建筑節(jié)能技術第4章

第四章

采暖、通風與空氣調節(jié)節(jié)能技術

主要內容4.1采暖節(jié)能技術4.2通風系統(tǒng)節(jié)能技術4.3空調系統(tǒng)節(jié)能技術4.1采暖節(jié)能技術4.1.1供熱熱源節(jié)能技術4.1.2室外管網節(jié)能技術4.1.3分戶計量節(jié)能技術4.1.4輻射供暖技術采暖系統(tǒng)的形式及能源消耗的環(huán)節(jié)采暖節(jié)能的意義和分類采暖能耗是我國城鎮(zhèn)建筑能耗比例最大的一類建筑能耗，節(jié)能潛力大采暖系統(tǒng)形式是影響采暖能耗的主要因素之一采暖的分類

采暖分戶或分樓采暖小區(qū)集中供熱城市集中供熱集中供熱約占三分之二4.1.1供熱熱源節(jié)能技術熱源的基本形式大型熱源熱電聯(lián)產、區(qū)域鍋爐房、低溫核能供熱廠小型區(qū)域熱源地熱、工業(yè)余熱、太陽能、地源（水源）熱泵、直燃機熱源選型在城市集中供熱范圍內，應優(yōu)先采用城市熱網提供的熱源優(yōu)先使用熱電聯(lián)產供熱采用大型燃煤鍋爐時，并堅持“宜集中不宜分散，宜大不宜小”的原則采用燃氣鍋爐時，應堅持“宜小不宜大”的原則嚴格禁止集中電熱鍋爐的供熱方式在工廠區(qū)附近時，應優(yōu)先利用工業(yè)余熱和廢熱有條件時應積極利用可再生能源，如太陽能、地熱能鍋爐供熱節(jié)能措施采用先進的自動控制技術是供熱鍋爐節(jié)能實現(xiàn)的重要措施之一供熱鍋爐的控制調節(jié)中與節(jié)能關系最為密切的是鍋爐燃燒控制鍋爐燃燒自動控制的主要任務使鍋爐出力與熱負荷變化相適應，維持蒸汽壓力穩(wěn)定保證燃燒過程的經濟性，即要保持燃料量和送風量之間有合適的比例維持爐膛負壓等于設定值或在規(guī)定值范圍內

鍋爐燃燒自動控制系統(tǒng)燃燒自動控制系統(tǒng)的組合示意圖鍋爐燃燒自動控制系統(tǒng)燃燒自動控制系統(tǒng)框圖

供熱鍋爐微機控制供熱鍋爐計算機控制系統(tǒng)結構圖

熱電聯(lián)產技術熱電聯(lián)產是將燃料的化學能轉化為高品位的熱能用以發(fā)電后，將其低品位熱能供熱（利用汽輪機中做過功的蒸汽供熱）的綜合利用能源的技術

基本形式蒸汽輪機熱電聯(lián)產、燃氣輪機熱電聯(lián)產、核電熱電聯(lián)產、內燃機熱電聯(lián)產熱電聯(lián)產技術熱電聯(lián)產的技術特點產熱效率高，最節(jié)能的熱力生產方式小容量機組夏季發(fā)電效率低不同容量熱電機組熱電聯(lián)產模式時的發(fā)電效率與產熱效率容量2萬kW以下5萬~10萬kW20萬~30萬kW60萬kW以上發(fā)電效率（%）10~1518~2225~3030~35產熱效率（%）60~7055~7040~5035~45純發(fā)電效率（%）20~2628~3235~3843~45冷熱電三聯(lián)產冷熱電三聯(lián)產是指熱、電、冷三種不同形式能量的聯(lián)合生產，簡稱CCHP

與吸收式制冷結合，將用戶夏季對冷負荷的需求轉化為對熱負荷的需求，是熱電聯(lián)產進一步發(fā)展冷熱電三聯(lián)產的特點及發(fā)展趨勢夏季工況可以實現(xiàn)冷、電聯(lián)合生產和供應，節(jié)能性比熱電聯(lián)產好向小型化方面發(fā)展分布式冷熱電聯(lián)產供應系統(tǒng)系統(tǒng)構成：以小型燃氣輪機、內燃機、燃料電池和微型燃氣輪機為動力機械，配以余熱利用鍋爐、吸收式制冷機實現(xiàn)冷熱電聯(lián)供以燃氣輪機為原動機的冷熱電三聯(lián)產系統(tǒng)

