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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,*,采暖空調(diào)和通風(fēng)節(jié)能技術(shù),重慶大學(xué) 肖益民,,2003/11/02,,,內(nèi)容提要：,,一、房間空調(diào)器節(jié)能,,二、戶式中央空調(diào)節(jié)能,,三、利用良好的通風(fēng)實(shí)現(xiàn)住宅節(jié)能,,四、中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能,,五、熱泵節(jié)能技術(shù),,六、熱電冷聯(lián)供的節(jié)能作用,,一、房間空調(diào)器節(jié)能,引言,,,房間空調(diào)器也就是人們常說的家用空調(diào)器。廣泛用于住宅、小型旅館飯店、辦公室等場所。據(jù)估計(jì)，到1998年，全國城鎮(zhèn)居民家庭空調(diào)器總擁有量2561萬臺(tái)。其中，中、南部地區(qū)（包括華中、華東、華南、西南地區(qū)）總擁有量為2258萬臺(tái)，占全國總

2、擁有量的88%。（集中在夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)）,,,調(diào)查對(duì)象：沙坪壩區(qū)沙北街259戶家庭,,,對(duì)象職業(yè)：,,公務(wù)員、職員、教師、工人、干部、私人醫(yī)生、下崗職工及待業(yè)人員等,,A、夏季使用空調(diào)情況,,安裝空調(diào)198戶，占76.45%,,未安裝空調(diào)61戶，占23.55%,,戶安空調(diào)臺(tái)數(shù)情況,,裝1臺(tái)空調(diào)器126戶，占空調(diào)安裝戶63.64%,,裝2臺(tái)空調(diào)器48戶，占空調(diào)安裝戶24.24%,,裝3臺(tái)空調(diào)器17戶，占空調(diào)安裝戶8.59%,,裝4臺(tái)空調(diào)器1戶，占空調(diào)安裝戶0.5%,,總計(jì)278臺(tái)，平均107.3臺(tái)/100戶,,B、冬季采暖情況,,未采暖用戶58戶，占22.39%,,采暖用戶201戶，

3、占77.61%,,采暖用戶采暖方式,,電暖器采暖145戶，占采暖用戶72.14%,,熱泵+電暖器采暖14戶，占采暖用戶6.97%,,熱泵采暖19戶，占采暖用戶9.45%,,燃?xì)饧捌渌绞讲膳?3戶，占采暖用戶11.44%,,重慶市259戶居民的建筑空調(diào)采暖情況調(diào)查（2000年6月,）,,居民住宅空調(diào)采暖用能量巨大,,,調(diào)查結(jié)果表明，每百戶居民擁有空調(diào)器達(dá)107臺(tái)以上（按1匹/臺(tái)計(jì)）。據(jù)此估算，,重慶主城區(qū)夏季耗電5.96億kwh；冬季耗電4.17億kwh，合計(jì)10.13億kwh/年。,重慶市全年總用電量為300~350億kwh，則住宅空調(diào)采暖用電占3~4%左右，所占比例不大。但,最熱月可能占到

4、全市總用電的10~20%，比例相當(dāng)大，而且最熱時(shí)間的用電，一般屬于高峰電，加大了峰谷差。,所以，房間空調(diào)器節(jié)能是很重要的。,,,房間空調(diào)器的節(jié)能技術(shù),,,1、性能指標(biāo),,1）名義制冷量與供熱量,,空調(diào)器制冷或供熱時(shí)，在規(guī)定的試驗(yàn)工況下，單位時(shí)間從密閉空間、房間或區(qū)域內(nèi)除去的熱量稱為名義制冷量；而向密閉空間、房間或區(qū)域內(nèi)供給的熱量稱為名義制熱量?？照{(diào)器在該工況下的實(shí)測制冷量或制熱量不應(yīng)小于名義制冷量或供熱量的,8%,以上。,,試驗(yàn)工況：制冷：(27/19.5℃）室內(nèi)/（35/24℃）室外；,,熱泵：(21℃ /——）室內(nèi)/（7/6℃）室外。,,此外，空調(diào)器使用的氣候環(huán)境分為T1、T2、T3三類，

