建筑节能技术第4章课件

第四章第四章 采暖、通风与空气调节节能技术采暖、通风与空气调节节能技术 主要内容主要内容4.1采暖节能技术 4.2通风系统节能技术4.3空调系统节能技术4.14.1采暖节能技术采暖节能技术4.1.1供热热源节能技术4.1.2室外管网节能技术4.1.3分户计量节能技术4.1.4辐射供暖技术采暖系统的形式及能源消耗的环节采暖系统的形式及能源消耗的环节采暖节能的意义和分类采暖节能的意义和分类采暖能耗是我国城镇建筑能耗比例最大的一类建筑能耗，节能潜力大采暖系统形式是影响采暖能耗的主要因素之一采暖的分类 采暖分户或分楼采暖小区集中供热城市集中供热集中供热约占三分之二4.1.14.1.1供热热源节能技术供热热源节能技术p热源的基本形式大型热源 热电联产、区域锅炉房、低温核能供热厂小型区域热源 地热、工业余热、太阳能、地源（水源）热泵、直燃机 热源选型热源选型在城市集中供热范围内，应优先采用城市热网提供的热源 优先使用热电联产供热 采用大型燃煤锅炉时，并坚持“宜集中不宜分散，宜大不宜小”的原则 采用燃气锅炉时，应坚持“宜小不宜大”的原则 严格禁止集中电热锅炉的供热方式 在工厂区附近时，应优先利用工业余热和废热 有条件时应积极利用可再生能源，如太阳能、地热能 锅炉供热节能措施锅炉供热节能措施采用先进的自动控制技术是供热锅炉节能实现的重要措施之一供热锅炉的控制调节中与节能关系最为密切的是锅炉燃烧控制 锅炉燃烧自动控制的主要任务使锅炉出力与热负荷变化相适应，维持蒸汽压力稳定保证燃烧过程的经济性，即要保持燃料量和送风量之间有合适的比例 维持炉膛负压等于设定值或在规定值范围内 锅炉燃烧自动控制系统锅炉燃烧自动控制系统燃烧自动控制系统的组合示意图锅炉燃烧自动控制系统锅炉燃烧自动控制系统燃烧自动控制系统框图 供热锅炉微机控制供热锅炉微机控制供热锅炉计算机控制系统结构图 热电联产技术热电联产技术p热电联产是将燃料的化学能转化为高品位的热能用以发电后，将其低品位热能供热（利用汽轮机中做过功的蒸汽供热）的综合利用能源的技术 p基本形式蒸汽轮机热电联产、燃气轮机热电联产、核电热电联产、内燃机热电联产 热电联产技术热电联产技术p热电联产的技术特点 产热效率高，最节能的热力生产方式 小容量机组夏季发电效率低 不同容量热电机组热电联产模式时的发电效率与产热效率容量2万kW以下5万10万kW20万30万kW60万kW以上发电效率（%）1015182225303035产热效率（%）6070557040503545纯发电效率（%）2026283235384345冷热电三联产冷热电三联产p冷热电三联产 是指热、电、冷三种不同形式能量的联合生产，简称CCHP 与吸收式制冷结合，将用户夏季对冷负荷的需求转化为对热负荷的需求，是热电联产进一步发展p冷热电三联产的特点及发展趋势夏季工况可以实现冷、电联合生产和供应，节能性比 热电联产好 向小型化方面发展分布式冷热电联产供应系统分布式冷热电联产供应系统 系统构成系统构成：以小型燃气轮机、内燃机、燃料电池和微型燃气轮机为动力机械，配以余热利用锅炉、吸收式制冷机实现冷热电联供 以燃气轮机为原动机的冷热电三联产系统以燃气轮机为原动机的冷热电三联产系统 楼宇冷热电联产系统楼宇冷热电联产系统 p基本概念 为建筑物提供电、冷、热的小型冷热电联产p 特点 无输电损耗，能源利用效率高 输配电系统和供热管网的初投资减少 Maryland 大学微型燃气轮机冷热电联产系统原理图 楼宇冷热电联产系统楼宇冷热电联产系统日本芝蒲区域冷热电联供系统示意图气候补偿器技术气候补偿器技术p应用 解决集中采暖 系统中存在的过 量供热问题工作原理气候补偿器的连接形式气候补偿器的连接形式直供系统通过调节系统混水量来控制供水温度 