(通風空調(diào)部分)第八章運行調(diào)節(jié)

1、第八章 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)與節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)的計算負荷是空調(diào)系統(tǒng)設備選型、管路設計的重要依據(jù)。根據(jù)第三章有關內(nèi)容，可知 計算負荷是一種最不利條件的負荷，這表明空調(diào)系統(tǒng)具有在最不利條件下工作的能力?？諝庹{(diào)系統(tǒng)實際運行過程中，室外的最不利工況只有在夏季最熱月和冬季最冷月的某幾天出現(xiàn)，室內(nèi)的熱濕負荷高峰在一年中也并不多見。因此，空調(diào)系統(tǒng)若不根據(jù)實際的負荷變化情況做出調(diào)整,而始終按最大負荷工作，則室內(nèi)空氣參數(shù)達不到設計要求，且造成空調(diào)系統(tǒng)冷量和熱量的不必要浪 費。所以，一個完善的空調(diào)系統(tǒng)應根據(jù)室外氣象條件和室內(nèi)負荷變化情況隨時進行調(diào)節(jié)，以達到一 種供需之間的平衡。第一節(jié)定風量空調(diào)系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)定風量空

2、調(diào)的特點是保持送風量全年固定不變，其風量不能隨負荷變化而改變。故這種系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)只能從改變送風溫度，調(diào)節(jié)新回風混合比等角度來考慮。利用焓濕圖分析空氣處理過程時，認為室內(nèi)空氣狀態(tài)參數(shù)是一點。但實際的室內(nèi)狀態(tài)參數(shù)是一個以該點為中心，以空調(diào)精度.過和二'為波動范圍的近似圖8-1室內(nèi)空氣參數(shù)允許波動區(qū)菱形區(qū)域。該區(qū)域稱溫濕度允許波動區(qū)，如圖8-1所示。空調(diào)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中，只要溫濕度參數(shù)在允許波動區(qū)即可。一、舒適性空調(diào)系統(tǒng)負荷變化時的調(diào)節(jié)舒適性空調(diào)系統(tǒng)對室內(nèi)溫濕度精度要求不高。在一般情況下，以滿足溫度要求為主，冬夏新風比可固定，過渡季全新風運行?，F(xiàn)以一次回風定風量空調(diào)系統(tǒng)為例，其調(diào)節(jié)過程有如

3、下幾種方式。（一）夏季室內(nèi)負荷變化時的調(diào)節(jié)過程一次回風系統(tǒng)空氣處理流程如圖8-2所示。該系統(tǒng)在夏季表冷器打開，加熱器關閉，向室內(nèi)供W名冷。調(diào)節(jié)過程焓濕圖見圖 8-3。設計工況下的空氣處理過程為：> C > > N。當余熱減N/少，余濕不變時， 熱濕比由；變?yōu)?，此時可調(diào)節(jié)冷水機組冷凍水的設定溫度，使露點溫度由L提W名高到L，滿足新的工況要求，調(diào)節(jié)過程為：> CL N 。這是一種實用節(jié)能的調(diào)節(jié)方N式。如果空調(diào)系統(tǒng)負荷由多臺冷水機組共同負擔，也可采用臺數(shù)調(diào)節(jié)的方式。即在部分負荷時，只運行其中一臺或幾臺冷水機組，達到設計負荷時，把全部機組投入使用。圖8-2一次回風系統(tǒng)圖8-3調(diào)

4、節(jié)冷凍水溫度（二）冬季調(diào)節(jié)過程冬季調(diào)節(jié)過程和夏季調(diào)節(jié)過程相反。即加熱器打開，表冷器關閉，新風和回風混合后被加熱器加熱，達到向室內(nèi)供熱的需要。調(diào)節(jié)過程焓濕圖見圖8-4。W呂設計負荷時調(diào)節(jié)過程：> C0 > N。如果在N/供暖初期，熱負荷較小，那么可適當降低熱水溫度，調(diào)節(jié)圖8-4調(diào)節(jié)熱水溫度過程為:W 5 0 N.N。水溫的調(diào)節(jié)可通過改變鍋爐供水溫度，或增減換熱器，使用臺數(shù)來實現(xiàn)。（三）過渡季調(diào)節(jié)過程大多數(shù)舒適性空調(diào)系統(tǒng)在過渡季停用。如有新風需要，則可采用全新風方式運行，同時把排風換氣系統(tǒng)投入使用。2003年春季我國部分地區(qū)發(fā)生了SARS疫情。醫(yī)學專家指出，新風可有效沖淡室內(nèi)空氣中病菌

5、的濃度，抑制病毒傳播。這樣，提高系統(tǒng)的新風量和全新風運行具有了更重要的意 義。二、工藝性空調(diào)系統(tǒng)負荷變化時的調(diào)節(jié)工藝性空調(diào)系統(tǒng)的室內(nèi)參數(shù)精度要求較高，調(diào)節(jié)過程相對復雜。根據(jù)室內(nèi)負荷變化和室外氣象 參數(shù)的不同而有不同的調(diào)節(jié)方式。（一）室內(nèi)熱濕負荷變化時的調(diào)節(jié)人員進出、燈具開啟及生產(chǎn)過程變化會使室內(nèi)熱濕負荷變動。室外氣象參數(shù)波動也會影響室內(nèi) 負荷。如果不做出相應調(diào)節(jié)，則室內(nèi)參數(shù)將超出允許波動范圍，所以必須根據(jù)變化隨時做出調(diào)整措 施。1 室內(nèi)余熱量變化，余濕不變常用的調(diào)節(jié)方法是定機器露點再熱調(diào)節(jié)法。此種調(diào)節(jié)方法適用于圍護結(jié)構(gòu)傳熱變化，室內(nèi)設備散熱發(fā)生變化，而人體、設備散濕量比較穩(wěn)定等類似情況。圖8-

