公共建筑空調(diào)系統(tǒng)能效分析

公共建筑空調(diào)(kōnɡdiào)系統(tǒng)能效分析

山東科技(kējì)大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院制作人：☆☆☆班級：☆☆☆共二十五頁目錄(mùlù)一、

國內(nèi)公共建筑的節(jié)能(jiénénɡ)現(xiàn)狀二、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理三、中央空調(diào)水系統(tǒng)能效比目錄共二十五頁

如今，建筑業(yè)是能源需求增長較快的領(lǐng)域，如我國每年新增的建筑面積就高達(dá)18~20億平方米，建筑能耗作為一個國家總能耗的重要組成部分，建筑節(jié)能成為全世界關(guān)注的焦點。中國的能源結(jié)構(gòu)主要依靠礦物燃料，特別是煤炭。礦物燃料燃燒產(chǎn)生大量污染物，包括大量SO2,NOX等有害氣體以及CO2等溫室氣體。建筑劃分為民用建筑和工業(yè)建筑。民用建筑又分為居住(jūzhù)建筑和公共建筑。公共建筑則包含辦公建筑、商業(yè)建筑、旅游建筑、科教文衛(wèi)建筑、通信建筑以及交通運輸建筑。據(jù)了解，我國公共建筑單位面積能耗大約是居住(jūzhù)建筑的10倍左右。根據(jù)清華大學(xué)多年來的調(diào)查，總結(jié)出一些公共建筑的能耗特點:一、國內(nèi)公共建筑的節(jié)能(jiénénɡ)現(xiàn)狀共二十五頁1)公共建筑個體之間的電耗差異很大，單位建筑面積的能耗大約從30~300kwh/(m2·年)不等;2)公共建筑單位建筑面積的電耗與建筑規(guī)模有關(guān)，單體建筑面積越大，建筑電耗相對越高，即大型公共建筑能耗普遍較高;3)公共建筑電耗與經(jīng)濟發(fā)展水平有關(guān)，經(jīng)濟發(fā)展水平越高，人們對建筑室內(nèi)環(huán)境舒適度要求越高;4)公共建筑能耗與建筑功能有關(guān)，大型商場電耗最高，星級賓館酒店次之，總體都高于大型寫字樓，高于交通樞紐、醫(yī)院等服務(wù)功能建筑，學(xué)校和普通小型辦公樓的電耗一般較低;5)氣候差異對公共建筑電耗的影響不大，但對供暖能耗影響大。由此可見，公共建筑的節(jié)能(jiénénɡ)潛力很大，其中大型公共建筑又是建筑節(jié)能(jiénénɡ)的重中之重。一、國內(nèi)公共建筑(ɡōnɡɡònɡjiànzhù)的節(jié)能現(xiàn)狀共二十五頁我國的節(jié)能(jiénénɡ)目標(biāo)一、國內(nèi)公共建筑(ɡōnɡɡònɡjiànzhù)的節(jié)能現(xiàn)狀四個階段:第一階段為能源節(jié)約，即限制用能、節(jié)省用能，通過抑制需求來控制建筑能耗上升趨勢;第二階段為能源守恒，即建筑能量守恒，盡可能不增加能源消耗的情況下，滿足需求;第三階段為能源的有效利用，即通過提高能源消耗代價來滿足日漸增長的建筑能耗需求;

第四階段為能源的可持續(xù)利用，開始提倡可持續(xù)節(jié)能，即追求綠色建筑、可持續(xù)建筑、高性能建筑等。目前我國正處于逐步向第四階段過渡的第三階段。在節(jié)能工作中，大型公共建筑的節(jié)能力度對我國建筑能源可持續(xù)利用的節(jié)能整體目標(biāo)的實現(xiàn)影響程度最大。共二十五頁二、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成和工作(gōngzuò)原理1、基本(jīběn)構(gòu)成

