公共建筑空调系统能效分析

公共建筑空调(kōnɡdiào)系统能效分析

山东科技(kējì)大学土木工程与建筑学院制作人：☆☆☆班级：☆☆☆共二十五页目录(mùlù)一、

国内公共建筑的节能(jiénénɡ)现状二、中央空调系统构成和工作原理三、中央空调水系统能效比目录共二十五页

如今，建筑业是能源需求增长较快的领域，如我国每年新增的建筑面积就高达18~20亿平方米，建筑能耗作为一个国家总能耗的重要组成部分，建筑节能成为全世界关注的焦点。中国的能源结构主要依靠矿物燃料，特别是煤炭。矿物燃料燃烧产生大量污染物，包括大量SO2,NOX等有害气体以及CO2等温室气体。建筑划分为民用建筑和工业建筑。民用建筑又分为居住(jūzhù)建筑和公共建筑。公共建筑则包含办公建筑、商业建筑、旅游建筑、科教文卫建筑、通信建筑以及交通运输建筑。据了解，我国公共建筑单位面积能耗大约是居住(jūzhù)建筑的10倍左右。根据清华大学多年来的调查，总结出一些公共建筑的能耗特点:一、国内公共建筑的节能(jiénénɡ)现状共二十五页1)公共建筑个体之间的电耗差异很大，单位建筑面积的能耗大约从30~300kwh/(m2·年)不等;2)公共建筑单位建筑面积的电耗与建筑规模有关，单体建筑面积越大，建筑电耗相对越高，即大型公共建筑能耗普遍较高;3)公共建筑电耗与经济发展水平有关，经济发展水平越高，人们对建筑室内环境舒适度要求越高;4)公共建筑能耗与建筑功能有关，大型商场电耗最高，星级宾馆酒店次之，总体都高于大型写字楼，高于交通枢纽、医院等服务功能建筑，学校和普通小型办公楼的电耗一般较低;5)气候差异对公共建筑电耗的影响不大，但对供暖能耗影响大。由此可见，公共建筑的节能(jiénénɡ)潜力很大，其中大型公共建筑又是建筑节能(jiénénɡ)的重中之重。一、国内公共建筑(ɡōnɡɡònɡjiànzhù)的节能现状共二十五页我国的节能(jiénénɡ)目标一、国内公共建筑(ɡōnɡɡònɡjiànzhù)的节能现状四个阶段:第一阶段为能源节约，即限制用能、节省用能，通过抑制需求来控制建筑能耗上升趋势;第二阶段为能源守恒，即建筑能量守恒，尽可能不增加能源消耗的情况下，满足需求;第三阶段为能源的有效利用，即通过提高能源消耗代价来满足日渐增长的建筑能耗需求;

第四阶段为能源的可持续利用，开始提倡可持续节能，即追求绿色建筑、可持续建筑、高性能建筑等。目前我国正处于逐步向第四阶段过渡的第三阶段。在节能工作中，大型公共建筑的节能力度对我国建筑能源可持续利用的节能整体目标的实现影响程度最大。共二十五页二、中央空调系统构成和工作(gōngzuò)原理1、基本(jīběn)构成

中央空调系统是由一系列驱动流体流动的动件(如水泵、风机及压缩机)、各种型式的热交换器(如风机盘管、蒸发器、冷凝器及中间热交换器等)及连接各种装置的管道(如风管、水管及冷媒管)和阀件所组成。典型的中央空调系统可分为空调水系统和空调风系统组成，其中空调水系统又由两部分组成即冷冻水循环系统和冷却水循环系统，主要包括冷冻水循环泵、制冷机组、冷却水循环泵和冷却塔等。空调水系统所包含的两个子系统虽然在水力上是相互独立的，但在热力关系上是紧密联系的。共二十五页二、中央空调系统构成(gòuchéng)和工作原理典型(diǎnxíng)的中央空调系统示意图2、工作原理共二十五页

