电工技术Chapter12,14

1、Chapter 12, 14一、蒸发冷却技术一、蒸发冷却技术二、转轮除湿技术三、膨胀水箱三、膨胀水箱三、膨胀水箱三、膨胀水箱四、太阳能利用五、热回收技术五、热回收技术六、地源热泵技术东华大学七.洁净室和生物洁净室的空调系统 单向流洁净室单向流洁净室 流线平行，以单一方向流动，横断面上风速一致流线平行，以单一方向流动，横断面上风速一致 垂直单向流可用于垂直单向流可用于5 5级或更高级别的洁净室级或更高级别的洁净室 准垂直单向流可用于准垂直单向流可用于5 5级洁净室级洁净室 水平单向流可用于水平单向流可用于5 5级洁净室级洁净室东华大学七. 洁净室和生物洁净室的空调系统p 洁净室净化空调系统形式洁

2、净室净化空调系统形式 组合系统组合系统 集中系统集中系统八八 建筑节能综合性措施的分析建筑节能综合性措施的分析 建筑节能是一个系统工程，必须在能源利建筑节能是一个系统工程，必须在能源利用的各个环节和系统从规划设计到运转的全用的各个环节和系统从规划设计到运转的全过程中贯彻节能的观点，才可能取得节能的过程中贯彻节能的观点，才可能取得节能的效果。效果。 14.2.1 建筑物本体的节能措施建筑物本体的节能措施建筑物冬季的热负荷和夏季的冷负荷有一部分来自建筑物的外围护结构。从建筑物冬季的热负荷和夏季的冷负荷有一部分来自建筑物的外围护结构。从建筑体形来说，同样面积的建筑物，接近立方体的外表面积最小，可以节

3、能建筑体形来说，同样面积的建筑物，接近立方体的外表面积最小，可以节能。对于长方形的建筑物，无论长边朝那个方向，全年采暖耗热量均大致相同。对于长方形的建筑物，无论长边朝那个方向，全年采暖耗热量均大致相同；但朝向对空调冷负荷有相当大影响，长边；但朝向对空调冷负荷有相当大影响，长边(主要面主要面)朝向西或东的比朝向南或朝向西或东的比朝向南或北的大，最大设计冷负荷约大北的大，最大设计冷负荷约大25左右。左右。围护结构的热工性能直接影响建筑物的采暖热负荷。所谓围护结构，是指外围护结构的热工性能直接影响建筑物的采暖热负荷。所谓围护结构，是指外墙、窗户、阳台门、外门、屋顶、地面等。我国的墙、窗户、阳台门、外

4、门、屋顶、地面等。我国的JCJ2695民用建筑节能民用建筑节能设计标准设计标准(采暖居住建筑部分采暖居住建筑部分)对建筑围护结构平均传热系统对建筑围护结构平均传热系统(上述各项围护上述各项围护结构传热系数以面积为权重进行平均结构传热系数以面积为权重进行平均)的最大值进行了限制。的最大值进行了限制。玻璃窗对空调冷负荷和采暖热负荷都有明显的影响。透过玻璃的日射得热冷玻璃窗对空调冷负荷和采暖热负荷都有明显的影响。透过玻璃的日射得热冷负荷约占空调冷负荷的负荷约占空调冷负荷的2030，冬季外窗的热损失约占总采暖热负荷的，冬季外窗的热损失约占总采暖热负荷的1020。减少窗墙比，可以减少热负荷和冷负荷，但减

5、少到一定值时，会增。减少窗墙比，可以减少热负荷和冷负荷，但减少到一定值时，会增加照明电负荷，而反过来又增加了冷负荷。加照明电负荷，而反过来又增加了冷负荷。建筑的内、外遮阳都是有效减少日射冷负荷的手段。建筑外表的色调，白色建筑的内、外遮阳都是有效减少日射冷负荷的手段。建筑外表的色调，白色或浅色有利于减少冷负荷，而深色调有利于减少冬季热负荷。建筑周围环境或浅色有利于减少冷负荷，而深色调有利于减少冬季热负荷。建筑周围环境的绿化有利于调节气候，减少空调负荷。的绿化有利于调节气候，减少空调负荷。对建筑物本身的能耗除了采用建筑物围护结构的平均传热系数进行评价与考对建筑物本身的能耗除了采用建筑物围护结构的平

