《建筑节能技术》知识要点

供暖一、供热管网的节能应着重于：1、水力平衡：水力平衡度就是供热管网运行时各管段的实际流量与设计流量的比值。失调改进措施：（一）加大循环泵的循环水量（二）提高整个管网的运行水温但这两种方法均会以造成能耗浪费为代价2、管道保温3、合理调节和控制循环水泵的耗电输热比等二、分户热计量1）热量表法：对入户系统的流量及供回水温度进行测量，采用的仪表为热量表，该方法要求每户的供暖系统单独成一个环路；2）热分配表分摊法：利用散热器平均温度与室内温度差值的函数关系来确定散热器的散热量；3）温度法采暖热计量分配系统：在热力入口安装总热量表，用测量每户室内温度的方法来分摊确定收费。三、新建集中采暖住宅应根据采用的热量计量的方式选用不同的采暖系统形式。1、当采用热分配表加楼用总热量表计量方式时宜采用垂直式采暖系统；2、当采用户用热量表计量方式时应采用共用立管分户独立采暖系统。四、要实现供热系统按热收费，首先要让用户能自主的调节室温，这涉及到散热器恒温阀；要做到热量计量，需要有热量计量手段及设备，这涉及到热(量)表及热量分配表；还要解决水系统由定水量转化为变水量后产生的新问题。建筑空调节能技术一、空调方式：1空调系统合理分区，采用合适的高效空调系统；2加大冷热水和送风温差，以减少水流量、送风量和输送动力；3采用变流量（VWV），变风量(VAV)空调系统，节约风机和水泵耗电量；4降低风道风速，减少系统阻力；5采用额定负荷和部分负荷效率高的冷、热源设备；6采用热泵回收系统，回收建筑内多余的能量；7采用蓄冷系统；8计算机自动控制，降低运行费用；9室内照明：适当降低照度，充分利用日光照明，考虑顶棚照明的排热利用；10维护管理二、变风量空调节能技术1、普通集中式空调系统的送风量是全年固定不变的，并且按房间最大热湿负荷确定送风量，称定风量系统(CAV)。特点：当室内负荷减少时，定风量系统是靠调节再热量，减小送风温差来维持室温的。既浪费热量，又浪费冷量。三、多分区空调节能技术（多分区空调方式属于空调设计合理化的一种节能措施）多分区空调器是一种定风量组合式空调器。与普通组合式空调器的主要区别是：压出式空调器，送风机段位于表冷器和加湿段上游。送风机与冷热交换器之间设一旁通分路，参数由回风和新风混合而定。经过冷却或加热加湿后送风按分区的数量分为若干之路，各与不同比例与一部分旁通送风混合，分别送至各个空调分区。主要优点：–根据各分区负荷变化自动调节送风参数，没有冷热抵消现象。–设备容量较小：同变风量一样，设备容量不用按全部空调房间的负荷峰值之和来确定，“同时使用系数”。–自控系统偏于实现中央监控和调节。–过渡季节充分利用新风冷却代替人工制冷。–智能全自动控制装置可以实现非工作时间风机低速节电运行。冷冻水管和凝水管不必进入建筑吊顶，避免管道渗漏，表面结露问题。四、分层空调节能技术1、概述：高大空间建筑中，空气的密度随垂直方向的温度变化而呈自然分层现象，利用合理的气流组织，可做到仅对下部工作区进行空调，上部不空调或通风排热，称为“分层空调”。只要空调气流组织得好，即能保证下部工作区所要求的环境条件，又能节省能耗，减少空调的初投资和运行费用，与全室空调相经可节省冷负荷14%～50%。2、气流组织形式：1）空调区单侧或双侧送风，同侧下回风。非空调区有热源，屋顶排风，高侧墙上进风。2）空调区单侧或双侧送风，同侧下回风。非空调区无主要热源，屋顶排风，进风在屋面上形成贴附气流。3）空调区单侧或双侧送风，同侧下回风。非空调区无主要热源，屋顶排风，屋面下通风夹层，高侧墙上进风。4）空调区单侧或双侧送风，同侧下回风。非空调区无主要热源，屋顶设大阶砖架空屋盖，夹层中有机械或自然通风。5）空调区单侧或双侧送风，同侧下回风。非空调区无通风措施。空调蓄冷技术一、常规空调系统基本原理负荷变化大，制冷主机需满足最大负荷，且留备用量。大多数时间不是满负荷工作，效率低。用电高峰期，电价贵。