“采暖、通风和空气调节节能设计”.ppt
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- 采暖 通风 空气调节 节能 设计
- 资源描述:
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1、“采暖、通风和空气调节节能设计”l室内设计温度:冬季越高越好;夏季越低越好。l建筑物的档次越高,则冬季室内温度也应该越高;夏季室内温度则应该越低。l使用人的职务越高,则冬季室内温度也应该越高;夏季室内温度则应该越低。l室内设计温度,冬夏倒置(VIP)。l室内设计温度,全年保持恒定。季季 节节 夏夏 季季 冬冬 季季 室内温度室内温度 24 26 28 22 20 18 新风负荷新风负荷 19.8 14.6 10.5 28.0 18.7 11.6 其其 它它 22.2 19.8 16.1 5.7 4.4 3.4 总总 计计 42.0 34.4 26.6 33.7 23.1 15.0 总总 节节
2、能能 率(率(%)0 18 36.6 0 31.6 55.5l实用供热空调设计手册:供暖时每降低1,节能1015%;供冷时每提高1,节能10%左右。l空调设备与系统节能控制:供暖时每降低1,节能510%;供冷时每提高1,节能1020%左右。l本标准编制时计算结果:供暖时每降低本标准编制时计算结果:供暖时每降低1,节能节能510%;供冷时每提高;供冷时每提高1,节能,节能810%。室内热环境的评价依据:ISO 7730 0.5PMV(热舒适指标)(热舒适指标)0.5 PMV=3 热(Hot)PMV=2 暖和(Warm)PMV=1 稍暖和(Slightly Warm)PMV=0 适中、舒适(适中、
3、舒适(Newtral)PMV=1 稍凉(Slightly Cool)PMV=2 凉快(Cool)PMV=3 冷(Cold)l室内所需新风量 Lo(L/S):Lo=RP PD+Rb ARP每人所需最小新风量,L/s;P室内人数;D变化系数;Rb单位面积最小新风量,L/(s.m2);A建筑面积,m2。l仅适用于低污染建筑,即建筑物内检出的污染负荷小于0.1 Olf。l若每人的最小总新风量低于7.5m3/s(27m3/h),必须对回风量进行校核并加强对回风的过滤作为补偿,过滤器对3m尘粒的过滤效率应高于60%。l修正后的回风量:L=7.5PDLo/l1.不能单一地认为人是室内仅有的污染源 (上海测试
4、结果也证实了);l2.CO2在大气中并不是一种污染物,只有当 其浓度500010-6时,才有害健康;l3.室内空气品质(IAQ),不是合格与否的 问题,客观上应把它看成是满足人们要求 的程度,即满意度;进行评价时应该以“可接受程度可接受程度”来反映。lASHRAE 62-2001标准:标准:对于出现最多人数的持续时间少于少于3 h的房间,所需新风量可按室内的平均人数确定,该平均人数不应少于最多人数的1/2。l如:最多容纳1000人的商场,若取平均人数为600人,则新风量为:20m3/h.p600p=12000m3/h,而不是取:1000p20m3/h.p=20000m3/hl采暖系统南北分环。
5、l采暖系统制式的选择原则:保证能分室(区)进行室温调节。l室内明管散热量约占采暖负荷的20%左右;所以必须计算室内明管的散热量,并相应地减少散热器数量。实际工程中可按散热量的60%扣除。l高大空间,宜采用辐射供暖(低、中、高温)。暖通规范规定:“各平联环路间(不包括公共段)的压力损失差额,不应大于15%”。1)手动平衡阀的设计排布原则手动平衡阀的设计排布原则 l应分级安装,即干管、立管、支管路上均应安装;l各个并联支管路上应同时安装。支管平衡阀立管平衡阀主管平衡阀。支管平衡阀支管平衡阀立管平衡阀立管平衡阀主管平衡阀主管平衡阀 自动平衡阀(Automatic Balancing Valve),一
