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1、,主要内容,第1章 建筑通风空调新技术及其运用第2章 建筑给排水实用新技术第3章 建筑供配电新技术第4章 仪表容器安装新技术第5章 电梯安装新技术第6章 智能建筑新技术,第1章 建筑通风空调新技术及其运用,1.1 置换通风1.2 地板送风1.3 蓄能空调1.4 工位空调1.5 地源热泵,1.6 家用中央空调1.7 太阳能空调1.8 冷却吊顶1.9 地板辐射采暖1.10 变风量系统,1.1 置换通风（Displacement Ventilation）,1.1.1 置换通风概况1.1.2 置换通风的原理与特点1.1.3 置换通风系统设计1.1.4 置换通风的末端送风装置1.1.5 置换通风的适用性
2、分析1.1.6 置换通风在工程中的实际应用,1.1.1 置换通风概况,置换通风并非新发明的通风方式，其简单的原理早就被人们认识，只是随着近年人们对环保和节能的重视，逐渐被重视起来。1978年，德国柏林的一家铸造车间首次采用了置换通风。北欧，约50的工业通风、25的办公室通风采用置换通风。置换通风在北欧国家已占据了50的通风市场，新建的办公楼中约有5070采用置换通风。在中国，也有一些工程开始采用置换通风，但由于没有成熟的设计规范和其本身的限制，置换通风在我国的应用还不是很多。,1.1.2 置换通风的原理及特点,置换通风以较低的温度从地板附近把空气送入室内，风速的平均值及紊流度均比较小，由于送风
3、层的温度较低，密度较大，故会沿着整个地板面蔓延开来。,（一）置换通风的原理,1.1.2 置换通风的原理及特点,（二）置换通风的特点,置换通风以低速在房间下部送风，气流以类似层流的活塞流的状态缓慢向上移动，到达一定高度受热源和顶板的影响，发生紊流现象，产生紊流区。,气流产生热力分层现象，出现两个区域：下部单向流动区和上部混合区。,1.1.2 置换通风的原理及特点,（二）置换通风的特点,从理论上讲，只要保证热分离层高度位于人员工作区以上，就能保证人员处于相对清洁新鲜的空气环境中，大大改善人员工作区的空气品质；,另一方面，只需满足工作区的温湿度即可，相对于混合通风，其具有节能潜力(空间越大，节能效果
4、越显著)。,1.1.2 置换通风的原理及特点,（三）置换通风的特性,在热分离层下部区域为单向流动区，在上部为混合区。室内空气温度分布和浓度分布在这两个区域有非常明显差异：下部单向流动区存在明显的垂直温度梯度和浓度梯度上部紊流混合区温度场和浓度场则比较均匀，接近排风的温度和浓度。,1.置换通风房间室内温度、速度与浓度的分布2.置换通风房间的热力分层,1.1.2 置换通风的原理及特点,（三）置换通风的特性,1.温度、速度与浓度的分布,Distribution of Temperature(温度分布),两个区域，三个温度段,1.1.2 置换通风的原理及特点,（三）置换通风的特性,1.温度、速度与浓度
5、的分布,Distribution of Velocity(速度分布),热羽流（活塞流）空气湖,1.1.2 置换通风的原理及特点,（三）置换通风的特性,1.温度、速度与浓度的分布,Distribution of Concentration of Impurities(浓度分布),1.1.2 置换通风的原理及特点,（三）置换通风的特性,2.置换通风房间的热力分层,1.1.2 置换通风的原理及特点,（四）置换通风的优点,节能性通风性能：换气效率、通风效率热工特性及室内空气品质,节能性,1.1.2 置换通风的原理及特点,（四）置换通风的优点,换气效率：工作区某点空气被更新的有效性。,通风效率：考察气流