中央空調(diào)系統(tǒng)是由一系列驅(qū)動流體流動的動件(如水泵、風(fēng)機及壓縮機)、各種型式的熱交換器(如風(fēng)機盤管、蒸發(fā)器、冷凝器及中間熱交換器等)及連接各種裝置的管道(如風(fēng)管、水管及冷媒管)和閥件所組成。典型的中央空調(diào)系統(tǒng)可分為空調(diào)水系統(tǒng)和空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)組成，其中空調(diào)水系統(tǒng)又由兩部分組成即冷凍水循環(huán)系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，主要包括冷凍水循環(huán)泵、制冷機組、冷卻水循環(huán)泵和冷卻塔等。空調(diào)水系統(tǒng)所包含的兩個子系統(tǒng)雖然在水力上是相互獨立的，但在熱力關(guān)系上是緊密聯(lián)系的。共二十五頁二、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成(gòuchéng)和工作原理典型(diǎnxíng)的中央空調(diào)系統(tǒng)示意圖2、工作原理共二十五頁

中央空調(diào)系統(tǒng)所運用的制冷技術(shù)中，完成將熱量從低溫向高溫的傳遞和轉(zhuǎn)移的方法有很多，例如機械式通過制冷劑循環(huán)的制冷方法，包括蒸氣壓縮循環(huán)式、吸附式、吸收式、蒸氣噴射式和空氣膨脹式制冷等等，而目前最長用的是單級蒸氣壓縮式制冷。在該系統(tǒng)中，制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)，壓力、溫度都比較高。吸收載冷劑熱量沸騰氣化。壓縮機不斷地抽吸蒸發(fā)器中產(chǎn)生的高溫、高壓制冷劑蒸氣，并將它壓縮到一定壓力，然后送往冷凝器，在冷凝器中進一步冷凝成低溫低壓制冷劑液體，同時制冷劑放出冷凝熱量并傳遞給冷卻劑(通常是水或空氣)。冷凝后的液體通過膨脹閥或節(jié)流元件進入蒸發(fā)器。這部分液體在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，并從載冷劑中吸取它所需要(xūyào)的蒸發(fā)熱，從而完成一次逆卡諾循環(huán)。二、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成和工作(gōngzuò)原理共二十五頁二、中央空調(diào)系統(tǒng)(xìtǒng)構(gòu)成和工作原理風(fēng)機(fēnɡjī)盤管送風(fēng)回風(fēng)回風(fēng)風(fēng)管風(fēng)機盤管冷凍水新風(fēng)共二十五頁

二、中央空調(diào)系統(tǒng)(xìtǒng)構(gòu)成和工作原理采用金屬、非金屬薄板或其他材料(cáiliào)制作而成，用于空氣流通共二十五頁

二、中央空調(diào)系統(tǒng)(xìtǒng)構(gòu)成和工作原理風(fēng)盤+新風(fēng)(xīnfēnɡ)系統(tǒng)空氣處理焓濕圖W

→L

→KN

→M→Q→N

ε共二十五頁二、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成(gòuchéng)和工作原理全空氣(kōngqì)系統(tǒng)一次回風(fēng)空氣處理焓濕圖WN→C→L

→O

→N

ε共二十五頁（1）按空氣處理設(shè)備的設(shè)置(shèzhì)情況分類集中式空調(diào)系統(tǒng)，如單風(fēng)道系統(tǒng)、雙風(fēng)道系統(tǒng)、定風(fēng)量系統(tǒng)及變風(fēng)量系統(tǒng)；半集中式空調(diào)系統(tǒng)，如風(fēng)機盤管+新風(fēng)系統(tǒng)、誘導(dǎo)器系統(tǒng)、冷輻射板+新風(fēng)系統(tǒng)及水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)；分散式空調(diào)系統(tǒng)。（2）按負(fù)擔(dān)室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷所用介質(zhì)種類不同分類

