空调系统节能技术

LOGO五、空调系统节能技术建筑环境与设备工程雷文君主要内容空气调节基本知识家用空调节能户式中央空调节能大型中央空调节能1.空调基本知识空气调节：在某一特定空间，对空气温度、湿度、空气流动速度及清洁度进行人工调节，以满足人体舒适和工艺生产过程的要求。空调系统分类1舒适性空调工艺空调2集中系统半集中系统全分散系统处理设备设置不同3全空气系统全水系统空气-水系统冷剂系统承担负荷的介质不同满足要求不同1－温控器；2－毛细管；4－压缩机；6－冷凝器；10－蒸发器；3－排风门5－风扇电机；7－轴流风扇；8－新风门；9－离心风机；12－进风空气过滤器2.家用空调节能家用空调器类型热泵型电热型热泵辅助电热冷风型Phase1家用空调器节能技术压缩机节能活塞式Phase2旋转式Phase3涡旋式高效内肋管家用空调器节能技术蒸发器和冷凝器节能高效传热肋片亲水铝箔→钛金换热器合理排列复合纳米银TiO2，不会因为高温、氧化、污染、使用时间等原因老化，具自清洁和自除菌功能，比普通空调耗电量下降15%。家用空调器节能技术先进的节能控制手段变频控制控制压缩机电机转速和压缩机排量模糊控制使用预期算法和优化算法，通过模糊软件控制压缩机和风扇转速神经网路控制对参数进行学习、记忆、判断、联想处理，空调器按人感觉的最舒适条件运转海尔07鲜风宝（变频系列）AIP电离净化技术，创造A级洁净度“双新风”专利技术，保温加氧，创造A级含氧度定温除湿技术，可设定范围为35％-70％，创造A级湿度正弦直流变频技术，超强省电健康负离子，清新空气VC发生层，释放健康维生素C健康聪明风，上下出风不吹人新型家用空调器新型家用空调器——海尔全球首台无氟变频物联网空调新型家用空调器——海尔全球首发除甲醛空调专用DSP控制芯片，温度的精确控制达到±0.5°，舒适感无与伦比全程PFC技术，功率因数达到0.999，空调能源利用率无限接近100%单转式变频压缩机，45W的低耗电状态下稳定运行，只相当于一个灯泡的电量。新型家用空调器——格力1HZ变频空调新型家用空调器——志高三超王超节能、超健康、超静音重装升级高效去除PM2.5会思考的空调像艺术品一样的空调最具颠覆意义的空调新型家用空调器——海尔天樽（2014）新型家用空调器——大金E-MAX空调冰晶蓝知性象征淡荷绿自然的清爽幻晶紫都市的高雅香槟金成功的印证大金E-MAX室外机大金独有摆动式压缩机钕元素磁阻式直流电机PAM脉冲调幅控制3.户式中央空调节能制冷量8-40kw；居住面积80-800m2建筑物的“毒瘤”常用户式中央空调系统户用冷/热风机组（风管式）室外机产生冷/热量，室内机组将室内回风(或回风与新风的混合空气)进行冷却或加热处理后，通过风管送入空调房间。常用户式中央空调系统风冷热泵冷热水机组室内侧空调冷热水被管道输送到空调房间末端装置。新型户式中央空调系统多联变频变制冷剂流量热泵空调系统（多联机，VRV）四面出风天花板嵌入式超薄型室内机多联机屋顶室外机组B常用户式中央空调系统户式燃气中央空调室外机以燃气为能源，夏天溴化锂吸收式制冷，制取7℃冷冻水；冬季由热水燃烧器加热其中盘管，产生45℃热水。4.1设计方案4.2冷热源节能4.3空气处理机组节能4.4水系统节能4.5风系统节能4.6运行管理中的节能技术措施4.7空调节能新工艺与新设备4.大型中央空调系统节能4.1设计方案①进行详细的负荷计算，不能估算。施工图设计阶段，必须进行热负荷和逐项逐时的冷负荷计算（from公共建筑节能设计标准5.1.1）。除在方案设计或初步设计阶段可使用热、冷负荷指标进行必要的估算外，施工图设计阶段应对空调区的冬季热负荷和夏季逐时冷负荷进行计算（from民用建筑供暖通风与空气调节设计规范7.2.1）。房间类型夏季冬季新风量温度相对湿度温度相对湿度℃%℃%m3/h.人特定房间≥2540-65≤2130-60≤50一般房间≥2640-70≤2030-6020-30大堂、过厅26-28-16-18-≤10②温湿度合理搭配，合理降低室内温湿度标准。