樓宇冷熱電聯(lián)產系統(tǒng)

基本概念為建筑物提供電、冷、熱的小型冷熱電聯(lián)產特點無輸電損耗，能源利用效率高輸配電系統(tǒng)和供熱管網的初投資減少

Maryland大學微型燃氣輪機冷熱電聯(lián)產系統(tǒng)原理圖

樓宇冷熱電聯(lián)產系統(tǒng)日本芝蒲區(qū)域冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)示意圖氣候補償器技術應用解決集中采暖系統(tǒng)中存在的過量供熱問題工作原理氣候補償器的連接形式直供系統(tǒng)通過調節(jié)系統(tǒng)混水量來控制供水溫度

氣候補償器的連接形式間供系統(tǒng)通過控制進入換熱器一次側的供水流量來控制用戶側供水溫度

氣候補償器應用的核心問題恰當的控制策略是氣候補償器應用的核心設計一個具有系統(tǒng)參數辨識功能的有效策略，以使系統(tǒng)自身能夠根據歷史數據自動辨識出室外溫度和供水溫度的對應關系是該技術目前需要解決的問題實時測量一定比例的采暖房間溫度，有效的地掌握系統(tǒng)采暖的綜合水平，更精確有效地實時確定供水溫度，是氣候補償器避免控制策略不當的有效途徑4.1.2室外管網系統(tǒng)節(jié)能主要措施：管網的優(yōu)化設計采用間接連接方式；采用環(huán)狀管網，各熱源點聯(lián)網；嚴格水力計算管網運行的水力平衡在各環(huán)路的建筑入口處設置手動(或自動)調節(jié)裝置或孔板調壓裝置，以消除環(huán)路余壓管網保溫推廣熱水管道直埋技術直埋管道熱損失小于地溝敷設，DN500以下管道應推廣直埋敷設分布式變頻泵供熱輸配系統(tǒng)

解決傳統(tǒng)管網設計中采用調節(jié)閥消耗用戶多余的資用壓頭造成的能源浪費問題基本原理：利用分布在用戶端的循環(huán)泵取代傳統(tǒng)管網中用戶端的調節(jié)閥，通過調節(jié)水泵轉速來匹配用戶對流量的要求

4.1.3分戶計量節(jié)能技術分戶計量的特點能夠分戶熱計量和調節(jié)供熱量可分室改變供熱量，滿足不同的室溫要求分戶計量實現(xiàn)的途徑安裝熱計量裝置安裝室溫調控裝置分戶計量的方式分戶熱量表法分戶熱水表法分配表法溫度法

溫度法分室溫控方式分室溫控的目的對室溫進行調節(jié)，充分發(fā)揮行為節(jié)能的作用分室溫控的方式

在散熱器支管上安裝溫控閥，通過控制進入散熱器的水流量來維持室內設定溫度溫控閥的分類

手動溫控閥、自力式溫控閥、電動式溫控閥分戶計量供熱系統(tǒng)的運行調節(jié)

與控制方式以壓差為基礎的控制

壓差控制示意圖

壓力控制示意圖

分戶計量供熱系統(tǒng)的運行調節(jié)

與控制方式以溫度為基礎的控制原理：保證管網供水溫度只與室外溫度有關；對于直供系統(tǒng)，是通過調節(jié)系統(tǒng)混水流量來控制供水溫度；對于間接連接系統(tǒng)來說，是通過調節(jié)一次管網的流量來控制二次管網的供水溫度以溫度和壓差為基礎的串級控制主控制器：水溫-壓差控制器副控制器：壓差-頻率控制器4.1.4輻射供暖技術

定義

輻射供暖是利用建筑物內部的頂棚、墻、地面或其它表面進行的以輻射換熱為主的供暖方式。輻射供暖分類及系統(tǒng)形式

濕式地板供暖

干式地板采暖輻射供暖系統(tǒng)的節(jié)能特性

地板輻射采暖的室內設計溫度可比對流采暖降低2~3度，使得設計負荷減少

便于實現(xiàn)熱量的“分戶計量”，有利于實現(xiàn)行為節(jié)能低溫度供水為低品位能源的使用創(chuàng)造了條件良好的蓄熱能力降低系統(tǒng)能耗低溫熱水地板輻射供暖系統(tǒng)的控制