5、通常為T1型。其最高環(huán)境溫度為43 ℃；熱泵最低-7℃（不帶除霜時(shí)為5℃）。,,,2）能效比——在額定工況下，,空調(diào)、采暖設(shè)備提供的冷量或熱量與設(shè)備本身消耗的能量之比。,,,能效比高說明空調(diào)器具有節(jié)能、省電的先決條件。國家有關(guān)部門指出，節(jié)能型空調(diào)器的能效比應(yīng)大于3w/w。如果按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)與之比較，國產(chǎn)空調(diào)器達(dá)到節(jié)能型空調(diào)器的指標(biāo)以后，節(jié)約的電能將是十分可觀的，以制冷量在2500~4500w的整體式空調(diào)器為例，如果能效比達(dá)到3，則大約可節(jié)省電耗20%。而現(xiàn)在市場上銷售的空調(diào)器的實(shí)測能效比，大都比國家規(guī)定的值稍低。所以，在空調(diào)器的設(shè)計(jì)制造方面，開發(fā)、采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，是節(jié)約建筑物空調(diào)能耗的重要途徑

6、。,,,,在使用過程中，空氣環(huán)境是不斷變化的，空調(diào)器的運(yùn)行啟停狀況、工作環(huán)境溫度、房間的夏季需冷量和冬季需熱量處在不停的變化之中，它的能效比也在不停地變化。,為比較科學(xué)地評(píng)價(jià)空調(diào)器的綜合能效特性，對(duì)空調(diào)供冷提出了季節(jié)能效比（SEER）、供熱提出了供暖季節(jié)性能系數(shù)（HSPF）的評(píng)價(jià)指標(biāo)。SEER為整個(gè)供冷期間的總制冷量與供冷期間總電耗之比（w/w），HSPF為整個(gè)供暖期間總的供熱量與供暖期間總電耗之比（w/w）。,,我國制定的節(jié)能空調(diào)器的技術(shù)導(dǎo)向指標(biāo)，將能效比和季節(jié)能效比分為,A,、,B,、,C,三級(jí)。制定這一分級(jí)指標(biāo)的目的，是為了促進(jìn)生產(chǎn)廠在技術(shù)革新上不斷地努力。其中A級(jí)比目前標(biāo)準(zhǔn)（GB/T7

7、725-98)能效比提高約39%。,3）季節(jié)能效比,,2、壓縮機(jī)節(jié)能技術(shù),,數(shù)種風(fēng)冷管道機(jī)或單元式空調(diào)機(jī)的主要性能 表10.2.1-1,,注：總消耗功率含壓縮機(jī)和室外側(cè)風(fēng)機(jī)的輸入功率。表1名義工況為制冷時(shí)室內(nèi)側(cè)7/12℃，室外側(cè)35℃；制熱時(shí)室內(nèi)側(cè)40/45℃，室外側(cè)7℃。表2名義工況為夏季室內(nèi)側(cè)27/19.5℃，室外側(cè)35/24℃；冬季室內(nèi)20℃，室外7℃。表中有兩個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)前一個(gè)為制冷工況、后一個(gè)為制熱工況時(shí)的值。,,目前家用空調(diào)器上多使用旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)。,,第三代壓縮機(jī)——渦旋式壓縮機(jī) 其,主要優(yōu)點(diǎn)是：,①,沒有余隙容積,，壓縮過程泄露少，所以壓縮機(jī)的容積效率

8、高；而且，即使液體進(jìn)入壓縮機(jī)也沒關(guān)系，不會(huì)發(fā)生液擊事故。,②,振動(dòng)小，噪聲低,，吸氣、壓縮、排氣過程同時(shí)進(jìn)行，排除的氣體幾乎是連續(xù)流動(dòng)，壓力脈動(dòng)非常小，壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速可達(dá)每分鐘,13000,轉(zhuǎn)。,③,沒有吸氣、排氣閥及因此而產(chǎn)生的阻力損失,和噪聲，壓縮機(jī)可靠性好。,,,3、制冷劑替代,,目前基本都使用R22，其熱力學(xué)性質(zhì)非常好。但是，它的ODP=0.055（有1個(gè)氯原子），對(duì)臭氧層有破壞作用，按國際協(xié)定，R22在國內(nèi)可以使用到2030年。,,目前的研究認(rèn)為，R407C是R22的最具發(fā)展前景的替代工質(zhì)。（R32/R125/R134a,混合比例：23%/25%/52%）,,注：ODP——（Ozone

