第16讲空调系统与建筑节能

null建筑节能 公共素质选修课www.themegallery.com建筑节能 公共素质选修课授课教师：欧阳金龙 联系方式：13730875971 QQ：20214630第16讲 空调系统与建筑节能第16讲 空调系统与建筑节能16.1 空调的基本知识16.1 空调的基本知识定义：空气调节器(room air conditioner，一般国内国际缩写为AC)，是一种用于给空间区域(一般为密闭)提供处理空气变化的机组。它的功能是对该房间(或封闭空间、区域)内空气的温度、湿度、洁净度和气流速度(俗称“四度”)参数进行调节，以满足人体舒适或工艺过程的要求。16.1 空调的基本知识 16.1 空调的基本知识空调分类： 舒适性空调：旨在确保人体舒适、健康和高效工作、生活的空气调节器。以家庭、办公、商厦、宾馆、医院等民用建筑为主 。 工艺性空调：以满足某些生产、操作过程或产品储存对空气环境的特定要求为目的空气调节器。比舒适性空调的调控要求更加严格，其种类繁多： 恒温恒湿空调：空气温度、湿度有必要的基准参数，其波动范围也有严格。 如生产、科研部门使用的计量室、检验室与控制室等。 工业洁净：除了空气温湿度外，对空气中悬浮微粒大小与浓度的控制也有严格要求。如精密电子电路等生产场所等。 生物洁净：除了空气温湿度外，对空气中微生物粒子也有严格要求。如医院一些烧伤病房、手术治疗等，药品、食品生产等16.1 空调的基本知识 16.1 空调的基本知识常用空调分类： 单体式：即窗机 挂壁式 立柜式 嵌入式：即吸顶机，室内机主体藏于天花板里面 16.1 空调的基本知识16.1 空调的基本知识16.1 空调的基本知识16.1 空调的基本知识空调工作原理：分单冷和冷暖两用空调，工作原理一样 一般使用氟利昂制冷剂，其特性是：由气态变为液态时，释放大量的热量。而由液态转变为气态时，会吸收大量的热量。 压缩机将气态的制冷剂压缩为高温高压的液态制冷剂，然后送到冷凝器(室外机)散热后成为常温高压的液态制冷剂，所以室外机吹出来的是热风。 常温高压的液态制冷剂经过毛细管，进入蒸发器(室内机)，由于制冷剂从毛细管到达蒸发器后空间突然增大，压力减小，液态的制冷剂就会汽化，变成气态低温的制冷剂，从而吸收大量的热量，蒸发器就会变冷，室内机的风扇将室内的空气从蒸发器中吹过，所以室内机吹出来的就是冷风；空气中的水蒸汽遇到冷的蒸发器后就会凝结成水滴，顺着水管流出去，这就是空调会出水的原因。 制热的时候有一个叫四通阀的部件，使制冷剂在冷凝器与蒸发器的流动方向与制冷时相反，所以制热的时候室外吹的是冷风，室内机吹的是热风。 16.1 空调的基本知识16.1 空调的基本知识空调功能： 降温：在空调器设计与制造中，一般允许将温度控制在16~32℃之间。如若温度设定过低时，一方面增加不必要的电力消耗，另一方面造成室内外温差偏大时，人们进出房间不能很快适应温度变化，容易患感冒 。 除湿：空调器在制冷过程中伴有除湿作用。人们感觉舒适的环境相对湿度应在40~60%左右，当相对湿度过大如在90%以上，即使温度在舒适范围内，人的感觉仍然不佳。 升温：热泵型与电热型空调器都有升温功能。升温能力随室外环境温度下降逐步变小，若温度在-5℃时几乎不能满足供热要求。16.1 空调的基本知识16.1 空调的基本知识净化空气：空气中含一定量有害气体如NH3、SO2等，以及各种汗臭、体臭和浴厕臭等臭气。利用空调风机系统将室内潮湿空气往室外排，使室内形成一定程度负压，新鲜空气从四周门缝、窗缝进入室内，改善室内空气质量。 增加空气负离子浓度：空气中带电微粒浓度大小，会影响人体舒适感。空调上安装负离子发生器可增加空气负离子度，使环境更舒适，同时对降低血压、抑制哮喘等方面有一定医疗效果。 16.1 空调的基本知识16.1 空调的基本知识空调铭牌的意义： 型号：KFR-26GW K：代家用空调 F：分体式空调 (C：窗式空调) R：代表热泵加热功能（没有R则代表单冷功能的空调，D代表有辅助电加热功能） 26：这个数字代表额定制冷量 G:壁挂型空调(L代表落地式空调，即柜机) W：表示分体式的室外机 16.1 空调的基本知识16.1 空调的基本知识能效比COP：额定制冷量与额定功率的比值，越大越好。