模式Ⅰ房間溫度控制器（有線）+電熱（熱敏）執(zhí)行機構+帶內置閥芯的分水器模式Ⅱ“房間溫度控制器（有線）+分配器+電熱（熱敏）執(zhí)行機構+帶內置閥芯的分水器”低溫熱水地板輻射供暖系統(tǒng)的控制模式Ⅲ：“帶無線發(fā)射器的房間溫度控制器+無線電接收器+電熱（熱敏）執(zhí)行機構+帶內置閥芯的分水器”模式Ⅳ：“自力式溫度控制閥組”低溫熱水地板輻射供暖系統(tǒng)的控制模式Ⅴ：“房間溫度控制器（有線）+電熱（熱敏）執(zhí)行機構+帶內置閥芯的分水器”

模式Ⅵ控制示意圖

低溫熱水地板輻射供暖系統(tǒng)的控制模式Ⅶ控制示意圖

4.2通風系統(tǒng)節(jié)能技術4.2.1自然通風節(jié)能技術4.2.2置換通風節(jié)能技術4.2.3排風熱回收節(jié)能技術4.2.1自然通風節(jié)能技術作用原理利用室內外溫度差所造成的熱壓或室外風力所造成的風壓來實現(xiàn)通風換氣

特點利用自然能源免費供冷應用

適合于全國大部分地區(qū)的氣候條件，常用于夏季和過渡(春、秋)季建筑物室內通風、換氣以及降溫，通常也作為機械通風時的季節(jié)性、時段性的補充通風方式。

自然通風與建筑的系統(tǒng)協(xié)調性建筑物開口的優(yōu)化配置

是指開口的尺寸、窗戶的型式和開啟方式以及窗墻比的合理設計穿堂風

是指風從建筑迎風面的進風口吹入室內，穿過房間，從背風面的出風口流出

豎井通風

中庭、煙囪空間通風隔熱屋面玻璃幕墻

冬季：陽光溫室夏季：煙囪效應4.2.2置換通風節(jié)能技術置換通風的原理及熱力分層圖低風速、低紊流度、小溫差送風

置換通風系統(tǒng)的節(jié)能特性

置換通風與混合通風方式比較

混合通風置換通風目標全室溫度均勻工作區(qū)舒適性動力流體動力控制浮力控制機理氣流強烈參混氣流擴散浮力提升大溫差、高風速小溫差、低風速相應上送下回下側送上回措施風口湍流系數大送風湍流小風口參混性好風口擴散性好流態(tài)回流區(qū)為湍流區(qū)送風區(qū)為層流區(qū)分布上下均勻溫度/濃度分層效果消除全室負荷消除工作區(qū)負荷空氣品質接近于回風空氣品質接近于送風置換通風系統(tǒng)的節(jié)能特性控制目標是工作區(qū)的熱舒適度，相比混合通風，所需供冷量少通風效率高，空氣齡短，與混合通風相比，在工作區(qū)達到同樣空氣品質的條件下，所需新風量小，新風負荷減少送風溫度較高，為利用低品位能源以及在一年中更長時間地利用自然通風冷卻提供了可能性

置換通風的應用從最早用于工業(yè)廠房解決室內的污染控制問題，然后轉向民用

置換通風系統(tǒng)的布置及室內氣流分布

會議室氣流分布

置換通風的應用座椅通風置換空調系統(tǒng)及室內氣流分布4.2.3排風熱回收節(jié)能技術

采用熱回收裝置，使新風與排風進行（冷）熱量的交換，回收排風中的部分能量，減少新風負荷是空調系統(tǒng)節(jié)能的一項有力措施性能評價排風熱回收裝置轉輪式熱回收器

轉輪在旋轉過程中讓以相逆方向流過轉輪的排風與新風，相互間進行傳熱、傳濕，完成能量的交換過程

轉輪式熱回收器典型控制方式

恒定送風溫度恒定露點溫度

通過溫度比較進行能量回收

通過焓值比較進行能量回收

板式顯熱回收器

作用原理：當熱回收器中隔板兩側氣流之間存在溫度差時，兩者之間產生熱傳遞過程，完成排風和新風之間的顯熱交換

板翅式全熱回收器用多孔纖維性材料如經特殊加工的紙作為基材隔板兩側氣流之間存在溫度差和水蒸氣分壓力差時，兩者之間產生熱質傳遞，從而完成排風和新風之間全熱交換液體循環(huán)式熱回收器