气候补偿器的连接形式气候补偿器的连接形式间供系统通过控制进入换热器一次侧的供水流量来控制用户侧供水温度 气候补偿器应用的核心问题气候补偿器应用的核心问题恰当的控制策略是气候补偿器应用的核心设计一个具有系统参数辨识功能的有效策略，以使系统自身能够根据历史数据自动辨识出室外温度和供水温度的对应关系是该技术目前需要解决的问题 实时测量一定比例的采暖房间温度，有效的地掌握系统采暖的综合水平，更精确有效地实时确定供水温度，是气候补偿器避免控制策略不当的有效途径 4.1.24.1.2室外管网系统节能室外管网系统节能主要措施：p管网的优化设计 采用间接连接方式；采用环状管网，各热源点联网；严格水力计算p管网运行的水力平衡 在各环路的建筑入口处设置手动(或自动)调节装置或孔板调压装置，以消除环路余压 p管网保温 p推广热水管道直埋技术 直埋管道热损失小于地沟敷设，DN500以下管道应推广直埋敷设 分布式变频泵供热输配系统分布式变频泵供热输配系统 解决传统管网设计中采用 调节阀消耗用户多余的资用压头造成的能源浪费问题基本原理基本原理：利用分布在用户端的循环泵取代传统管网中用户端的调节阀，通过调节水泵转速来匹配用户对流量的要求 4.1.34.1.3分户计量节能技术分户计量节能技术p分户计量的特点能够分户热计量和调节供热量 可分室改变供热量，满足不同的室温要求 p分户计量实现的途径安装热计量装置安装室温调控装置分户计量的方式p分户热量表法p分户热水表法 p分配表法p温度法 温度法分室温控方式分室温控方式p分室温控的目的 对室温进行调节，充分发挥行为节能的作用p分室温控的方式 在散热器支管上安装温控阀，通过控制进入散热器的水流量来维持室内设定温度 p温控阀的分类 手动温控阀、自力式温控阀、电动式温控阀 分户计量供热系统的运行调节与控制方式p以压差为基础的控制 压差控制示意图 压力控制示意图 分户计量供热系统的运行调节与控制方式p以温度为基础的控制 原理：保证管网供水温度只与室外温度有关；对于直供系统，是通过调节系统混水流量来控制供水温度；对于间接连接系统来说，是通过调节一次管网的流量来控制二次管网的供水温度p以温度和压差为基础的串级控制 主控制器：水温-压差控制器副控制器：压差-频率控制器 4.1.44.1.4辐射供暖技术辐射供暖技术 p定义 辐射供暖是利用建筑物内部的顶棚、墙、地面或其它表面进行的以辐射换热为主的供暖方式。p辐射供暖分类及系统形式 湿式地板供暖 干式地板采暖辐射供暖系统的节能特性辐射供暖系统的节能特性 p地板辐射采暖的室内设计温度可比对流采暖降低 23度，使得设计负荷减少 p便于实现热量的“分户计量”，有利于实现行为节 能p低温度供水为低品位能源的使用创造了条件 p良好的蓄热能力降低系统能耗 低温热水地板辐射供暖系统的控制低温热水地板辐射供暖系统的控制 模式 房间温度控制器（有线）+电热（热敏）执行机构+带内置阀芯的分水器 模式“房间温度控制器（有线）+分配器+电热（热敏）执行机构+带内置阀芯的分水器”低温热水地板辐射供暖系统的控制低温热水地板辐射供暖系统的控制模式：“带无线发射器的房间温度控制器+无线电接收器+电热（热敏）执行机构+带内置阀芯的分水器”模式：“自力式温度控制阀组”低温热水地板辐射供暖系统的控制低温热水地板辐射供暖系统的控制模式：“房间温度控制器（有线）+电热（热敏）执行机构+带内置阀芯的分水器”模式控制示意图 低温热水地板辐射供暖系统的控制低温热水地板辐射供暖系统的控制模式控制示意图 4.24.2通风系统节能技术通风系统节能技术4.2.1自然通风节能技术4.2.2置换通风节能技术4.2.3排风热回收节能技术4.2.14.2.1自然通风节能技术自然通风节能技术p作用原理 利用室内外温度差所造成的热压或室外风力所造成的风压来实现通风换气 p特点 利用自然能源免费供冷p应用 适合于全国大部分地区的气候条件，常用于夏季和过渡(春、秋)季建筑物室内通风、换气以及降温，通常也作为机械通风时的季节性、时段性的补充通风方式。