建筑节能设计第五章ppt课件.ppt

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1、建筑节能设计,供热采暖系统的工作原理和节能途径,供热节能设计,供暖运行节能技术,地板辐射供热技术,4,1,2,3,第五章 供热采暖与空调节能设计,空调建筑节能设计,5,5.1 供热采暖系统的工作原理和节能途径,1）热源部分的节能途径,提高燃烧效率，增加热量回收，力争使采暖期锅炉平均运行效率达到新节能标准提出的0.68。热源装机容量应与采暖计算热负荷相符。此外，还应提高生产（或热力站）运行管理水平和运行量化管理水平。,2）管网部分的节能途径,管网系统应实现水力平衡。循环水泵选型应符合水输送系统的规定值。管道保温要符合规定值，室外管网的输送效率不应低于0.92。,3）用户末端的节能途径,提高围护结

2、构的保温性能和门、窗的密闭性能。充分利用自由热。室内温度的控制，既可以根据负荷需要调节供暖量，也可以通过调节温度改变需求量，最终实现经济运行。,4）供热采暖按热量计费,户内采暖设施部分，应采用双管入户、分户计量、分室控温等技术措施，实行采暖计量收费制度，使住户既是能源的消费者，又是能源的节约者，从而调动人们主动节能的积极性，真正落实节能措施。,5.2.1 锅炉的选型与台数,5.2.2 鼓风机和引风机,5.2.3 循环水泵的选择,5.2.5 供热管网水力平衡,5.2.4 供热调节方法,5.2.6 供热管网的敷设与保温,5.2.7 供暖分户计量,5.2 供热节能设计,选择合适的锅炉是提高锅炉效率的

3、基础,由于我国采暖地域辽阔，各地供应的煤质存在较大差异，一般每种炉型都有适用的煤种，因此在选炉前一定要掌握当地供应的煤种，选择与煤种相适应的炉型，表5-1是目前我国各种炉型对煤种的要求。在此基础上选用高效锅炉，锅炉的额定效率不应低于表5-2中规定的数值。,5.2.1 锅炉的选型与台数,表5-1 各种炉型对煤种的要求,表5-2 锅炉最低设计效率,5.2.2 鼓风机和引风机,锅炉鼓风机和引风机是锅炉系统的重要组成部分,对提高介质的燃烧利用率、保证锅炉的正常使用起着重要的作用。鼓风机和引风机的风量、电压及功率不宜超过表5-3所列数值。,表5-3 燃煤锅炉的鼓风机和引风机匹配指标,1）设计热负荷偏大,

4、5.2.3 循环水泵的选择,由于初步设计不能进行较详细的计算，简单的估算方法又比较保守，往往使热负荷偏大50%以上，使得建筑指标比实际值大，这样就使水泵流量增大。,2）供热系统的循环压力损失,供热系统是在充满水的情况下才能运行的。循环水泵的进出口都承受相同的静水压力，循环压力只要克服管网系统的阻力损失，循环水泵中的水就可正常流动。但有的设计却把静水压力计入循环阻力之中，这必然会使循环水泵的容量偏大，循环水压增大，造成浪费。,3）管网系统的循环阻力偏大,室外管网以及锅炉房内的循环阻力常采用估算法。由于对热用户常考虑的是最远用户，因此计算上常采用很大的保险系数。,4）管网系统的水力不平衡问题,某些

5、设计不能详细进行室内外管网的水力平衡计算，施工后运行时又没进行初调节，往往造成近热远不热，水力工况失调。但部分人认为这种问题的产生是因为水泵容量不够，从而盲目加大水泵型号。,5）水泵产品规格有限,从节能角度出发，循环水泵的流量和扬程应根据供热系统的需求合理选择。但在实际工程中，设计人员在选择水泵时，往往会出现流量合适但扬程偏低，或扬程合适而流量偏低的情况。,5.2.4 供热调节方法,有利于提高热源的经济性，节约燃料，操作简单。但在整个供暖期，网路循环水量保持不变，消耗电能较多。,集中质调节,这种调节方法，综合了质调节和量调节的优点，既能省电，又能避免热力工况失调。,分阶段改变流量的质调节,间歇

6、调节可在室外温度较高和供暖初期和末期，作为一种辅助的调节措施。,间歇调节,是同时改变供水温度和流量的供热调节方法。大大节省水泵的电能消耗。但需要设置变速循环水泵和配置相应的自控设施，才能达到满意的运行效果。,质量流量调节,5.2.5 供热管网水力平衡,1水力失调和水力平衡,水力失调的程度可以用实际流量与设计要求流量的比值 X来衡量， 称为水力失调度，其公式为,式中，QS 用户的实际流；QJ 设计要求流量。,式（5-1）,水力平衡是指网路中各个热用户在其他热用户流量改变时保持本身流量不变的能力，通常用热用户的水力稳定系数 来表示，即,式（5-2）,式中，Xmax 水力最大失调度；Qmax 用户出