中央空调系统所运用的制冷技术中，完成将热量从低温向高温的传递和转移的方法有很多，例如机械式通过制冷剂循环的制冷方法，包括蒸气压缩循环式、吸附式、吸收式、蒸气喷射式和空气膨胀式制冷等等，而目前最长用的是单级蒸气压缩式制冷。在该系统中，制冷剂在蒸发器内，压力、温度都比较高。吸收载冷剂热量沸腾气化。压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的高温、高压制冷剂蒸气，并将它压缩到一定压力，然后送往冷凝器，在冷凝器中进一步冷凝成低温低压制冷剂液体，同时制冷剂放出冷凝热量并传递给冷却剂(通常是水或空气)。冷凝后的液体通过膨胀阀或节流元件进入蒸发器。这部分液体在蒸发器中蒸发，并从载冷剂中吸取它所需要(xūyào)的蒸发热，从而完成一次逆卡诺循环。二、中央空调系统构成和工作(gōngzuò)原理共二十五页二、中央空调系统(xìtǒng)构成和工作原理风机(fēnɡjī)盘管送风回风回风风管风机盘管冷冻水新风共二十五页

二、中央空调系统(xìtǒng)构成和工作原理采用金属、非金属薄板或其他材料(cáiliào)制作而成，用于空气流通共二十五页

二、中央空调系统(xìtǒng)构成和工作原理风盘+新风(xīnfēnɡ)系统空气处理焓湿图W

→L

→KN

→M→Q→N

ε共二十五页二、中央空调系统构成(gòuchéng)和工作原理全空气(kōngqì)系统一次回风空气处理焓湿图WN→C→L

→O

→N

ε共二十五页（1）按空气处理设备的设置(shèzhì)情况分类集中式空调系统，如单风道系统、双风道系统、定风量系统及变风量系统；半集中式空调系统，如风机盘管+新风系统、诱导器系统、冷辐射板+新风系统及水源热泵空调系统；分散式空调系统。（2）按负担室内空调负荷所用介质种类不同分类

全空气系统—全部用空气承担室内的热负荷和冷负荷；全水系统—全部用水承担室内的热负荷、冷负荷；空气—水系统—以空气和水为介质，共同承担室内的热负荷、冷负荷；冷剂系统—以制冷剂为介质，直接用于对室内空气进行冷却、去湿或加热。（3）按空气流量是否变化分类定风量系统变风量系统。二、中央空调系统构成和工作(gōngzuò)原理3、空调系统的分类共二十五页集中式系统需要在建筑物内占用一定机房面积，控制、管理比较方便。空调与制冷设备可以集中布置在机房，机房面积较大，空调送回风管系统复杂，布置困难，支风管和风口(fēngkǒu)过多时不易平衡；对热湿负荷不一致或室内参数不同的空调房间不经济。变风量空气调节系统虽然具有控制灵活、卫生、节约电能的优点。但是比其他空气调节系统造价高，比风机盘管加新风系统占据空间大。更适于需全年供冷的内区。风机盘管系统具有各空气调节区可单独调节，比全空气系统节省空间，比冷源的分散设置的空气调节器和变风量系统造价低廉等优点；目前，仍在宾馆客房、办公室等建筑中大量采用。二、中央空调系统(xìtǒng)构成和工作原理4、空调系统方式的比较共二十五页二、中央空调系统构成和工作(gōngzuò)原理比较项目全空气系统风盘+新风系统设备布置与机房空调与制冷设备可以集中布置在机房；机房面积较大层高较高；有时可以布置在屋顶或安设在车间柱间平台上。需要新风空调机房、机房面积小；风机盘管可以设在空调机房内；分散布置、敷设各种管线较麻烦。节能与经济性可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节，充分利用室外新风减少与避免冷热抵消，减少冷冻机运行时间；对热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间不经济；部分房间停止工作不需空调时，整个空调系统仍需运行不节能·。灵活性大、节能效果好，可根据各室负荷情况自我调节；盘管冬夏兼用，内壁容易结垢，降低传热效率；无法实现全年多工况节能运行。共二十五页二、中央空调系统(xìtǒng)构成和工作原理维护运行空调与制冷设备集中安设在机房便于管理和维护布置分散维护管理不方便，水系统布置复杂、易漏水温湿度控制可以严格地控制室内温度和室内相对湿度对室内温度要求严格时难以满足空气过滤与净化可以采用初效、中效和高效过滤器，满足室内空气清洁度的不同要求，采用喷水室时水与空气直接接触易受污染，须常换水过滤性能差，室内清洁度要求较高时难以满足风管互相串通空调房间之间有风管连通，使各房间互相污染，当发生火灾时会通过风管迅速蔓延各空调房间之间不会互相污染共二十五页国内外有关空调系统能耗的评价指标有:1)设备能效比EER、冷机性能系数COP:COP值用于评价制冷循环或压缩机的能耗指标,