自然通风与建筑的系统协调性自然通风与建筑的系统协调性p建筑物开口的优化配置 是指开口的尺寸、窗户的型式和开启方式以及窗墙比的合理设计 p穿堂风 是指风从建筑迎风面的进风口吹入室内，穿过房间，从背风面的出风口流出 p竖井通风 中庭、烟囱空间p通风隔热屋面p玻璃幕墙 冬季：阳光温室 夏季：烟囱效应4.2.24.2.2置换通风节能技术置换通风节能技术置换通风的原理及热力分层图低风速、低紊流度、小温差送风 置换通风系统的节能特性置换通风系统的节能特性 置换通风与混合通风方式比较 混合通风置换通风目标全室温度均匀工作区舒适性动力流体动力控制浮力控制机理气流强烈参混气流扩散浮力提升大温差、高风速小温差、低风速相应上送下回下侧送上回 措施风口湍流系数大送风湍流小风口参混性好风口扩散性好流态回流区为湍流区送风区为层流区分布上下均匀温度/浓度分层效果消除全室负荷消除工作区负荷空气品质接近于 回风空气品质接近于送风置换通风系统的节能特性置换通风系统的节能特性p控制目标是工作区的热舒适度，相比混合通风，所需供冷量少 p通风效率高，空气龄短，与混合通风相比，在工作区达到同样空气品质的条件下，所需新风量小，新风负荷减少 p送风温度较高，为利用低品位能源以及在一年中更长时间地利用自然通风冷却提供了可能性 置换通风的应用置换通风的应用从最早用于工业厂房解决室内的污染控制问题，然后转向民用 置换通风系统的布置及室内气流分布 会议室气流分布 置换通风的应用置换通风的应用座椅通风置换空调系统及室内气流分布4.2.34.2.3排风热回收节能技术排风热回收节能技术 p采用热回收装置，使新风与排风进行（冷）热量的交换，回收排风中的部分能量，减少新风负荷是空调系统节能的一项有力措施 p性能评价排风热回收装置转轮式热回收器 转轮在旋转过程中让以相逆方向流过转轮的排风与新风，相互间进行传热、传湿，完成能量的交换过程 转轮式热回收器典型控制方式转轮式热回收器典型控制方式 恒定送风温度恒定露点温度 通过温度比较进行能量回收 通过焓值比较进行能量回收 板式显热回收器板式显热回收器 作用原理：作用原理：当热回收器中隔板两侧气流之间存在温度差时，两者之间产生热传递过程，完成排风和新风之间的显热交换 板翅式全热回收器板翅式全热回收器用多孔纤维性材料如经特殊加工的纸作为基材隔板两侧气流之间存在温度差和水蒸气分压力差时，两者之间产生热质传递，从而完成排风和新风之间全热交换液体循环式热回收器液体循环式热回收器 液体循环式热回收装置溶液系统流程由装置在排风管和新风管内的两组“水-空气”热交换器通过管道的连接而组成热管热回收器热管热回收器 利用工质（如氨）的相变进行热交换 溶液吸收式全热回收器溶液吸收式全热回收器通过溶液的吸湿和蓄热作用在新风和排风之间传递能量和水蒸气，实现全热交换 排风回风新风送风溶液泵溶液槽溶液管路排风热回收装置的安装形式不设旁通的热回收系统 设置旁通的热回收系统 投资少、安装简便，但在不需要回收热量的过渡季节增加了风机能耗 过渡季节新、排风经旁通管绕过热回收装置,不增加风机能耗,但系统复杂,机房面积增大,初投资增加 4.3空调系统节能技术空调系统节能技术4.3.1空气处理与风系统的节能4.3.2空调水系统的节能4.3.3空调蓄冷技术4.3.4热泵技术4.3.5冷水机组热回收技术4.3.6免费供冷技术 4.3.14.3.1空气处理系统与风系统的节能空气处理系统与风系统的节能 p变风量空调技术p分层空调技术p低温送风空调技术 p多联机 p温湿度独立控制系统 p蒸发冷却空调 变风量空调技术变风量空调技术p定义变风量空调系统是通过改变送入室内的送风量来实现对室内温度调节的全空气系统p应用 建筑物内区需常年供冷；或在同一个空调系统中，各空调区的冷、热负荷差异和变化大、低负荷运行时间较长，且需要分别控制各空调区参数时，宜采用变风量空调系统。