7、现的最大流量。,（ 1）设计导致的失调。在供热管网设计时，通常所遵循的原则是满足最不利点所必需的资用压头（可资利用的压头，即用户入口供回水压差）。这就使其他管段的资用压头都会有不同程度的富裕量。另外，在设计计算过程中，管道、散热器和水泵选型都会有一定的放大系数，从而加剧了这种不平衡。（2）运行导致的失调。由于目前绝大多数的用户系统是单管顺流式采暖系统，缺少必要的调节设备，也会导致水力失调。此外，供热系统中，当用户用热量发生变化时，要求各管段流量重新分配，从而导致水力失调，或当需要扩大供热范围和供热负荷时，需要对热网进行必要的扩建和改造，从而导致水力失调。,2供热管网水力失调的原因,3供热管网水

8、力平衡调节原理,供热管网水力平衡调节就是通过调节管路的阻力使各用户的流量最接近于设计流量。对于简单管路来说，压力差和阻力数之间有如下关系：,式中，P 管段两端的压力差； S 该管段的阻力数，只与管段的材料、长度、管径、内壁粗糙度及局部阻力有关，与流量无关；Q 经该管段的流量。,式（5-3）,由式（5-3）可知，当压力一定的情况下，管路阻力数与流量的平方成反比。对于供热管网来说，各用户之间是并联关系，存在如下流量分配关系：,式（5-4）,供热管网水力平衡调节的实质就是调节各支路阻力，使各支路所需流量与阻力数之间满足上述关系。,1）平衡阀 其工作原理是通过改变阀芯与阀座的开度来改变流经阀门的流动阻

9、力，以达到调节流量的目的。平衡阀的外形如图5-1所示。2）自力式流量控制阀 自力式流量控制阀由一个手动调节阀组和一个自动平衡阀组组成。手动调节阀组的作用是设定流量，自动平衡阀组的作用是维持流量恒定。3）自力式压降控制阀 自力式压降控制阀不需要外来能源，它能依靠被控介质自身的压力变化进行自动调节。,4供热管网水力平衡常用调节装置,图5-1 平衡阀的外形,5供热管网水力平衡的调节方法,1）简易法,简易法对管网系统作如下假设：对某一平衡阀作调试时，可将系统的其他部分（如平衡阀、管路、阀门及散热器等）看作一个阻力，用相应的流通系数 表示。调节某一平衡阀两个任意开度过程中， 保持不变，水泵扬程H也保持不

10、变。简易法原理分析如图5-2所示。,图5-2 简易法原理分析,下面以图5-3所示的某小区供热管网为例，详细介绍具体的调试步骤：,（1）打开全部平衡阀,图5-3 某小区供热管网,（2）调整总管平衡阀0。将智能仪表与平衡阀0相连，开启仪表改变两次阀门开度，然后向智能仪表输入总设计水量值。由仪表读出阀门开度值后，按该开度值调整并锁定平衡阀。,（3）调整干管平衡阀1，2。如果系统中不设总管平衡阀0，则从最有利的干管环路开始，采用与调整总平衡阀相同的方法调整平衡阀。假设图5-3中，平衡阀1所在干管比平衡阀2所在干管的剩余压力大，则应先调整平衡阀1的开度，将其锁定后，再调整平衡阀2。,（4）调整所有支管平

11、衡阀。对各支管系统的调整，仍按先调有利环路的原则进行，依次由支管平衡阀1.1调至支管平衡阀1.4，再由支管平衡阀2.1调至支管平衡阀2.4。全部调整完后，平衡调试工作即可完成。,步骤1 将一台智能仪表连接于支管平衡阀1.1处，测出实际流量值，并由智能仪表计算出流量比。,对于较大型、较复杂系统的平衡调试工作，建议采用比例法或补偿法。下面以图5-4某段被调试管路为例，详细介绍比例法调试的具体步骤。,2）比例法 和补偿法,步骤2 由另一台智能仪表测试其上游处平衡阀1.2的流量比，该流量比应该大于平衡阀1.1处的流量比，然后关小平衡阀1.2，使得平衡阀1.2获得与平衡阀1.1相同的流量比。,图5-4

12、某段被调试管路,步骤3 采用同样的方法，调试平衡阀1.3和1.4，使其与平衡阀1.1保持相同的流量比。调试后平衡阀1.4，1.3，1.2和1.1处必然具有相同的流量比。,步骤4 调整立管平衡阀1的流量比，使其达到1，则此时全部支管平衡阀处的流量比均为1，即达到设计流量。需要注意的是参考阀门处开度在调试全过程中不变。,补偿法与比例法的调试方法类似，下面以图5-4为例详细介绍补偿法调试的具体步骤。,图5-4 某段被调试管路,步骤1 首先调整支管平衡阀1.1（参考阀门）至设计流量值。,步骤2 用智能仪表监视参考阀门处压降值，在调试上游平衡阀1.2时，参考阀门1.1处的压降会增大，通过关小平衡阀1的开