液體循環(huán)式熱回收裝置溶液系統(tǒng)流程由裝置在排風管和新風管內的兩組“水-空氣”熱交換器通過管道的連接而組成熱管熱回收器

利用工質（如氨）的相變進行熱交換

溶液吸收式全熱回收器通過溶液的吸濕和蓄熱作用在新風和排風之間傳遞能量和水蒸氣，實現(xiàn)全熱交換

排風回風新風送風溶液泵溶液槽溶液管路排風熱回收裝置的安裝形式不設旁通的熱回收系統(tǒng)

設置旁通的熱回收系統(tǒng)

投資少、安裝簡便，但在不需要回收熱量的過渡季節(jié)增加了風機能耗

過渡季節(jié)新、排風經旁通管繞過熱回收裝置,不增加風機能耗,但系統(tǒng)復雜,機房面積增大,初投資增加

4.3空調系統(tǒng)節(jié)能技術4.3.1空氣處理與風系統(tǒng)的節(jié)能4.3.2空調水系統(tǒng)的節(jié)能4.3.3空調蓄冷技術4.3.4熱泵技術4.3.5冷水機組熱回收技術4.3.6免費供冷技術

4.3.1空氣處理系統(tǒng)與風系統(tǒng)的節(jié)能

變風量空調技術分層空調技術低溫送風空調技術多聯(lián)機溫濕度獨立控制系統(tǒng)蒸發(fā)冷卻空調

變風量空調技術定義變風量空調系統(tǒng)是通過改變送入室內的送風量來實現(xiàn)對室內溫度調節(jié)的全空氣系統(tǒng)應用建筑物內區(qū)需常年供冷；或在同一個空調系統(tǒng)中，各空調區(qū)的冷、熱負荷差異和變化大、低負荷運行時間較長，且需要分別控制各空調區(qū)參數時，宜采用變風量空調系統(tǒng)。

變風量空調系統(tǒng)的基本構成變風量空調系統(tǒng)的控制分類（按照控制原理來分）壓力相關型控制壓力無關型控制變風量系統(tǒng)的控制方式定靜壓控制法變靜壓控制法總風量法TRAV控制法

定靜壓控制法

基本原理在送風系統(tǒng)管網的適當位置(常在離風機2/3處)設置靜壓傳感器，在保持該點靜壓一定值的前提下，通過調節(jié)風機受電頻率來改變空調系統(tǒng)的送風量定靜壓控制法運行工況

變靜壓控制法

基本原理在保持每個VAV末端的閥門開度在85％~100％之間，在使閥門盡可能全開和風管中靜壓盡可能減小的前提下，通過調節(jié)風機受電頻率來改變空調系統(tǒng)的送風量

總風量控制法

基本原理根據風機的相似律，在空調系統(tǒng)阻力系數不發(fā)生變化時，總風量G和風機轉速N成正比TRAV（TerminalRegulatedAirVolume）控制法

也是一種通過調節(jié)風量來創(chuàng)造舒適熱環(huán)境的變風量系統(tǒng)是基于末端所有各種傳感器的數值來通盤考慮風機轉速或入口導葉的開度，實時控制風量的變化支持TRAV系統(tǒng)的變風量箱控制器，要配置進風流量、室溫測量、房間有無人員停留和窗戶是否打開等傳感元件分層空調技術

分層空調的典型風口布置方式

基本概念：僅對下部工作區(qū)進行空氣調節(jié)，保持一定的溫濕度，而對上部區(qū)域不進行空氣調節(jié)，僅在夏季采用上部通風排熱適用范圍適于高大建筑，當高大建筑物高度H≥10m，建筑物體積V>1萬m3，空調區(qū)高度與建筑高度之比h1/H≤0.15時，才經濟合理低溫送風空調技術

基本概念指運行時送風溫度≤11℃的空調系統(tǒng)（常規(guī)空調：送風溫度在12~16℃）節(jié)能特點低溫送風降低了送風溫度，減少了一次風量，從而降低系統(tǒng)輸送能耗冰蓄冷系統(tǒng)與低溫送風相結合，不僅降低輸送能耗，并可減小峰值電力需求和降低運行費用低溫送風空調系統(tǒng)的運行和控制低溫送風系統(tǒng)的軟啟動

通過采用調節(jié)空調冷水流量或溫度、設定冷風溫度下調時間表、逐步減少末端加熱量等措施，使送風溫度隨室內空氣相對濕度的降低而逐漸降低應用空調系統(tǒng)初始運行時或者經過夜晚、周末節(jié)假日等長時間停止運行后的重新啟動，應考慮采用軟啟動