变风量空调系统的基本构成变风量空调系统的基本构成变风量空调系统的控制变风量空调系统的控制p分类（按照控制原理来分）压力相关型控制压力无关型控制p变风量系统的控制方式定静压控制法变静压控制法总风量法TRAV控制法 定静压控制法定静压控制法 基本原理在送风系统管网的适当位置(常在离风机2/3处)设置静压传感器，在保持该点静压一定值的前提下，通过调节风机受电频率来改变空调系统的送风量 定静压控制法运行工况 变静压控制法变静压控制法 基本原理在保持每个VAV末端的阀门开度在85100之间，在使阀门尽可能全开和风管中静压尽可能减小的前提下，通过调节风机受电频率来改变空调系统的送风量 总风量控制法总风量控制法 基本原理根据风机的相似律，在空调系统阻力系数不发生变化时，总风量G和风机转速N成正比 TRAVTRAV（Terminal Regulated Air Terminal Regulated Air VolumeVolume）控制法）控制法 也是一种通过调节风量来创造舒适热环境的变风量系统 是基于末端所有各种传感器的数值来通盘考虑风机转速或入口导叶的开度，实时控制风量的变化 支持TRAV系统的变风量箱控制器，要配置进风流量、室温测量、房间有无人员停留和窗户是否打开等传感元件 分层空调技术分层空调技术 分层空调的典型风口布置方式 p基本概念：仅对下部工作区进行空气调节，保持一定的温湿度，而对上部区域不进行空气调节，仅在夏季采用上部通风排热 p适用范围 适于高大建筑，当高大建筑物高度H10m，建筑物体积V1万m3，空调区高度与建筑高度之比h1/H0.15 时，才经济合理 低温送风空调技术低温送风空调技术 p基本概念 指运行时送风温度11的空调系统 （常规空调：送风温度在1216）p节能特点低温送风降低了送风温度，减少了一次风量，从而降低系统输送能耗 冰蓄冷系统与低温送风相结合，不仅降低输送能耗，并可减小峰值电力需求和降低运行费用低温送风空调系统的运行和控制低温送风空调系统的运行和控制p低温送风系统的软启动 通过采用调节空调冷水流量或温度、设定冷风温度下调时间表、逐步减少末端加热量等措施，使送风温度随室内空气相对湿度的降低而逐渐降低 p应用 空调系统初始运行时或者经过夜晚、周末节假日等长时间停止运行后的重新启动，应考虑采用软启动 低温送风空调系统的运行和控制低温送风空调系统的运行和控制p送风温度的再设定低负荷时，送风量减小到最小值已不能再降低时，需对送风温度进行再设定设定范围为设计低温送风温度到常温空调系统的送风温度之间，使末端再热装置开启时间最短、制冷机的用能降到最低 多联机空调系统多联机空调系统p主导思想 变制冷剂流量、一拖多和多拖多 p节能特点制冷剂作为热传送介质，单位质量介质传递的热量大，不需要庞大的风管和水管系统，减少输送能耗 采用制冷剂直接蒸发制冷，减少了一个能量传递 环节，从而减少了能量的损耗 可根据室内负荷变化，瞬间进行制冷剂流量调整，使多联机在高效工况下运行室内机可单独控制，可根据需要开闭室内机，减少了能源的浪费 多联机的组成及工作原理多联机的组成及工作原理室外机组室内机组制冷系统原理图系统管路配置示意图 多联机的分类多联机的分类p按改变压缩机制冷剂流量的方式，分为变频式和定频式 变频：改变压缩机频率来调节制冷剂流量，部分负荷时能效比比满负荷时高 定频：通过压缩机输送旁通等方法来调节制冷剂流量，部分负荷时能效比要比满负荷时低 p按系统的功能可分为单冷型、热泵型、热回收型和蓄热型四个类型 热回收型：适用于有内区的建筑 蓄能型：多联机与小型蓄冷装置相连，实现电力的移峰填谷p冷却介质可分为风冷式和水冷式两类 