13、度来保持参考阀门1.1处的压降不变。这时平衡阀1称之为合作阀门。,步骤3 采用同样的方法调整平衡阀1.3和1.4至设计流量。同理，在调整立管平衡阀时，也要确定立管参考阀门处的开度绝对不能变。,5.2.6 供热管网的敷设与保温,1供热管网的敷设,（1）低支架敷设。低支架敷设大多沿工厂围墙或平行公路、铁路布置，管道保温结构底部距地面的净高不小于0.3米，以防雨雪的侵蚀。支架一般采用毛石砌筑或混凝土浇注，如图5-5所示。,图5-5 低支架敷设热水管网,（2）地沟敷设。将管道敷设在地沟内，使管道不受外力的作用和水的侵袭，保护管道的保温结构，并使管道能自由伸缩。管道的地沟底板采用素混凝土或钢筋混凝土结构

14、，沟壁采用砖砌结构或毛石砌筑，地沟盖板为钢筋混凝土结构。供热管道的地沟按其功用和结构尺寸，分通行地沟、半通行地沟和不通行地沟。,通行地沟：是指工作人员可自由通过，并能保证检修、更换管道等操作的地沟，通行地沟的净高不低于1.8 m，人行通道净宽不小于0.6 m。半通行地沟：是指工作人员能弯腰行走，并进行一般管道维修工作的地沟。其净高不小于1.4 m，人行通道净宽不小于0.5 0.7 m。且每隔60 m处应设置一个检修出入口。不通行地沟：人员不能在沟内通行，其断面尺寸以满足管道施工安装要求来决定。当沟宽超过1.5m时，可考虑采用双槽地沟。,分类,（3）直埋敷设。在供热管网中，直埋敷设最多采用的方式

15、是供热管道、保温层和保护外壳三者紧密粘结在一起，形成整体式的预制保温管结构型式。, 不需要砌筑地沟，土方量及土建工程量减小，管道可以预制，现场安装工作量减少，施工进度快，可节省供热管网的投资费用。 整体式预制保温管严密性好，水难以从保温材料与钢管之间渗入，管道不易腐蚀。 预制保温管受到土壤摩擦力约束的特点，实现了无补偿直埋敷设方式。在管网直管段上可以不设置补偿器和固定支座，简化了系统，节省了投资。 聚氨酯保温材料导热系数小，供热管道的散热损失小于地沟敷设。 预制保温管结构简单，采用工厂预制，易于保证工程质量。,特点,2供热管网的保温,1）保温材料的选用 采暖供热管道推荐采用岩棉、矿棉管壳及聚氨

16、酯硬质泡沫保温管（直埋管）三种保温管壳，它们都有较好的保温性能。其中，岩棉保温材料的生产规模较大；聚氨酯硬质泡沫塑料保温管（直埋管）近几年发展较快，它具有保温性能好、使用寿命长、耐腐蚀和耐冲击等突出优点。虽然目前聚氨酯硬质泡沫保温管（直埋管）价格较高，但随着技术的进步和产量的增加，必将在工程实践中得到广泛的应用。,2）保温材料的厚度 采暖供热管道保温厚度应按现行国家标准设备及管道绝热设计导则（GB/T 81752008）中经济厚度的计算公式确定。当供热热媒与供热管道周围空气之间的温度等于或低于60时，安装在室外或室内地沟中的供热管道的保温厚度不得小于表5-4中规定的数值。,表5-4 采暖供热管

17、道最小保温厚度min,当选用其他保温材料的导热系数 与表5-4中的值差异较大时，最小保温厚度应按下式进行修正：,式（5-5）,式中， min 修正后的最小保温厚度（mm）；min 表5-4中的最小保温厚度（mm）； m 实际选用的保温材料在其平均使用温度下的导热系数 ； m 表5-4中保温材料在其平均使用温度下的导热系数W/(mK),当实际热媒温度与管道周围空气之差大于60时，最小保温厚度应按下式修正：,式（5-5）,式中，tw 实际供热热媒温度（）；ta 管道周围空气温度（）。,当系统供热面积大于或等于 时，应将200300 mm管径的保温厚度在表5-4中最小保温厚度的基础上再增加10 mm

18、。,5.2.7 供暖分户计量,1旧式采暖系统的基本形式及其优缺点,1）系统不具有个体调节能力,2）系统维修时浪费能源,3）不利于供热部门的管理,4）闲置住宅的能源浪费,2分户计量的特点,分户计量采暖系统的特点是对每个采暖用户进行单独控制，即每户独立采用一个供回水系统，一户一表制，可以单独对其进行调节、关断、计量，不会影响其他用户。达到分户计量的根本方法是对用户独立系统的控制，具体做法是在每户供水入口处设置热表及在散热器上安设调节阀，通过调节散热器使采暖房间的室温满足人体热舒适性的要求。,3适宜分户计量的采暖系统,1）单管制采暖系统单管水平串联系统。将每层用户作为一个独立的小系统，在每个住宅单元

