对民用建筑中暖通空调几项重点节能设计措施的探讨(ppt 40页).ppt
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1、对民用建筑暖通空调系统 几项重点节能设计措施的探讨 山东省建筑设计研究院 于晓明 2008年1月 主 要 内 容 n1 室内设计计算温度的取值问题 n2 冷热负荷的计算 n3 采暖系统的设计 n4 空调冷冻水系统的设计 n5 采暖与空调水系统的补水及定压设计 n6 空调冷却水系统的设计 n7 空调风系统的设计 n8 通风系统的设计 n9 冷热源设备的选型 n10 室温调控 n11 冷热量计量 n12 水力平衡装置的设置 1 室内设计计算温度的取值问题 n在冬季供暖工况下,室内计算温度每降低1,能耗可减少5%10%左 右; n在夏季供冷工况下,室内计算温度每升高1,能耗可减少8%10%左 右。
2、n为了节省能源,应避免冬季采用过高的室内计算温度,夏季采用过 低的室内计算温度。国家标准公共建筑节能设计标准GB50189-2005 第3.0.1条及我省的工程建设标准公共建筑节能设计标准DBJ14-036- 2006第4.1.3条和居住建筑节能设计标准DBJ14-037-2006第5.1.3条,都对典 型民用建筑室内采暖与空调室内设计计算温度的取值标准进行了规 定,办公室、居住等建筑的冬季采暖不宜高于20,公共建筑一般房 间的夏季空调不宜低于25。 n对于实施分户热计量对流采暖的住宅建筑,室内计算温度应按相应 的设计标准提高2; n对于计算全面地面辐射供暖系统,室内计算温度的取值可按相应的
3、设计标准降低2,或将计算耗热量乘以0.90.95的修正系数(寒冷地区 乘以0.9,严寒地区乘以0.95)。 2 冷热负荷的计算 n国家标准采暖通风与空气调节设计规范GB 50019-2003中 的6.2. 1条和公共建筑节能设计标准GB50189-2005中的第 5.1.1条,已经明确规定必须进行热负荷和逐项逐时的冷负 荷计算,并列为强制性条文。 n目前,有些设计人员,在施工图设计阶段,往往不加区别地 将设计手册或技术措施中提供给方案设计和初步设计时 估算冷热负荷用的单位建筑面积冷、热负荷指标,直接用 来作为确定施工图设计阶段空调与采暖冷、热负荷的依 据。由于负荷估算偏大,导致了冷热源设备装机
4、容量偏 大、水泵配置偏大、末端设备偏大、管道直径偏大的“四 大”现象。其结果是工程的初投资增高,运行费用和能耗 增大,给国家和投资方造成巨大损失。 3 采暖系统的设计 n采暖系统设计得合理,采暖系统才能具备节能运行的功能。无论是 住宅还是公建,合理设计节能采暖系统的主要原则有:一是采暖系 统应能保证对各个房间(楼梯间除外)的室内温度能进行独立调控; 二是便于实现分户或分室(区)热量(费)分摊的功能;三是管路 系统简单、管材消耗量少、节省初投资。因此,对所有民用建筑室 内热水集中采暖系统的设计都要满足上述三个原则的要求。 n(1)新建住宅热水集中采暖系统应采用共用立管、分户独立循环 的系统,常用
5、的采暖系统形式如下: n1) 下供下回(下分式)水平双管系统。 n2) 上供上回(上分式)水平双管系统。 n3) 下供下回(下分式)全带跨越管或装设分配阀(H阀)的水平单管 系统。 n4) 放射双管式(章鱼式)系统。 n5) 低温热水地面辐射供暖系统。 3 采暖系统的设计 n(2)公共建筑的集中采暖系统管路宜按南、北向分环布置,常用的 采暖系统形式如下: n1) 上供下回垂直双管系统。一般用于四层及四层以下的建筑。 n2) 下供下回垂直双管系统。一般用于四层及四层以下的建筑。 n3) 上供下回全带跨越管(或装置H分配阀)的垂直单管系统。一般用于 五层及五层以上建筑。立管所带层数不宜大于十二层。
