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(jí)：目錄一、一、 國(guó)內(nèi)公共建筑的節(jié)能現(xiàn)狀國(guó)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(zhǎng)較快的領(lǐng)域，如我國(guó)每年新增的建筑面積就高達(dá)1820億平方米，建筑能耗作為一個(gè)國(guó)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(diǎn)。中國(guó)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(yùn)輸建筑 。據(jù)了解，我國(guó)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(diǎn):一、國(guó)內(nèi)公共建筑的節(jié)能現(xiàn)狀l 1)公共建筑個(gè)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(duì)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(jì)發(fā)展水平有關(guān)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高，人們對(duì)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(chǎng)電耗最高，星級(jí)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(duì)公共建筑電耗的影響不大，但對(duì)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(guó)內(nèi)公共建筑的節(jié)能現(xiàn)狀我國(guó)的節(jié)能目標(biāo)一、國(guó)內(nèi)公共建筑的節(jié)能現(xiàn)狀四個(gè)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(shì); 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(jià)來滿足日漸增長(zhǎng)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(guó)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(duì)我國(guó)建筑能源可持續(xù)利用的節(jié)能整體目標(biāo)的實(shí)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(dòng)流體流動(dòng)的動(dòng)件(如水泵、風(fēng)機(jī)及壓縮機(jī))、各種型式的熱交換器(如風(fēng)機(jī)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(jī)組、冷卻水循環(huán)泵和冷卻塔等?？照{(diào)水系統(tǒng)所包含的兩個(gè)子系統(tǒng)

5、雖然在水力上是相互獨(dú)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(yùn)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(jī)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(zhǎng)用的是單級(jí)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(jī)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(jìn)一步冷凝成低溫低壓制冷劑液體，同時(shí)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(jìn)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(jī)盤管送風(fēng)回風(fēng)回風(fēng)風(fēng)管風(fēng)機(jī)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(jī)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(fù)擔(dān)室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷所用介質(zhì)種類不同分類負(fù)擔(dān)室內(nèi)空調(diào)負(fù)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(fù)荷和冷負(fù)荷；l 全水系統(tǒng)全部用水承擔(dān)室內(nèi)的熱負(fù)荷、冷負(fù)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(fù)荷、冷負(fù)荷；l 冷劑系統(tǒng)以制冷劑為介質(zhì)，直接用于對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)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(jī)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(jī)房，機(jī)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(shí)不易平衡；對(duì)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(jì)。 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(diǎn)。但是比其他空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)造價(jià)高，比風(fēng)機(jī)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(jī)盤管系統(tǒng)具有各空氣調(diào)節(jié)區(qū)可單獨(dú)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(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)；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(xiàng)目全空氣系統(tǒng)風(fēng)盤+新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備布置與機(jī)房空調(diào)與制冷設(shè)備可以集中布置在機(jī)房；機(jī)房面積較大層高較高；有時(shí)可以布置在屋頂或安設(shè)在車間柱間平臺(tái)上。需要新風(fēng)空調(diào)機(jī)房、機(jī)房面積?。伙L(fēng)機(jī)盤管可以設(shè)在空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)；分散布置、敷設(shè)各種管線較麻煩。節(jié)能與經(jīng)濟(jì)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(shí)現(xiàn)全年多工況節(jié)能運(yùn)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(jī)運(yùn)行時(shí)間；對(duì)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(jì)；部分房間停止工作不需空調(diào)時(shí)，整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)仍需運(yùn)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

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(shí)現(xiàn)全年多工況節(jié)能運(yùn)行。二、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成和工作原理維護(hù)運(yùn)行空調(diào)與制冷設(shè)備集中安設(shè)在機(jī)房便于管理和維護(hù)布置分散維護(hù)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(duì)濕度對(duì)室內(nèi)溫度要求嚴(yán)格時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)會(huì)通過風(fēng)管迅速蔓延各空調(diào)房間之間不會(huì)互相污染u 國(guó)內(nèi)外有關(guān)空調(diào)系統(tǒng)能耗的評(píng)價(jià)指標(biāo)有: 1)設(shè)

11、備能效比EER、冷機(jī)性能系數(shù)COP:COP值用于評(píng)價(jià)制冷循環(huán)或壓縮機(jī)的能耗指標(biāo), EER值用于評(píng)價(jià)各類機(jī)組的能耗指標(biāo)。 2)冷機(jī)部分負(fù)荷性能系數(shù)IPLV:反映了所選定的單臺(tái)冷水機(jī)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(jī)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(hù)結(jié)構(gòu)、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)形式、冷水機(jī)組性能、水輸送系統(tǒng)、照明辦公設(shè)備等一系列因素，實(shí)際是通過電耗調(diào)查報(bào)告，將各部分影響因素?cái)M合獲得的關(guān)系式; 5)用能強(qiáng)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(gè)

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(yùn)行能效比OEER:空調(diào)系統(tǒng)在某時(shí)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(jì)能效比DEER:空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷與空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總耗電功率之比，其耗電功率取值于設(shè)備配用電機(jī)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)能效比 三、中央空調(diào)水系統(tǒng)能效比u 中、美冷水機(jī)組性能對(duì)比 經(jīng)實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)制冷時(shí)，無論開啟任兩臺(tái)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(yùn)行，且冷凍水泵和冷卻水循環(huán)泵輸入功率與水泵電機(jī)名牌標(biāo)識(shí)也是基本相同的，風(fēng)機(jī)實(shí)際耗電量與風(fēng)機(jī)電機(jī)名牌標(biāo)識(shí)也是基本相同的。根據(jù)冷水機(jī)組一年運(yùn)行記錄發(fā)現(xiàn)，冷機(jī)實(shí)際耗電量和COP有隨著冷機(jī)負(fù)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(yùn)行冷水機(jī)組能效圖全年運(yùn)行冷水機(jī)組能效圖 三、中央空調(diào)水系統(tǒng)能效比冷機(jī)COP和空調(diào)水系統(tǒng)運(yùn)行能效比的相對(duì)關(guān)系圖 此圖表明，空調(diào)水系統(tǒng)運(yùn)行能效比與冷機(jī)COP相關(guān)性很強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)R為0.989，即冷機(jī)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(jī)組COP在一個(gè)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(jī)COP和空調(diào)水系統(tǒng)運(yùn)行能效比的相對(duì)關(guān)系圖 由于空調(diào)水系統(tǒng)運(yùn)行能效比與冷機(jī)cop相關(guān)性很強(qiáng)，當(dāng)冷機(jī)cop達(dá)到能效標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可判定空調(diào)冷水系統(tǒng)也達(dá)到能效要求。公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)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