19、设置一个总的供回水系统，即大系统。总供、回水立管管井设在靠楼梯的橱卫处，每层供回水接在大系统上（每层只装一户），在小系统出入口管道上加调节关断阀门及热计量表，以便分户计量热费。其优点是竖向无穿楼层的立管，不影响墙面装修；缺点是不能分室控制温度，每组散热器均须设冷风阀，且需对过门、阳台等处的管线进行处理。单管水平跨越系统。该系统也是将供、回水立管设置在管道井内。但单管水平跨越系统中须增设与散热器组数相对应数量的三通调节阀，以控制进入散热器的最大流量为循环流量的30%。其优点是可实现分室控制温度，竖向无立管，不影响墙面装修；缺点是每组散热器须设冷风阀，管路中需增加附属设备（三通调节阀），且需对过门

20、、阳台等处的管线进行处理。,2）双管制采暖系统双立管并联式系统。对于双立管并联式系统，任何一层的用户只要在散热器支管上加调节阀就可以达到调节介质流量，从而满足用户对热舒适性的要求，并实现节能。该系统的缺点是会使穿越楼层的水管数大量增加，同时这种方式在楼层过多时会出现严重的垂直失调现象，导致实用性受到限制。水平双管系统。采用水平双管设计方案，可以避免双立管并联式系统的垂直失调问题，而且该系统可以实现每户一个独立系统，有利于热量表的安装，能实现散热器个体调节。任何一层的用户都可以通过室内调节阀方便的调节介质流量，从而达到舒适的室温，并实现节能的目的，又不影响其他用户采暖。但该系统须增设三通调节阀，

21、其数量与散热器组数相同。,3）章鱼式系统 章鱼式系统的做法是在每户设置一个分水器，供水进入分水器后分出若干并联的支管，末端连接至散热器，再经回水集中到集水器。在制作安装时应将管线埋地敷设（一般采用聚丁烯管或PB管），要防止地面因热应力造成龟裂和破损，要妥善处理好管道热膨胀时产生的推力传递给地板。该系统的优点是可分室控制温度，墙面竖向无立管（管线埋地敷设），不影响墙面、地面的装修；缺点是每组散热器除了需要设冷风阀外，管线埋地还须设隔热措施，造价偏高。,5.3 供暖运行节能技术,1采用连续供暖辅以间歇调节的运行制度,为实现节能降耗和达到室内温度环境适宜的要求，住宅区以及其他居住建筑的供暖锅炉房应采

22、用连续供暖辅以间歇调节的运行制度。实验研究表明，严寒期采用24h连续供暖，初寒期和末寒期采用连续供暖辅以间歇调节（昼夜供暖12h，间歇23次）是一种既可保证居室内温度，又可节省能耗的合理的供暖运行制度。,当前集中锅炉房普遍存在的问题有两个。一是高温热水锅炉的低参数运行，如一次水供回水温度应为70115，实际上一般只达到7595，甚至更低。产生这一问题的原因是系统的定压较低，补水泵的选择不当，循环水泵的扬程较低。二是换热器的低负荷运行，其表现在每平方米换热面积所带的供暖建筑面积仅为300400m2，比应带面积600800m2低很多。 供暖运行实践证明，只有提高锅炉房供回水系统的一次水参数，才能提

23、高锅炉的运行效率和换热器的传热效率，改变换热器的低负荷运行。,2提高集中锅炉房供回水系统的一次水参数,锅炉微机控制系统，由锅炉本体、一次仪表、控制系统、上位机、手工自动切换操作、执行机构及阀、电机等部分组成。一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量和转速等转换成电压、电流等电信号送入微机并通过控制系统（包括手动和自动操作），以保证锅炉正常、可靠地运行。 除此之外，对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及报警装置，以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置，从而避免锅炉发生重大事故。 对于分散锅炉房，有条件的可以安装智能型采暖系统量化管理仪等，以实现监测，指导司炉工控制合理的热媒参数，保

24、证在供暖基础上最大限度地节省能源。对于7MW以上的集中锅炉房，应配装微机实行监控，这是当今锅炉运行管理中最先进的控制方法。,3对锅炉实行仪表监测或微机监控,传统的除渣清灰方法有两种，一种是化学法，即采用化学除焦剂与煤炭混合推入炉内，这种方法一般适用于小型锅炉；另一种是物理法，即利用声波发生器向锅炉内发出声波，将炉内的灰渣震动下来，这种方法一般适用于大型锅炉。 此外，为对锅炉进行合理地除氧和水处理，建议采用锅炉运行和停用期间的防腐系列产品。使用新型的锅炉防腐系列产品，不仅可以节省昂贵的除氧及水处理设备费用，而且具有良好的使用效果。,4采用科学的方法对锅炉进行除渣清灰及防腐处理,一般情况下，设计热