低溫送風空調系統(tǒng)的運行和控制送風溫度的再設定低負荷時，送風量減小到最小值已不能再降低時，需對送風溫度進行再設定設定范圍為設計低溫送風溫度到常溫空調系統(tǒng)的送風溫度之間，使末端再熱裝置開啟時間最短、制冷機的用能降到最低多聯(lián)機空調系統(tǒng)主導思想變制冷劑流量、一拖多和多拖多

節(jié)能特點制冷劑作為熱傳送介質，單位質量介質傳遞的熱量大，不需要龐大的風管和水管系統(tǒng)，減少輸送能耗采用制冷劑直接蒸發(fā)制冷，減少了一個能量傳遞環(huán)節(jié)，從而減少了能量的損耗可根據室內負荷變化，瞬間進行制冷劑流量調整，使多聯(lián)機在高效工況下運行室內機可單獨控制

，可根據需要開閉室內機，減少了能源的浪費多聯(lián)機的組成及工作原理室外機組室內機組制冷系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)管路配置示意圖多聯(lián)機的分類按改變壓縮機制冷劑流量的方式，分為變頻式和定頻式

變頻：改變壓縮機頻率來調節(jié)制冷劑流量，部分負荷時能效比比滿負荷時高定頻：通過壓縮機輸送旁通等方法來調節(jié)制冷劑流量，部分負荷時能效比要比滿負荷時低

按系統(tǒng)的功能可分為單冷型、熱泵型、熱回收型和蓄熱型四個類型

熱回收型：適用于有內區(qū)的建筑蓄能型：多聯(lián)機與小型蓄冷裝置相連，實現(xiàn)電力的移峰填谷冷卻介質可分為風冷式和水冷式兩類

風冷式：性能系數低，適用于小型系統(tǒng)水冷式：性能系數高，適用于大型系統(tǒng)多聯(lián)機的控制從功能的角度而言

室外機保證系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并提供各室內機需要的制冷量(或制熱量)，各室內機把室外機所提供的制冷量(或制熱量)分配給不同的房間以滿足其對冷(熱)條件的需求從調節(jié)和擾動因素的角度室內機的調節(jié)手段為風閥和電子膨脹閥開度，而擾動因素則是由于室內冷負荷變化而引起的室內溫、濕度的變化，人為調節(jié)室內機風量以及室內機啟停等；室外機的調節(jié)因素主要為壓縮機容量(頻率、容量、臺數以及其它變容量措施)和室外機換熱器的容量(包括風量、換熱器面積)，而擾動因素主要為室外空氣溫、濕度變化溫濕度獨立控制系統(tǒng)輻射吊頂+獨立新風系統(tǒng)

輻射冷卻系統(tǒng)負責除去室內顯熱負荷、承擔將室內溫度維持在舒適范圍內的任務通風系統(tǒng)負責新鮮空氣的輸送、室內濕環(huán)境調節(jié)、以及污染物的稀釋和排放任務

工作原理輻射吊頂+獨立新風系統(tǒng)送風量的減少降低了輸送空氣的能量消耗用水代替空氣來消除熱負荷，可大幅度降低輸送冷量的動力能耗輻射供冷降低人體實感溫度，減少了系統(tǒng)能耗

高冷凍水溫允許采用天然冷源和在部分季節(jié)使用自然冷卻直接供冷節(jié)能特性輻射吊頂的形式混凝土預埋管冷吊頂工藝較成熟，造價相對較低，單位面積供冷量小熱惰性大輻射吊頂的形式（a）直接抹灰吊頂(b)石膏板吊頂(c)金屬吊頂毛細管網柵冷吊頂根據安裝應用需求，做成相應的尺寸，安裝靈活多變

單位面積供冷量較大輻射吊頂的形式金屬輻射板冷吊頂單位面積供冷功率大,運行成本低，但金屬冷板單元質量大,耗費金屬多,

初投資偏高,另外冷板表面溫度不均勻

蒸發(fā)冷卻空調

使用水作為制冷劑，利用水蒸發(fā)吸熱制冷以取代傳統(tǒng)機械制冷的空調技術能效比高，是機械制冷空調能效比的2.5~5倍

其運行能耗約為常規(guī)空調設備的1/5，初投資約為常規(guī)空調設備的3/5

蒸發(fā)冷卻空調的形式直接蒸發(fā)冷卻

使空氣和水直接接觸，通過水的蒸發(fā)而使空氣溫度下降，使用加濕后的空氣對房間進行降溫間接蒸發(fā)冷卻采用板式或管式熱交換器，利用間接蒸發(fā)實現(xiàn)待處理空氣的冷卻甚至除濕直接—間接蒸發(fā)冷卻