全空氣系統(tǒng)—全部用空氣承擔(dān)室內(nèi)的熱負(fù)荷和冷負(fù)荷；全水系統(tǒng)—全部用水承擔(dān)室內(nèi)的熱負(fù)荷、冷負(fù)荷；空氣—水系統(tǒng)—以空氣和水為介質(zhì)，共同承擔(dān)室內(nèi)的熱負(fù)荷、冷負(fù)荷；冷劑系統(tǒng)—以制冷劑為介質(zhì)，直接用于對室內(nèi)空氣進行冷卻、去濕或加熱。（3）按空氣流量是否變化分類定風(fēng)量系統(tǒng)變風(fēng)量系統(tǒng)。二、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成和工作(gōngzuò)原理3、空調(diào)系統(tǒng)的分類共二十五頁集中式系統(tǒng)需要在建筑物內(nèi)占用一定機房面積，控制、管理比較方便?？照{(diào)與制冷設(shè)備可以集中布置在機房，機房面積較大，空調(diào)送回風(fēng)管系統(tǒng)復(fù)雜，布置困難，支風(fēng)管和風(fēng)口(fēngkǒu)過多時不易平衡；對熱濕負(fù)荷不一致或室內(nèi)參數(shù)不同的空調(diào)房間不經(jīng)濟。變風(fēng)量空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)雖然具有控制靈活、衛(wèi)生、節(jié)約電能的優(yōu)點。但是比其他空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)造價高，比風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)占據(jù)空間大。更適于需全年供冷的內(nèi)區(qū)。風(fēng)機盤管系統(tǒng)具有各空氣調(diào)節(jié)區(qū)可單獨調(diào)節(jié)，比全空氣系統(tǒng)節(jié)省空間，比冷源的分散設(shè)置的空氣調(diào)節(jié)器和變風(fēng)量系統(tǒng)造價低廉等優(yōu)點；目前，仍在賓館客房、辦公室等建筑中大量采用。二、中央空調(diào)系統(tǒng)(xìtǒng)構(gòu)成和工作原理4、空調(diào)系統(tǒng)方式的比較共二十五頁二、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成和工作(gōngzuò)原理比較項目全空氣系統(tǒng)風(fēng)盤+新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備布置與機房空調(diào)與制冷設(shè)備可以集中布置在機房；機房面積較大層高較高；有時可以布置在屋頂或安設(shè)在車間柱間平臺上。需要新風(fēng)空調(diào)機房、機房面積??；風(fēng)機盤管可以設(shè)在空調(diào)機房內(nèi)；分散布置、敷設(shè)各種管線較麻煩。節(jié)能與經(jīng)濟性可以根據(jù)室外氣象參數(shù)的變化和室內(nèi)負(fù)荷變化實現(xiàn)全年多工況節(jié)能運行調(diào)節(jié)，充分利用室外新風(fēng)減少與避免冷熱抵消，減少冷凍機運行時間；對熱濕負(fù)荷變化不一致或室內(nèi)參數(shù)不同的多房間不經(jīng)濟；部分房間停止工作不需空調(diào)時，整個空調(diào)系統(tǒng)仍需運行不節(jié)能·。靈活性大、節(jié)能效果好，可根據(jù)各室負(fù)荷情況自我調(diào)節(jié)；盤管冬夏兼用，內(nèi)壁容易結(jié)垢，降低傳熱效率；無法實現(xiàn)全年多工況節(jié)能運行。共二十五頁二、中央空調(diào)系統(tǒng)(xìtǒng)構(gòu)成和工作原理維護運行空調(diào)與制冷設(shè)備集中安設(shè)在機房便于管理和維護布置分散維護管理不方便，水系統(tǒng)布置復(fù)雜、易漏水溫濕度控制可以嚴(yán)格地控制室內(nèi)溫度和室內(nèi)相對濕度對室內(nèi)溫度要求嚴(yán)格時難以滿足空氣過濾與凈化可以采用初效、中效和高效過濾器，滿足室內(nèi)空氣清潔度的不同要求，采用噴水室時水與空氣直接接觸易受污染，須常換水過濾性能差，室內(nèi)清潔度要求較高時難以滿足風(fēng)管互相串通空調(diào)房間之間有風(fēng)管連通，使各房間互相污染，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時會通過風(fēng)管迅速蔓延各空調(diào)房間之間不會互相污染共二十五頁國內(nèi)外有關(guān)空調(diào)系統(tǒng)能耗的評價指標(biāo)有:1)設(shè)備能效比EER、冷機性能系數(shù)COP:COP值用于評價制冷循環(huán)或壓縮機的能耗指標(biāo),

EER值用于評價各類機組的能耗指標(biāo)。

2)冷機部分負(fù)荷性能系數(shù)IPLV:反映了所選定的單臺冷水機組在標(biāo)準(zhǔn)工況下部分負(fù)荷效率的綜合指標(biāo);