6、5室內(nèi)狀態(tài)點波動8-6所示，先使送風狀態(tài)點由L預熱為0，這種變化過程的分析如圖 8-5所示。設計工況下，空 氣從L點沿；變化到N點。如果余熱減少，而余濕不變， 則熱濕比變?yōu)?；。室?nèi)狀態(tài)點也相應地由 N變?yōu)镹 "。 若N 仍在允許波動范圍內(nèi)， 則不用調(diào)節(jié)。若N 超出了允 許波動范圍，則應采取調(diào)節(jié)措施。 調(diào)節(jié)再熱量的方法如圖 再由；送風，達到室內(nèi)狀態(tài)點 N "。由圖可看出，N ”對N的偏離程度遠小于 N 對N的偏離程度, 且N “室溫允許波動范圍之內(nèi)。2 室內(nèi)余熱余濕均有變化室內(nèi)余熱余濕變化，導致熱濕比變化。新的熱濕比可能大于原來的熱濕比，也可能小于原來的熱濕比。如圖8-7所示

7、，在維持露點不變的情況下，新的狀態(tài)點N 偏離了原來的狀態(tài)N。當室內(nèi)熱濕負荷變化較小，空調(diào)精度要求不嚴格，且N 仍在允許范圍內(nèi)，則不必重新調(diào)節(jié)。如新的狀態(tài)點超出了允許參數(shù)范圍，則只能改變機器露點調(diào)節(jié)。一次回風系統(tǒng)改變機器 露點有如下幾種途徑。圖8-6定露點再熱調(diào)節(jié)圖8-7熱濕負荷變化導致狀態(tài)點偏離(1) 調(diào)節(jié)預熱器再熱量如圖8-8所示，在新回風混合不變時，提高預熱器的加熱量。加熱后的狀態(tài)點由原來的 M變?yōu)镸 。再絕熱加濕到L ，沿送風，達到N。(2) 調(diào)節(jié)新回風混合比如圖8-9所示，如室外氣溫較高，不需要預熱，可調(diào)節(jié)新回風混合比,使新的混合點C 位于過新機器露點L 的等焓線上，之后沿送風，達到N

8、。(3) 其它調(diào)節(jié)方法在運行調(diào)節(jié)過程中，還有一些其它的方法可以使用。如調(diào)節(jié)噴水室噴水溫 度或表冷器進水溫度，調(diào)節(jié)一、二次回風混合比，調(diào)節(jié)空調(diào)箱旁通風門等。但無論采用哪種方法， 都應根據(jù)系統(tǒng)的特點，經(jīng)技術經(jīng)濟分析后選用。圖8-8改變預熱器加熱量變露點調(diào)節(jié)圖8-9改變新回風混合比變露點調(diào)節(jié)3 多服務對象空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)上述的各種調(diào)節(jié)方法都是針對一個服務對象。但實際的空調(diào)系統(tǒng)面對多個服務對象，即多個房間。以如圖8-10所示的三個房間為例。它們的室內(nèi)設計參數(shù)相同，但各房間負荷不同，熱濕比分別為J、遼和；3。在；1、 ；2和；3相差不大的情況下，可根據(jù)其中一 個最主要房間的角系數(shù) ；2確定送風狀態(tài)。雖然另

9、外兩個房間的狀態(tài)點雖然偏離了設計工況，但仍在 允許波動范圍內(nèi)，符合設計要求。當；1、；2和；3相差較大時，可在每個空調(diào)房間設再熱器，對空氣進行再熱，根據(jù)需要采用不同的送風狀態(tài)點（見圖8-11 ）。如仍不能滿足要求，則應按實際情況把負荷相近的房間劃分為一個系 統(tǒng)，每個系統(tǒng)分別進行調(diào)節(jié)。圖8-10同一送風狀態(tài)多房間的運行調(diào)節(jié)圖8-11不同送風狀態(tài)多房間的運行調(diào)節(jié)（二）室外氣象參數(shù)變化時的調(diào)節(jié)一年四季氣候的變更，使室外氣象參數(shù)發(fā)生很大的變化，空調(diào)系統(tǒng)應隨其變化做相應的調(diào)整。室外氣象參數(shù)對室內(nèi)參數(shù)的影響主要表現(xiàn)為以下兩個方面。一方面新風狀態(tài)參數(shù)有很大改變，另一 方面圍護結(jié)構(gòu)的冷熱負荷發(fā)生變化。室外空氣

10、狀態(tài)變化過程通常在焓濕圖上進行分析。若把全年各時刻干濕球溫度狀態(tài)點在焓濕圖上的分布進行統(tǒng)計，算出這些點全年出現(xiàn)的頻率值，就可得到一張焓頻圖，點的邊界稱氣象包絡線。 圖8-12上可顯示出室外空氣焓值的頻率分布。對于某一個空調(diào)系統(tǒng)可根據(jù)其特點，把焓頻圖劃分為若干個空調(diào)工況區(qū)，每一個工況區(qū)采用不 同的運行調(diào)節(jié)方法。下面以一次回風空調(diào)系統(tǒng)為例，根據(jù)焓頻圖分析其調(diào)節(jié)過程。1 第I區(qū)域 室外空氣焓值在hw1以下，屬于冬季寒冷季節(jié)。從節(jié)能角度考慮，可把新風閥門開最小，按最小新風比送風，加熱器投入工作。在一些冬季特別冷的地區(qū)，還應對新風進行預熱，防止過冷的新風和室內(nèi)回風混合產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。常規(guī)處理過程（見圖8-

11、13 ）為：W w .；T C1 T L1 T 01 T N1。一次加熱，也可在室外空氣和室內(nèi)空氣混合后進行（見圖N1W '£一8-13 ）:丨t C；T Gt O! T N1。仍參見圖8-13，如虛線所示，如果冬季不用噴水室而采N1一W J w231一用噴蒸汽加濕（CT 01）,則處理過程為：Tt C T O1T N1。對于有蒸汽源的地N1/方，這是經(jīng)濟實用的方法。圖8-12季節(jié)變化工況分區(qū)圖8-13 第I區(qū)域調(diào)節(jié)過程2 第n區(qū)域 如圖8-14所示，室外空氣焓值在 hwi和hLi之間。這時應是所謂的過渡季，即春季或秋季。如果仍按最小新風比混合新風，則混合點C 在hL1以上。