二、空调蓄冷系统定义：在不需要冷量或需要冷量少的时间（如夜间），利用制冷设备将蓄冷介质的热量移出、进行蓄冷，并将此冷量用在空调用冷或工艺用冷高峰期。特点：转移制冷设备的运行时间，这样，一方面可以利用夜间的廉价电，另一方面也减少了白天的峰值电负荷，达到电力“削峰填谷”的目的。方法：显热蓄冷和潜热蓄冷（相变蓄冷）。•显热蓄冷：即蓄冷介质的状态不改变，降低其温度蓄存冷量，如水蓄冷；•潜热蓄冷：蓄冷介质的温度不变，其状态变化，释放相变潜热蓄存冷量，如冰蓄冷、共晶盐蓄冷。三、蓄冷系统的分类1、全负荷蓄冷：即负荷转移，将电高峰期的冷负荷全部转移至电力低谷期（运行费用低，但设备投资高，蓄冷装置占面积大）；2、部分负荷蓄冷：全天所需冷量部分由蓄冷装置供给，（蓄冷系统比较经济合理）。1）外融式：温度较高的空调回水直接送入盘管表面结有冰层的蓄冰槽，使盘管表面的冰层自外向内逐渐融化。优点：空调回水与冰直接接触，换热效果好，取冷快；缺点：蓄冰槽的蓄冰率低，蓄冰槽容积大；•盘管外表面结冰不均匀，易形成水流死角；•需要采取搅拌措施，促进冰的均匀融化。2）内融式：从空调流回的回水通过盘管内循环，由管壁将热量传给冰层，使盘管表面的冰层自内向外融化释冷，将回水冷却到需要的温度。优点：盘管外表面融冰均匀，不易形成水流死角；•不需要采取搅拌措施，以促进冰的均匀融化。缺点：空调回水与冰间有很薄的水层，融冰换热热阻较大。四、蓄冰系统按介质分类1、水蓄冷系统定义：利用水的显热进行冷量储存1）优点：投资低，运行可靠，运行效率高，可兼用作消防蓄水池，冬季可以用于蓄热。2）缺点：只利用显热，蓄冷容积增大，冷损耗增大，不易防水保温。3）主要技术问题：保持热状态，避免热回水与冷水相混合。回水与蓄存的冷水处于分离。4）解决措施：分层技术，多池系统，隔膜或迷宫和折流板。2、冰蓄冷系统定义：利用冰的相变潜热进行冷量的储存，由于O℃时冰的蓄冷密度达334kJ/kg，故储存同样多的冷量，所需体积比水蓄冷小得多，冷损失也比水蓄冷小。制冰率IPF(IcePackingFactor):是指蓄冷槽中制冰量与制冰前储槽内水量的体积百分比Vi-蓄冰槽内冰占有的容积V0-蓄冰槽的有效容积IPF值一般在20-75%之间特点：1）蓄冷密度大，蓄冷温度几乎恒定，体积只有水蓄冷的几十分之一，便于储存，对蓄冷槽的要求较低，占用的空间小，容易做成标准化，系列化的设备；2）冰蓄冷槽的冷损失减小。主要缺点：1）制冷机组的蒸发温度降低（要达到-5～-10℃），使压缩机性能系数(COP值)减少；2）空调系统设备与管道比空调水蓄冷系统复杂；3）用冰蓄冷、低温送风会导致空气中的水分凝结，送到空调区空气量不足和空气倒灌现象。3、共晶盐蓄冷优点：相变温度较高，可以克服冰蓄冷要求很低的蒸发温度的弱点，并可以使用普通%100oiVVIPF的空调冷水机组，其蓄冷能力比冰小，但比水大适用于常规空调系统改造；缺点：虽然其相变温度较高，但由于蓄能密度低、设备占地面积大，对设备要求较高，所以推广应用受到一定限制。五、蓄冰系统的控制1、主机优先：主机满负荷运行，冷量不足融冰补充2、融冰优先：蓄冰装置优先提供冷量，不足部分由主机补充3、优化控制：蓄优化控制的目标是把有限的蓄冷量用在电价最高的时候，最大限度发挥蓄冷槽作用。白天尽量不开主机，如果主机需要开启，则力求使主机处于满负荷运行状态，同时当天蓄冷量必须全部用完。控制系统根据末端空调负荷、主机的出口温度、主机的部分负荷性能指标、电力高峰平峰时段分布来决定当天的哪一时段开启或关闭部分主机，使主机的耗电量和水泵的总耗电量达到最小。热泵节能技术一、定义：一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置。