3)輸送能效比ER:反映了水泵或風(fēng)機的輸送效率;4)單位空調(diào)面積年耗電量指標(biāo)AEC:綜合考慮圍護結(jié)構(gòu)、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)形式、冷水機組性能、水輸送系統(tǒng)、照明辦公設(shè)備等一系列因素，實際(shíjì)是通過電耗調(diào)查報告，將各部分影響因素擬合獲得的關(guān)系式;

5)用能強度指標(biāo)EUI:建筑單位面積的總能耗指標(biāo)，包含的內(nèi)容廣泛，不僅包含了空調(diào)系統(tǒng)的能耗，還包含了其他建筑能源消耗量;6)季節(jié)能效比SEER:一個制冷或熱泵裝置在空調(diào)(供熱)季節(jié)總的制冷(熱)量與所消耗的總能量之比;

三、中央空調(diào)水系統(tǒng)(xìtǒng)能效比共二十五頁7)運行能效比OEER:空調(diào)系統(tǒng)在某時刻制冷量與其耗電功率(gōnglǜ)(非電耗折算成電耗)的比值;

8)設(shè)計能效比DEER:空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計總冷負(fù)荷與空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計總耗電功率之比，其耗電功率取值于設(shè)備配用電機的銘牌功率;

9)綜合能效比LEER:空調(diào)系統(tǒng)在100%,75%,50%和25%部分負(fù)荷工況下空調(diào)系統(tǒng)的制冷(熱)量與所消耗的總電量之比。三、中央空調(diào)水系統(tǒng)(xìtǒng)能效比共二十五頁

三、中央空調(diào)水系統(tǒng)(xìtǒng)能效比中、美冷水機組性能(xìngnéng)對比共二十五頁經(jīng)實測發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)制冷時，無論開啟任兩臺冷凍水循環(huán)泵或者冷卻水循環(huán)泵，總冷凍水流量和總冷卻水流量基本上是穩(wěn)定不變的，即冷凍水循環(huán)系統(tǒng)(xúnhuánxìtǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)(xúnhuánxìtǒng)都是定流量運行，且冷凍水泵和冷卻水循環(huán)泵輸入功率與水泵電機名牌標(biāo)識也是基本相同的，風(fēng)機實際耗電量與風(fēng)機電機名牌標(biāo)識也是基本相同的。根據(jù)冷水機組一年運行記錄發(fā)現(xiàn)，冷機實際耗電量和COP有隨著冷機負(fù)荷率的提高而變大的。三、中央空調(diào)水系統(tǒng)(xìtǒng)能效比全年運行冷水機組能效圖共二十五頁

三、中央空調(diào)水系統(tǒng)(xìtǒng)能效比冷機COP和空調(diào)水系統(tǒng)運行(yùnxíng)能效比的相對關(guān)系圖共二十五頁此圖表明，空調(diào)水系統(tǒng)(xìtǒng)運行能效比與冷機COP相關(guān)性很強，相關(guān)系數(shù)R為0.989，即冷機的性能水平在很大程度上代表了空調(diào)水系統(tǒng)能效水平。另一方面，若要使空調(diào)水系統(tǒng)在任何負(fù)荷狀態(tài)下都保持在較高綜合的能效范圍內(nèi)，保持冷水機組COP在一個較高的能效范圍內(nèi)是關(guān)鍵。三、中央空調(diào)水系統(tǒng)(xìtǒng)能效比冷機COP和空調(diào)水系統(tǒng)運行能效比的相對關(guān)系圖共二十五頁

由于空調(diào)水系統(tǒng)運行能效比與冷機cop相關(guān)性很強，當(dāng)冷機cop達(dá)到能效標(biāo)準(zhǔn)時，可判定空調(diào)冷水系統(tǒng)也達(dá)到能效要求?！豆步ㄖ?jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》和《公共建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)范》分別規(guī)定了在額定制冷工況下制冷機組應(yīng)達(dá)到的性能水平和能效下限;當(dāng)制冷機組的能效值穩(wěn)定低于《公共建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的能效下限時，判定空調(diào)水系統(tǒng)整體能效水平不合格，需要進行制冷機組維護，機組維護后若能效水平仍然不合格，那么就需要對制冷機組進行用能診斷并依據(jù)診斷結(jié)果進行改造;當(dāng)實際(shíjì)建筑所采用的制冷機組的能效值低于《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)