暖通空调系统的节能课件.ppt
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- 暖通 空调 系统 节能 课件
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1、南京工业大学暖通空调系统节能暖通空调研究所张广丽南京工业大学内 容1.建筑节能概述 2.暖通空调系统节能基础 3.暖通空调系统节能技术 4.管理与行为节能内 容1.建筑节能概述1.建筑节能概述 1.1建筑的概念 建筑:用特定围护结构从自然环境中分隔出 来的功能空间整体 建筑功能分类建筑民用建筑工业建筑公共建筑居住建筑目前所讲的“建筑节能”主要针对民用建筑工业建筑的节能潜力也非常大1.建筑节能概述1.1 建筑的概念建筑民用建筑工业建筑公共建1.2建筑与建筑设备的关系建筑设备包括暖通空调、建筑电气(强弱电)、建筑给排水等专业建筑是建筑设备依附的主体,建筑设计是建筑设备节能的重要基础建筑设备是实现建
2、筑功能的主要手段建筑与设备专业密切结合才能真正实现建筑的功能和节能1.2 建筑与建筑设备的关系建筑设备包括暖通空调、建筑电气(61.3建筑的能耗 建筑能耗的组成:建筑材料的生产和运输能耗 建造过程能耗 运行过程能耗(建筑能耗的主要部分)废弃拆卸处理能耗 用“全生命周期”评价建筑能耗 目前所讲的建筑节能主要针对“运行”能耗:维持室内环境能耗,包括建筑设备能耗、照明 能耗等 因此才有所谓“零能耗”、“负能耗”建筑6 1.3 建筑的能耗建筑能耗的组成:2023-1-2节能作为虚拟资源化石燃料能源化石燃料能源化石燃料能源化石燃料能源可再生能源利用可再生能源利用能源效率提高能源效率提高被动式技术和行为节
3、能被动式技术和行为节能虚拟能源虚拟能源无无碳碳替替代代能能源源低品位热源利用低品位热源利用2 0 2 2/1 0/1 1 节能作为虚拟资源化石燃料能源化石燃料能源2023-1-2节能是金字塔的塔基2 0 2 2/1 0/1 1 节能是金字塔的塔基1.4建筑节能措施 1)建筑群规划 区域:自然环境(地形、地表、气候等)与社会环境(周边建筑、交通、能源、污染源等)朝向:光照、空调辐射负荷、主导风向 高度与间距:光照、室外风环境 绿化:建筑群区域小气候 规模:根据使用功能及发展的适度规模 寿命:确保正常的使用寿命就是节能1.4 建筑节能措施1)建筑群规划 2)建筑设计 体型系数:建筑物接触室外大气的
4、外表面积 与其所包围的体积之比值体形系数越 小,维持室内环境的能耗越低 窗墙比:建筑物外表面积中窗所占的面积 比窗是外围护结构中的薄弱点 自然通风:不消耗动力的通风需要建筑 设计密切配合 自然光照明:不消耗能源的室内照明采 光和遮阳存在矛盾 绿化:改善外墙与屋顶热工性能维护2)建筑设计3)建筑设备 民用:给排水、电气、暖通空调等工业:还要增加工艺、动力、原材料及成品建筑设备的运行能耗构成建筑“运行”能耗的主要内容,在民用建筑中需要建筑专业密切配合,在工业建筑中还需要工艺专业密切配合。3)建筑设备 3)建筑材料及构件 材料:绿色、可持续建材 热工性能:传热系数、热惰性 墙体保温:外墙(外保温、内
5、保温)、内墙(邻室传热)窗:玻璃的热工性能、层数、气密性 双层幕墙:遮阳:内、外遮阳3)建筑材料及构件2.暖通空调系统节能基础2.1暖通空调系统概述暖通空调包括供热、通风与空气调节2.1.1空气调节系统1)空气调节的概念 定义:用人工方法对受控区域内空气的温度、湿度、速度及清洁度(俗称“四度”)进行调节,以满足人员和工艺的要求 必须具备对空气冷却和减湿的能力此特征将空气调节与制冷紧密联系起来2.暖通空调系统节能基础降低空调负荷是空调节能的关键之一从负荷的构成分析节能的途径(3)空调负荷的构成外部热源:通过建筑围护结构的传热负荷(墙、顶、地、门、窗等)内部热源:人员、照明、设备等新风:设计新风及