6、般应用于流量固定流量固定的场合。进行设计布排时,应注意以下原则:l宜安装在末端装置如风机盘管和空气处理机组上;l在末端安装了自动平衡阀的系统,支路和立管不需要再安装自动平衡阀;l冷冻机或锅炉出口宜安装自动平衡阀,以避免这些设备过流。l自力式压差控制器(Self-acting differen-tial pressure controller),是一种比例式压差控制器,它具有一定的比例压差范围,以适应变流量的需求;与手动平衡阀配合时,在稳定压差的同时,又可以进行流量精确设定。l自力式压差控制器通常与手动平衡阀配合使用,称作流量/压差平衡阀组或流量/压差调节器组合,通常也称为动态平衡阀组动态平衡阀
7、组,或自动压差平衡阀组,而被归于自动平衡阀的范畴,是一种非常精确的平衡设备;当每一个控制阀都配合这种阀门时,其阀权度接近1。自力式压差控制器的应用方式,如下图所示:l用于稳定立管间的压差;l用于稳定支路间的压差;l用于稳定控制阀上的压差。以上三种应用中,从平衡效果的角度来看,cba,尤其是c,如果系统中每个控制阀都与一个自力式压差控制器相联,从控制的观点看,这是最好的解决方案,因为控制阀的阀权度接近1;从性能价格比的角度看,b种方式的应用最多。l这是一种适用于风机盘管机组和水环热泵机组等末端设备上的阀门,是合手动平衡阀或自动平衡阀与电动二通阀功能为一体的阀门,其作用与两阀分开时是相同的,流量需
8、事先设定。这种组合方式可以有效地节省安装空间以及成本。l动态平衡电动调节阀,是一种合自动平衡阀和电动调节阀为一体的阀门,经简单设定最大流量值后,其流量即可根据实际需要在零零至最大值至最大值之间进行调整;而且,在工作压差范围内,管路系统的压差变化对调定值没有影响(只受控制温度影响),控制阀部分的阀权度较好,是一种自动化程度较高的平衡装置。l动态平衡电动调节阀,一般应用于变流量系统,且常用于新风机组、空气处理机组等大型末端设备。l引自民用建筑节能设计标准,但作了以下三点变更:1)将水泵铭牌功率改为设计工况点的轴功率;2)将典型设计日的平均值指标改为设计状态下的指标;3)规定了设计供回水温差。根据房
9、间面积、空间大小、人员多少和温湿度控制等对FCU的应用作了限制。主要思路与立足点:主要思路与立足点:1)室内空气质量的好坏,尤其是可吸入颗粒物的浓度控制;2)能源消耗的多少(这是最主要的);3)结合室外气候补偿,进行集中控制;4)维护管理的费用和方便程度;等等。l特点:特点:VAV空调系统,是全空气空调系统的一种形式,所以它具备全空气系统的一些特点;与CAV系统相比,它具有在同一风系统内可以进行不同空调区域的温度控制;从而它综合了全空气CAV和FCU+FA系统两者的优点。lVAV系统节能的主要途径:系统节能的主要途径:1)运行节能:通过固定送风温度、改变送风量的方式适应负荷的变化。此外,随着风
10、量的改变,风机的输送能耗相应变化。l2)设计状态的节能:CAV系统的总风量LCAV,是取各房间所需最大送风量之和;VAV系统由于具有自动输送到需要的区域的特点,其总风量LVAV是取各房间逐逐时风量之和的最大时刻值时风量之和的最大时刻值。由于LVAVLCAV,所以在设计状态下VAV系统AHU的风机轴功率就小于CAV系统,NVAV NCAV,当然也就节能。l全空气空调系统节能的主要途径,是最大限度全空气空调系统节能的主要途径,是最大限度的利用室外低比焓空气来冷却空调空间,推迟的利用室外低比焓空气来冷却空调空间,推迟启动和提前停止冷水机组,减少冷水机组的运启动和提前停止冷水机组,减少冷水机组的运行时
11、间和相应的能源消耗。行时间和相应的能源消耗。l实施本条文要求的关键因素:实施本条文要求的关键因素:1)必须有与全新风运行相对应的排风系统;2)新风口新风管应满足最大新风量的要求;3)如采用变新风比运行模式,机房宜靠近外 墙布置;4)配置必须的自动控制系统。1)双风机空调系统)双风机空调系统:“定风量送风机定风量送风机 +定风量回风机定风量回风机”送、回风机定速运行,通过焓值控制调节新风、回风和排风阀的开度,改变新风量。新风比连续可调。2)单风机空调系统:单风机空调系统:“定风量送风机定风量送风机+室内变风量排风机室内变风量排风机”功能同1),只是手段不同。特点是排风机不放在AHU内,所以更加灵