6、均传热系数进行评价与考核外。还有用周边区年负荷系数进行评价，它定义为核外。还有用周边区年负荷系数进行评价，它定义为 对于办公楼，日本建筑节能法规定对于办公楼，日本建筑节能法规定PLA小于小于335MJ(m2a)。）（周边区和顶层面积之和）热和损失热量（周边区、顶层等全年得2ma/MJPLA14.2.2 提高能量利用效率提高能量利用效率 对于一确定的建筑，则节能主要依靠提高对于一确定的建筑，则节能主要依靠提高建筑用能系统的能量利用效率。采暖通风与建筑用能系统的能量利用效率。采暖通风与空调系统的用能过程主要由三大部分组成：空调系统的用能过程主要由三大部分组成：冷源和热源的能量转换，冷、热源载体冷源

7、和热源的能量转换，冷、热源载体(水和水和空气空气)的输送，房间的供冷、供热过程。系统的输送，房间的供冷、供热过程。系统的能耗主要消耗在冷、热源。的能耗主要消耗在冷、热源。 冷热源系统的节能冷热源系统的节能 空调系统或采暖系统所消耗的能量大空调系统或采暖系统所消耗的能量大部分是在冷热源系统中消耗的。合理选部分是在冷热源系统中消耗的。合理选择冷热源系统对整个空调或采暖系统的择冷热源系统对整个空调或采暖系统的能耗至关重要。当然，选择冷、热源的能耗至关重要。当然，选择冷、热源的型式不仅需要考虑它的能耗指标，还需型式不仅需要考虑它的能耗指标，还需要考虑经济性要考虑经济性(初投资和运行费用初投资和运行费用

8、)、使用、使用寿命、维护管理难易程度、安全性和可寿命、维护管理难易程度、安全性和可靠性、对环境的影响、当地能源结构、靠性、对环境的影响、当地能源结构、建筑特点等因素。建筑特点等因素。 热源的种类有热电站、热泵、直燃型溴化锂吸收式冷热源的种类有热电站、热泵、直燃型溴化锂吸收式冷热水机组、区域锅炉房、小型锅炉热水机组、区域锅炉房、小型锅炉(燃煤、燃油或燃煤气燃煤、燃油或燃煤气)。显然，热电站的能量利用效率最高，因为热电站的热量大显然，热电站的能量利用效率最高，因为热电站的热量大部分利用了汽轮机动力循环在凝汽器中排出的热量，这部部分利用了汽轮机动力循环在凝汽器中排出的热量，这部分热量本来是排到大气中

9、去的。热泵由于低位热源的种类分热量本来是排到大气中去的。热泵由于低位热源的种类不同，它的制热性能系数不同，它的制热性能系数COPh(供热量与能耗之比供热量与能耗之比)相差相差甚大甚大 。 对于燃煤锅炉，从能源利用效率来看，大型的区域锅对于燃煤锅炉，从能源利用效率来看，大型的区域锅炉房明显优于建筑自备的小型的燃煤锅炉，这些小锅炉的炉房明显优于建筑自备的小型的燃煤锅炉，这些小锅炉的热效率一般很低，有时甚至在热效率一般很低，有时甚至在0.5以下。目前我国的一些以下。目前我国的一些中心城市，从环保角度已不允许建筑物自备燃煤锅炉房，中心城市，从环保角度已不允许建筑物自备燃煤锅炉房，只允许使用燃气、燃油锅