目前国家规定的家用定速空调能效比3.2~3.6(制冷量CC<=4500W)，共分为三级，一级是最好的，也就是能效比在3.6以上的属于最节能的一级空调产品(旧标准分五级，新标准定速空调分三级，变频空调分五级3.0-5.2，新标准从2010-6-1起执行，详见：GB12021.3-2010) 额定制冷量：2700W，1匹空调的额定制冷量约在2200W~2600W 额定制热量：3000W(3600W)，括号里表示最大的制热瓦数 额定功率：制冷903W，制热920W(1520W) 外形尺寸：(室内/室外)（mm)宽x高x深 质量：室内12kg/室外35kg 运行噪音：室内机(低-高档，26~35dB) ，室外机(小于等于51dB) 16.1 空调的基本知识16.1 空调的基本知识空调能效新标准：《房间空气调节器能效限定值及能效等级》 2010年03月03日公布，2010-06-01 实施16.2 空调的日常省电16.2 空调的日常省电空调省电窍门 不要贪图空调的低温，温度设定适当即可：因为空调在制冷时，设定温度高2℃，就可节电20%。对于静坐或正在进行轻度劳动的人来说，室内可以接受的温度一般在27℃―28℃之间。 过滤网要常清洗：太多的灰尘会塞住网孔，使空调加倍费力。空调扇长时间运行后，由于受到灰尘、污物的阻塞，会影响到过滤网、风帘的风量和制冷效果。所以，最好每两周清洗一次。 改进房间的维护结构：对一些房间的门窗结构较差，缝隙较大的，可做一些应急性改善；如用胶水纸带封住窗缝，并在玻璃窗外贴一层透明的塑料薄膜、采用遮阳窗帘，室内墙壁贴木制板或塑料板，在墙外涂刷白色涂料等，以减少通过外墙带来的冷气损耗。开空调时关闭门窗。空调房间不要频频开门，以减少热空气渗入。16.2 空调的日常省电16.2 空调的日常省电选择制冷功率适中的空调：一台制冷功率不足的空调，不仅不能提供足够的制冷效果，而且由于长时间不断地运转，还会减短空调的使用寿命，增加空调产生使用故障的可能性。另外，如果空调的制冷功率过大，就会使空调的恒温器过于频繁地开关，从而导致对空调压缩机的磨损加大；同时，也会造成空调耗电器的增加。 空调制冷时，导风板的位置调置为水平方向，制冷的效果会更好。 连接室内机和室外机的空调配管短且不弯曲，制冷效果好且不费电。即使不得已必须要弯曲的话，也要保持配管处于水平位置。 16.2 空调的日常省电16.2 空调的日常省电空调功率应与房间大小相匹配 1匹的制冷量大约为2000大卡，换算成国际单位瓦应乘以1.162，这样，1匹制冷量应为2000大卡×1.162=2324W。 家庭普通房间所需的制冷量为115~145W/m2，客厅、饭厅所需的制冷量为145~175W/m2。 16.2 空调的日常省电16.2 空调的日常省电空调具体耗电量视室外气候、空调设置、空调能效比等而定16.2 空调的日常省电16.2 空调的日常省电空调使用的五条禁忌 紧闭门窗不能长时间依赖空调升降温，要间断开窗通风，保持室内空气流通，避免缺乏新鲜空气。 不安装换气设备在安装空调的同时安装一台负氧离子发生器和一台换气机，能为空调房间输送大量经过过滤的新鲜空气。 室内外温差过大　夏季不要把室内温度调得过低，室内外温差以5℃～8℃为宜。 设备不清洁　对空调及除湿装置要定期检查并进行清洗，尤其要按时清洁过滤网，使其真正能起到滤粉尘、病菌和有害气体的作用。 日常使用时，不要将温度设置得过低，以免空调器长期处于高速运行状态而影响使用寿命。最好设置在自动方式挡，这样既能快速制冷，又能节电。16.2 空调的日常省电16.2 空调的日常省电空调的危害 当频繁使用空调时，就会出现空调病，症状多为浑身无力、咳嗽、发烧等。 由于频繁使用，给电力也带来很大的压力。低温环境会使血管急剧收缩，血流不畅，使关节受损受冷导致关节痛；由于室内与室外温差大，人经常进出会感受到忽冷忽热，这会造成人体内平衡调节系统功能紊乱，平衡失调就会引起头痛，易患感冒。“冷”感觉还可使交感神经兴奋，导致腹腔内血管收缩、胃肠运动减弱，从而出现诸多相应症状。16.2 空调的日常省电16.2 空调的日常省电空气中的阴离子可抑制人体中枢神经系统并起着调节大脑皮质功能状态的作用，然而，空调的过滤器可过多吸附空气中的阴离子，使室内的阳离子增多，阴阳离子正常比例失调造成人体生理的紊乱，导致出现临床症状。空调房间一般都较密封，这使室内空气混浊，细菌含量增加，二氧化碳等有害气体浓度增高，而对人们有益的负离子密度将会降低，如果在室内还有人抽烟，将更加剧室内空气的恶化。在这样的环境中呆得稍久必然会使人头晕目眩。 过敏性鼻炎患者长时间呆在空调屋里还有可能引起过敏性鼻炎的复发。