EER值用于评价各类机组的能耗指标。

2)冷机部分负荷性能系数IPLV:反映了所选定的单台冷水机组在标准工况下部分负荷效率的综合指标;

3)输送能效比ER:反映了水泵或风机的输送效率;4)单位空调面积年耗电量指标AEC:综合考虑围护结构、空调风系统形式、冷水机组性能、水输送系统、照明办公设备等一系列因素，实际(shíjì)是通过电耗调查报告，将各部分影响因素拟合获得的关系式;

5)用能强度指标EUI:建筑单位面积的总能耗指标，包含的内容广泛，不仅包含了空调系统的能耗，还包含了其他建筑能源消耗量;6)季节能效比SEER:一个制冷或热泵装置在空调(供热)季节总的制冷(热)量与所消耗的总能量之比;

三、中央空调水系统(xìtǒng)能效比共二十五页7)运行能效比OEER:空调系统在某时刻制冷量与其耗电功率(gōnglǜ)(非电耗折算成电耗)的比值;

8)设计能效比DEER:空调系统设计总冷负荷与空调系统设计总耗电功率之比，其耗电功率取值于设备配用电机的铭牌功率;

9)综合能效比LEER:空调系统在100%,75%,50%和25%部分负荷工况下空调系统的制冷(热)量与所消耗的总电量之比。三、中央空调水系统(xìtǒng)能效比共二十五页

三、中央空调水系统(xìtǒng)能效比中、美冷水机组性能(xìngnéng)对比共二十五页经实测发现，系统制冷时，无论开启任两台冷冻水循环泵或者冷却水循环泵，总冷冻水流量和总冷却水流量基本上是稳定不变的，即冷冻水循环系统(xúnhuánxìtǒng)和冷却水循环系统(xúnhuánxìtǒng)都是定流量运行，且冷冻水泵和冷却水循环泵输入功率与水泵电机名牌标识也是基本相同的，风机实际耗电量与风机电机名牌标识也是基本相同的。根据冷水机组一年运行记录发现，冷机实际耗电量和COP有随着冷机负荷率的提高而变大的。三、中央空调水系统(xìtǒng)能效比全年运行冷水机组能效图共二十五页

三、中央空调水系统(xìtǒng)能效比冷机COP和空调水系统运行(yùnxíng)能效比的相对关系图共二十五页此图表明，空调水系统(xìtǒng)运行能效比与冷机COP相关性很强，相关系数R为0.989，即冷机的性能水平在很大程度上代表了空调水系统能效水平。另一方面，若要使空调水系统在任何负荷状态下都保持在较高综合的能效范围内，保持冷水机组COP在一个较高的能效范围内是关键。三、中央空调水系统(xìtǒng)能效比冷机COP和空调水系统运行能效比的相对关系图共二十五页

由于空调水系统运行能效比与冷机cop相关性很强，当冷机cop达到能效标准时，可判定空调冷水系统也达到能效要求。《公共建筑节能设计标准》和《公共建筑节能改造技术规范》分别规定了在额定制冷工况下制冷机组应达到的性能水平和能效下限;当制冷机组的能效值稳定低于《公共建筑节能改造技术规范》规定的能效下限时，判定空调水系统整体能效水平不合格，需要进行制冷机组维护，机组维护后若能效水平仍然不合格，那么就需要对制冷机组进行用能诊断并依据诊断结果进行改造;当实际(shíjì)建筑所采用的制冷机组的能效值低于《公共建筑节能设计标准