6、分布方式的能量利用有效性。,1100,(a)活塞流通风,(b)置换通风,150,(d)上送上回,150,(c)顶送上回,150100,常见送回风形式的换气效率,通风性能：换气效率、通风效率,1.1.2 置换通风的原理及特点,（四）置换通风的优点,热工特性及室内空气品质,1.1.3 置换通风末端设备装置的研发,第一代末端送风装置：主要考虑将新鲜空气以非常平稳而均匀的状态送入室内。第二代置换通风末端送风装置：着眼点是在不影响舒适性并保证室内空气品质高于混合通风系统的基础上提高系统的制冷能力。第三代末端送风装置：设有特殊的空气喷射器，可以将大量的室内空气与一次气流混合，提高了送风的冷却能力。,1.1
7、.3 置换通风末端设备装置的研发,第一代末端送风装置,第一代置换通风末端装置主要考虑将新鲜空气以非常平稳而均匀的状态送入室内。,1.1.3 置换通风末端设备装置的研发,第一代末端送风装置,优点：系统简单，造价低。缺点：a、为保证近风口区域没有吹风感，需增大送风面积以减小出风口速度，造成建筑物有效使用面积的减小。b、近地面处空气温度较低，而上部空间温度较高，存在明显的垂直温度梯度，会造成一定的头暖脚凉的不舒适感。c、系统所能提供的冷量较小，不能满足负荷较大的场合。,1.1.3 置换通风末端设备装置的研发,第二代末端送风装置,第二代末端送风装置主要是在不影响舒适性并保证室内空气品质高于混合通风系统
8、的基础上提高了系统的冷却能力。,在单纯依靠置换送风无法保证制冷效果的场合下，就需要有其他介质来承担部分冷负荷。目前使用效果最佳的是以水作冷媒的冷却顶板系统。,1.1.3 置换通风末端设备装置的研发,第二代末端送风装置,冷却顶板主要是利用冷辐射进行传热，且冷辐射可以进一步削减垂直温度梯度，从而可以提高舒适度。国外大量研究表明冷却顶板所占制冷份额上限为50%55%比较适合。冷却顶板设计中有一点不容忽视，即应防止结露。冷却顶板温度一般为16左右，经过处理的送风温度应低于14。,1.1.3 置换通风末端设备装置的研发,第三代末端送风装置,设有特殊的空气喷射器，喷射器可以安装在送风末端装置内，也可以在送
9、风管内。室内空气与一次空气的大量掺混，可能会带来换气效率的下降，但只要将空气的混合限制在人员活动区域，其通风效率、换气指数还是要比传统的混合通风要高。第三代末端送风装置目前还在研制之中，产品的成熟尚待时日。,1.1.4 置换通风在工程中的实际应用,1、厂房南京爱立信通讯设备有限公司上海松江Tiger Park公司厂房空调 轿车车身车间 2、剧院 上海大剧院、乌鲁木齐新中剧院、国家大剧院3、体育馆、音乐厅广州新体育馆、深圳文化中心音乐厅,1.1.4 置换通风在工程中的实际应用,1、厂房,1.1.4 置换通风在工程中的实际应用,1、厂房,1.1.4 置换通风在工程中的实际应用,1、厂房,1.1.4
10、 置换通风在工程中的实际应用,1、厂房,1.1.4 置换通风在工程中的实际应用,1、厂房,1.1.4 置换通风在工程中的实际应用,1、厂房,1.1.4 置换通风在工程中的实际应用,2、上海大剧院座椅送风,1.1.4 置换通风在工程中的实际应用,座椅送风,1.1.4 置换通风在工程中的实际应用,座椅送风,1.1.4 置换通风在工程中的实际应用,部分图片,1.1.4 置换通风在工程中的实际应用,部分图片,1.2 地板送风,1.2.1 地板送风概况1.2.2 地板送风的特点1.2.3 地板送风系统的分类1.2.4 地板送风口的形式1.2.5 地板散流器的形式1.2.6 地板送风系统的设计要求1.2.