空调房内有大量易导致过敏性鼻炎复发的物质——螨虫，而其最适宜生存在25℃左右的环境中。长期在空调房内的市民要定期开窗通风，床单被褥要经常用60℃的热水洗烫，地毯要定期吸尘，窗帘也要经常清洗。 16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术环保型空调16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术环保型空调原理 用循环水泵不间断地把水箱内的水抽出，并通过布水系统均匀地喷淋在蒸发过滤层上，室外热空气进入蒸发降温介质，在蒸发降温介质CELdek(特殊材质的蜂窝状过滤层，让降温效果更理想)内与水充分进行热量交换，因水蒸发吸热而降温的清凉、洁净的空气由低噪音风机加压送入室内，使室内的热空气排到室外，从而达到室内降温的目的。16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术一、三变技术(变频-VRV) ： 变风量－VAV 变水量－VWV 变制冷剂流量－VRF16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术变风量－VAV 变风量空调系统的原理：根据空调负荷变化及室内要求参数的改变，自动调节空调送风量，以满足室内人员舒适要求或其他工艺要求。通过变频器改变风机转速，实现变风量。变风量空调系统原理图16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术 变风量空调系统的优点： 灵活性好，可实现局部区域(房间)的灵活控制。根据负荷变化或个人舒适要求自动调节个房间的送入风量，空调器的总装机容量可减少10~30%。 消除或减小再热量，无过热过冷现象，减少空调负荷的15~30%。 部分负荷运转降低风机能耗。16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术变水量－VWV 变水量空调系统的原理：通过变频器，改变水泵的转速，在部分负荷下减小循环水量，以实现节能。 变水量空调系统的优点：传统的中央空调水系统是定流量调节的方式，导致在低负荷下水系统处于大流量小温差下运行工况，浪费了大量电能。而变水量空调系统，降低水泵的转速，进而降低了水泵及整个空调系统的能耗。16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术变制冷剂流量－VRF：制冷剂流量可自动调节 变制冷剂流量空调系统的原理：通过变频器驱动可变速的压缩机，在部分负荷下自动减小制冷剂流量，以实现节能。 变制冷剂流量空调系统的优点： 空调系统在全年绝大部分时间里，处于部分负荷运行状态。常规空调设计时是按负荷选定的制冷设备，在非额定工况下，制冷机COP较低；而变制冷剂流量空调系统，在部分负荷运行时，制冷机COP也较高。 变制冷剂流量空调系统，可以不同房间设置不同温度，满足不同使用者要求，避免集中控制造成的无效能源浪费，也提高舒适水平。 变制冷剂流量空调系统以制冷剂为传热介质。传热量为水的10倍、空气的20倍，不需要庞大的风管、水管系统。减少耗材、空间，减少输送能耗以及输送中的损失。16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术 二、除湿供冷 除湿供冷的原理：空调系统温湿度独立控制，即用干燥剂除湿代替传统空调的冷凝除湿的，来控制空气的湿度，实现高温冷水对空气冷却。16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术 16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术 双冷源温湿独立控制系统原理图16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术除湿供冷的优点： 常规空调系统使用制冷机制备的5~7℃或温度更低的冷水作为冷媒，除去建筑所有的潜热负荷(即除湿，总负荷的30~50%)和显热负荷(即排热，总负荷的50~70%) 。 举例：空气中室内温度控制25℃，相对湿度60%，露点温度为16.6℃，考虑5℃的传热温差和5℃的介质传输温差，实现16.6℃的露点温度需要6.6℃的冷源温度，即空调系统采用5~7℃的冷冻水。 