10、炉，这些锅炉的热效率都比较高，只允许使用燃气、燃油锅炉，这些锅炉的热效率都比较高，一般在一般在0.85以上。直燃型溴化锂吸收式冷热水机组供热式以上。直燃型溴化锂吸收式冷热水机组供热式的效率相当于燃油或燃气锅炉。的效率相当于燃油或燃气锅炉。 目前在国内常用的空调冷源有两大类目前在国内常用的空调冷源有两大类以电能作动以电能作动力的蒸气压缩式制冷机和以热能为动力的吸收式制冷机。力的蒸气压缩式制冷机和以热能为动力的吸收式制冷机。冷源的能耗指标相差甚大。一般说大型建筑的冷源，宜选冷源的能耗指标相差甚大。一般说大型建筑的冷源，宜选用能耗比较低的大型机组。冷量相近的同类型的制冷机，用能耗比较低的大型机组。冷

11、量相近的同类型的制冷机，其性能差异也甚大，有时能耗可相差其性能差异也甚大，有时能耗可相差20。在选用时应对。在选用时应对各种机组进行具体分析比较。各种机组进行具体分析比较。 14.2.2.1 合理选择采暖、通风与空调系统合理选择采暖、通风与空调系统 在系统形式选择时，应当分析环境控制场合的特点在系统形式选择时，应当分析环境控制场合的特点(负荷特性、负荷特性、使用特点、调节要求、管理要求、建筑特点等使用特点、调节要求、管理要求、建筑特点等)和各种系统具有和各种系统具有的特点，使系统与被控制的环境有最佳的配合，达到在有良好的的特点，使系统与被控制的环境有最佳的配合，达到在有良好的环境控制质量条件下

12、既经济又节能的目的。环境控制质量条件下既经济又节能的目的。 系统选择与划分应充分考虑运行时调节和管理的要求。如注意不系统选择与划分应充分考虑运行时调节和管理的要求。如注意不同朝向、周边区与内区之间的差异，系统应分开设置或分环，以同朝向、周边区与内区之间的差异，系统应分开设置或分环，以便分系统或分环控制与调节。这样可避免某些区域的夏季出现过便分系统或分环控制与调节。这样可避免某些区域的夏季出现过冷冷(室内温度低于要求的温度室内温度低于要求的温度)，冬季出现过热，冬季出现过热(室内温度高于要求室内温度高于要求的温度的温度)，过冷或过热都会导致浪费能量。我国北方地区兴建的，过冷或过热都会导致浪费能量

13、。我国北方地区兴建的大批量带集中供热的商品住宅，迫切需要设置可实行单户闭锁、大批量带集中供热的商品住宅，迫切需要设置可实行单户闭锁、调节、计量的采暖系统，这样才能使按节能标准设计的建筑真正调节、计量的采暖系统，这样才能使按节能标准设计的建筑真正的将能量节约到手。的将能量节约到手。2000年年10月实施的月实施的民用建筑节能管理规定民用建筑节能管理规定中已明确规定，中已明确规定，“新建居住建筑的集中采暖系统应当使用双管新建居住建筑的集中采暖系统应当使用双管系统，推行温度调节和用户热量计量装置，实行供热计量收费。系统，推行温度调节和用户热量计量装置，实行供热计量收费。” 通风空调系统的气流分布模式

14、也是影响能耗的主要因素。具有节通风空调系统的气流分布模式也是影响能耗的主要因素。具有节能优点的气流分布模式有：下送风的模式；置换通风模式；个人能优点的气流分布模式有：下送风的模式；置换通风模式；个人空调空调(空气直接送到工作点，可根据个人要求调节空气直接送到工作点，可根据个人要求调节)和背景空调和背景空调(可可降低区域或房间的空调对温湿度控制的要求降低区域或房间的空调对温湿度控制的要求)相结合的系统和气相结合的系统和气流分布模式。流分布模式。14.2.2.2 减少空气与水输送过程的能耗减少空气与水输送过程的能耗 在采暖、通风与空调系统中，空气与水通常是冷、在采暖、通风与空调系统中，空气与水通常