11、7 地板送风系统应用范围1.2.8 地板送风设计工程实例,1.2 地板送风,1.2.1 地板送风概况,地板送风空调系统(UFAD)的概念最早提出是在20世纪60年代的德国。20世纪80年代中期，英国伦敦的Lloyds大楼和中国香港汇丰银行地板送风空调系统的成功设计，引起了人们的普遍关注，并纷纷对此展开了研究。目前，地板送风在德国、瑞士、荷兰、日本及加拿大等国均有应用。其中北美地区地板送风系统已占办公楼空调系统的40%。,1.2 地板送风,1.2.1 地板送风概况,原理：Underfloor Air Distribution System(UFAD系统)，将冷风通过地面散流器送出并在顶棚处回风，
12、由地面至顶棚全面气流流型，是由浮力驱动的空气流动形成的，并有效地除去被调空间的余热量。,1.2 地板送风,1.2.1 地板送风概况,地板送风系统从地板下部空间送风；供冷时的送风温度较高(一般为1718)；在同一大空间内可以形成不同的局部气候环境；室内气流分布为从地板至顶棚的下送上回气流模式。,1.2 地板送风,1.2.2 地板送风的特点,(1)改善热舒适性,允许个别室内人员控制局部热环境，改善热舒适；热负荷的增减对工作区的变动影响较小。,1.2 地板送风,1.2.2 地板送风的特点,(2)改善通风效率与室内空气品质,换气效率：混合式50%；下送风50%100%。通风效率：混合式100%，实际只
13、50%70%；下送风100%，通常100%200%。,1.2 地板送风,1.2.2 地板送风的特点,(3)减少能耗与顶部送风相比，供冷时送风温度较高(1618)，可减少能量使用；下送风可节能2550（负荷小；施工安装简单；制冷机效率高；过渡季易用自然能）。(4)建筑物的寿命周期费用较少空气处理设备和风管尺寸减小，节省了安装空间；相应地可减小建筑物的层高，降低造价。,1.2 地板送风,1.2.2 地板送风的特点,(5)降低建筑层高,1.2 地板送风,1.2.2 地板送风的特点,(6)施工安装方便，便于清洗,风口的位置可适应房间布置、装修、用途等方面的变化；便于线缆与设备的接入/出；与其它管路在空
14、间上无矛盾；对吊顶高度无要求；装修易与建筑配合；无管道穿建筑麻烦；无凝水和渗漏水对办公设施和装修的烦扰；无维修不便等。,1.2 地板送风,1.2.2 地板送风的特点,(7)缺点,b.扬尘问题：下送风时风从下向上吹出，处理不当，会将地面上的微尘吹起，使室内空气品质得不到改善反而恶化。,a.风感问题：下部送风时风口到人的距离要比上送风时近，吹出的气流衰减距离短，容易引起风感。,1.2 地板送风,1.2.3 地板送风系统的分类,（1）按照送风房间的类型分类 大面积区域送风。分室送风。混合式送风。（2）按照地板下的设置分类 地板下设风管的送风方式 地面压出式直接送风(静压箱内为正压)地板下设混风箱和风
15、机 地面与吊顶送风相结合方式，即所谓的“工作与环境”相结合的空调方式(Task/ambient air conditioning，TAC)。,1.2 地板送风,1.2.4 地板送风口的形式,（1）按气流方向分类 旋流型风口 指向性风口：适用于TAC送风，方向和流量均可依照个人需要调整。（2）按装置高低分类 与地面相平的送风口；伸出在地面上的送风口，如用于TAC的风口，通常安装在办公桌附近。（3）按送风口的分布分类 分散布点型：是目前应用最广的型式；全面出风口型,1.2 地板送风,1.2.5 地板散流器的形式,（1）旋流地板散流器,（2）VAV地板散流器（3）条型地板格栅,1.2 地板送风,1.