若只降低室内空气的干球温度，冷源的温度只需低于25℃即可。考虑5℃的传热温差和5℃的介质传输温差，冷源温度在15℃左右。 如果温湿度独立控制，就可以降低能耗。 除湿系统可以利用低品位能源，如太阳能、余热等来驱动，减少化石能源的消耗。 除湿系统以空气和水位工质，对环境无害，干燥剂还可吸附空气中污染物质，提高空气品质。16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术 除湿供冷的方法： 固体除湿空调 液体除湿空调 复合式除湿空调系统16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术三、辐射供冷 辐射供冷的概念：降低围护结构内表面中的一个或多个表面温度，形成冷辐射，依靠辐射面与人体、家具和围护结构等其余表面的辐射热交换，以及辐射冷表面与室内空气对流换热，对房间进行降温的技术方法。16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术 置换通风与辐射吊顶空调系统自然对流 热空气上升，冷空气下降16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术 冷辐射吊顶16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术 辐射供冷的节能性： 送风量减少，输送空气的能量减少，节省风机能耗及输送空气的能量消耗。 辐射供冷降低人体实感温度，减少系统能耗。 采用温湿独立控制系统，提高制冷设备的COP。 避免传统空调送风量大、有吹风感的缺点，房间有较好的舒适度；没有室内风机，水流速度慢，噪声很小；没有大的风管(道)，减少占用建筑的空间，减少层高。16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术 四、热回收 热回收的原理：回收建筑物内外的余热(冷)或废热(冷)，并把回收的热(冷)量作为供热(冷) 或其他加热设备的热源。 夏天低温低湿的排风可冷却干燥新风，冬天高温高湿的排风可加热加湿新风，这样可以对空调系统进行有效的热回收，降低空调系统的能耗。 建筑物空调负荷中，新风负荷占空调总负荷的30%或以上。可以利用回收的余热(冷)对新风进行预热或预冷，减少处理新风需要的能量16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术 空调热水器：空调和热水器功能二合一，同时提供空调制冷、制热和热水供应的热水器。null 大型空调热水器原理图家庭空调热水器原理图16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术空调热水器的优点： 实现热回收量：在一般空调使用工况下，在水温需求为 30~50℃，可回收热量为制冷量的100%；水温需求为 65~100℃时，可回收热量为制冷量的60-80%。 降低投资：单冷机同时能转变成为冷、暖、浴三合一热水空调；制冷、制热时提供免费65~100℃热水和开水；当无须制冷、制热时，有单独的制热功能，其耗电量是电热水器的1/4。 节能省电：提高空调机组效率，节省机组用电量。空调机组压缩机的一部分热量经过热回收器吸收以后，原冷凝器的热负荷减少，热交换效率提高，空调机组的效率提高，耗电量也显着减少。与同等功率的普通空调相比，耗电量可下降15-30%。 减少排放，保护环境：由于利用废热提供了所需的热水，大大减少了供热锅炉或电力生产向大气排放 CO2气体，从而减少了使地球大气候变暖的温室效应。同时直接减少大气的废热排放量；16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术五、冰(水)蓄冷： 冰(水)蓄冷的原理：利用夜间电能低谷点制冷，将冷量以冰、冷水或者凝固状相变材料的形式存储起来，在空调高峰负荷时段利用存储的冷量向空调系统供冷，可以取得减少制冷设备的安装容量、降低运行费用和电力负荷消峰填谷的作用。GW上海历年电力高峰负荷和最大昼夜负荷峰谷差null 最高峰负荷一般出现在下午2~4点之间，此时室外环境温度最高；峰值出现时间较短16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术 16.3 空调的节能新技术16.3 空调的节能新技术null