由兩級組成，第一級為間接蒸發(fā)冷卻器，經間接蒸發(fā)冷卻后的一次空氣再送入直接蒸發(fā)冷卻器進行加濕冷卻

蒸發(fā)冷卻空調的應用氣候比較干燥的西部和北部地區(qū)如新疆，青海，西藏，甘肅，寧夏，內蒙古，黑龍江的全部，吉林省的大部分地區(qū)，陜西、山西的北部，四川、云南的西部等地，空氣的冷卻過程，應優(yōu)先采用直接蒸發(fā)冷卻，間接蒸發(fā)冷卻或直接冷發(fā)冷卻與間接蒸發(fā)冷卻相結合的二級冷卻方式?！度珖裼媒ㄖこ淘O計技術措施·節(jié)能專篇》

4.3.2空調水系統(tǒng)的節(jié)能

變流量空調水系統(tǒng)二次泵變流量系統(tǒng)冷源側定流量，負荷側變流量，負荷側采用變頻泵一次泵的揚程，克服冷水機組蒸發(fā)器到平衡管的一次環(huán)路阻力二次泵的揚程，克服從平衡管到負荷側的二次環(huán)路的阻力空調水系統(tǒng)的節(jié)能

變流量空調水系統(tǒng)一次泵變流量系統(tǒng)冷源側變流量，負荷側變流量，冷源側與負荷側采用同一個變頻泵要求具有可變流量的冷水機組冷水機組和水泵臺數不必一一對應是冷水系統(tǒng)最佳的配置方式，但對冷水機組的要求較高，控制系統(tǒng)非常復雜水泵的變頻技術變頻調速是通過改變電動機定子供電頻率以達到改變電動機的轉速的目的

空調水系統(tǒng)中水泵變頻技術的應用對水泵實施變頻調速控制，使其根據負荷的變化不斷調節(jié)電動機的轉速，與定頻技術相比，減少耗電，起到節(jié)能效果

4.3.3空調蓄冷技術基本概念當冷量以顯熱或潛熱形式儲存在某種介質（冰、冷水或凝固狀相變材料）中，并能夠在需要時釋放出冷量的空調系統(tǒng)稱為蓄冷空調系統(tǒng)運行方式夜間電網低谷，制冷系統(tǒng)開機制冷，將冷量儲存起來，待白天電網高峰時間同時也是空調負荷高峰時間將冷能釋放出來滿足空調負荷的需要

特點實現(xiàn)電力負荷的“移峰填谷”，降低發(fā)電能耗，節(jié)省空調系統(tǒng)運行費用蓄冷系統(tǒng)的分類水蓄冷空調工作原理：利用水的顯熱來儲存冷量水蓄冷空調以冷水機組為制冷設備，以保溫槽為蓄冷設備，在電力非峰值期間冷水機組制取冷水后儲存于蓄冷槽中，在電力峰值或空調負荷高峰期間供給空調用戶。特點

傳熱性能好，價格低廉蓄冷密度低，單位蓄冷量低，蓄水池體積龐大，冷損耗大蓄冷方式

自然分層蓄冷、多罐式蓄冷、迷宮式蓄冷和隔膜式蓄冷

自然分層水蓄冷溫度為4~6℃的冷水聚集在蓄冷槽下部，而溫度為10~18℃的溫熱水聚集在蓄冷槽的上部，形成冷熱水的自然分層。

熱水始終是從上部散流器流入或流出，而冷水是從下部散流器流入或流出，形成分層水的上下平移運動

自然分層水蓄冷空調系統(tǒng)冰蓄冷空調工作原理：在電力非峰值期間用冷水機組把水制成冰，將冷量貯存在蓄冰裝置中，在電力峰值或空調負荷高峰期間利用冰的融解把冷量釋放出來，滿足用戶的冷量要求

分類并聯(lián)系統(tǒng)

適用于供、回水溫差不大的常規(guī)空調水系統(tǒng)串聯(lián)系統(tǒng)

可獲得較低的供液溫度，適用于大溫差的空調水系統(tǒng)