9、 Depletion Potential）臭氧消耗潛能，以CFC11(R11)的ODP=1.0為比較標(biāo)準(zhǔn)。,,,4、蒸發(fā)器與冷凝器的節(jié)能技術(shù),,制冷裝置的制冷系數(shù)隨著蒸發(fā)溫度的升高和冷凝溫度的降低而增高。,,,用于空調(diào)器的高效換熱技術(shù)主要有：,①采用內(nèi)螺紋槽管。,其制冷劑側(cè)換熱系數(shù)可比光管提高,50~100%,。,②高效傳熱肋片加親水膜技術(shù),。即在空調(diào)器蒸發(fā)器的肋片表面浸上一層氧化鋁等溶液的膜，使凝結(jié)水不形成水珠而是成膜狀流下，據(jù)實(shí)驗(yàn)，采用此項(xiàng)技術(shù)蒸發(fā)器阻力可減少,40~50%,，風(fēng)機(jī)功率下降,17.7%,，制冷量增加,2~3%,，從而提高了空調(diào)器的能效比。,③采用蒸發(fā)式冷凝器,。即在冷凝器上

10、噴水，其形式有兩種：一種是用甩水裝置把蒸發(fā)器外的凝結(jié)水甩灑到冷凝器表面；其二是凝結(jié)水,+,補(bǔ)充水用小水泵噴淋在冷凝器的表面，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該方法可顯著提高空調(diào)器的能效比。,,,5、先進(jìn)的節(jié)能控制技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用,,1）,變速控制。,對(duì)壓縮機(jī)采用變轉(zhuǎn)速控制，節(jié)流部件采用電子膨脹閥調(diào)節(jié)制冷劑流量,。,,電子膨脹閥可以隨工況的需要任意調(diào)節(jié)開度，實(shí)現(xiàn)不同流量的制冷劑調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)采用毛細(xì)管根據(jù)過冷度調(diào)節(jié)制冷劑流量，流量調(diào)節(jié)范圍不大,。,變速空調(diào)器全年運(yùn)行耗電量比傳統(tǒng)空調(diào)器約少三分之一。,,2）模糊控制,,3）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,,后兩種控制方式只是采用了更先進(jìn)的控制算法，來進(jìn)行變轉(zhuǎn)速和制冷劑變流量控制，使得空

11、調(diào)器的部分負(fù)荷性能和季節(jié)能效比更高。,,標(biāo)準(zhǔn)建議，設(shè)備宜采用變頻調(diào)速控制。,,6、空調(diào)器應(yīng)用中的節(jié)能技術(shù),,1）正確選用,,2）正確安裝,,3）正確使用,,二、,戶式中央空調(diào)及,節(jié)能,戶式中央空調(diào)主要指制冷量在,7~40kW,（適用居住面積,100~400m,2,使用）的空調(diào)系統(tǒng),。,夏熱冬冷地區(qū)常使用熱泵型。目前常用如下五種型式。,,小型風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組,,風(fēng)冷熱泵管道式分體空調(diào)全空氣系統(tǒng),,多聯(lián)變頻變制冷劑流量熱泵空調(diào)系統(tǒng)（VRV）,,水源熱泵系統(tǒng),,戶式燃?xì)庵醒肟照{(diào) （溴化鋰吸收式）,,,1、,戶式中央空調(diào)產(chǎn)品的分析與評(píng)價(jià),,1）小型風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組,,該種機(jī)組體積小、可放置在陽臺(tái)、

12、屋面等位置。由于冷熱管占空間小，一般不受層高的限制；室內(nèi)末端裝置多為風(fēng)機(jī)盤管，一般有風(fēng)機(jī)調(diào)速和水量旁通等調(diào)節(jié)措施，可以對(duì)每個(gè)房間進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)；室內(nèi)噪音較小。主要缺點(diǎn)是：①性能系數(shù)不高，主機(jī)容量調(diào)節(jié)性能較差，特別是部分負(fù)荷性能較差。該機(jī)組在名義工況下的制冷性能系數(shù)在,2.6~3.0,之間，與家用空調(diào)相差無幾，絕大多數(shù)廠家的產(chǎn)品均為,啟?？刂?，部分負(fù)荷性能系數(shù)更低，因而造成運(yùn)行能耗及費(fèi)用高；②室外機(jī)噪聲較大，一般在,53~65dBA,，高于家用空調(diào)器。家家戶戶都安裝在陽臺(tái)上，如果同時(shí)開啟，噪聲的影響可想而知。③很多機(jī)組需要用戶設(shè)置,膨脹水箱,，在住宅樓中很難找到合適的位置；④初投資也比較大。,,