6、 n4) 上供下回垂直单双管系统。一般用于十二层以上的建筑,也可应 用于四层以上的建筑。组成单双管系统的每一级双管系统不应超过 四层。 n5) 水平双管系统。该系统一般用于低层大空间采暖建筑(如汽车库 、大餐厅等)。各环路负荷应尽可能均衡,各环路管径应不大于 DN25。 n6) 水平单管系统。一般用于低层大空间采暖建筑,当需要单独调节 散热器散热量时,应采用全带跨越管(或装置H分配阀)的水平单管系 统,否则可采用水平串联式系统。 3 采暖系统的设计 n7) 低温热水地面辐射供暖系统。公共建筑中的高大空间如大堂、候 车(机)厅、展厅等处,宜采用辐射供暖方式,或采用辐射供暖作 为补充。当与散热器系
7、统合用时,应注意其对水温和水压的不同要 求,必要时应分开设置。 n8) 高层建筑竖向分区供暖系统。适用于系统静水高度超过50m、或外 网供水压力低于系统静水压力、或超过散热器的承压能力的采暖系 统。低区系统的高度取决于室外热网的压力和散热器的承压能力, 可能情况下应尽可能利用外网压力,降低高区负荷。当热媒为低温 热水时,宜采用板式换热器进行换热。 n9)高层建筑直连供暖系统。当热网供水压力不能满足系统运行要求、 或者热网静水压力低于系统静水高度,并且热网供水温度较低时, 宜采用直连供暖技术使建筑采暖系统与外网直接连接。高层直连供 暖技术由加压泵组和压力隔断的专利技术构成,第一代的压力隔断 产品
8、为断流器和阻旋器,系统为开式运行;第二代的压力隔断产品 为阻断器,系统闭式运行,安装高度不受限制。 3 采暖系统的设计 n(3)在选配供热系统的热水循环泵时,应计算循环水泵 的耗电输热比(EHR),并应标注在施工图的设计说明 中。EHR值应符合下式要求: EHR = N/Q EHR A(20.4+L)/t 式中:N 水泵在设计工况点的轴功率,kW; Q 建筑供热负荷,kW ; 电机和传动部分的效率,按表1选取; t 设计供回水温度差,按照设计要求选取; A 与热负荷有关的计算系数,按表1选取; L 室外主干线(包括供回水管)总长度,m; 3 采暖系统的设计 a 与L有关的计算系数,按如下选取或
9、计算: 当L400m时,a = 0.0115; 当400L1000m时, a = 0.003833 + 3.067/L; 当L1000m时,a = 0.0069。 表1 电机和传动效率及EHR计算系数 4 空调冷冻水系统的设计 n国家标准采暖通风与空气调节设计规范GB 50019-2003 的第6.4.11条规定:“设置2台或2台以上冷水机组和循环水 泵的空气调节水系统,应能适应负荷变化改变系统流量 ,并宜按照本规范第8.5.6条的要求,设置相应的自控设 施 ”。目前,常用的空调冷冻水系统有以下几种形式: n(1)一次泵定流量系统。系统较小或各环路负荷特性 或压力损失相差不大时,宜采用负荷侧变