12、此時應增大新風量，使新回風混合點仍在hL1線上。之后噴循環(huán)水把空氣處理到露點，經(jīng)二次加熱后送到室內(nèi)。這種方法不但節(jié)約 能量，而且符合衛(wèi)生要求。室外空氣焓值等于hL1時，可采用100%新風。為了防止室內(nèi)正壓過大，可開大排風閥門，使正壓值維持在比較合理的水平。3 第n'區(qū)域該區(qū)域是室外焓值在冬夏的露點焓值之間的區(qū)域。如果室內(nèi)參數(shù)允許在一定的范圍內(nèi)波動，則新回風閥門不用調(diào)節(jié)，室內(nèi)狀態(tài)點隨著新風狀態(tài)而變化。如果室內(nèi)參數(shù)允許波動范 圍較小，則可將室內(nèi)狀態(tài)點調(diào)整到夏季的參數(shù)，采用n區(qū)的方法，即改變新風比進行調(diào)節(jié)。4.第川區(qū)域 見圖8-15，室外空氣焓值在hL2和hN2之間，這時已進入了夏季。室內(nèi)空

13、氣焓值大 于室外空氣的焓值。此時應關閉一次回風，采用全新風。冷凍水在此時應使用，對空氣處理過程由 降溫加濕（ W > L2）改為降溫減濕（ W" > l2）處理。圖8-14 第n區(qū)域調(diào)節(jié)過程圖8-15 第山區(qū)域調(diào)節(jié)過程5 .第W區(qū)域室外空氣焓值在hN2和hw之間。在這一階段內(nèi)，室外空氣的焓值高于室內(nèi)空氣的焓值。為了節(jié)約冷量，可采用最小新風比送風 上調(diào)節(jié)過程可歸納為圖8-17。（見圖8-16）,噴水室或表冷器進行冷凍減濕處理。以圖8-16 第W區(qū)域調(diào)節(jié)過程圖8-17 一次回風系統(tǒng)全年運行調(diào)節(jié)圖271第二節(jié)變風量空調(diào)系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)變風量空調(diào)系統(tǒng)是一種較先進的空調(diào)系統(tǒng)，它可根據(jù)

14、室內(nèi)負荷變化自動調(diào)節(jié)送風量。如果室內(nèi) 負荷下降，該系統(tǒng)在減少送風量，滿足舒適需要的同時，還具有非常顯著的節(jié)能效果。發(fā)達國家在 70年代就對變風量系統(tǒng)有所研究和應用。我國從80年代起對其進行研究，并在工程中應用。但因諸多方面的原因，我國變風量空調(diào)系統(tǒng)成功運行的工程實際極少。但從長遠的觀點看，這種系統(tǒng)很 有發(fā)展?jié)摿?，在此對其運行方式做以簡要介紹。一、室內(nèi)負荷變化時的運行調(diào)節(jié)變風量空調(diào)系統(tǒng)方調(diào)節(jié)方式復雜，種類繁多，但歸納起來主要有如下四種方式：1 使用節(jié)流型末端裝置進行調(diào)節(jié)當房間負荷變化時，裝在房間內(nèi)的溫控器發(fā)出指令，使末端裝置內(nèi)的節(jié)流閥動作，改變房間內(nèi)的送 風量。如果多個房間負荷減少，那么多個節(jié)流

15、閥節(jié)流，則風管內(nèi)靜壓升高。壓力變化信號送給控制 器，控制器按一定規(guī)律計算，把控制信號送給變頻器，降低風機轉(zhuǎn)速，進而減少總風量。系統(tǒng)原理 如圖8-18所示。調(diào)節(jié)過程的焓濕圖見圖8-19，設計工況下處理過程為：W.：_. cL二N。N/W負荷減少時處理過程為：:> C > N o節(jié)流型變風量末端裝置最大缺點是存在風壓n7耦合。當幾個房間節(jié)流減少風量后，會造成風管內(nèi)總壓升高，導致一些沒有負荷變化的房間風量增 大，如此形成連鎖效應，造成系統(tǒng)振蕩。圖8-18節(jié)流型變風量空調(diào)系統(tǒng)圖8-19節(jié)流型變風量系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程2 使用旁通型末端裝置進行調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理如圖8-20所示。在室內(nèi)負荷減少時，部分空氣

16、回至頂棚，并由回風道返加至空調(diào)器，系統(tǒng)總風量不變，它的優(yōu)點是在一定程度上可解決風壓耦合問題。隨負荷變化的調(diào)節(jié)過程見圖8-21。圖8-20 旁通型變風量空調(diào)系統(tǒng)圖8-21旁通型變風量系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程設計負荷下，處理過程是：W > C。負荷減少時，處理過程是：N3 使用誘導型末端裝置進行調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖8-22所示。溫控器根據(jù)室內(nèi)溫度變化控制誘導型末端裝置，改變誘導空氣量。滿足負荷變化需要。圖8-22誘導型末端變風量空調(diào)系統(tǒng)4 使用多風機變風量系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)多風機變風量空調(diào)系統(tǒng)，也稱變頻變風量空調(diào)系統(tǒng)。我國近幾年有較多文獻對此系統(tǒng)工作原理和性能做過探討。國內(nèi)有生產(chǎn)該種系統(tǒng)設備、配件的廠家，也 有較成功

17、的工程實例。系統(tǒng)原理如圖8-23所示。其調(diào)節(jié)過程為：室內(nèi)溫控器檢測室內(nèi)溫度，與設定溫度進行比較，當檢測溫度與設定溫度出現(xiàn)差值時，溫控器改變風機盒內(nèi)風機的轉(zhuǎn)速，減少送入 房間的風量，直到室內(nèi)溫度恢復為設定溫度為止。室內(nèi)溫控器在調(diào)節(jié)變風量風機盒轉(zhuǎn)速的同時，通圖8-23 變頻變風量空調(diào)系統(tǒng)過串行通訊方式，將信號傳入變頻控制器，變頻控制器根據(jù)各個變風量風機盒的風量之和調(diào)節(jié)空調(diào)機組的送風機的送風量，達到變風量目的。二、全年運行調(diào)節(jié)變風量空調(diào)系統(tǒng)全年運行調(diào)節(jié)有如下三種情況：1 .全年均為冷負荷，且負荷變化不大可以用沒有末端再熱的變風量系統(tǒng)。溫控器根據(jù)室內(nèi)溫度變化調(diào)節(jié)送風量，控制室內(nèi)參數(shù)維持 在允許波動區(qū)。