12、活。3)双风机空调系统:)双风机空调系统:“定风量送风机定风量送风机 +定风量排风机定风量排风机”系统形式与 2)类同,但功能不完全相同,差异在于冬季过渡季,由于排风量不能连续调节,因此当采用最小新风比导致室温过高时,不得不采用全新风方式,但这时有可能导致室温过低而需要用热水加热全部新风;不能象1)、2)那样可通过调节新风比来满足要求(某些时段可不加热)。l Y=X/(1+XZ)Y修正后的系统新风量在送风量中的比例:Y=Vot/Vst X未修正的系统新风量在送风量中的比例:x=Von/Vst Z需求最大房间的新风比:Z=Voc/VsclVot修正后的总新风量,m3/h;lVst总送风量,m3/
13、h;lVon系统中所有房间的新风量之和,m3/h;lVoc需求最大的房间的新风量,m3/h;lVsc需求最大的房间的送风量,m3/h。l特征:特征:外区空调负荷随季节改变,内区基本上不受室外气候条件变化的影响。l内、外区的划分方法:内、外区的划分方法:1)进深和室内冷负荷较大的建筑,如商场可根据“负荷平衡法”划分内、外区。基本原则是:若冬季室内空调冷负荷Qc(W)大于围护结构的热负荷Qh(W);当房间面积为A(m2)时,该房间的空调冷负荷指标为:qc=QcQh/A;则外区面积为:Ae=Qh/qc 据此可确定内、外区的分界线。2)结合室内建筑分隔进行分区:对于大型办公类建筑,房间进深不象商场那么
14、大,因此,根据室内建筑的分隔进行分区是比较恰当的。分隔墙距离外墙通常为35m。内、外区对空调的需求存在很大差异,因此宜分别配置空调系统。这样:l可以根据不同的负荷情况分别进行空气处理;避免冬季空气处理时的冷热抵消损失;l为内区充分利用室外空气进行免费空调创造条件;l获得最佳的空调效果;l方便运行管理,取得最大的经济效益和节能效益。l内、外区合用一个空调系统:由于冬季负荷性质不同,必然要在送风末端设再加热装置。这样,不可避免会有冷、热抵消出现。l内区采用全空气VAV空调系统,外区采用FCU空调系统。l内区采用全空气VAV空调系统,外区采用全空气CAV空调系统。l内、外区合用全空气VAV空调系统,
15、外区采用末端再加热方式(使用灵活性高,相当于四管制系统,是目前国内、外较流行的方式)。水环热泵空调系统的节能性,是通过对水环热泵空调系统的节能性,是通过对 建筑物内区余热的利用程度来体现的。建筑物内区余热的利用程度来体现的。目前,国内在应用上存在一定的混乱。目前,国内在应用上存在一定的混乱。本条明确了水环热泵空调系统的适用条件:本条明确了水环热泵空调系统的适用条件:1)要有大量的余热:意思是基本上能弥补围护结构冬季的耗热量。2)余热量的提供必须稳定的。3)要做技术经济比较。水环热泵在夏季运行时,COP较低,与水冷螺杆、离心机组无法相比,相形之下是不节能的;所以,要作全年的技术经济分析与比较。l
16、最近,有报导(广州大学):认为水环热泵在夏热冬暖地区应用,也能取得一定的综合效益。将经过热质处理的室外空气送入FCU再送入室内,存在以下弊端:lFCU运行与否、或处于不同转速下运行,新风量会发生较大的变化;由于新风量的需求与室温控制没有严格的对应关系,有可能造成新风量不足。l经过热质处理的新风,温度已远远低于回风温度,两者混合后,会使FCU换热器的传热温差减小,制冷能力降低。l导致室内换气次数的下降。回收的能量十分可观,显热能效比:COPh=Q /NQ回收的能量,W;N热回收消耗的能量,W。季节 冬季(t=12)夏季(t=8)能源 矿物能供热 电热 COPh 4.54 15.13 1.68 能
17、量是资源,不是“取之不尽,用之不 竭”,最终将枯竭。排风热回收,既能取得节能效益和环境 效益,也能取得经济效益。设计时应结合具体情况进行技术经济分 析,特别是全年应用的热回收设备,必 须关注过渡季的使用效果。新风量与排风量不宜相差太悬殊,否则 投资增大,回收能量减少。当采用转轮换热器回收热能时,新风机 宜位于转轮之前;排风机宜位于转轮之 后。热回收装置的新风管和排风管,均应设 旁通阀,以便在过渡季不进行热回收时 ,新风和排风可不经过热回收器,减 少风机的能耗。空气进入热回收器之前,必须进行过 滤处理。1)土建风道普遍存在渗漏问题,很难杜 绝,也不好检查。2)土建风道的热容量特别大,使预热或预
