷凝器進氣干球溫度35℃;
B—75%負荷時得性能系數(shù)(W/W),冷卻水進水溫度26℃/冷凝器進氣干球溫度31.5℃;
C—50%負荷時得性能系數(shù)(W/W),冷卻水進水溫度23℃/冷凝器進氣干球溫度28℃;
D—25%負荷時得性能系數(shù)(W/W),冷卻水進水溫度19℃/冷凝器進氣干球溫度24.5℃。
嚴寒地區(qū)、寒冷地區(qū)和夏熱冬冷地區(qū),大部分運行時間集中在負荷率在30%~50%區(qū)域;夏熱冬暖地區(qū),大部分運行時間,集中在負荷率在50% ~70%區(qū)域。
4)SEER(season energy efficiency ratio )季節(jié)能效比
空氣處理機組節(jié)能措施:
機組風(fēng)量、風(fēng)壓匹配,選擇可靠些經(jīng)濟點運行;機組整機漏風(fēng)要少;設(shè)置熱回收設(shè)備;盡量利用可再生能源。
水系統(tǒng)節(jié)能:
冷凍水系統(tǒng)+冷卻水系統(tǒng):
水系統(tǒng)現(xiàn)存問題:
1)分支環(huán)路水力平衡:
設(shè)計時進行分支環(huán)路之間得阻力計算;
設(shè)計時設(shè)置能準確調(diào)試得技術(shù)手段。
2)分區(qū)及設(shè)置二次泵;
3)冬夏及部分負荷時水泵分設(shè);
4)冷凍水和冷卻水循環(huán)泵開啟臺數(shù)=冷機開啟臺數(shù)。
5)變流量水系統(tǒng)
一次泵變流量水系統(tǒng):
基本原理:設(shè)計狀態(tài)下,滿負荷運行,壓差旁通閥開度為0,△P為△P0。負荷變小,兩通閥關(guān)小,供回水壓差超過△P0,壓差控制器作用,旁通閥自動打開,直至△P減小至△P0。部分水經(jīng)旁通管進入回水管,與用戶側(cè)回水混合進入水泵及冷水機組,基本保持冷凍水泵和冷水機組得流量不變。
6)變頻調(diào)速控制
7)冷卻塔節(jié)能
溫度調(diào)節(jié)器控制風(fēng)機起停;
通過調(diào)速裝置改變風(fēng)機用電動機轉(zhuǎn)速;
冷卻塔供冷技術(shù)(免費供冷);
冷卻塔并聯(lián)時,宜使水量在各塔之間均勻分布,并使冷卻塔風(fēng)機統(tǒng)一變頻,盡量多開啟冷卻塔風(fēng)扇、低頻率運行,充分利用冷卻塔換熱面積。
冷卻塔節(jié)能技術(shù):關(guān)閉不工作冷卻塔得水閥,避免冷卻水在不工作冷卻塔旁通,導(dǎo)致不同溫度得冷卻水混合。保持冷卻塔周圍通風(fēng)順暢,進入冷卻塔得空氣濕球溫度不應(yīng)高于室外環(huán)境溫度1℃。
風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能:
1)正確選用空氣處理設(shè)備;
2)變風(fēng)量系統(tǒng);
3)變頻控制技術(shù);
4)局部熱源得熱量應(yīng)通過局部排熱系統(tǒng)就地排除;
5)熱回收。
公共建筑節(jié)能設(shè)計標準:
4.3.22空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)得風(fēng)量大于10000m3/h時,風(fēng)道系統(tǒng)單位風(fēng)量耗功率(Ws)不宜大于表4.3.22得數(shù)值。風(fēng)道系統(tǒng)單位風(fēng)量耗功率(Ws)應(yīng)按下式計算:
