公共建筑空調(diào)系統(tǒng)能效分析

1、公共建筑空調(diào)系統(tǒng)能效分析 山東科技大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院制作人：班級：目錄一、一、 國內(nèi)公共建筑的節(jié)能現(xiàn)狀國內(nèi)公共建筑的節(jié)能現(xiàn)狀二二、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理三、中央空調(diào)三、中央空調(diào)水系統(tǒng)能效比水系統(tǒng)能效比 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1820億平方米，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建筑和公共建筑。公共建筑則包

2、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)能現(xiàn)狀l 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30300kwh/(m2年)不等;l 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;l 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;l 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

3、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;l 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)能潛力很大，其中大型公共建筑又是建筑節(jié)能的重中之重。一、國內(nèi)公共建筑的節(jié)能現(xiàn)狀我國的節(jié)能目標一、國內(nèi)公共建筑的節(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

4、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)能整體目標的實現(xiàn)影響程度最大。二、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理1、基本構(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)

5、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。二、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理 典型的中央空調(diào)系統(tǒng)示意圖2、工作原理 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

6、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)成和工作原理二、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理風(fēng)機盤管送風(fēng)回風(fēng)回風(fēng)風(fēng)管風(fēng)機盤管冷凍水新風(fēng) 二、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理采用金屬、非金屬薄板或其他材料制作而成，用于空氣流通采用金屬、非金屬薄板或其他材料制作而成，用于空氣流通 二、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理風(fēng)盤+新風(fēng)系統(tǒng) 空氣處理焓濕圖W L K N M Q N 二、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理全空氣系統(tǒng) 一次回風(fēng)空氣處理焓濕圖W N C L O N （1）按）按空氣處理設(shè)備的設(shè)置情況分類空氣處理設(shè)備

7、的設(shè)置情況分類l 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)；l 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)；l 分散式空調(diào)系統(tǒng)。（2）按）按負擔(dān)室內(nèi)空調(diào)負荷所用介質(zhì)種類不同分類負擔(dān)室內(nèi)空調(diào)負荷所用介質(zhì)種類不同分類l 全空氣系統(tǒng)全部用空氣承擔(dān)室內(nèi)的熱負荷和冷負荷；l 全水系統(tǒng)全部用水承擔(dān)室內(nèi)的熱負荷、冷負荷；l 空氣水系統(tǒng)以空氣和水為介質(zhì)，共同承擔(dān)室內(nèi)的熱負荷、冷負荷；l 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）按空氣流量是否變化分類空氣流量是否變化分類l 定風(fēng)量系統(tǒng) l 變風(fēng)量系統(tǒng)。二、中央

8、空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理3、空調(diào)系統(tǒng)的分類、空調(diào)系統(tǒng)的分類 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)口過多時不易平衡；對熱濕負荷不一致或室內(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

9、統(tǒng)構(gòu)成和工作原理4、空調(diào)系統(tǒng)方式的比較空調(diào)系統(tǒng)方式的比較二、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成和工作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、機房面積小；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)各室負荷情況

10、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。二、中央空調(diào)系統(tǒng)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u 國內(nèi)外有關(guān)空調(diào)系統(tǒng)能耗的評價指標有: 1)設(shè)

11、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, EER值用于評價各類機組的能耗指標。 2)冷機部分負荷性能系數(shù)IPLV:反映了所選定的單臺冷水機組在標準工況下部分負荷效率的綜合指標; 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EUI:建筑單位面積的總能耗指標，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

12、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)能效比 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(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)能效比 三、中央空調(diào)水系統(tǒng)能效比u 中、美冷水機組性能對比 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

13、量基本上是穩(wěn)定不變的，即冷凍水循環(huán)系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)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有隨著冷機負荷率的提高而變大的。三、中央空調(diào)水系統(tǒng)能效比全年運行冷水機組能效圖全年運行冷水機組能效圖 三、中央空調(diào)水系統(tǒng)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 此圖表明，空調(diào)水系統(tǒng)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)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 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達到能效標準時，可判定空調(diào)冷水系統(tǒng)也達到能效要求。公共建筑節(jié)能設(shè)計標準和公共建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)范分別規(guī)定了在額定制冷工