风冷式：性能系数低，适用于小型系统 水冷式：性能系数高，适用于大型系统多联机的控制多联机的控制p从功能的角度而言 室外机保证系统的运行状态，并提供各室内机需要的制冷量(或制热量)，各室内机把室外机所提供的制冷量(或制热量)分配给不同的房间以满足其对冷(热)条件的需求p从调节和扰动因素的角度 室内机的调节手段为风阀和电子膨胀阀开度，而扰动因素则是由于室内冷负荷变化而引起的室内温、湿度的变化，人为调节室内机风量以及室内机启停等；室外机的调节因素主要为压缩机容量(频率、容量、台数以及其它变容量措施)和室外机换热器的容量(包括风量、换热器面积)，而扰动因素主要为室外空气温、湿度变化 温湿度独立控制系统温湿度独立控制系统辐射吊顶辐射吊顶+独立新风系统独立新风系统 p辐射冷却系统负责除去室内显热负荷、承担将室内温度维持在 舒适范围内的任务p通风系统负责新鲜空气的输送、室内湿环境调节、以及污染物 的稀释和排放任务 工作原理辐射吊顶辐射吊顶+独立新风系统独立新风系统p送风量的减少降低了输送空气的能量消耗p用水代替空气来消除热负荷，可大幅度降低输送冷量的动力能耗 p辐射供冷降低人体实感温度，减少了系统能耗 p高冷冻水温允许采用天然冷源和在部分季节使用自然冷却直接供冷 节能特性辐射吊顶的形式辐射吊顶的形式混凝土预埋管冷吊顶工艺较成熟，造价相对较低，单位面积供冷量小热惰性大辐射吊顶的形式辐射吊顶的形式（a）直接抹灰吊顶(b)石膏板吊顶 (c)金属吊顶毛细管网栅冷吊顶 根据安装应用需求，做成相应的尺寸，安装灵活多变 单位面积供冷量较大辐射吊顶的形式辐射吊顶的形式金属辐射板冷吊顶单位面积供冷功率大,运行成本低，但金属冷板单元质量大,耗费金属多,初投资偏高,另外冷板表面温度不均匀 蒸发冷却空调蒸发冷却空调 p使用水作为制冷剂，利用水蒸发吸热制冷以取代传统机械制冷的空调技术 p能效比高，是机械制冷空调能效比的2.55倍 其运行能耗约为常规空调设备的1/5，初投资约 为常规空调设备的3/5 蒸发冷却空调的形式蒸发冷却空调的形式p直接蒸发冷却 使空气和水直接接触，通过水的蒸发而使空气温度下降，使用加湿后的空气对房间进行降温 p间接蒸发冷却 采用板式或管式热交换器，利用间接蒸发实现待处理空气的冷却甚至除湿 p直接间接蒸发冷却 由两级组成，第一级为间接蒸发冷却器，经间接蒸发冷却后的一次空气再送入直接蒸发冷却器进行加湿冷却 蒸发冷却空调的应用蒸发冷却空调的应用 气候比较干燥的西部和北部地区如新疆，青海，西藏，甘肃，宁夏，内蒙古，黑龙江的全部，吉林省的大部分地区，陕西、山西的北部，四川、云南的西部等地，空气的冷却过程，应优先采用直接蒸发冷却，间接蒸发冷却或直接冷发冷却与间接蒸发冷却相结合的二级冷却方式。全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇 4.3.24.3.2空调水系统的节能空调水系统的节能 p变流量空调水系统变流量空调水系统二次泵变流量系统二次泵变流量系统 冷源侧定流量，负荷侧变流量，负荷侧采用变频泵一次泵的扬程，克服冷水机组蒸发器到平衡管的一次环路阻力二次泵的扬程，克服从平衡管到负荷侧的二次环路的阻力空调水系统的节能空调水系统的节能 p变流量空调水系统变流量空调水系统一次泵变流量系统一次泵变流量系统 冷源侧变流量，负荷侧变流量，冷源侧与负荷侧采用同一个变频泵要求具有可变流量的冷水机组冷水机组和水泵台数不必一一对应是冷水系统最佳的配置方式，但对冷水机组的要求较高，控制系统非常复杂水泵的变频技术水泵的变频技术p变频调速是通过改变电动机定子供电频率以达到 改变电动机的转速的目的 p 空调水系统中水泵变频技术的应用 对水泵实施变频调速控制，使其根据负荷的变 化 不断调节电动机的转速，与定频技术相比，减少耗电，起到节能效果 