10、流量、冷源侧 定流量的一次泵定流量系统,如图1所示。采用一次泵 定流量泵系统时,应按下列要求设计: 4 空调冷冻水系统的设计 1分水器 2 集水器 3 冷水机组 4 动态水力平衡阀 5 冷冻水循环泵 6 止回阀 7 静态水力平衡阀 8 压差控制器 9 电动调节阀 10 冷冻水备用泵 11 末端风机盘管 12 电动两通阀 13 电动阀 图1 一次泵定流量系统 4 空调冷冻水系统的设计 n1) 风机盘管的回水管上应设置浮点式电热阀,也可采用传统等电动 两通阀(对房间温度控制要求不高时)或电动两通调节阀(对房间 温度控制要求较高时)。前者与比后两者相比,具有控制精度高、 运行稳定性强、无噪声、体积小
11、等优点;新风机组、组合式空调器 的回水管上,应设置动态平衡电动调节阀或电动两通调节阀。前者 只受房间温度设定控制,不受外网压力波动的影响,比后者具有更 好的调节特性和更长的使用寿命。 n2) 应在总供回水管之间设旁通管及由压差控制的旁通电动调节阀, 旁通管管径应按 1台冷水机组的冷冻水流量确定。 n3) 冷水机组和冷冻水循环泵之间宜采用一一对应的连接方式。当采 用方式连接困难时,可采用共用集管连接,但此时应在每台冷水机 组的入口或出口水管道上设置电动隔断阀,并应与对应的冷水机组 和水泵连锁开关。 n4) 应密切与电器专业配合,做好自动控制设计,使系统能够根据空 调负荷的变化,自动控制冷水机组及
12、循环水泵的运行台数。 4 空调冷冻水系统的设计 n(2)一次泵变流量系统。具有较大空调水泵节能潜力的大型系统 ,在确保设备的适应性、控制方案和运行管理的可靠性的前提下, 可采用冷源侧和负荷侧均变流量的一次泵变流量系统,且一次泵为 变频调速泵,如图2所示。采用一次变流量泵系统时,应按下列要 求设计: 1分水器 2集水器 3冷水机组 4电动隔断阀 5冷冻水循环泵 6止回阀 7静态水力平衡阀 8压差控制器 9电动调节阀 10末端风机盘管 11电动两通阀 图2 一次泵变流量系统 4 空调冷冻水系统的设计 n1) 末端装置的回水管上应设置“慢开/慢关”型的浮点式电热阀或电动 两通调节阀,且多台末端设备的
13、启停时间宜错开。 n2) 应选择蒸发器流量许可变化范围大,最小流量尽可能低的冷水机 组,如离心机30%130%,螺杆机45%120%,最小流量宜小于50%。 n3) 应选择蒸发器许可流量变化率大的冷水机组,每分钟许可变化率 宜大于30%。 n4) 冷水机组和水泵台数可不对应设置,其启停分别独立控制,水泵 转速一般由最不利环路的末端压差变化来控制。 n5) 冷水机组和水泵应采用共用集管的连接方式,并应在每台冷水机 组的入口或出口水管道上设置与对应的冷水机组连锁开关电动隔断 阀。 n6) 应在总供回水管之间设旁通管及由流量或压差控制的旁通电动调 节阀,旁通管管径应按单台冷水机组的最小允许冷冻水流量
14、确定。 n7) 1台冷水机组仍可采用一次泵变流量系统。 4 空调冷冻水系统的设计 n(3)二次泵变流量系统。系统较大、阻力较高,且各环路负荷特 性或阻力特性相差悬殊(差额大于50 kPa,相当于输送距离100m或送 回管道长度在200m左右)时,应采用在冷源侧和负荷侧分别设置一 级泵和二级泵的二次泵变流量系统,且一级泵为定流量运行,二级 泵宜采用变频调速泵,如图3所示。采用二次泵变流量系统时,应 按下列要求设计: 1分水器 2集水器 3冷水机组 4动态水力平衡阀 5冷冻水一次泵 6止回阀 7静态水力平衡阀 8压差控制器 9冷冻水二次泵 10冷冻水一次备用泵 11末端风机盘管 12电动两通阀 1