18、在過渡季用全新風運行，既省能，又能保證室內(nèi)空氣品質(zhì)。2 .各房間負荷變化較大可以用有末端再熱的變風量系統(tǒng)。送風量不能隨著負荷的減少而無限制降低。因為當風量減少到一定程度后，會帶來一系列問題，如新風量過少，室內(nèi)溫度分布不均等。所以當負荷很小時，通常啟動末端再熱裝置來加熱空氣，保持一定的室溫。最小送風量應不小于每小時4次的換氣量。調(diào)節(jié)過程見圖8-24。3 夏季冷卻和冬季加熱的變風量空調(diào)系統(tǒng)夏季冷卻和冬季加熱的變風量空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程如圖8-25所示。在最炎熱的季節(jié)送風量最大，隨著氣溫降低，送風量逐漸減少。在減至最小送風量后，風量不再減少，而通過末端來調(diào)節(jié)室溫。進入冬季后，系統(tǒng)由送冷風轉(zhuǎn)為送熱風。開始

19、仍以最小送 風量進行。隨著氣溫進一步降低，送風量逐漸增大，直至最大。圖8-24末端再熱變風量系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程圖8-25變風量系統(tǒng)季節(jié)轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)過程第三節(jié)風機盤管空調(diào)系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)對一般舒適性空調(diào)系統(tǒng)來說，主要由風機盤管負擔空調(diào)負荷，其調(diào)節(jié)過程非常簡單。而對于要求較高的場所，新風和風機盤管對空調(diào)負荷有明確分工，其調(diào)節(jié)過程相對復雜。下面對這兩種不同 的調(diào)節(jié)過程進行分析。一、風機盤管機組負擔室內(nèi)全部負荷的調(diào)節(jié)方法這種調(diào)節(jié)方法適用于大多數(shù)風機盤管調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在調(diào)節(jié)過程中，新風不承擔室內(nèi)負荷，所有負荷全部由風機盤管承擔。該調(diào)節(jié)主要分為以下兩種方式。（一）水量調(diào)節(jié)如圖8-26所示，在設計工況下，空氣在盤管內(nèi)進行冷

20、卻減濕處理，從 N變化到L ,然后送到室內(nèi)。當負荷減少圖8-26風機盤管系統(tǒng)水量調(diào)節(jié)時，室內(nèi)溫控器自動調(diào)節(jié)電動直通或三通閥，以減少進入盤 管的水量，盤管中的水溫隨之上升。露點從 L變?yōu)長1，室內(nèi)狀態(tài)點從 N變?yōu)镹1，新的室內(nèi)狀態(tài)點 含濕量較原來有所增加。這種系統(tǒng)中的溫控器和電動閥的造價較高，故系統(tǒng)總投資較大。（二）風量調(diào)節(jié)如圖8-27所示，在設計工況下，風機盤管對空氣的處理過程為從N到L。如果系統(tǒng)負荷減少，則應降低風機轉(zhuǎn)速，圖8-27風機盤管系統(tǒng)風量調(diào)節(jié)減少風量。風機轉(zhuǎn)速可根據(jù)需要在三速開關的高、中、低三檔之間進行切換（也有的風機盤管可進行無級調(diào)速）。風速降低后，盤管內(nèi)冷水溫度下降，露點下移到

21、L2，通過送風，達到N2。當風機在最低檔運行時，風量最小，回水溫度偏低，容易在風口表 面結(jié)露，且室內(nèi)氣流分布不理想。二、風機盤管負擔室內(nèi)漸變負荷時的調(diào)節(jié)方法（一）負荷性質(zhì)和調(diào)節(jié)方法室內(nèi)負荷分為瞬變負荷和漸變負荷兩部分。瞬變負荷是指室內(nèi)照明、設備、人體散熱和太陽輻射熱產(chǎn)生的負荷。這部分負荷具有隨機性大的特點，房間不同差異很大，可由風機盤管來承擔。漸變負荷是通過圍護結(jié)構(gòu)的室內(nèi)外溫差傳熱。和瞬變負荷相比較，漸變負荷比較穩(wěn)定，且大多數(shù)房 間差異不大。這部分負荷可通過集中調(diào)節(jié)新風溫度來適應，即由新風負擔室內(nèi)的漸變負荷。存在如 下的關系式：L iCp（tN 11）= T （tw tN ）（ 8-1 ）式中

22、 L新風量（m3/h）；?空氣密度（kg/m3）；Cp 空氣比熱kJ/（kg K）;tW、tN、t1 室外空氣、室內(nèi)空氣、新風溫度（C）；T 所有圍護結(jié)構(gòu)每 1C室內(nèi)外溫差的傳熱量（ W/C）。根據(jù)傳熱公式：T = KF式中K各圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)（ W/m2 K）;2F各圍護結(jié)構(gòu)的傳熱面積（m ）。對于某個房間，L和T為一確定值，隨著tW的降低應提高t1。在室外氣溫逐漸降低的過程中，一定存在這樣一個時刻，室內(nèi)向室外傳遞熱量，即漸變冷負荷為負，新風需加熱處理。但瞬變冷負荷仍可能為正（例如室內(nèi)人員眾多，有大功率的發(fā)熱設備等），風機盤管還要送冷風。很明顯這是不經(jīng)濟的。在這種情況下，通常采用另外一種處