4.3.34.3.3空调蓄冷技术空调蓄冷技术p基本概念 当冷量以显热或潜热形式储存在某种介质（冰、冷水或凝固状相变材料）中，并能够在需要时释放出冷量的空调系统称为蓄冷空调系统 p运行方式 夜间电网低谷，制冷系统开机制冷，将冷量储存起来，待白天电网高峰时间同时也是空调负荷高峰时间将冷能释放出来满足空调负荷的需要 p特点 实现电力负荷的“移峰填谷”，降低发电能耗，节省空调系统运行费用蓄冷系统的分类蓄冷系统的分类水蓄冷空调水蓄冷空调p工作原理：利用水的显热来储存冷量 水蓄冷空调以冷水机组为制冷设备，以保温槽为蓄冷设备，在电力非峰值期间冷水机组制取冷水后储存于蓄冷槽中，在电力峰值或空调负荷高峰期间供给空调用户。p特点 传热性能好，价格低廉 蓄冷密度低，单位蓄冷量低，蓄水池体积庞大，冷损耗大p 蓄冷方式 自然分层蓄冷、多罐式蓄冷、迷宫式蓄冷和隔膜式蓄冷 自然分层水蓄冷自然分层水蓄冷温度为46的冷水聚集在蓄冷槽下部，而温度为1018的温热水聚集在蓄冷槽的上部，形成冷热水的自然分层。热水始终是从上部散流器流入或流出，而冷水是从下部散流器流入或流出，形成分层水的上下平移运动 自然分层水蓄冷空调系统自然分层水蓄冷空调系统冰蓄冷空调冰蓄冷空调p工作原理：在电力非峰值期间用冷水机组把水制成冰，将冷量贮存在蓄冰装置中，在电力峰值或空调负荷高峰期间利用冰的融解把冷量释放出来，满足用户的冷量要求 p分类并联系统 适用于供、回水温差不大的常规空调水系统 串联系统 可获得较低的供液温度，适用于大温差的空调水系统 冰蓄冷空调运行策略冰蓄冷空调运行策略p全负荷蓄冷 蓄冷装置承担全部空调冷负荷，制冷机在夜间非用电高峰期 进行蓄冷；在白天用电高峰期，制冷机不运行，由蓄冷系统 将蓄存的冷量释放出来供给空调系统 可以最大限度地转移高峰电力用电负荷 蓄冷设备的容量较大，初投资较高 冰蓄冷空调运行策略冰蓄冷空调运行策略p部分负荷蓄冷：蓄冷装置只承担部分空调冷负荷，制冷机在夜间非用电高 峰期开启运行，并储存周期内空调冷负荷中所需释放部分的冷负荷量；白天空调冷负荷的一部分由蓄冷装置承担，另一部分则由制冷机直接提供。初投资相对较低，经济有效，一般优先采用 可分为负荷均衡蓄冷和用电需求限制蓄冷 冰蓄冷空调运行策略冰蓄冷空调运行策略负荷均衡蓄冷运行策略示意图 制冷机在设计周期内连续（蓄冷或供冷）运行，负荷高峰时蓄冷装置同时释冷提供冷量 冰蓄冷空调运行策略冰蓄冷空调运行策略 用电需求限制蓄冷运行策略示意图 制冷机在限制用电或电价峰值期内停机或限量开，不足部分由蓄冷装置释冷提供 蓄冷空调控制策略蓄冷空调控制策略p制冷机优先运行（简称冷机优先）空调负荷主要由制冷机供冷，不足部分用蓄冰装置补足。主机和蓄冷装置的容量相对较小，初投资较低，主机利用率较高 “移峰填谷”的效果有限，未能充分发挥冰蓄冷节省运行费用的技术优势 p蓄冰装置优先运行（简称释冷优先）先以恒定的速度释放蓄冷装置冷量，不足部分由制冷主机补足，以满足空调负荷的需要 双工况主机和蓄冰装置的容量相对较大，但“移峰填谷”的效果较好，运行费用也更省 冰蓄冷空调系统常用流程冰蓄冷空调系统常用流程蓄冰装置与制冷机并联系统（一）冰蓄冷空调系统常用流程冰蓄冷空调系统常用流程蓄冰装置与制冷机并联系统（二）冰蓄冷空调系统常用流程冰蓄冷空调系统常用流程蓄冰装置与制冷机（上游）串联系统 冰蓄冷空调系统常用流程冰蓄冷空调系统常用流程蓄冰装置与制冷机（下游）串联系统冰蓄冷空调系统常用流程冰蓄冷空调系统常用流程外融冰间接式蓄冷系统 冰蓄冷空调系统常用流程冰蓄冷空调系统常用流程双蒸发器外融冰间接式蓄冷系统 冰蓄冷空调系统常用流程冰蓄冷空调系统常用流程外融冰冷媒直接蒸发式蓄冷系统 