25、负荷偏高，这使得锅炉的规格通常偏大或台数偏多，且由于运行管理部门技术水平不高，不能对锅炉进行合理匹配，造成了锅炉低负荷运行现象普遍存在。而低负荷又带来低效率，对节能十分不利。要想挖掘这部分潜力，主要的措施就是连续满负荷运行，尽量减少运行台数，烧满膛火。只有这样才能提高供热的社会、经济和环境综合效益。,5提高供热锅炉负荷率,热管是一种利用管内工作液体相变进行传热的高效热元件。采用热管新技术生产的省煤器和空气预热器，不仅可以显著降低排烟的热损失，而且还可以提高锅炉的热效率。 热管省煤器与传统换热器相比具有耐低温、抗腐蚀性能好，在同样烟气温度条件下，壁温高、结构紧凑、体积小、重量轻，以及烟气侧阻力可

26、以设计得较小等优点。热管空气预热器由热管、隔板和外壳三部分组成。工作时，热烟气在隔板下侧与热管接触换热，热管将烟气中的热量传给隔板上侧的空气，并加热助燃空气，以降低燃料消耗，改善燃烧工况，从而达到节约能源的目的。,6采用热管省煤器和热管空气预热器,5.4 地板辐射供热技术,5.4.1 地板辐射供热的适用范围,幼儿园,洁净室,适用范围,室外车站、停车场地面、道路地面、户外运动场和竞技场等,学校教室、阅览室、图书馆、办公室和写字楼等,大的会议室、交易厅、餐厅、商场、客厅和游泳池等,5.4.2 地板辐射供热热负荷的确定,设 Qc为对流供热时的热负荷， Qr为辐射供热时的热负荷，则,（1）修正系数法,

27、式（5-7）,其中， 修正系数，对于低温辐射系统=0.900.95 。,与对流供热时相同，采用降低室内温度法计算热负荷计算时，必须把室内空气的计算温度降低。对于低温辐射供热系统，室内空气计算温度以降低 2为宜。,（2）降低室内温度法,1低温热水地板辐射供热热负荷计算 采用低温热水地板辐射供热时，房间热负荷应按工业建筑供热通风与空气调节设计规范（GB 500192015）进行。敷设加热管道的地面不计算热负荷。垂直相邻各层房间均采用地板辐射供热时，除顶层以外，其余各层应按房间供热热负荷（扣除来自上层的热量）确定房间所需热量。来自房间上层的热量应根据楼面构造及热媒平均温度计算。地板辐射用于房间全面供

28、热时，所需的热量宜取房间计算热负荷的90%，或将房间温度降低 2。,2集中热源分户计量住宅的热负荷计算 采用集中热源分户计量的住宅，房间计算供热热负荷应乘以集中热源（集中供热或个体锅炉房供热）系数1.3；采用分户独立热源的住宅，房间计算供热热负荷应乘以分户独立热源系数1.5。地板辐射用于房间局部区域供热，其他地区不供热时，地板辐射所需散热量可按全面辐射所需散热量乘以表5-5中的计算系数确定。,表5-5 房间局部区域供热时散热量修正系数,3单位面积辐射地板散热量计算单位面积辐射地板散热量为辐射散热量与对流散热量之和，近似按下式计算：,式（5-8）,式（5-9）,式（5-10）,式中， q 单位面

29、积辐射地板的散热量（W/m2）；qr 单位面积辐射地板的辐射散热量（W/m2）；qc 单位面积辐射地板的对流散热量（W/m2）；tr 辐射地板的表面温度（）；tp 非辐射墙面的内表面平均温度（）；tn 室内计算温度（）。,计算出供热房间的热负荷和要求的单位面积辐射板散热量后，即可确定需要输入的热量，以及塑料加热管的间距和长度。,5.4.3 地板辐射供热控制系统,1）单纯计量人工收费方式 该方式使用的计量仪器是热计量仪表，它由传感器、积分仪和显示器等部分组成。这种方式为先用热后交费，给收费造成困难，且占用一定的人力。2）远程计量用户交费方式 该方式在热计量仪表的基础上，增加信号输出电控阀门和控制

30、反馈功能。远程计量仪表显示计量数据并传送至控制中心，按规定时间向住户发出交费通知。这种也存在回收费用困难的问题。同时，安装远程控制设备需增加较大的建设投资。3）预付热费自动计量方式 该方式是将计量、显示、交费和控制一体化。在功能上将控制中心的功能转移到各用户的仪表上。是分户热计量、控制和收费最有效的方式。,1分户热计量控制方式,2室内温度控制方式,根据设计不同，室内温度控制方式分为室内温度总控制方式（参见图5-6）和室内温度分别控制方式两种。根据控制方式不同，室内温度控制方式可分为室内无线远传温度控制器控制方式和室内温度控制器控制方式两种。,图5-6 室内温度总控制方式,室内无线远传温度控制：