6、自然通风换气降低空调负荷是(3)空调负荷的构成外部热源:通过建筑围护结构围护结构传热围护结构传热隔热:把热量挡在室外。隔热:把热量挡在室外。传热的途径传热的途径夏季热源夏季热源:1 太阳辐射;太阳辐射;2 室外高温空气室外高温空气;3 室内散热室内散热 (设备、人体)(设备、人体)夏季问题:夏季问题:1 如何减少进入室内的热量如何减少进入室内的热量?2 已进入的热量如何排除已进入的热量如何排除?围护结构传热隔热:把热量挡在室外。传热的途径夏季热源:夏季问围护结构各部分的传热比例围护结构各部分的传热比例围护结构各部分所产生的采暖空调负荷的比例围护结构各部分所产生的采暖空调负荷的比例-以以50%节
7、能标准的居住建筑为例,节能标准的居住建筑为例,夏热冬冷地区夏热冬冷地区围护结构各部分的传热比例围护结构各部分所产生的采暖空调负荷的夏季、冬季典型日的负荷分布夏季、冬季典型日的负荷分布案例建筑案例建筑夏季、冬季典型日的负荷分布案例建筑Room 1-2 夏季负荷比例夏季负荷比例Room1 冬季负冬季负荷比例荷比例2468101214161820222400.10.20.30.40.50.60.70.80.9时 刻/HOUR传热量比例 南 向 重 质 内 保 温南 窗 太 阳 辐 射 得 热冷 风 渗 透 冷 负 荷窗 户 传 热 得 热R o o m 1 -2 夏季负荷比例R o o m1 冬夏季
8、策略夏季策略 外窗外窗 :太阳能辐射:遮阳太阳能辐射:遮阳 温差传热:提高热阻。温差传热:提高热阻。外墙:外墙:提高热阻;提高热阻;一定的蓄热能力。一定的蓄热能力。开窗通风:开窗通风:带走室内热量;带走室内热量;改善室内空气品质改善室内空气品质 (时段选择)(时段选择)夏季策略外窗 :19 墙体节能墙体节能1 9 墙体节能 2012.10绿色建筑评价标准20 改善屋顶热工性能改善屋顶热工性能 2 0 1 2.1 0 绿色建筑评价标准2 0 21 屋面绿化效果屋面绿化效果26.460.330405060对环境的影响对环境的影响2 1 外窗遮阳与保温外窗遮阳与保温外窗遮阳与保温23西窗百叶遮阳西窗
9、百叶遮阳百叶水平遮阳百叶水平遮阳 遮阳遮阳2 3 西窗百叶遮阳百叶水平遮阳 遮阳冬季传热的途径冬季传热的途径冷风冷风下雪下雪 失热:室外低温空气;失热:室外低温空气;得热:太阳辐射;得热:太阳辐射;室内设备,人体。室内设备,人体。1 如何减少室内热量的外泄?如何减少室内热量的外泄?-保温保温 2 如何增加室内热量?如何增加室内热量?冬季传热的途径冷风冬季问题:冬季策略冬季策略 外墙:外墙:提高热阻:提高热阻:抵抗热量流失抵抗热量流失 外窗:外窗:提高热阻:提高热阻:面积大小:面积大小:接受太阳辐射;接受太阳辐射;增加热损失增加热损失 提高气密性。提高气密性。冬季策略外墙:南向边庭室内卷帘遮阳南
10、向边庭室内卷帘遮阳 严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和5 5个不同的建筑气候区,除温和地区外,建设部个不同的建筑气候区,除温和地区外,建设部已经颁布实施了分别针对各个建筑气候区居住已经颁布实施了分别针对各个建筑气候区居住建筑的节能设计标准。建筑的节能设计标准。建设部所颁布的居住建筑节能设计标准的建设部所颁布的居住建筑节能设计标准的节能率为节能率为50%50%。严寒、寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和5 个不同的建负荷与能耗两个不同的概念 负荷的单位是负荷的单位是W W或者或者kWkW,它反映了建筑物的用能,它反映了建筑物的用能需求。负荷的大小,取决于当地气候条
11、件和围护需求。负荷的大小,取决于当地气候条件和围护结构的热工性能。结构的热工性能。能耗的单位是能耗的单位是kWhkWh。一定负荷的建筑,用能设备。一定负荷的建筑,用能设备的使用时间越长,能耗量就越大。的使用时间越长,能耗量就越大。负荷是基础,围护结构的隔热保温只是创造了节负荷是基础,围护结构的隔热保温只是创造了节能的必要条件,而只有通过设备和系统才有实质能的必要条件,而只有通过设备和系统才有实质性节能,才是节能的充分条件。性节能,才是节能的充分条件。即使是能效最高的设备,使用时间越长,能耗越即使是能效最高的设备,使用时间越长,能耗越大。大。负荷与能耗两个不同的概念夏季总能耗比例夏季总能耗比例外