16、2.6 地板送风系统的设计要求,（1）送风温度的控制：制冷时，其送风温度保持在1718。（2）最佳热力分层高度的确定：分层高度通常为1.21.8m。（3）垂直温差的控制：按国际标准ISO 7730，标高0.1m和1.1m之间的垂直温差不得超过3(这实际上考虑坐姿情况)。美国ASHRAE 55-1992标准建议0.1 m和1.8 m之间的垂直温差不得超过3(这实际上考虑站立情况)。（4）静压箱高度的确定（5）静压箱内风管的设计（6）地板散流器的位置确定（7）工作区风速的要求,1.2 地板送风,1.2.7 地板送风系统应用范围,（1）最适合采用地板送风系统的空间：计算机房与其它信息技术或电子设备用
17、房；敞开式大空间办公室；培训或会议场所；展览区域；办公辅助区域(配电间等)。（2）以下区域可采用地板送风系统，但需要谨慎处理：电梯大厅；礼堂或法庭的坐席区域；安全性区域如犯人监房、安全走廊、安全控制中心等；快速反应用房如消防指挥中心、楼宇管理中心等。（3）以下房间通常不宜采用地板送风系统：厕所、浴室等潮湿区域；厨房和备餐区；实验室；消防楼梯；机械设备用房；集中库房和装卸区域、垃圾房等；不间断电源，紧急发电机房类房间；健身中心；交通流量较大的区域如大厅、中庭及主要走廊、餐厅、儿童保育中心。,1.2 地板送风,1.2.8 地板送风设计工程实例,香港汇丰银行新楼的地板送风,1.3 蓄能空调,1.3.
18、1 蓄能空调基本概念1.3.2 蓄能空调的由来与发展1.3.3 蓄能介质与设备1.3.4 蓄能空调系统的特点1.3.5 系统设计1.3.6 研究动态与方向,1.3 蓄能空调,1.3.1 蓄能空调基本概念,蓄能空调：利用蓄能设备在空调系统不需要能量或用能量小的时间内将能量储存起来，在空调系统需求量大的时间将这部分能量释放出来。,根据使用对象和储存温度的高低，可以分为蓄冷和蓄热。以冰蓄冷系统为例，在夜间用电低谷期，采用电制冷机制冷，将制得冷量以冰的形式储存起来，在白天空调负荷（电价）高峰期将冰融化释放冷量，用以部分或全部满足供冷需求。,1.3 蓄能空调,1.3.1 蓄能空调基本概念,冰蓄冷空调系统
19、,用晚上3毛钱的电，做白天1元钱的事!,1.3 蓄能空调,1.3.1 蓄能空调基本概念,蓄热空调系统,1.3 蓄能空调,1.3.2 蓄能空调的由来与发展,国外利用机械制冷机的蓄能空调最早出现在20世纪30年代。随着机械制造业的进步，制冷容量越来越大，蓄冷技术的发展很快停滞下来。到了20世纪70年代中期，随着世界范围内的能源危机出现，蓄冷技术的发展得到了新的、更强大的推动力。到20世纪90年代，美国已有40多家电力公司制定了分时计费电价，从事蓄冷系统开发及冰蓄冷专用制冷机开发的公司也多达数十家。,1.3 蓄能空调,1.3.2 蓄能空调的由来与发展,日本由于战败引起的经济衰退、资金紧张，20世纪9
20、0年代前，主要是发展初投资较低的水蓄能系统，近年转而大量发展冰蓄冷系统；1990年只有200个左右的冰蓄冷系统，到2002年已经发展到1万多个蓄冷空调系统；电网低谷电约有45%被加以利用，其特点是中小型空调系统也采用蓄能方式。我国的台湾地区已经有600多幢建筑采用蓄能空调系统。韩国已经在1999年立法，三千平方米以上的公共建筑必须采用蓄能空调系统。,1.3 蓄能空调,1.3.2 蓄能空调的由来与发展,我国从20世纪70年代起，在体育馆建筑中多处采用水蓄冷空调系统。我国在1994年正式将蓄冰空调系统列为十大节能措施之一，当年在深圳电子大厦建成第一个冰蓄冷空调系统。目前，湖南等27个省市纷纷出台了