设计方案(continue)③依据负荷特性划分内外区，或采用多分区空调大型建筑平面图外区（12个）内区（4个）热惰性大、热阻大的墙体材料可以视为内区房间房间朝向空调需求差异很大不同围护结构房间开窗面积内、外区划分影响因素南向房间:大量的太阳辐射得热北向房间:需要进行供暖设计方案(continue)④体育馆、影剧院、博物馆、商场等公共建筑采取：a.高速喷口诱导送风b.影剧院下送风或座椅送风c.分层空调a.高速喷口诱导送风b.影剧院下送风或座椅送风c)分层空调高大建筑物中，仅对下部工作区进行空调，而对上部较大空间不予空调,或夏季采用上部通风排热。超过10米体积超过10,000m3对室内下部空间进行空调对上部空间不进行空调推荐采用分层空调方式公共建筑节能设计标准5.3.22分层空调高大厂房分层空调水平喷射送风同侧下部回风2B18m，单面侧送；2B21m，双侧对送回风口风速1.5-2.5m/s，风口底边距地0.2-0.3m空调区单(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。腰部水平送风分层空调气流组织基本形式(1)空调区单(双)侧送风，同侧下回风；非空调区无主要热源，屋顶排风，进风在屋面下形成贴附气流。腰部水平送风分层空调气流组织基本形式(2)空调区单(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。腰部水平送风分层空调气流组织基本形式(3)空调区单(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，夹层机械或自然通风。腰部水平送风分层空调气流组织基本形式(4)空调区单(双)侧送风，同侧下回风；非空调区无通风措施腰部水平送风分层空调气流组织基本形式(5)分层空调冷负荷组成自身冷负荷非空调区的对流热转移负荷非空调区的辐射热转移负荷中庭空调与防排烟常用方案（sup.）由下部负荷设空调送风，水平送风隔断上、下空间，夏季无排风或设机械排风；只考虑夏季排风和地面采暖，不设空调。工程实例——青岛维多利亚广场3F4F5F6F三层中庭采暖平面图屋顶机械排风中庭喷口送风设计方案(continue)⑤办公或商业服务建筑群、宾馆，可采用如下方式:a.新风机组＋风机盘管布置灵活；过渡季无法充分利用室外风b.变风量系统节能；昂贵⑥室内局部热源就地排除4.2冷热源节能规范条文（GB50736-2012）8.1.1供暖空调冷源与热源应根据建筑物规模、用途、建设地点的能源条件、结构、价格以及国家节能减排和环保政策的相关规定等，经过综合论证确定，并应符合下列规定：1.有可供利用的废热或工业余热的区域，热源宜采用废热或工业余热。当废热或工业余热的温度较高、经技术经济论证合理时，冷源宜采用吸收式冷水机组；2.在技术经济合理的情况下，冷、热源宜利用浅层地能、太阳能、风能等可再生能源。当采用可再生能源收到气候等原因的限制无法保证时，应设置辅助冷、热源；规范条文（GB50736-2012）3.不具备本条第1、2款的条件，但有城市或区域热网的地区，集中式空调系统的供热热源宜优先采用城市或区域热网；4.不具备本条第1、2款的条件，但城市电网夏季供电充足的地区，空调系统的冷源宜采用电动压缩式机组；5.不具备本条第1~4款的条件，但城市燃气供应充足的地区，宜采用燃气锅炉、燃气热水机供热或燃气吸收式冷（温）水机组供冷、供热；6.不具备本条第1~5款的条件的地区，可采用燃煤锅炉、燃油锅炉供热，蒸汽吸收式冷水机组或燃油吸收式冷（温）水机组供冷、供热；规范条文（GB50736-2012）8.天然气供应充足的地区，当建筑的电力负荷、热负荷和冷负荷能较好匹配、能充分发挥冷、热、电联产系统的能源综合利用效率并经济技术比较合理时，宜采用分布式燃气冷热电三联供系统；9.