冰蓄冷空调的自动控制系统的结构形式冰蓄冷空调的自动控制系统的结构形式结构形式描述特点适用范围直接数字控制系统由计算机直接进行控制，由计算机中的板卡实现检测和控制信号的模/数与数/模的转换结构紧凑、造价低廉、功能相对较为简单中小规模的机房控制系统集散型控制系统由下位机实现信息的采集，而上位机实现信息的处理和利用；由下位机构成底层的控制回路，而上位机实现各控制回路间的交互上位机和下位机各司其职从而减少硬件的冗余度，同时有利于释放系统的故障风险中大规模的机房控制系统现场总线控制系统把集散的层面下降至I/O层，能真正实现分散控制的技术目标，并具备更好的开放性和扩展性使系统的故障风险得到最彻底释放，同时又很好的扩展特性，但在现阶段造价较高适合中大规模的机房自控系统或较高级的应用场合4.3.44.3.4热泵技术热泵技术p空气源热泵 p土壤源热泵p地下水源热泵p地表水源热泵 p污水源热泵 p水环热泵 热泵也就是可以把不能直接利用的低品位热能(如空气、土壤、水、太阳能、工业废热等)转换为可利用的高位能，从而达到节约部分高位能(煤、石油、天然气、电能等)的目的 分类定义空气源热泵空气源热泵p定义 空气源热泵是通过机械做功将室外空气的能量从低位热源向高位热源转移的制冷/热装置，其中一侧换热器为空气制冷剂换热器 p分类 空气-空气热泵 另一侧换热器为制冷剂空气换热器 空调器、多联式空调系统、屋顶式空调机组 空气-水热泵 另一侧换热器为制冷剂水换热器 风冷热泵 空气源热泵空气源热泵夏季工况：以室外空气为冷源，利用室外空气侧换热器（此时作冷凝器用）向外排热，于水侧换热器（此时作蒸发器用）制备冷水作为供冷冷媒 冬季工况：利用室外空气作热源，依靠空气侧换热器（此时作蒸发器用）吸取室外空气的热量，把它传输至水侧换热器（此时做冷凝器），制备热水作为供热热媒。冬夏工况转换：通过四通换向阀切换，改变制冷剂载制冷循环中的流动方向 土壤源热泵土壤源热泵 夏季工况工作原理土壤源热泵土壤源热泵 冬季工况工作原理土壤源热泵的分类土壤源热泵的分类 p垂直埋管：占地地面积小，应用广泛土壤源热泵的分类土壤源热泵的分类 桩基式地源热泵桩埋管热交换器示意图 桩基埋管：建筑已有的桩基内铺设管道 减少钻孔费用，埋深浅，占地面积多土壤热失衡问题及解决措施土壤热失衡问题及解决措施 目前解决土壤热平衡问题的主要方法有：p提高设计的准确性（系统设计时必须考虑到土壤热平衡问题，采用逐时负荷模拟软件计算负荷和确定系统）p 采用复合式土壤源热泵 p采用热回收式土壤源热泵 p规范施工，条件合适时适当放大埋管间距 p设置运行监测系统，加强运行管理 土壤热失衡：夏季向土壤中排放的热量与冬季从土壤中吸收的热量不平衡地下水源热泵地下水源热泵 地下水水源热泵空调系统 地下水源热泵的应用条件地下水源热泵的应用条件p水源系统水量充足 p水温适度 p水质适宜 p供水稳定 p回灌顺畅 地下水源热泵的监测与控制地下水源热泵的监测与控制p供水系统宜采用变流量设计p抽水管和回灌管上应设置计量装置，并且 对地下水的抽水量、回灌量及其水质应定期进行检测 p设置观测孔，对地下水井的动态变化进行实时监测 地表水源热泵地表水源热泵 原理图地表水源热泵地表水源热泵 地表水源闭式系统和开式系统 污水源热泵(a)污水间接利用空调系统；（b）污水直接利用空调系统 城市污水源热泵系统简图污水源热泵的监测与控制监测水的供回水温度及其流量、载冷剂的供回水温度、浓度及流量；监测各类水过滤器的前后压差；所有与添加防冻剂换热介质接触的传感器和仪表，其接触部位的材质均不应含有金属锌；系统控制应考虑冬、夏季及过渡季节的运行模式切换；污水源热泵系统的空调末端宜采用水泵变频调节的变流量系统。水环热泵空调系统水环热泵空调系统基本概念 闭式水环路热泵（Water Loop Heat Pump）空气调节系统简称水环热泵空调系统（WLHP）,是水空气热泵的一种应用形式。