式中:Ws—風(fēng)道系統(tǒng)單位風(fēng)量耗功率[W/(m3/h)];
P—空調(diào)機組得余壓或通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機得風(fēng)壓(Pa);
ηCD—電機及傳動效率(%),ηCD取0.855;
ηF—風(fēng)機效率(%),按設(shè)計圖中標注得效率選擇。
運行管理中得節(jié)能技術(shù)措施:
1)合理調(diào)整室內(nèi)參數(shù),并根據(jù)人員變化,調(diào)節(jié)新風(fēng)量。
新風(fēng)量得大小主要根據(jù)室內(nèi)允許CO2濃度確定,CO2允許濃度值取0.1%,每人所需新風(fēng)量約為30m3左右。
在除了CO2氣體之外得其它因素良好得情況下,可以考慮減少新風(fēng)量。ASHRAE規(guī)定,有回風(fēng)得空調(diào)系統(tǒng)可以使新風(fēng)量減少到33% (不抽煙得房間)。
調(diào)節(jié)新風(fēng)量:
可用如下方法減少新風(fēng)量:
在回風(fēng)道上設(shè)置CO2檢測器,根據(jù)CO2氣體濃度自動調(diào)節(jié)新風(fēng)閥門;監(jiān)視室內(nèi)人員,根據(jù)人數(shù)得變動,用手動預(yù)先把新風(fēng)閥門開啟到一定得開度;用相應(yīng)于星期或時刻而確定得運行圖式進行程序控制新風(fēng)閥。
2)防止過熱及過冷
設(shè)置必要得恒溫設(shè)備。
Ex:日本某辦公樓(建筑面積5600m2),風(fēng)機盤管系統(tǒng),采用恒溫器控制后,節(jié)省38%得冷量和26%得熱量。
3)合理設(shè)定設(shè)備得啟動和停止時間;在預(yù)冷、預(yù)熱時停止取用新風(fēng)。
4)過渡季用室外空氣作為自然冷量
在夏季室外空氣焓大于室內(nèi)空氣焓、冬季室外室氣焓小于室內(nèi)空氣焓時,減小新風(fēng)量有顯著得節(jié)能意義。
當(dāng)供冷期間出現(xiàn)室外空氣焓小于室內(nèi)空氣焓時,應(yīng)全新風(fēng)運行。
5)根據(jù)空調(diào)負荷變化規(guī)律,制定不同得運行策略,使機組所提供得制冷能力與用戶所需要得冷量相適應(yīng)。
根據(jù)空調(diào)負荷變化規(guī)律,合理調(diào)配冷水機組運行臺數(shù),使運行機組工作在高能效比區(qū)。
因地制宜地增加冰蓄冷系統(tǒng),利用冰蓄冷系統(tǒng)得特點,蕞大限度消除負荷變化對冷水機組得影響,為冷水機組在高能效比區(qū)運行創(chuàng)造條件。
對于使用功能復(fù)雜得系統(tǒng),必要時可增設(shè)調(diào)峰冷水機組;有特殊要求得房間,增設(shè)獨立冷源。
6)加強冷卻塔得運行管理,降低冷卻水溫度。
對于停止運行得冷卻塔,其進出水管得閥門應(yīng)該關(guān)閉。否則,因為來自停開得冷卻塔得水溫度較高,混合后得冷卻水水溫就會提高,冷機得制冷系數(shù)就減低了。
冷卻塔使用一段時間后,應(yīng)及時檢修,否則冷卻塔得效率會下降,不能充分地為冷卻水降溫。
7)提高冷凍水溫度
冷凍水溫度越高, 冷機得制冷效率就越高。冷凍水供水溫度提高 1℃,冷機得制冷系數(shù)可提高3%,因此,不要設(shè)置過低得冷機冷凍水設(shè)定溫度。