冰蓄冷空調運行策略全負荷蓄冷

蓄冷裝置承擔全部空調冷負荷，制冷機在夜間非用電高峰期進行蓄冷；在白天用電高峰期，制冷機不運行，由蓄冷系統(tǒng)將蓄存的冷量釋放出來供給空調系統(tǒng)可以最大限度地轉移高峰電力用電負荷蓄冷設備的容量較大，初投資較高

冰蓄冷空調運行策略部分負荷蓄冷：蓄冷裝置只承擔部分空調冷負荷，制冷機在夜間非用電高峰期開啟運行，并儲存周期內空調冷負荷中所需釋放部分的冷負荷量；白天空調冷負荷的一部分由蓄冷裝置承擔，另一部分則由制冷機直接提供。初投資相對較低，經濟有效，一般優(yōu)先采用可分為負荷均衡蓄冷和用電需求限制蓄冷冰蓄冷空調運行策略負荷均衡蓄冷運行策略示意圖

制冷機在設計周期內連續(xù)（蓄冷或供冷）運行，負荷高峰時蓄冷裝置同時釋冷提供冷量

冰蓄冷空調運行策略

用電需求限制蓄冷運行策略示意圖

制冷機在限制用電或電價峰值期內停機或限量開，不足部分由蓄冷裝置釋冷提供

蓄冷空調控制策略制冷機優(yōu)先運行（簡稱冷機優(yōu)先）空調負荷主要由制冷機供冷，不足部分用蓄冰裝置補足。主機和蓄冷裝置的容量相對較小，初投資較低，主機利用率較高“移峰填谷”的效果有限，未能充分發(fā)揮冰蓄冷節(jié)省運行費用的技術優(yōu)勢

蓄冰裝置優(yōu)先運行

（簡稱釋冷優(yōu)先）

先以恒定的速度釋放蓄冷裝置冷量，不足部分由制冷主機補足，以滿足空調負荷的需要

雙工況主機和蓄冰裝置的容量相對較大，但“移峰填谷”的效果較好，運行費用也更省冰蓄冷空調系統(tǒng)常用流程蓄冰裝置與制冷機并聯(lián)系統(tǒng)（一）冰蓄冷空調系統(tǒng)常用流程蓄冰裝置與制冷機并聯(lián)系統(tǒng)（二）冰蓄冷空調系統(tǒng)常用流程蓄冰裝置與制冷機（上游）串聯(lián)系統(tǒng)

冰蓄冷空調系統(tǒng)常用流程蓄冰裝置與制冷機（下游）串聯(lián)系統(tǒng)冰蓄冷空調系統(tǒng)常用流程外融冰間接式蓄冷系統(tǒng)

冰蓄冷空調系統(tǒng)常用流程雙蒸發(fā)器外融冰間接式蓄冷系統(tǒng)

冰蓄冷空調系統(tǒng)常用流程外融冰冷媒直接蒸發(fā)式蓄冷系統(tǒng)

冰蓄冷空調的自動控制系統(tǒng)的結構形式結構形式描述特點適用范圍直接數字控制系統(tǒng)由計算機直接進行控制，由計算機中的板卡實現(xiàn)檢測和控制信號的模/數與數/模的轉換結構緊湊、造價低廉、功能相對較為簡單中小規(guī)模的機房控制系統(tǒng)集散型控制系統(tǒng)由下位機實現(xiàn)信息的采集，而上位機實現(xiàn)信息的處理和利用；由下位機構成底層的控制回路，而上位機實現(xiàn)各控制回路間的交互上位機和下位機各司其職從而減少硬件的冗余度，同時有利于釋放系統(tǒng)的故障風險中大規(guī)模的機房控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)把集散的層面下降至I/O層，能真正實現(xiàn)分散控制的技術目標，并具備更好的開放性和擴展性使系統(tǒng)的故障風險得到最徹底釋放，同時又很好的擴展特性，但在現(xiàn)階段造價較高適合中大規(guī)模的機房自控系統(tǒng)或較高級的應用場合4.3.4熱泵技術空氣源熱泵土壤源熱泵地下水源熱泵地表水源熱泵污水源熱泵水環(huán)熱泵

熱泵也就是可以把不能直接利用的低品位熱能(如空氣、土壤、水、太陽能、工業(yè)廢熱等)轉換為可利用的高位能，從而達到節(jié)約部分高位能(煤、石油、天然氣、電能等)的目的