二、热泵的分类1、按工作原理：1）蒸汽压缩式2）气体压缩式3）蒸汽喷射式4）吸收式5）热电式6）化学式2、按热泵的低位热源（HeatSource）可分为：1）空气源热泵2）水源热泵（地表水、地下水、生活废水、工业废水）3）土壤源热泵4）太阳能热泵3、按热源与供热介质的组合方式可分为：1）空气—空气热泵2）空气—水热泵3）水—水热泵4）水—空气热泵5）土壤—空气热泵6）土壤—水热泵4、按热泵的功能分：1）单纯制热，仅为供暖、热水供应；2）全年空调，冬夏季交替制冷与制热；3）同时制冷与制热；4）热回收热泵空调5、按热泵循环的驱动方式分：1）电动机驱动2）热驱动，如吸收式、蒸汽喷射式热泵3）发动机驱动，如内燃机、汽轮机驱动6、按供热温度分：1）低温热泵，供热温度100℃2）高温热泵，供热温度100℃三、空气源热泵1、定义：以室外空气为热源，空气源热泵机组也称为风冷热泵机组，是空气/空气热泵和空气/水热泵的总称。Air-sourceHeatPump（ASHP）2、特点：1）优点：用空气作为低位热源，取之不尽，用之不竭，可无偿地获取；一机两用，具有夏季供冷和冬季供热的双重功能；不需要冷却水系统，省去了冷却塔、水泵及其连接管道；安装方便，机组可放在建筑物顶层或室外平台上，省去了专用的机房2）缺点：由于空气的传热性能差，所以空气侧换热器的传热系数小，换热器的体积较为庞大，增加了整机的制造成本。由于空气的比热容小，为了交换足够多的热量，空气侧换热器所需的风量较大，风机功率也就大，造成了一定的噪音污染。（1）制热量随室内温度的增高而减少：主要是由于室内温度的增高相应提高了冷凝温度，当冷凝温度提高后的工质液体节流以后其干度增加，液体量的减少必然导致系统从环境中吸收的汽化潜热减少，制热量也就相应减少。（2）输入功率随室内温度的增高而增加：由于冷凝压力相应提高后压缩机的压力比增加，压缩机对每千克工质的耗功增加，导致压缩机的输入功率增加。（3）制热量随环境温度的降低而减少：这主要是由于环境温度的降低相应降低了蒸发温度，当蒸发温度降低后的压缩机吸气温度也会下降，吸气比容增加使得系统的工质流量下降，制热量也就相应减少。当环境温度降低到0℃左右时，空气侧换热器表面结霜加快，此时蒸发温度下降速率增加，机组制热量下降加剧。（4）输入功率随环境温度的降低而下降：当环境温度降低时系统的蒸发温度降低，使压缩机的制冷剂流量减小，压缩机的输入功率也就下降。3、变工况特性：（1）制热量随室内温度的增高而减少（2）输入功率随室内温度的增高而增加（3）制热量随环境温度的降低而减少（4）输入功率随环境温度的降低而下降4、冬季除霜控制：1）结霜过程及其影响因素：霜层的形成是一个非常复杂的热质传递过程，与所经历的时间、霜层形成时的初始状态和霜层的各个阶段密切相关。根据霜层结构不同将霜层形成过程分为霜层晶体形成过程、霜层生长过程和霜层的充分发展过程三个不同阶段换热器结霜过程研究表明，影响换热器上霜层形成速度的因素主要有换热器结构、结霜位置、空气流速、壁面温度和空气参数。在结霜工况下热泵系统性能系数在恶性循环中迅速衰减：霜层厚度不断增加使得霜层热阻增加，使蒸发器的换热量大大减少导致蒸发温度下降，蒸发温度下降使得结霜加剧，结霜加剧又导致霜层热阻进一步加剧。2）除霜过程及其控制方法除霜方法：空气除霜：室外空气温度高于2—3℃采用；电热除霜：将电加热器放置在蒸发器上；热气除霜：可把一部分高压制冷剂旁通到蒸发器进行除霜，也将供热工况转变为制冷工况进行除霜。空气源热泵的除霜控制方法：（1）定时除霜法（2）时间—温度法（3）模糊智能控制除霜法5、系统的平衡点：（1）热泵供热量与建筑物耗热量的供需矛盾：空气源热泵空调系统设计中需要解决的重要问题，就是机组供热量与建筑物耗热量的供需矛盾。应从三方面着手：经济合理地选择平衡点温度，合理选取辅助热源及其容量，热泵的能量调节方式。（2）最佳平衡点温度：以空气源热泵系统冬季运行耗能最少为目标确定的平衡点温度，称为最佳能量平衡点温度。如果按此平衡点选择热泵机组，就能够使整个系统获得最大的供热季节性能系数HSPF，即输入相应的功可获得最大的季节供热量。图中O点称平衡点，tO为平衡点温度四、水源热泵：1、定义：水源热泵机组是指以水为热源(汇)的可进行制冷/制热的一种整体式热泵机组，通常是水/空气