31、用户可以根据自身要求方便地设定室内温度（调整温控器预设值），灵活性强，但初始投资大，专业配合复杂。室内温度控制器控制：是以控制系统水流量达到调节室内温度变化为目的的。控制设备相对简单，可以满足用户分室控制的要求，初始投资相对适中，但在设计时应预留室温控制器的位置。室温控制单元系统如图5-7所示。,图5-7 室温控制单元系统,5.5 空调建筑节能设计,集中式空调的节能,分散式空调的节能,空调热泵的节能,5.5.1,5.5.2,5.5.3,5.5.1 集中式空调的节能,1集中式空调的冷热源, 电动冷水机组供冷、燃油锅炉供热，供应能源为电和轻油。 电动冷水机组供冷、电热锅炉供热，供应能源为电。 风冷

32、热泵冷热水机组供冷和供热，供应能源为电。 蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组供冷、热网蒸汽供热，供应能源为热网蒸汽和少量的电。 直燃型溴化锂吸收式冷热水机组供冷和供热，供应能源为轻油、燃气和少量的电。 水环热泵系统供冷和供热，其辅助热源为燃油、燃气锅炉等，供应能源为电、轻油或燃气。其中，电动制冷机组和热泵机组根据压缩机的型式不同，又可分为往复式、螺杆式和离心式三种。,一次能源效率用OEER（W/W），OEER值越小，则耗能越高。各种冷热机组的OEER值如表5-6所示。,表5-6 各种形式冷热源OEER值,2水系统节能,1）各分支环路的水力平衡 旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准（GB 501891

33、993）中要求，建筑物内外的管路，均需按设计规范认真计算，使各个环路之间符合水力平衡的要求。2）二次泵的设置 当某环路与其余环路之间压差相差悬殊时，这些环路应增设二次循环水泵，以避免整个系统为满足这些少数高阻力环路需要，而选用高扬程的总循环水泵。3）变流量水系统 关于变流量系统，目前没有严格的定义，在这里我们尝试对其基本特征进行概括，即： 通过调节二通阀改变流经末端设备的冷冻水流量来适应末端用户负荷的变化，从而维持供回水温差稳定的设计值； 采用一定手段，使系统的总循环水量与末端的需求量基本一致； 保持通过冷水机组蒸发器的水流量基本不变，从而维持蒸发温度和蒸发压力的稳定。,3风系统节能,1）正确

34、选用空气处理设备 风压的提高会加大风机功耗，因此不宜过分加大风机的风压。另外，应选用漏风量及外形尺寸小的机组。国家标准规定，在700 Pa压力时的漏风量不应大于3%。2）新风机组加末端风机盘管机组 这是目前应用最广泛的一种空调方式。最大特点是灵活性大，适用于不同的建筑平面布置形式，特别是层控制比较低的建筑。此外，还可以根据不同朝向房间进行就地控制，有利于节能。在设计选用风机盘管时，一定注意选用重量轻，单位风机功率供冷量大的机组。3）设计选用变风量系统 变风量系统是按各个空调房间的负荷大小和相应室温变化，自动调节各自的送风量，达到所要求的空气参数。可以避免任何冷热抵消的情况，可以在春秋季过渡季节

35、充分利用室外空气冷却，以实现节约制冷量。,5.5.2 分散式空调的节能,1正确选用空调器的容量大小,空调器的容量大小要依据其在实际建筑环境中所承担的负荷大小来选择。如果选择的空调器容量过大，会造成使用中频繁进行启停，室内温场波动大，电能浪费和初投资过大；如果选择的空调容量过小，则达不到使用要求。 房间空调负荷受很多因素影响，计算比较复杂。一般情况下，我们可采用一种简易的计算方法，即根据用户的实际使用要求，在房间空调负荷计算表（参见表5-7）中的括号内填入相应的数据，最后进行累加计算，即可求出所需空调器的制冷量。,表5-7 房间空调负荷计算表,2空调器的布置方式,1）窗式空调器的正确布置方式，如

36、图5-8所示。, 应避免安装在有阳光直射的地方。空调器在阳光的直接照射下工作会产生一些弊端，如冷凝器散热差，冷凝压力升高，制冷能力降低，耗电量增加等。如果其安装位置无法避免阳光直射时，可考虑设置遮阳设施。, 应根据房间的朝向，选择最合理的安装位置。北面是安装窗式空调器室外机的最佳位置，因为夏季北面墙体的温度比南面要低23，这不仅对空调散热有利，还可以减少电能的消耗。, 空调器两侧及顶部的百叶窗不允许被其他物体遮盖，且百叶窗旁边应留出足够大的空间。因为这些百叶窗是冷凝器的进风口，没有足够的空间就会影响进风量，从而影响制冷效果，还会增加电耗。, 一般要求在距空调冷凝气的出风口1 m内不允许有障碍物