15、3电动阀 图3 二次泵变流量系统 4 空调冷冻水系统的设计 n1) 末端装置的回水管上应设置水量控制阀,具体设置方 法应符合4(1)中第1)条的要求。 n2) 冷热源侧和负荷侧的供回水共用集管(或分集水器) 之间应设旁通管,旁通管管径应按 1台冷水机组的冷冻 水流量确定,旁通管上不应设置因何阀门。 n3) 一级泵与冷水机组之间的连接方式及运行台数的控制 ,应符合4(1)中第3)、4)条的要求。 n4) 应根据系统的供回水压差控制二级泵的转速和运行台 数,控制调节循环水量适应空调负荷的变化。系统压差 测点宜设在最不利环路干管靠近末端处。 n(4)两管制及四管制系统。根据建筑物的具体情况, 在满足
16、舒适性要求的前提下,合理地设计负荷侧空调水 系统的制式,既可减少空调系统设备和管道的初投资, 又能降低空调水系统的运行能耗。负荷侧空调水系统的 制式,应按下列要求设计: 4 空调冷冻水系统的设计 n1) 不存在同时供冷和供热,只要求按季节进行供冷和供 热转换的空调系统,应采用两管制水系统。 n2) 当建筑物内有些空调区需全年供冷水,有些空调区则 冷、热水定期交替供应时,宜采用分区两管制水系统。 n3) 对于全年运行中冷、热工况频繁交替转换或需要同时 使用的空调系统,宜采用四管制水系统。 n(5)“一泵到顶”系统。空调冷冻水系统的静水压力不大 于1.0MPa时,竖向不宜分区,宜采取水泵吸入式的“
17、一泵 到顶”系统,以减少由于分区而增大土建与设备的一次 投资和电耗,并方便设备与系统的运行管理。 4 空调冷冻水系统的设计 n(6)空调冷(热)水系统的输送能效比(ER)应按下式计算, 且不应大于表2 中的规定值 。 ER= 0.002342 H/(T) 式中:H水泵设计扬程,m; T供回水温差,; 水泵在设计工作点的效率,%。 n 表2 空调冷热水系统的最大输送能效比(ER) 注:两管制热水管道系统中的输送能效比值,不适用于采用直燃式冷热水机组 作为热源的空调热水系统。 5 采暖与空调水系统的补水及定压设计 n(1)采暖和空调冷(热)水系统小时泄漏量是确定系统补水量、 补水管管径、补水泵流量
18、、水处理设备和补水箱容量的依据,应根 据空调系统的规模和不同系统形式按系统水容量进行计算,而不应 根据系统循环水量进行计算,二者相差很大。如依后者为计算依据 ,必然会造成补水量计算偏大,进而带来了补水管、补水泵、软水 设备、补水箱的选型偏大,结果造成设备的一次投资高且运行不节 能。 n(2)空调冷(热)水系统的水容量可参照表3估算,室外管线较长 时取较大值。 表3 空调水系统的单位水容量(L/m2建筑面积) 5 采暖与空调水系统的补水及定压设计 n(3)采暖与空调冷冻(热)水系统的小时泄漏量,宜 按系统水容量的1%计算;系统小时补水量取系统水容量 的2%,即系统小时泄漏量的2倍;补水泵流量宜取
19、系统 小时补水量的2.55倍,即系统水容量的510%。 n(4)闭式采暖与空调冷冻(热)水系统的补水定压点 宜设在循环水泵的吸入口处。采暖系统定压点的最低压 力应使系统最高点的压力大于大气压力10KPa,空调冷冻 (热)定压点的最低压力应使系统最高点的压力大于大 气压力5KPa。补水泵的扬程应保证补水压力比系统补水 定压点的压力高3050 KPa。空调水系统宜采用高位膨胀水 箱定压,该方式具有安全、可靠、消耗电力相对较少、 初投资低等优点。 6 空调冷却水系统的设计 n(1)冷却塔应布置在环境清洁、气流通畅、通风良好 、远离高温的地方,以确保其冷却效率。 n(2)多台冷却塔并联使用时,冷却塔之
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