分類定義空氣源熱泵定義空氣源熱泵是通過機械做功將室外空氣的能量從低位熱源向高位熱源轉移的制冷/熱裝置，其中一側換熱器為空氣—制冷劑換熱器

分類空氣-空氣熱泵另一側換熱器為制冷劑—空氣換熱器

空調器、多聯(lián)式空調系統(tǒng)、屋頂式空調機組空氣-水熱泵另一側換熱器為制冷劑—水換熱器

風冷熱泵

空氣源熱泵夏季工況：以室外空氣為冷源，利用室外空氣側換熱器（此時作冷凝器用）向外排熱，于水側換熱器（此時作蒸發(fā)器用）制備冷水作為供冷冷媒

冬季工況：利用室外空氣作熱源，依靠空氣側換熱器（此時作蒸發(fā)器用）吸取室外空氣的熱量，把它傳輸至水側換熱器（此時做冷凝器），制備熱水作為供熱熱媒。

冬夏工況轉換：通過四通換向閥切換，改變制冷劑載制冷循環(huán)中的流動方向

土壤源熱泵

夏季工況工作原理土壤源熱泵

冬季工況工作原理土壤源熱泵的分類

垂直埋管：占地地面積小，應用廣泛土壤源熱泵的分類

樁基式地源熱泵樁埋管熱交換器示意圖

樁基埋管：建筑已有的樁基內鋪設管道減少鉆孔費用，埋深淺，占地面積多土壤熱失衡問題及解決措施

目前解決土壤熱平衡問題的主要方法有：提高設計的準確性（系統(tǒng)設計時必須考慮到土壤熱平衡問題，采用逐時負荷模擬軟件計算負荷和確定系統(tǒng)）采用復合式土壤源熱泵采用熱回收式土壤源熱泵規(guī)范施工，條件合適時適當放大埋管間距設置運行監(jiān)測系統(tǒng)，加強運行管理

土壤熱失衡：夏季向土壤中排放的熱量與冬季從土壤中吸收的熱量不平衡地下水源熱泵

地下水水源熱泵空調系統(tǒng)

地下水源熱泵的應用條件水源系統(tǒng)水量充足水溫適度水質適宜供水穩(wěn)定回灌順暢地下水源熱泵的監(jiān)測與控制供水系統(tǒng)宜采用變流量設計抽水管和回灌管上應設置計量裝置，并且對地下水的抽水量、回灌量及其水質應定期進行檢測設置觀測孔，對地下水井的動態(tài)變化進行實時監(jiān)測地表水源熱泵

原理圖地表水源熱泵

地表水源閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)

污水源熱泵(a)污水間接利用空調系統(tǒng)；（b）污水直接利用空調系統(tǒng)城市污水源熱泵系統(tǒng)簡圖污水源熱泵的監(jiān)測與控制監(jiān)測水的供回水溫度及其流量、載冷劑的供回水溫度、濃度及流量；監(jiān)測各類水過濾器的前后壓差；所有與添加防凍劑換熱介質接觸的傳感器和儀表，其接觸部位的材質均不應含有金屬鋅；系統(tǒng)控制應考慮冬、夏季及過渡季節(jié)的運行模式切換；污水源熱泵系統(tǒng)的空調末端宜采用水泵變頻調節(jié)的變流量系統(tǒng)。水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)基本概念閉式水環(huán)路熱泵（WaterLoopHeatPump）空氣調節(jié)系統(tǒng)簡稱水環(huán)熱泵空調系統(tǒng)（WLHP）,是水—空氣熱泵的一種應用形式。它通過一個雙管制封閉的水環(huán)路將眾多的水—空氣熱泵并聯(lián)在一起，熱泵機組將系統(tǒng)中的循環(huán)水作為吸熱（熱泵工況）的“熱源”或排熱（制冷工況）的“熱匯”，形成一個以回收建筑物內部余熱為主要特征的空調系統(tǒng)。水環(huán)熱泵

典型水環(huán)熱泵系統(tǒng)原理圖水/空氣熱泵機組工作原理水/空氣熱泵機組工作原理（a）制冷方式運行（b）供熱方式運行水環(huán)熱泵運行工況(a)各機組處于制冷工況，冷卻塔全部運行，將冷凝熱量釋放到大氣中，使水溫下降到35℃以下。

水環(huán)熱泵運行工況(b)大部分熱泵機組制冷，使循環(huán)水溫度上升，到達32℃時，部分循環(huán)水流經冷卻塔

水環(huán)熱泵運行工況(c)冬季周邊區(qū)熱負荷與內區(qū)冷負荷比例相當時，排入水環(huán)路中的熱量與從環(huán)路中提取的熱量相當，