23、理方法，用室外新風來吸收室內(nèi)的的冷負荷。假設這一部分負荷相當于某一溫差m （般取5C）的傳熱量（mT ）,則上式可變?yōu)椋篖 ：Cp（tN "） =T（tW -tN） ' mTt1 =t N(tW _tN m)(8-2)由上式可以看出，新風溫度：Cpt1和室外氣溫tW之間存在一定的關系?？照{(diào)系統(tǒng)隨季節(jié)變化調(diào)節(jié)過程中，新風溫度可由上式計算得到。（二）雙水管風機盤管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法雙水管風機盤管系統(tǒng)在同一時刻只能供應冷水或只能供應熱水，不能滿足同時供冷、供熱的需要（如大型建筑的內(nèi)區(qū)可能全年要求供冷，而外區(qū)在冬季卻要求供熱）。三水管系統(tǒng)和四水管具有同時供冷、供熱的功能，但造價較高，使用

24、較少。下面主要介紹雙水管系統(tǒng)在季節(jié)轉(zhuǎn)時的兩種調(diào)節(jié)方 法。1 .不轉(zhuǎn)換的運行調(diào)節(jié)所謂不轉(zhuǎn)換的運行調(diào)節(jié)是指新風和風機盤管負擔的負荷做較嚴格的區(qū)分，即新風負擔漸變的傳熱負荷，而風機盤管負擔瞬變的室內(nèi)負荷，互相不做轉(zhuǎn)換，不為對方分擔。不轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的投資較少， 管理方便。但存在的問題是當冬季特別冷時，溫差傳熱占最要的地位，如果不做轉(zhuǎn)換，則新風負擔 室內(nèi)全部熱負荷，造成新風管道尺寸過大，集中加熱設備的容量過大。8-28所示，L加熱到R1 , N冷卻到圖8-28不轉(zhuǎn)換系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程不轉(zhuǎn)換系統(tǒng)隨季節(jié)變化調(diào)節(jié)過程見圖8-28。在夏季運行時，該系統(tǒng)使用冷的新風和冷水。隨著 室外氣溫的降低，集中調(diào)節(jié)再熱量適應漸變負荷的

25、減少。如圖 2,把R1和2混合到。2，通過-2向室內(nèi)送風到 N。在室內(nèi) 瞬變負荷很小時，可關閉風機盤管（ 2t N ），新風R1和回 風N混合后達到。3，通過-3向室內(nèi)送風。2 轉(zhuǎn)換的運行調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的特點是，在適當?shù)臅r候，對新風和風機盤管做以轉(zhuǎn)換，互相承擔對方的角色。夏季運行時，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)仍采用冷的新風和冷水，新風和風機盤管各自承擔相應的負荷。當室外氣溫降低到某一溫度時，可關閉盤管，轉(zhuǎn)換為由新風承擔室內(nèi)的瞬變負荷，如圖8-29所示，調(diào)節(jié)過程為:N。隨著室外氣溫的進一步降低，可能達到這樣一種情況，即瞬變負荷和傳熱負荷相比已很小。這時可把風機盤管供熱水，即由風機盤管承擔傳熱負荷。轉(zhuǎn)換時的溫度:(8

26、-3)圖8-29轉(zhuǎn)換系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程* _ Qs +Q1 +Qp G1Cp（tN 11）P tw =tN -T式中tN 轉(zhuǎn)換時室內(nèi)空氣溫度（C）；Qs 太陽輻射熱引起的瞬變負荷 （W）；Q1 照明引起的瞬變負荷（W）；Qp人體散熱引起的瞬變負荷（W）；t1 可利用室外冷風時新風的最低溫度（C）轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可根據(jù)負荷的性質(zhì)對系統(tǒng)運行做相應調(diào)整，比較節(jié)能。但這種系統(tǒng)也存在一定的缺點, 如因為室外氣溫的變化，可能在短期內(nèi)發(fā)生多次轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象，這對于系統(tǒng)運行的穩(wěn)定是很不利。所 以，系統(tǒng)是否轉(zhuǎn)換，應在全面分析比較后確定。第二節(jié) 空調(diào)系統(tǒng)年耗能量的計算現(xiàn)代大型建筑功能完善，輔肋配套系統(tǒng)眾多，包括給水排水、采暖、通風

27、空調(diào)、照明、通迅、 動力、監(jiān)控等。在這些系統(tǒng)中，中央空調(diào)耗能最多，甚至占到建筑總耗能量的一半以上。對空調(diào)系 統(tǒng)年或季節(jié)總耗能量進行分析，具有非常重要的意義。它是衡量和評價空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設計的主要指 標，也是進行空調(diào)優(yōu)化設計過程中考慮的一個重要因素?？照{(diào)系統(tǒng)年總耗能量的計算，有當量滿負荷運行時間法、負荷頻率表法、計算機仿真法等。當 量滿負荷時間法是以當量滿負荷運行時間、負荷率為基礎的一種耗能量計算方法。負荷頻率表法根 據(jù)當?shù)厥彝饪諝飧蓾袂驕囟瘸霈F(xiàn)的年頻率數(shù)（或季節(jié)頻率數(shù)）和空調(diào)系統(tǒng)全年運行工況，計算出不 同室外空氣狀態(tài)下加熱量、冷卻量、加濕量，然后累計總的耗能量。計算機仿真法是建立在動態(tài)負 荷計算

28、基礎上一種較為精確的計算方法，根據(jù)精確的數(shù)學模型對建筑熱過程進行仿真，計算出任意 氣象條件下的逐時負荷，然后進行全年累加。再以此為基礎得到全年總耗能量。國內(nèi)和國外都已有 比較成熟的計算機仿真軟件，它具有快速直觀的特點。在上述三種方法中，當量負荷運行時間法簡 單、易用，且是計算機仿真的基礎，本節(jié)主要以介紹這種方法為主。一、當量滿負荷運行時間全年空調(diào)冷負荷（或熱負荷）的總和與冷水機組（或鍋爐）最大出力的比值，稱當量滿負荷運 行時間。其計算公式為-ERqcqR(8-4)(8-5)EB -qB式中 ，ER、 EB 夏、冬季當量滿負荷運行時間（h ）；qc、qh全年空調(diào)冷、熱負荷（KJ/a）;qR、qB