13、,2）,風(fēng)冷熱泵管道式分體空調(diào)系統(tǒng),,這種系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是可以獲得高質(zhì)量的室內(nèi)空氣品質(zhì)，同時(shí)可以利用室外新風(fēng)實(shí)現(xiàn)過渡季的全新風(fēng)運(yùn)行；相對(duì)于其他幾種家用中央空調(diào)系統(tǒng)造價(jià)較低。其主要問題是：①由于是全空氣系統(tǒng)，各空調(diào)房間難于實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制。②需要在房間內(nèi)布置風(fēng)管，要占用一定的使用空間，對(duì)建筑層高要求較高；③和風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組一樣，能效比不高，調(diào)節(jié)性能差，運(yùn)行費(fèi)用高；室內(nèi)噪聲大，大多數(shù)產(chǎn)品的噪聲在,50dBA,以上，需要采用消聲措施。,,,3）,VRV,系統(tǒng),,VRV,系統(tǒng)適用于獨(dú)立的住宅，也可用于集合式住宅。其室內(nèi)機(jī)有多種型式供用戶選擇；制冷劑管路小，便于埋墻安裝或進(jìn)行偽裝；該系統(tǒng)采用變頻能量調(diào)節(jié)

14、，部分負(fù)荷能效比高，運(yùn)行費(fèi)用低。其主要缺點(diǎn)是,初投資高,，是家用空調(diào)器的,2~3,倍；,房間新風(fēng)比較難于解決,，如果再采用帶熱回收的新風(fēng)系統(tǒng)，造價(jià)會(huì)更高；,系統(tǒng)的施工要求高,，難度大，從管材材質(zhì)、制造工藝、零配件供應(yīng)到現(xiàn)場焊接等要求都極為嚴(yán)格。,,,4）水源熱泵系統(tǒng),,以水為低位熱源，最大特點(diǎn)是,能效比高,，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。此外，它克服了風(fēng)冷式機(jī)組的兩大缺點(diǎn)：即冬季室外換熱器的結(jié)霜問題和隨室外氣溫降低供熱需求上升而制熱能力反而下降的供需矛盾問題。,對(duì)于獨(dú)立式住宅，采用土壤源熱泵系統(tǒng)具有優(yōu)越性。,,水源熱泵系統(tǒng)的主要問題是：①要有適宜的水源；②對(duì)水環(huán)熱泵系統(tǒng)，冬季需要另設(shè)輔助熱源；③土壤源熱泵系統(tǒng)

15、的造價(jià)較高，一般采用,U,型豎埋管的系統(tǒng)，每米孔深的造價(jià)在,40~50,元，每,1kcal,制冷量，室外埋管費(fèi)用,0.7~0.8,元，而且需要建筑物周圍有適當(dāng)?shù)目盏兀灰浞终莆债?dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)資料，而且室外埋管換熱器的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，技術(shù)難度大，較難掌握。,,,5）戶式燃?xì)庵醒肟照{(diào),,由于采用燃?xì)庾髂茉?，省?80%,以上。,,按市場的一些產(chǎn)品計(jì)算，燃?xì)庵醒肟照{(diào)一次能源效率為,0.876,，冬季為,0.869,；夏季風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組為,0.877,，冬季為,1.00,?？梢钥闯?，在夏季兩者基本相同，冬季風(fēng)冷熱泵機(jī)組要優(yōu)于燃?xì)饪照{(diào)。不過，燃?xì)饪照{(diào)的部分負(fù)荷性能要好于風(fēng)冷熱泵。以目前重慶地區(qū)