它通过一个双管制封闭的水环路将众多的水空气热泵并联在一起，热泵机组将系统中的循环水作为吸热（热泵工况）的“热源”或排热（制冷工况）的“热汇”，形成一个以回收建筑物内部余热为主要特征的空调系统。水环热泵水环热泵 典型水环热泵系统原理图 水水/空气热泵机组工作原理空气热泵机组工作原理水/空气热泵机组工作原理（a）制冷方式运行 （b）供热方式运行 水环热泵运行工况水环热泵运行工况(a)各机组处于制冷工况，冷却塔全部运行，将冷凝热量释放到大气中，使水温下降到35以下。水环热泵运行工况水环热泵运行工况(b)大部分热泵机组制冷，使循环水温度上升，到达32时，部分循环水流经冷却塔 水环热泵运行工况水环热泵运行工况(c)冬季周边区热负荷与内区冷负荷比例相当时，排入水环路中的热量与从环路中提取的热量相当，水温维持在13-35范围内，冷却塔和辅助加热装置停止运行 水环热泵运行工况水环热泵运行工况(d)大部分机组制热，循环水温下降，水温降到13 时，启动部分加热器 水环热泵运行工况水环热泵运行工况(e)冬季，所有热泵机组均处于制热工况，从环路循环水中吸取热量，全部辅助加热器投入运行，保证循环水水温不低于13水环热泵的控制水环热泵的控制水环热泵空调系统典型控制原理图 水环热泵的控制水环热泵的控制定流量系统水电连锁控制原理图 水环热泵的控制水环热泵的控制 变流量系统水电连锁控制原理图 4.3.5冷水机组热回收技术p常规空调在运行中要把大量的冷凝热量排放到大气中,造成了对周围大气的热污染,将排放的冷凝热加以回收制备卫生热水,既可以减少冷凝热的排放,又能减少生产生活用热水的能源消耗,具有良好的社会效益和经济效益p冷水机组热回收可分为单冷凝器热回收和双冷凝器热回收单冷凝器热回收冷却塔回路与冷凝器间接连接冷却塔回路与冷凝器直接连接双冷凝器热回收双冷凝器热回收冷水机组的系统图 两个冷凝器可以保证热回收水管路与冷却水管路彼此独立，避免热回收侧增加热交换器，隔离受冷却塔污染的冷却水 4.3.64.3.6免费供冷技术免费供冷技术 p冷却塔免费供冷冷却塔免费供冷 基本概念 是指冷水机组不运行，仅仅利用冷却塔的冷却作用，将冷却水直接或间接地输送到空调末端，吸收房间热量的冷源运行模式。应用 干燥地区和许多地区的过渡季节 分类 直接供冷；间接供冷 免费供冷技术免费供冷技术 p冷却塔免费供冷冷却塔免费供冷 冷水机组不运行，仅仅利用冷却塔的冷却作用，将冷却水直接或间接地输送到空调末端 适用于干燥地区和许多地区的过渡季节可以大大缩短冷水机组的运行时间，达到节能的目的 分为直接供冷和间接供冷两种形式免费供冷技术免费供冷技术 p冷却塔免费供冷冷却塔免费供冷冷却塔直接供冷系统适用于采用闭式冷却塔的系统免费供冷技术免费供冷技术 p冷却塔免费供冷冷却塔免费供冷冷却塔间接供冷系统适用于采用开式冷却塔的系统免费供冷技术免费供冷技术p土壤源土壤源/水源换热器免费供冷水源换热器免费供冷土壤源换热器直接供冷原理图在使用土壤源或水源热泵作为冷热源时，许多地区在过渡季节建筑冷负荷较小，可以直接利用土壤、深井水、江河湖海水等天然冷源去除室内负荷小结小结本章主要介绍了采暖、通风与空气调节三个分支的节能技术。采暖节能技术主要从热源、热网、热用户三部分阐述；通风节能技术主要分析了自然通风技术、置换通风技术及排风热回收技术；空调节能技术主要讲述了空气处理系统与风系统及水系统的节能技术，以及冷热源节能技术。通过本章的学习，了解暖通空调各种节能技术的特点及应用，熟悉各节能技术的实施手段及措施，掌握各种节能技术的运行调节控制特性及原理。思考题思考题 1.如何通过锅炉的自动控制来实现节能？2.变风量空调系统的控制方式主要有哪几种？各自的特点及适用场合是什么？3.空调水系统的设计中，实现变流量调节的技术措施主要有哪几种？4.简述蓄冷空调的运行策略和控制策略。