21、分时电价政策，一般低谷电价只相当于高峰电价的1/2甚至1/5。截止到2009年，已建成和正在建的水蓄冷和冰蓄冷空调系统共计400个，绝大部分蓄冰系统都在正常运行，成功率很高。,1.3 蓄能空调,1.3.2 蓄能空调的由来与发展,全国蓄冷空调项目数量统计表（按地区分）,1.3 蓄能空调,1.3.2 蓄能空调的由来与发展,我国水蓄冷空调工程363个，蓄冷空调实绩最多的依次是浙江省（63项）、北京市（61项）、江苏省（48项）、山东省（27项）和上海市（26项）。已建的蓄冷空调工程主要是集中在城市建设和经济发展迅速、同时电力紧缺的北京市和东南沿海。预计今后中国这种技术将会在更广大的地区得到应用和推广
22、。我国水蓄冷空调工程37个，广西近几年来采用水蓄冷空调工程较多。,1.3 蓄能空调,1.3.3 蓄能介质与设备,1.3 蓄能空调,1.3.3 蓄能介质与设备,蓄热空调系统,按蓄热热源划分，蓄热空调系统可分为：电能蓄热系统、太阳能蓄热系统和工业余热或废热蓄热系统等；按蓄热介质划分，蓄热空调系统可分为：水蓄热、相变材料蓄热和蒸汽蓄热等；按用热系统划分，蓄热空调系统可分为：蓄热采暖系统、蓄热空调系统和蓄热生活热水系统等。,1.3 蓄能空调,1.3.4 蓄能空调系统的特点,（1）社会效益国内部分大城市的高峰用电量中空调用电占了30%以上，使得电力系统峰谷差急剧增加，电网负荷率明显下降，极大影响了发电的
23、成本和电网的安全运行。例如：华北电网的最大峰谷差别达到最大负荷的40%，而1999年电网负荷率在95%以上的只有12天，而实际每天达到最高负荷的仅持续12小时。蓄能系统能够转移电力高峰用电量，平衡电网峰谷差，而且空调用能非常适合蓄能使用。,1.3 蓄能空调,1.3.4 蓄能空调系统的特点,（2）用户收益利用分时电价政策，可以大幅节省运行费用。就像炒股票一样，蓄能系统的用电策略也是“高抛低吸”。可以减少制冷主机装机容量和功率达3050%，相应地，减少冷却塔和水泵等的装机容量和功率。相应地，设备满负荷运行比例增大，可充分提高设备利用率，而且设备运行效率也较高。减少一次电力初投资费用。,1.3 蓄能
24、空调,1.3.4 蓄能空调系统的特点,以某地建筑面积22000m2的办公大楼为例，夏天设计日空调的尖峰负荷2616kW，空调使用时间为8:0018:00，年使用时间为135天，冰蓄冷空调与常规电制冷空调系统的经济性分析如表所示。,可以看出，冰蓄冷空调系统比常规电制冷空调系统初投资增加16%，而年运行费用减少38%，初投资增加费用的投资回收周期约为3年。,1.3 蓄能空调,1.3.5 系统设计,根据空调系统冷负荷分布情况或者当地的电价结构情况将蓄能类别分成下列三种形式：（1）部分负荷蓄能（2）全负荷蓄能（3）部分时段蓄能,1.3 蓄能空调,1.3.5 系统设计,（1）部分负荷蓄能,全天所需要的冷/热量部分由蓄冷/热装置供给，夜间用电低谷期利用制冷机蓄存一定冷量，补充电力高峰时间所需要的冷量。,1.3 蓄能空调,1.3.5 系统设计,（2）全负荷蓄能,将电力高峰期的冷负荷全部转移到电力低谷期，全天空调时段所需要的冷量均由电力低谷时段所蓄存的冷量供给。,1.3 蓄能空调,1.3.5 系统设计,（3）部分时段蓄能,某些地区对高峰用电量有所限制，这样电力高峰时段的冷量/热量就需要由蓄能设备来提供，在这种情况下，制冷机夜间蓄存的冷量全部用于限电时段供冷。蓄能设备的设置主要用来解决限电时段内的空调需求。,