29、 冷水機組、鍋爐的最大出力（ KJ/h）；、負荷率全年空調(diào)冷負荷或熱負荷與冷水機組或鍋爐在累計運行時間內(nèi)總的最大出力之和的比例，稱為負荷率；，即(8-6)(8-7)qcqRTRqhqBTB式中 Tr、Tb夏、冬季設備累計運行時間，也就是機組從啟動到停止運行的時間總和（h）；把式（8-4）代入式（8-6）,式（8-5）代入式（8-7）可得 ER(8-8)(8-9)-EBTb ER = ；rTr-EB = ；BTb當量滿負荷運行時間與建筑物的性質(zhì)、功能、空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能方式有關，表8-1列出了日本尾島俊雄通過實測統(tǒng)計出來的資料，可供參考。表8-1當量滿負荷運行時間T E值序號建筑類型最大負荷（W/m

30、2）當量滿負荷運行時間（h）供冷供熱T ERT EB1獨立住宅931518609502共同住宅69.881.48609503辦公樓931055604804百貨樓14081.48003405飲食店128168.8100013006劇院128168.89508507旅館93151130010508學校010507009醫(yī)院931748601260三、空調(diào)全年耗能的計算（一）設備耗電量的計算總耗電量應是空調(diào)系統(tǒng)運行過程中所有用電設備用電量之和。部分設備的耗電量參考計算公式如下。1 .冷水機組Pr =（=：Prn）Tr ；r =（二 Prn ） .er（ 8-10）式中Pr 冷水機組的總耗電量（kW

31、）；Prn單臺冷水機組的額定功率（kW ）。其它符號同前。2 冷凍水泵與冷卻水泵定流量Pp二（二PPn ）TP（8-11）變流量Pp=CPpn）Tp（；r*r）（8-12）其中:-R = （1 一 ；R）/n式中Pp冷凍水泵與冷卻水泵的總耗能（kW）;Tp冷凍水與冷卻水泵累計運行時間（h）;Ppn 冷凍水泵與冷卻水泵的額定功率（KW ）;設備臺數(shù)。其它符號同前。3 .冷卻塔風扇全部運仃Pct = （- Pct n ）Tqt（ 8-13）臺數(shù)控制Pct =C FCtn）Tct（；r *r）（8-14）式中 Pct 風扇的總耗能（kW）;Pct n 風扇的額定功率（kW）;Tct風扇的累計運行時間

32、（h）;；r 同式（8-12）。其它符號同前。4 新風機組、組合式空調(diào)器等設備中的風機定風量PfPfn）Tf（8-15）變風量PfPfn）TfC亠-：）（8-16）其中；=（rTr " bTb ） /（Tr Tb ）-（1 - ；）/ n式中Pf 風機的總耗能（kW）;Pfn 風機的額定功率（kW）;Tf 風機的累計運行時間（h）；5.鍋爐附屬設備PBN )TB ；B-(二.PBN EB(8-17)二臺以上其中=（1 一 ；b nPb = (j Pbn )Tb ( B)(8-18)式中Pb 鍋爐附屬設備的總耗能量（kW ）；Pbn 鍋爐附屬設備的額定功率（kW ）；Tb 鍋爐累計運行

33、時間（h）;其它符號同前。6 鍋爐給水泵PBP =PBPN）DBNTB（：B）/qBPN（ 8-19）式中Pbpn 鍋爐給水泵的額定功率（kW）;Dbn鍋爐額定蒸發(fā)量（m3/h）;qBPN 鍋爐給水泵的額定流量（m3/h);其它符號同前。（二）燃料量的計算臺鍋爐Qfb= qFBNTB；B =qFB.NEB(8-20)二臺以上QfB = ' qFB N TB( ；B (1 - ；B)/n)(8-21)式中Qfb 鍋爐燃料耗量（t/h）;qFBN 鍋爐額定出力時的燃料耗量（t/h )o其它符號意義同前。（三）耗水、補水量的計算冷卻塔全年總循環(huán)水量WCT a - WCT NTR n( ；r

34、7r )(8-22)冷卻塔的全年補水量QcT a = 0.02Wct a(8-23)鍋爐的全年補水量Qwb - 0.01DbnTb( ；B ： B)(8-24)t/h;WCT N冷卻塔的額定循環(huán)水量（t/a);式中Wct a、QcT a '、Qwb單位均為其它符號意義同前。（四）熱能換算根據(jù)上述公式計算出的耗電量和燃料量,均可換算為一次能源的熱能單位，其換算關系見表 8-2 o標準煤重油煤油石油液化氣電能29307.6 kJ/kg41449.3 kJ/L37262.5 kJ/L50241.6 kJ/Kg10256.4 kJ/kW h次能源熱量換算表表8-2注：1kW h電能換算為一次能

35、量 =3600/（0.9 0.39） =10256.4kJ（式中0.9輸配變電效率；0.3 電廠熱效率）【例8-1】某商廈（詳見第十章設計示例）空調(diào)面積5000m2,為定風量一次回風空調(diào)系統(tǒng)。夏季以冷水機組供冷，過渡季節(jié)利用新風供冷。供冷季空調(diào)系統(tǒng)累計運行時間Tr =900h，空調(diào)設備詳見表8-3。計算該大樓的空調(diào)系統(tǒng)供冷季耗能量。表8-3 設備明細表序號名稱臺數(shù)額定功率備注1水冷螺桿冷水機組2130 kW無級連續(xù)容調(diào)2冷凍水循環(huán)泵218.5 kW定水量系統(tǒng)3冷卻水循環(huán)泵222 kW定水量系統(tǒng)4冷卻塔風扇25.5 kW5補水泵11.5 kW變頻調(diào)速6空調(diào)機組定風量風機57.5 kW定風量系統(tǒng)(

36、K 1)7空調(diào)機組定風量風機111 kW定風量系統(tǒng)(K 2)8排風機定風量風機32.2 kW9靜電除垢器(DN200)140W冷凍水系統(tǒng)10靜電除垢器(DN250)140W冷卻水系統(tǒng)1. 計算負荷率查表8-1，得當量滿負荷運行時間.eR =800h，負荷率為:qcqRTR800900=0.892 .計算設備耗能量(1kW h=3.6MJ )(1 )冷水機組根據(jù)式(8-10)得：FR =(' Prn )Tr 池=(' Prn ) .er= (130 2) 800 kW h= 20800 kW hPR 二20800 3.6MJ= 74880MJ(2)冷凍水泵和冷卻水泵根據(jù)式(8-1