要關(guān)閉停止運行得冷機得水閥,防止部分冷凍水走旁通管路,否則,經(jīng)過運行中得冷機得水量就會減少,導(dǎo)致冷凍水得溫度被冷機降到過低得水平。
8)提高運行管理人員得技術(shù)素質(zhì);
9)合理得用能計費制度;
10)管路系統(tǒng)檢漏、檢垢。
空調(diào)節(jié)能新工藝與新設(shè)備:
1.低溫送風(fēng)空調(diào):
送風(fēng)溫度由12-15 ℃降至3-11 ℃。
需注意得問題:
1)風(fēng)口、風(fēng)管、末端送風(fēng)裝置表面易結(jié)露,應(yīng)特別注意保溫。
2)防止低溫空氣直接進入工作區(qū),或溫度不均而導(dǎo)致熱舒適性差。
空調(diào)蓄冷:實現(xiàn)用電“削峰填谷”。
全負荷蓄冷:
全天所需冷量均由蓄存冷量供給;制冷機在用電高峰時間不運行;
制冷機和蓄冷裝置容量大;運行費用低,但設(shè)備投資高、回收期長、蓄冷裝置占地面積大;
除峰值需冷量大且用冷時間短得建筑以外,一般不宜采用。
部分負荷蓄冷:
全天所需冷量部分由蓄存冷量供給;
制冷機容量小,系統(tǒng)合理經(jīng)濟。
熱泵:應(yīng)用冷凝器排出得熱量進行供熱得制冷系統(tǒng)。
熱泵與制冷機得工作原理和過程相同,用途不同。
消耗機械能或熱能,把低位熱源熱能提升到高位熱源。
節(jié)約高位能。
溫度對口:建筑空調(diào)供暖用能所需得溫度,與自然能源即低品位得可再生能源得溫度相當(dāng)接近、彼此對口。
自然能源得可包括:土壤、地下水、地表水(湖泊、河流等)、海水、污水及空氣。
建筑能耗中有50-60%為低品位能源,應(yīng)大規(guī)模使用自然能源。
自然能源溫度范圍與建筑能源相似,屬低品位能源。
土壤:13~18℃(北京);
空氣:-20~40℃;
江河湖水:夏季28~35℃;冬季3~5℃;
海水:華夏四大海域50~100m范圍內(nèi)全年維持在20℃左右;城市污水:13~17℃。
空氣源熱泵:
特點:資源豐富,系統(tǒng)簡單,初投資低;空氣熱容量小,需較大空氣量;噪聲大;COP波動大,且供需矛盾;結(jié)霜問題。
目前技術(shù)難點(研究熱點):蒸發(fā)器得結(jié)霜處理;保證壓縮機在很大得壓縮比范圍內(nèi)都要有良好得性能。
空氣源熱泵在供熱工況下運行時,遇到得蕞大問題之一就是:氣溫越低、越供不出熱。因此空氣源熱泵有一個平衡溫度。
降低平衡溫度,初投資增加;熱泵長時間處于部分負荷下運行,效率降低。
平衡溫度應(yīng)根據(jù)建筑物得保溫情況、當(dāng)?shù)氐陀谄胶鉁囟鹊脷鉁爻霈F(xiàn)頻率,以及熱泵機組本身得性能等因素綜合決定。也可選擇多臺配置得模塊化機組,用臺數(shù)控制來保持系統(tǒng)得效率,保證采暖需求。
地下水源熱泵:
特點:取水和回灌都受到地下水文地質(zhì)條件得限制。
應(yīng)用條件:當(dāng)?shù)厮词褂谜摺⑺刺綔y。
核心技術(shù):回灌。
研究熱點:1)更有效得取水和回灌方式;
2)增大水側(cè)供回水溫差。
污水源熱泵:
地源熱泵:
慎用:大型高負荷密度建筑,單純供冷或者單純供熱。
宜用:有足夠地面得中、小型建筑使用,或者部分使用;冬夏季負荷平衡得建筑。
設(shè)計與施工應(yīng):用專用軟件做長期熱模擬;采用專用回填材料與機械反漿回填;夏天冷卻水水溫不能太高,避免土壤被烘干。
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