37、，否则会引起冷凝气排出的气体倒流，从而影响冷凝器的散热效果。如果现场条件有限，当冷凝器与障碍物之间的距离小于规定值时，应采用附加风管或风管加排风扇的方法，帮助冷凝器排气散热。, 空调器的安装位置，应尽量使室内机所送出的冷风或暖风能遍及室内各个方位。当空调器安装在长而窄的房间时，为了能顺利地向长的方向送风，应将空调器安装在短墙一边。空调前面不宜放置障碍物，以避免造成气流短路。另外，空调器以安装在对着房门的墙或窗上为宜。因为空调器送出的风速一般大于外界的自然风，在开门时，空调器送出的风有抵抗室外空气流入室内的作用。, 空调器在房间内安装的高度应合适，位置过高或过低都不利于冷气或暖气的循环，特别是从

38、上面出风的窗式空调器。如果安装过高，垂直导风板向下，此时上面送出的冷气或暖气容易直接被吸回，从而造成进风和出风的短路。空调器的安装位置，一般要求距离地面高度大于0.6 m，离天花板的距离应大于0.2 m。, 有的空调器冷、热风的进风口不在空调器的正面，而在其侧面，此时应将侧面的进风口突出在室外，其突出的距离应不小于说明书上的规定值。, 空调器不要安装在有污浊空气排放的地方。否则，空调器会被有害介质腐蚀，同时还会影响冷凝器的散热，这种危害是很大的。,图5-8 窗式空调器,2）分体式空调器正确布置方式,分体式空调器将空调器分成室内机组和室外机组，然后用管道和电线将这两部分连起来，如图5-9所示。压

39、缩机通常安装于室外机组，因而分体式空调器的噪声比较小。,（a）室内机组,（b）室外机组,图5-9 分体式空调器（壁挂式）,分体式空调器按其室内机组安装位置，可分为壁挂式、落地式、吊顶式和嵌入式。,落地式：分体机的室内机组外形为一台立式或卧式柜，因此又称柜式机组，如图5-10（a）所示。它通常安装在窗口旁的墙边。,（a）落地式分体机,（b）吊顶式分体机,（c）嵌入式分体机,图5-10 落地式、吊顶式和嵌入式分体机,吊顶式：分体机的室内机组安装在室内天花板下，如图5-10（b）所示。其外形扁平，由底下后面进风，正前面出风，风压高，送风远，但安装和维修比较麻烦。,嵌入式：分体机的室内机组嵌在天花板里

40、，外面只能看到它的进、出风口，多采用四面出风的形式，送风范围更广，制冷效果相对更好，安装和维修也比较麻烦，如图5-10（c）所示。,下面主要介绍壁挂式空调器在布置时应注意的事项。, 分体式室外机的四周应留有足够的空间，其左端、后端和上端空间应大于10cm，右端的空间应大于25cm，前端的空间应大于40cm。, 分体式空调器室内机应安装在其所送出冷风或暖风可以到达房间内大部分地方的位置，以使房间内的温度分布均匀。室内机不宜安装在墙上过低位置，否则冷风直接吹到人身或地面上，会造成室内温度不均匀。, 对于窄长形的房间，必须把室内机安装在房间内较窄的墙面上，并保证室内机所送出的风无障碍物阻挡。否则，也

41、会造成室内温度分布不均匀，制冷或制热时缓慢。, 分体式室内机应安装在容易排水，及进行室内、外连接的地方。室内、外机连接管安装时必须向外有一定的倾斜度，以利于排出空调的冷凝水。, 分体式室外机应安装在通风良好的地方，这样有利于风机工作时抽风，增加换热效果。为防止室外机日晒雨淋，应设置必要的遮篷。, 分体式室外机不要安装在有污浊气体排出的地方，否则会降低传热效果，甚至还会破坏电器部件的性能。,5.5.3 空调热泵的节能,1热泵系统的工作原理,热泵工作时的热力学原理与制冷机的一致。按照国际制冷辞典的定义，热泵就是以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统。一套热泵（或制冷）系统与环境之间的能量交换就是消耗一

42、定的高位能（比如机械功），从低温环境吸取热量，然后连同高位能所转化的热量，一起输送到高温环境中。 在上述过程中，如果将着眼点放在所获得的热量上，那就是热泵；如果眼点于带走空间或物体的热量，从而使该空间或物体维持较低的温度，那就是制冷装置。由此可见，从不同角度出发来看，热泵又可称为制冷机。,图5-11所示为热泵型窗式空调器的结构图及工作原理图。制冷剂管路上，实线箭头表示制冷工况流程，虚线箭头表示供热工况流程。, 在制冷工况下，室内换热器是系统的蒸发器，制冷剂吸收房间空气的热量后，经过换向阀，被压缩机吸入并被压缩成高温高压的制冷剂蒸汽，经过换向阀进入室外换热器，被室外空气冷凝成液体，再经毛细管节流