37、1)得：Pp =(' Ppn)Tp=(18.5 2)22 2) 900 IkW h=72900 kW h-72900 3.6MJ=262440MJ(3)冷卻塔風扇根據(jù)式(8-13)得:Pct - (1工 j(5.5 2) 900 IkW h=9900kW h=9900 3.6 MJ= 35640MJ(4 )空調(diào)機組、排風機根據(jù)式(8-15)得：Pf y Pf.n )Tf= 1(7.5 5 112.2 3) 900 IkW h = 49590kW h=(49590 3.6) MJ = 178524MJ(5)靜電除垢器參照水泵耗能量計算公式，得：Pj =(二 PpN )Tp1(0.04 2

38、) 900】kW h = 72 kW h= (72 3.6) MJ = 259 MJ3 .耗水(補水)量根據(jù)式(8-22 )冷卻塔的總循環(huán)水量：1WCT a = WCT NTRn (-R，-飛)二 WCT N TR n ( ； R ')n一"1-0.89 訶 33=|200匯 900匯 2匯 0.89 + - m340200m3根據(jù)式(8-23 )冷卻塔的補水量：QcT a - 0.02Wct a=0.02 340200 m 6804m34 .該商廈供冷季總耗能為:PR Pp Pct Pf pj 10256.4q1(1 )設備總一次能源秏量:3.610256.4 kJ 二91

39、.57 10 kJ#74880 +262440 +35640 +178524 +2593.6（2）設備耗水:3q = Q w ct = 6804 m第五節(jié)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施根據(jù)第四節(jié)內(nèi)容可知，空調(diào)系統(tǒng)耗能量巨大，甚至達到了驚人的地步。所以很有必要對其耗能 的原因進行分析，提出一些具體的節(jié)能措施，達到節(jié)約能量的目地。目前空調(diào)系統(tǒng)種類繁多，結(jié)構(gòu) 復雜，其節(jié)能措施也很多，主要從以下幾個方面進行分析。一、建筑與節(jié)能建筑本身的結(jié)構(gòu)特點和熱工性能是空調(diào)節(jié)能的重要基礎。如果建筑自身結(jié)構(gòu)不利于節(jié)能，熱工 性能不良，即使空調(diào)系統(tǒng)設計再好，其節(jié)省的能量也是有限的。這種情況如同在寒冷的冬季，如果 沒有一件防寒性能良好

40、的外衣，而只靠我們自身發(fā)出的熱量，將不能抵御刺骨的寒冷。（一）建筑體形、外觀、平面設計與節(jié)能建筑師在進行建筑設計時，應合理設計建筑平面與體形。如建筑體形力求方正，避免狹長、細高，避免過多的凹凸；建筑方向以南北為主，盡量避免東 西朝向。如果建筑體形和方向不合理，會使建筑耗能成倍增加。圖8-30表明了建筑體形、方向和負8-30建筑體形、方位與空調(diào)冷負荷的關系荷的關系。當然上述要求在建筑設計階段很難做到，因為現(xiàn)代的建筑，尤其是高層建筑對造型的考 慮往往放在首位。一個外形簡單，沒有特色的方盒 式建筑在投標中難以得到的業(yè)主和政府有關部門的 肯定。但在保證建筑外形的基礎上，盡量做到節(jié)能， 使外在美與內(nèi)在實

41、用有機結(jié)合，會有很大的意義。除了上述因素對建筑能耗有影響外，其它一些方面也值得研究。如建筑外表面的顏色，盡量做 成淺色，設置良好的外遮陽。有資料表明，良好的外遮陽，可減少日射的50%80% ;將空調(diào)房間布置在非空調(diào)房間之中，減少空調(diào)房間的暴露面，機房靠近空調(diào)房間，減少輸送能耗等等，均可在一 定程度上達到節(jié)能的效果。（二）建筑熱工性能與節(jié)能要提高建筑的熱工性能，應從多方面著手，以下一些建議可供設 ） 介. 計者參考。外墻的傳熱系數(shù)應不大于 0.9W/m2 C ,屋面不大于0.65W/m2C。對于外窗應采用性能良好的 雙層中空玻璃，其傳熱系數(shù)不宜大于3.5W/m2 C。窗墻比如果設計在 30%40

42、%之間，對降低空調(diào)負荷是很效的。二、空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設計（一）負荷計算負荷計算方法不正確，將直接導致設備裝機容量過大，運行費用過高。所以在負荷計算的過程中，應根據(jù)系統(tǒng)的特點采用不同的計算方法。1 考慮逐時系數(shù)和同時使用系數(shù)定風量全空氣系統(tǒng)的負荷為各房間逐時負荷最大值之和，變風量空調(diào)系統(tǒng)負荷為各房間逐時之和的最大值。如果不考慮系統(tǒng)的特點，而只是簡單地把各房間的 負荷最大值相加做為總負荷，顯然是不合適的。另外還應考慮各風系統(tǒng)有可能并不是同時使用，還 應考慮其同時使用系數(shù)，以降低冷水機組、水泵等設備的容量。表8-5列出了一些建筑的同時使用系數(shù)值，可供參考。表8-5空調(diào)系統(tǒng)同時使用系數(shù)建筑類型同時使用系數(shù)

43、酒店、旅館0.850.9單純辦公樓1.0辦公綜合樓0.85 0.95綜合建筑0.82 熱負荷設計時考慮內(nèi)部熱源散熱在大多數(shù)情況下，空調(diào)系統(tǒng)冬季熱負荷的計算，以圍護結(jié)構(gòu)散熱量為主。對一些特殊性質(zhì)的建筑，顯然這種計算過于保守。如內(nèi)部有大發(fā)熱量的車間，人員 眾多、照明功率很大的商場、超市等，如果只是簡單把內(nèi)部熱源散熱做為富裕值，則會使供熱系統(tǒng) 容量過大。所以應在系統(tǒng)的總負荷中適當減去內(nèi)部熱發(fā)熱，對系統(tǒng)節(jié)能是很有利的。（二）風系統(tǒng)設計風系統(tǒng)的節(jié)能措施主要有以下幾個方面。1 內(nèi)外分區(qū)、系統(tǒng)分區(qū)對于大型高層建筑，做內(nèi)外分區(qū)可防止冷熱的互相抵消。在某些時候還可完全利用室外新風對內(nèi)區(qū)進行冷卻。盡可能把溫濕度精