16、的能源價(jià)格比較二者的運(yùn)行費(fèi)，在名義工況下燃?xì)饪照{(diào)的費(fèi)用要高于風(fēng)冷熱泵機(jī)組，比值大約為,1,：,0.70~0.75,左右。當(dāng)然隨能源價(jià)格的不同運(yùn)行費(fèi)的情況會(huì)有變化。,,2、戶式中央空調(diào)有關(guān)問題的討論,,1）機(jī)組的能耗指標(biāo),,,熱泵機(jī)組在使用壽命期間的能耗費(fèi)用，一般是初投資的,5~10,倍。,,,根據(jù)2001年的一個(gè)調(diào)查，9,種風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組的制冷能效比平均值為,2.83,，制熱性能系數(shù)平均值為,3.23,；,10,種管道機(jī)和單元式空調(diào)機(jī)的平均制冷能效比為,2.68,，制熱性能系數(shù)平均為,2.96,。上述能效指標(biāo)略高于房間空調(diào)器，但相差不大；個(gè)別產(chǎn)品還低于房間空調(diào)器。,,,目前的戶式中央空調(diào)產(chǎn)

17、品，沒有提供部分負(fù)荷性能系數(shù)。實(shí)際上，由于目前大多數(shù)產(chǎn)品的容量調(diào)節(jié)手段單一落后，對(duì)其部分負(fù)荷性能不能有過高的期望。,,,2）能量調(diào)節(jié),,良好的能量調(diào)節(jié)措施是提高部分負(fù)荷性能與季節(jié)能效比的關(guān)鍵。根據(jù)目前的市場現(xiàn)狀，建議采用如下能量調(diào)節(jié)措施：,,1,）采用雙速壓縮機(jī)。,,2,）采用雙機(jī)并聯(lián)機(jī)組。,,3,）采用變速壓縮機(jī)和電子膨脹閥調(diào)節(jié)制冷劑的循環(huán)流量，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組的能量調(diào)節(jié)。在某新開發(fā)的戶式中央空調(diào)中采用變頻壓縮機(jī)（,30~90HZ,）、電子膨脹閥及配套的控制器、傳感器等，共增加投資,2500~3000,元，用戶可以接受，而節(jié)能性能卻得到了大大的提高。,,4,）風(fēng)機(jī)、水泵調(diào)速,,,3）應(yīng)用強(qiáng)化傳熱

18、技術(shù),,空氣側(cè)換熱器的肋片形式優(yōu)化、采用內(nèi)螺紋管等技術(shù)。特別注意換熱器的氣流阻力和結(jié)霜特性、換熱器風(fēng)量等。風(fēng)量應(yīng)在500m3/h/kW左右。,,水側(cè)換熱器采用板式要好于套管式，但要注意結(jié)垢的影響和作為蒸發(fā)器時(shí)的回油問題。,,,4）結(jié)語,,就目前中國的住宅現(xiàn)狀而言，采用戶式中央空調(diào)還存在許多問題：,,由于調(diào)節(jié)特性的限制，部分負(fù)荷性能差，加上比房間空調(diào)器增加了換熱環(huán)節(jié)和流體輸送環(huán)節(jié)，能效并不一定優(yōu)于房間空調(diào)器。,,集合式住宅的限制，并沒有完全解決新風(fēng)問題，室內(nèi)空氣品質(zhì)并沒有根本改變。,,實(shí)際經(jīng)驗(yàn)看，設(shè)計(jì)安裝較復(fù)雜，需要進(jìn)行專業(yè)的設(shè)計(jì)安裝，一般裝修公司難以勝任。,,三、利用良好的通風(fēng)實(shí)現(xiàn)住宅節(jié)能,,

19、1、通風(fēng)路徑：新鮮空氣——居室——廚衛(wèi)——排除,,2、18~28,℃優(yōu)先利用通風(fēng)滿足室內(nèi)熱環(huán)境需求；其余氣候條件要避免大量冷熱風(fēng)侵入。,,3、優(yōu)先利用風(fēng)壓、熱壓作為通風(fēng)動(dòng)力。,,4、有條件時(shí)可利用熱回收裝置（如新風(fēng)換氣機(jī)）進(jìn)行排風(fēng)熱回收。,,三、中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能,,1、負(fù)荷與裝機(jī)容量,,1）目前普遍存在“大馬拉小車”的問題。,,根據(jù)同濟(jì)大學(xué)等單位的調(diào)查，大約有67%的賓館飯店按94~163W/m2建筑面積選取制冷設(shè)備，而83%的工程實(shí)際開機(jī)容量只有58~93W/m2。目前的公用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)《旅游旅館建筑熱工與空氣調(diào)節(jié)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB 50189-93》沒有對(duì)負(fù)荷指標(biāo)加以明確規(guī)定。,,2）室