18、冷的能量消耗增加,时间增长。3)土建风道很难做好绝热,热损失大。4)调查发现,确有不少工程因采用土建风 道,最后不得不进行改造的教训。1)采用闭式循环;2)两管制;3)分区两管制;4)四管制;5)一次泵系统、一次泵变速调节;6)二次泵系统;7)供、回水温差t 5;技术可靠、经济合理 时,宜加大t;8)优先考虑采用高位膨胀水箱。一次泵定流量水系统一次泵定流量水系统Ts2TR1TR2Ts1l通过蒸发器的冷冻水流量不变l一台冷水机组配置一台冷冻水泵 l系统中负荷侧冷负荷减少时,通过减小冷冻水的供、回水温差来适应负荷的变化,因此在绝大部分运行时间内,空调水系统处于大流量、小温差的状态,不利于节约水泵的
19、能耗l末端的冷却盘管上,安装有两通调节阀 l旁通管上装有压差旁通阀,可根据末端两通调节阀引起的压差变化来调节压差旁通阀的开度,从而调节旁通水量,如图所示。当末端负荷增大时,旁通管内水流向为从左到右;当末端负荷减小时,旁通管内流向为从右到左 l l冷冻水循环泵冷冻水泵:应根据整个系统的设计阻力(包括冷水组、末端、阀门、管路等)及设计流量进行选取l旁通管和压差旁通阀的设计:旁通管和压差旁通阀的设计流量为最大单台冷水机组的额定流量l冷水机组的加机以系统供水设定温度Tss为依据,当供水温度Ts1Tss误差死区时,并且这种状态持续1015min,另一台冷水机组就会启动投入运行l冷水机组的减机:以旁通管的
20、流量为依据,当旁通管内的冷冻水从供水总管流向回水总管,并且流量达到单台冷冻机设计流量的110120,如果这种状态持续1520min,控制系统会关闭一台冷冻机l水泵控制水泵与冷水机组一一对应,联动控制l压差旁通阀控制:根据末端负荷变化进行流量调节。然后通过两通阀调节引起的压差变化来调节压差旁通阀的开度,从而调节旁通水量二次泵变流量系统二次泵变流量系统 Ts2TR1TR2Ts1l冷冻水循环泵:一次泵和二次泵的扬程,分别按一次水环路和二次水环路的压降进行选择l旁通管的设计:旁通管的设计流量,取单台额定流量最大的冷水机组的额定流量l冷水机组的加机:以系统供水设定温度Tss为依据的。当系统供水温度Ts1
21、Tss误差死区时,并且这种状态持续1015min,另一台冷水机组就会启动投入运行l冷水机组的减机:常用的减机控制是以旁通管的流量为依据。当旁通管内的冷冻水从供水总管流向回水总管,并且流量达到单台冷冻机设计流量的110120,如果这种状态持续1520min,控制系统会关闭一台冷冻机l1020作为误差死区 l冷水机组的负荷调节机组侧常用的一种优化控制逻辑是机组供水设定温度重置。当机房采用自动控制时,DDC会通过系统供水设定温度Tss、机组回水温度TR1-等计算出该负荷下机组最佳的出水设定温度,也就是一个新的Tcs。同时机组本身以机组供回水温差为依据,通过调节压缩机进口导叶开度来调节负荷,从而达到节
22、能的目的。l水泵变速控制二次泵水系统中有一组定流量一次泵和一组变流量二次泵。系统末端安装两通控制阀,系统最远端的压差信号通过DDC控制器与系统设定压差相比,并通过DDC控制二次水泵上的变频调速装置(VFD),调节二次水泵的转速,从而调节系统的水量一次泵和冷水机组一一对应,联动控制l可以消除一次泵定流量和二次泵系统的“低温差综合症”(供、回水温差过低)l能够保持冷水机组始终在高效率区运行l能根据末端负荷的变化,调节经过水泵及冷水机组的流量,使水泵能耗大幅度减少l冷水机组和水泵台数不必一一对应,它们的台数变化和启停可分别独立控制l一次泵变流量系统省去了一次泵(定速水泵),节省了初投资,节省了机房面
23、积一次泵变流量系统的典型配置一次泵变流量系统的典型配置 Ts2TR1TR2Ts1l一次侧配置变速泵,冷水机组配置自动截止阀l与二次泵变流量相比,旁通管上多了一个控制阀,当系统水量小于单台冷水机组的最小允许流量时,旁通阀打开,旁通一部分水量使冷水机组运行在最小允许流量之上。l最小流量由流量计或压差传感器测得。系统末端仍然安装二通调节阀l水泵的转速由系统最远端压差的变化来控制l冷水机组和水泵的台数不必一一对应,启停可分开控制。l冷水机组的最大流量:取决于蒸发器能承受的压降 l冷水机组的最小流量:影响到蒸发器的回油性能、控制的稳定性和换热效果等 l冷水机组应具有尽可能低的最小流量,最好是低于设计流量
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