44、度要求、朝向、使用時間、潔凈等級不 同的房間劃分為不同的系統(tǒng)，這樣可避免過冷、過熱及不必要的提高標準。2 采用可變新風比系統(tǒng)隨著季節(jié)的變化，改變新風比是一種主要的節(jié)能方式。如在盛夏和嚴冬采用最小的新風比，而在過渡季采用較大的新風比，甚至全新風。國內(nèi)外的一些研究資料表明，控制新風比及采用全新風冷卻或預冷，可省系統(tǒng)全年耗能的10%15%，這是相當可觀的。當然，變新風的實現(xiàn)需要在系統(tǒng)中增加調(diào)節(jié)性能良好的風門，相應的控制系統(tǒng)，管理難度加大，這將增加系 統(tǒng)的造價。3 采用變風量系統(tǒng)在經(jīng)過經(jīng)濟技術分析后，如果條件具備，應盡量采用變風量系統(tǒng)。其節(jié)能效果是十分顯著的，全年可節(jié)能30%50%。4 加強保溫、減少

45、漏風在設計和施工過程，保溫的重要性往往被一些沒有經(jīng)驗的設計和施工者忽略。但實際上，從保溫材料的選取到保溫的具體施工方法都將對節(jié)能產(chǎn)生重大影響，所以應對 保溫這個環(huán)節(jié)給予和其它環(huán)節(jié)同樣的重視。如果系統(tǒng)嚴密性不好，漏風造成的能量損失將占到送風 量的5%10%，遠遠超出了合理的范圍。常用的減少漏風的措施有：選擇氣密性好的空氣處理設備 和風管連接方式；加強密圭寸處理，嚴格加工質(zhì)量等。5 充分利用建筑物自動化系統(tǒng)隨著計算機的普及、電子元件價格的降低，建筑物自動化系統(tǒng)（building automatic system ）以其優(yōu)越的性價比，逐漸受到設計人員、開發(fā)者的青睞。建筑物自動化系統(tǒng)可根據(jù)室內(nèi)外氣象條

46、件，結(jié)合不同的處理過程和設備，針對控制精度要求， 調(diào)節(jié)品質(zhì)、節(jié)省能等條件，編制專用程序，實現(xiàn)最優(yōu)化運行和最大限度的節(jié)省能量。（三）水系統(tǒng)設計1采用變流量水系統(tǒng)如果條件允許，可把水系統(tǒng)設計成定溫度、變流量的方式。即在系統(tǒng)設有一級泵和二級泵， 并利用變頻器對二級泵進行控制，使系統(tǒng)的循環(huán)水量隨著負荷的變化而增減。其節(jié)能效果甚至比變風量系統(tǒng)顯著。2. 提高冷水初溫、加大供回水溫差 在滿足空氣處理要求的前提下，盡可能采用較高的水初溫。有資料表明，每提高 1C,可節(jié)省2%3%的電能。在可能的范圍內(nèi)，加大冷水系統(tǒng)的供、回水溫差（一般不超過8C）,可以減少循環(huán)水量，節(jié)省輸送能耗。水系統(tǒng)可利用的節(jié)能措施非常多，

47、其它一 些對風系統(tǒng)適用的方法如加強保溫，利用自動化系統(tǒng)等，對水系統(tǒng)也是適用的。（四）設備選擇大多數(shù)的空調(diào)設計人員，在選擇設備時，都是以滿足負荷需要為前提，很少考慮節(jié)能問題。但 設備選擇和節(jié)能有大的關系，而且有規(guī)律可循。對空調(diào)系統(tǒng)中幾個較重要設備的考慮節(jié)能的選擇方 式如下。1 .冷水機組衡量冷水機組節(jié)能效果的最重要指標是cop值。它標志著制取單位冷熱量所需消耗的能量。cop值可用下式表示:(8-25)GC(t2 - tj式中 Q冷水機組的產(chǎn)冷量（kW）;a N 制冷系統(tǒng)的軸功率（制冷主機、輔機、循環(huán)水泵、冷卻水泵、冷卻塔風扇的功率總和）（kW）；G 冷水流量（kg/s）;C 冷水的比熱（kJ/k

48、g K）；t1、t2 冷凍水的進出溫度（C）；在選擇冷水機組時，力爭保持較高的COP值。我國旅游旅館設計節(jié)能標準規(guī)定的性能系數(shù)見表8-6o表8-6往復式、離心式和螺桿式冷水機組的最低性能系數(shù)和最高耗電指標單機容量（kW）(COP) minNmaxax(kW/kW)<1163.500.2841173493.800.2623505803.900.25658111634.100.242>11634.400.2272 空調(diào)器空調(diào)器是否節(jié)能可用能效比（EER ）來判定。選擇空調(diào)器時，應保持較高的能效比，一般應大于2o3 .水泵和風機水泵和風機的節(jié)能效果可用水輸送系數(shù)（WTF ）和風輸送系數(shù)（ATF ）來分析。水輸送系數(shù)的定義是水泵單位輸入功率產(chǎn)生的顯熱交換效果。水輸送系數(shù)可用下式表示：Q2WTF -（8-27）N2式中 Q2冷熱水的顯熱交換效果（kW）；N2 水泵的輸入功率（kW ）；供冷時，要求 WTF > 30 ；供熱時，要求 WTF > 200。風輸送系數(shù)的定義是單位送回風機輸入功率和所排走的顯熱量。風輸送系數(shù)可用式（8-28）表示：ATFQ3(8-28)式中 Q3 輸送的顯熱量（kW）;N 送回風機的輸入功率和（kW）