全年进行空气调节，且各房间或区域负荷特性相差较大，需要长时间地向建筑物同时供热和供冷，经技术经济比较合理时，宜采用水环热泵空调系统供冷、供热；7.建筑的夏季室外空气设计露点温度较低的地区，宜采用间接蒸发冷却冷水机组作为空调系统的冷源；规范条文（GB50736-2012）11.夏热冬冷地区以及干旱缺水地区的中、小型建筑宜采用空气源热泵或土壤源地源热泵系统供冷、供热；12.各有天然地表水等资源可供利用、或者有可利用的浅层地下水且能保证100%回灌时，可采用地表水或地下水地源热泵系统供冷、供热；10.在执行分时电价、峰谷电价差较大的地区，经技术经济比较，采用低谷电价能够明显起到对电网削峰填谷和节省运行费用时，宜采用蓄能系统供冷供热；13.具有多种能源的地区，可采用复合式能源供冷、供热。天然冷源1——地下水我国大部分地区，用地下水喷淋空气都具有一定的降温效果。“深井回灌”技术：夏季冷水送到喷水室去对空气进行减湿冷却处理。回水排入热深井2贮存起来，以备冬季使用；冬季对空气进行加热加湿处理，低温回水排入冷深井1贮存起来，以备夏季使用。天然冷源2——地道风由于夏季地道壁面的温度比外界空气的温度低很多，所以在有条件利用的地方，使空气穿过一定长度的地道，也能实现对空气冷却或减湿冷却的处理过程。天然冷源3——天然冰、水自20世纪70年代以来，国外兴起了利用天然冰储冷的空调技术的研究。夏季空调时，来自天然储冰池的冰水。此外还有深湖水、山涧水、溶洞水等思考：什么情况下采用吸收式制冷更利于节能？单效机~100℃左右热源，COP为0.7-0.8。双效机~150℃左右热源，COP为1.2-1.3。三效机~200℃以上热源，COP为1.6-1.7，目前无成熟产品燃煤或燃气锅炉制蒸汽，再利用蒸汽吸收式制冷，节能否?燃煤蒸汽锅炉：锅炉效率80%，双效机COP=1.3，从燃煤到制冷的综合效率为1.3*0.8=1.04。同样规模的电动压缩制冷机的COP=5.5。我国燃煤发电效率为30%，考虑15%的传输损失，从燃煤到末端用电的转换效率为0.3*0.85*5.5=1.4，高于吸收式制冷的1.04.什么情况下采用吸收式制冷更利于节能？(continue)直接通过直燃式吸收机燃烧燃气或燃油制冷，节能否?从燃煤到制冷的综合效率为能量转换效率为1.3（100%*1.3），大型燃气发电厂的发电效率为55%，考虑15%传输损失，燃气发电再电力制冷的综合转换效率为0.55*0.85*5.5=2.57，远高于吸收机1.3的能量转换率。Conclusion:无论锅炉制蒸汽，再蒸汽吸收式制冷，还是直接燃烧燃气或燃油吸收制冷，能源利用率均不如先在大电厂发电，再由电制冷。因此，一般情况下不提倡通过直接燃烧燃煤、燃气、燃油的吸收式制冷方式。什么情况下采用吸收式制冷更利于节能？(continue)有工厂余热或热电联产电厂余热时，采用吸收式制冷，可在夏季充分利用这些余热，替代常规的电压缩制冷，实现能量的充分利用。缺少电力供应的地区，吸收式制冷可被作为降低电力峰值负载的办法。冷热源节能(continue)冷热源节能措施重视冷热源部分负荷性能合理配置机组台数和容量大小（2－3台，一大一小）优先利用可再生能源多台制冷机并联运行时，不开启的制冷机前后的冷冻水、冷却水管阀门必须关闭，防止不必要的短路旁通及时调节供水温度，实现变水温调节。及时清洗冷凝器和蒸发器。正视区域供冷供热技术(sup.)为了集成应用可再生能源和未利用能源，必须正视区域供冷供热技术，并将其作为基础设施进行规划。72我国区域供冷项目，由于沿用传统空调设计方法，将通过单体建筑负荷指标得出的各建筑的空调负荷简单叠加，又不考虑同时系数，就会使系统容量远大于需求量（可达2.6倍），使管网输送温差常时保持在2～3℃。最终使水源热泵相对于空气源热泵的能效优势全部损失在输送能耗之中如果热电冷联供系统选用小型燃气轮机和余热吸收式制冷机的组合，在全供冷模式下，其一次能效率只比直接用电动离心机制冷高10%左右，输送能耗也会