12、窗:外窗:68%通风:通风:22%外墙:外墙:10%冬季总能耗比例冬季总能耗比例外窗外窗:28%冷风:冷风:46%外墙:外墙:26%夏季总能耗比例冬季总能耗比例室内自由温度测试案例室内自由温度测试案例50%节能房节能房 西堤西堤室内自由温度测试案例5 0%节能房 西堤左卧室窗户不左卧室窗户不遮阳遮阳左卧室窗户左卧室窗户有遮阳有遮阳左卧室窗户不遮阳左卧室窗户特点特点 夏季:夏季:太阳辐射是室内温度过热的主要因素;太阳辐射是室内温度过热的主要因素;房间无太阳辐射时,室内基础温度接近于室外空气平均温度;房间无太阳辐射时,室内基础温度接近于室外空气平均温度;墙体内表面温度对室内热舒适影响大。墙体内表面
13、温度对室内热舒适影响大。冬季:冬季:太阳辐射是室内补热的重要热源;太阳辐射是室内补热的重要热源;室内外最大温差在室内外最大温差在20-25以内。以内。特点夏季:夏热冬冷地区夏热冬冷地区住宅围护结构技术路线住宅围护结构技术路线 坚持被动式技术优先的原则坚持被动式技术优先的原则 通过围护结构等改善室内环境,尽量压缩采暖空调的启用时通过围护结构等改善室内环境,尽量压缩采暖空调的启用时间。间。围护结构节能技术路线围护结构节能技术路线 重点控制窗户的太阳辐射,增加窗户的传热阻重点控制窗户的太阳辐射,增加窗户的传热阻 基本维持外墙的现有热工水平基本维持外墙的现有热工水平 加强内墙和楼板保温加强内墙和楼板保
14、温 适度放宽体形系数适度放宽体形系数 良好的自然通风与采光良好的自然通风与采光 保持保持1次换气次数次换气次数夏热冬冷地区住宅围护结构技术路线坚持被动式技术优先的原则 2)空气调节系统的构成与分类(1)空气调节系统的构成 冷热源(主机)空气热湿处理设备(末端)流体动力设备(风机、水泵等)管路(风管、水管、蒸汽管、冷媒管等)调节控制部件(传感器、阀门等)2)空气调节系统的构成与分类2023-1-22 0 2 2/1 0/1 1b)按负担室内负荷的工作介质 全空气系统 全水系统 空气-水系统 冷剂系统(空气-冷剂系统)空调箱空调房间新风空调箱空调房间风机盘管空调房间室外机冷热源冷热水制冷剂室内机新
15、风空调箱b)按负担室内负荷的 全空气系统 空气-水系统(c)按送风空气来源 直流式(全新风)无交叉污染,能耗高 循环式(封闭式)能耗低,空气质量差 混合式兼顾空气质量与能耗d)按服务对象 工艺性以工艺过程与产品的质量为目的,兼顾人员 舒适性以室内人员的健康、舒适为目的2.1.2制冷系统1)制冷及制冷系统概念制冷:运用人工方法将受控区域内的热量转移到区域外部,实现热量由低温向高温处的传递需要外界作功利用制冷剂的相变来吸收(蒸发过程)和释放(冷凝过程)热量,实现冷量的定向迁移在向受控区域内“供冷”时,必须向区域外放热,而且放热量大于“制冷量”2.1.2 制冷系统 制冷系统的构成及制冷剂的循环从制冷
16、循环分析节能的途径 制冷系统的构成及从制冷循环分析制冷系统性能系数 各种表示方式性能系数COP(Coefficient of Performance)能效比EER(Energy Efficiency Ratio)季节能效比SEER 综合部分负荷性能系数IPLV(IntegratedPart Load Value)IPLV=ACOP100%+BCOP75%+CCOP50%+DCOP25%工程应用关注系统总产出/系统总能耗,即系统能效比暖通空调系统的节能课件2)热泵的概念 热泵是可以通过转换冷凝器与蒸发器的功能来实现供热的制冷装置通过消耗少量能量获得较多的热量,所以得到广泛的应用,有很好的发展前途
17、根据热源形式可分为空气源热泵地源热泵:包括土壤源(地埋管)、地下水、地表水(海、湖、江、河、污水等)2)热泵的概念 热泵是可以通过转换冷凝器与蒸发器的功能 空气源热泵空调器工作原理空气源热泵空调器工作原理 2012.10绿色建筑评价标准42空气冷却空气冷却 或加热或加热 压缩机压缩机室内热量排出到室外(夏季)室内热量排出到室外(夏季)提取室外热量(冬季)提取室外热量(冬季)室外机室外机室内机室内机冷媒带走室内热量(夏季)冷媒带走室内热量(夏季)或对室内加热(冬季)或对室内加热(冬季)空气源热泵空调器工作原理 冷热源末 端热泵系统举例:传统的大型空调系统冷热源末 端2.1.3供热系统1)供热的概
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