43、变成低温低压的液体（含有少量制冷剂蒸汽）进入室内换热器，完成一个循环。, 在供热工况下，制冷剂蒸汽在换向阀中通过虚线位置。这时，室内换热器作为系统的冷凝器，室外换热器作为系统的蒸发器。,（a）结构图,（b）工作原理图,图5-11 热泵型窗式空调器的结构图及工作原理图,2热泵系统的主要组成,热泵系统的组成主要包括热泵驱动能源、驱动装置、热泵的工作机和低温热源。热泵的驱动能源有电能、汽油、柴油、燃气和煤等，热泵的驱动装置有电动机、燃料发动机、蒸汽透平等。一般来说，制冷机可作为热泵系统的工作机。低温热源主要是指空气、水、地热、工业废热和太阳能等再生性能源。,3热泵的分类,1）按热泵所使用的低位热源种

44、类分类 可分为室外大气作为低位热源热泵（或称为风冷热泵），使用地表水（如河水、湖水和海水等）、地下水（如深井水、泉水和地下热水等）、生活废水和工业温水（如工业设备冷却水、生产工艺排放的废温水等）的水源热泵，以及使用大地岩土作为低位热源的土壤源热泵和太阳能热泵等。2）按热泵的驱动方式分类 可主要分为机械压缩式热泵和吸收式热泵。机械压缩式热泵是一种机械能驱动的热泵。按驱动装置的型式，机械压缩式热泵又分为电动驱动的热泵、柴油驱动的热泵、汽油驱动的热泵、燃气驱动的热泵和蒸汽透平驱动的热泵等。吸收式热泵是一种以热能直接驱动的热泵。,3）按热泵低温端和高温端的载热介质分类根据热泵低温端和高温端的载热介质不

45、同，热泵可分为空气 空气热泵、空气 水热泵、水 水热泵、水 空气热泵、土壤 空气热泵和空气 土壤热泵等。4）按热泵在建筑中的用途分类根据热泵在建筑中的用途不同，热泵可分为仅用作供热（供暖或供热水）的热泵，冬季供热、夏季供冷（全年空调）的热泵，以及热回收热泵。5）按热泵系统设备的集中程度分类根据热泵系统设备的集中程度不同，热泵可主要分为集中式系统和分散式系统两种。在集中式系统中，建筑物或区域的供热、供冷由热泵站直接供应；在分散式系统中，热泵机组直接设置于房间内，为一个或几个房间供热或供冷。,4热泵系统的经济性评价,1）热泵的制热性能系数 热泵通过消耗一定数量的高品位能量来提高低位热源的热量品位，

46、这种投入与产出之间的关系可用热泵的制热性能系数来衡量。对消耗机械功的蒸气压缩式热泵，制热性能系数 可用下式表示：,式（5-11）,式中， Qc 热泵的制热量（W）；Qe 热泵从低位热源吸收的热量，即制冷量（W）；W 输入功率（W）； 制冷系数。,以消耗热能为代价的吸收式热泵，用热力系数来表示。热力系数等于制热量与输入的热能量的比值。,2）热泵的制热季节性能系数 热泵系统的制热系数除了受热泵本身的设计制造技术水平的影响外，还受运行工况的影响。热泵的运行工况是不断变化的，这对空气热源热泵来说尤为突出。当室内所需要的供热温度一定时，空气热源热泵的制热系数主要受室外气温和系统的负荷水平的影响。为评价空

47、气热源热泵在某一地区整个供热季节运行的热力经济性，便提出了制热季节性能系数HSPF的概念。制热季节性能系数可用下式进行计算：,式（5-12）,如果热泵系统采用了辅助加热，则供热期热泵系统总的制热量包括辅助加热量，输入能量包括为提供辅助加热所输入的能量。,3）热泵的能源利用系数 热泵的驱动能源通常为电能、液体燃料和气体燃料等。这些燃料所用数量和价值不一样，电能通常是由其他初级能源转换而来的，在转换过程中必然存在一定的损失。因此，对于同样制热性能系数的热泵，如果采用的驱动能源不同，则其节能的意义和经济性不同。为此提出热泵的能源利用系数 来评价热泵的节能效果。热泵的能源利用系数 可通过下式进行计算：

48、,式（5-13）,4）热泵投资回收期 在一般情况下，热泵系统是节能的，但同时也会增加设备的投资费用。因此，必须寻求热泵经济效益的评价方法，综合评价有关经济效益的各种因素，以判断热泵在暖通空调中的应用是否经济，帮助人们在不同的方案比较中做出正确的选择。通常，多采用投资回收年限法进行热泵经济效益评价。投资回收期可通过下式进行计算：,式（5-14）,式中， 投资回收期（年）；I 热泵系统所需要的投资额（元）；A 燃料的价格（元 / J）；QE 热泵系统与传统系统相比年节约能量（J / 年）。,在无特殊问题情况下，热泵的投资回收年限应在35年之间。,拓展阅读国家大剧院景观水池不结冰,图5-12 国家大剧院外部景观图,Thank You!,