15、是冷、热量载体。输送过程能耗包括：通过传热的冷热量损失热量载体。输送过程能耗包括：通过传热的冷热量损失和输送过程的流动阻力损失。对于输送冷量的水系统或和输送过程的流动阻力损失。对于输送冷量的水系统或空气的管路系统，克服流动阻力的能量又转变为热量导空气的管路系统，克服流动阻力的能量又转变为热量导致冷量损失。减少输送过程的能耗主要可从以下方面着致冷量损失。减少输送过程的能耗主要可从以下方面着手：手： (1)做好输送冷、热量的水管、风管的保温。做好输送冷、热量的水管、风管的保温。 (2)精心设计、正确计算系统阻力，选择合适的泵与风精心设计、正确计算系统阻力，选择合适的泵与风机的型号与规格，切忌选择流

16、量、扬程或全压过大的泵机的型号与规格，切忌选择流量、扬程或全压过大的泵与风机，避免不必要的能量损失。与风机，避免不必要的能量损失。 (3)大温差可以减少输送过程的能耗。确定温差时必须大温差可以减少输送过程的能耗。确定温差时必须对利弊充分估计。也就是说，应综合考虑系统总能耗对利弊充分估计。也就是说，应综合考虑系统总能耗(包括输送能耗和冷水机组能耗包括输送能耗和冷水机组能耗)、经济性、环境控制质、经济性、环境控制质量等多方面来选择合理的温差。量等多方面来选择合理的温差。14.2.3 热回收、废热与可再生能源的应用热回收、废热与可再生能源的应用 废热，或称余热，指原来被抛弃的气、水或其他物质中所含的

17、热废热，或称余热，指原来被抛弃的气、水或其他物质中所含的热能。废热资源蕴藏在各种生产过程中，据日本能。废热资源蕴藏在各种生产过程中，据日本291个工厂个工厂(其中钢其中钢铁、石油、化工类工厂占铁、石油、化工类工厂占90)的调查的结果表明，每年总废热的调查的结果表明，每年总废热量为量为345.81012kJ，相当于，相当于11.8106t标准煤。可见废热资源相标准煤。可见废热资源相当丰富。由于它们的品位比较低，因此，废热利用对象主要是采当丰富。由于它们的品位比较低，因此，废热利用对象主要是采暖、热水供应、供冷等民用热用户。在建筑中的废热主要有通风暖、热水供应、供冷等民用热用户。在建筑中的废热主要

18、有通风与空调系统的排风、建筑内区的人员、灯光、设备热量、制冷设与空调系统的排风、建筑内区的人员、灯光、设备热量、制冷设备冷凝侧排出的热量等。建筑中废热的应用需借助热回收技术。备冷凝侧排出的热量等。建筑中废热的应用需借助热回收技术。 可再生能源指太阳能，地下水、海水、湖水、河水等热量，土壤可再生能源指太阳能，地下水、海水、湖水、河水等热量，土壤热量，空气等的自然热量。这都是清洁能源，世界各国都在开发热量，空气等的自然热量。这都是清洁能源，世界各国都在开发利用，其应用技术已逐渐成熟，经济上也逐步被人们所接受。欧利用，其应用技术已逐渐成熟，经济上也逐步被人们所接受。欧洲一些国家拟在洲一些国家拟在20

19、10年使用再生能源在一次能源中达到年使用再生能源在一次能源中达到10；中；中国政府也制订了国政府也制订了19962010年新能源和可再生能源发展纲要，要年新能源和可再生能源发展纲要，要求在求在15年中实际使用可再生能源增长年中实际使用可再生能源增长30。14.2.4加强管理提高节能效益加强管理提高节能效益(1)加强日常和定期的对设备和系统的维护。例如阀门、构件等的维护，防止加强日常和定期的对设备和系统的维护。例如阀门、构件等的维护，防止冷、热水和冷、热风的跑、冒、滴、漏；冷凝器等换热设备传热表面的定期冷、热水和冷、热风的跑、冒、滴、漏；冷凝器等换热设备传热表面的定期除垢或清除积灰；过滤器、除污器等设备定期清洗；经常检查自控设备与仪除垢或清除积灰；过滤器、除污器等设备定期清洗；经常检查自控设备与仪表，保证其正常工作等。表，保证其正常工作等。(2)对系统的运行参数进行监测，从不正常的运行参数中发现系统存在的问题对