20、內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù),,實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，夏季室內(nèi)溫度低,1,℃或冬季高,1,℃，暖通空調(diào)工程投資約增加,6,％，能耗將增加,8,％左右。此外，理想的夏季室內(nèi)溫度是比周圍環(huán)境溫度低,5~8,℃為好。有資料推薦用下面經(jīng)驗(yàn)公式確定夏季室內(nèi)允許的最低溫度，即：,t,室內(nèi),＝,22,十（,t,H,-21,）,/3,式中，,t,H,為當(dāng)?shù)叵募臼彝馔L(fēng)設(shè)計(jì)溫度。如重慶，,t,H,＝,33,℃，則,t,室內(nèi),＝,22,十（,33-21,）,/3,＝,26,℃，說明重慶地區(qū)夏季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度不低于,26,℃為好。,,除了室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度外，合理選取相對(duì)濕度的設(shè)計(jì)值以及溫濕度參數(shù)的合理搭配也是減小設(shè)計(jì)負(fù)荷的重要途徑，特別是在新風(fēng)量

21、要求較大的場合，適當(dāng)提高設(shè)計(jì)相對(duì)濕度，可大大降低設(shè)計(jì)負(fù)荷，而在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)（,?,=40~65%,），提高相對(duì)濕度設(shè)計(jì)值對(duì)人體的舒適影響甚微。,,,3）新風(fēng)負(fù)荷,,新風(fēng)負(fù)荷在空調(diào)設(shè)計(jì)負(fù)荷中占有很大的比重。夏季冷負(fù)荷大約與維護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱冷負(fù)荷相當(dāng)，冬季則高于此。在目前，一方面存在新風(fēng)量過小的問題，另一方面，又存在新風(fēng)品質(zhì)不好的問題。,,采用熱交換器對(duì)新風(fēng)和排風(fēng)進(jìn)行熱交換，是降低節(jié)約新風(fēng)處理能耗的關(guān)鍵技術(shù)措施。,,2、冷熱源節(jié)能,,1）冷熱源形式與能耗特性,,常用的冷熱源形式：①電動(dòng)冷水機(jī)組供冷、燃油鍋爐供熱，供應(yīng)能源為電和輕油；②電動(dòng)冷水機(jī)組供冷和電熱鍋爐供熱，供應(yīng)能源為電；③風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組供冷

22、、供熱，供應(yīng)能源為電；④蒸氣型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組供冷、熱網(wǎng)蒸汽供熱，供應(yīng)能源為熱網(wǎng)蒸汽、少量的電；⑤直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組供冷供熱，供應(yīng)能源為輕油或燃?xì)?、少量的電；⑥水環(huán)熱泵系統(tǒng)供冷供熱，輔助熱源為燃油、燃?xì)忮仩t等，供應(yīng)能源為電、輕油或燃?xì)?。其中，電?dòng)制冷機(jī)組（或熱泵機(jī)組）根據(jù)壓縮機(jī)的型式不同，又可分為往復(fù)式、螺桿式、離心式三種。衡量它們的節(jié)能性需要把各種能源形式全部折算成同一種一次能源，并用一次能源效率,OEER,來進(jìn)行比較。,,,工況,,冷熱源型式,輸入,,能源,額定工況時(shí)能耗指標(biāo),季節(jié)平均,EER,,或εh,ζ,OEER,EER,ζ,OEER,夏季制冷,,活塞式冷水機(jī)組,電,3.

23、9,,,1.19,3.4,,,1.034,螺桿式冷水機(jī)組,電,4.1,,,1.25,3.60,,,1.094,離心式冷水機(jī)組,電,4.4,,,1.34,3.90,,,1.186,活塞式風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組,電,3.65,,,1.11,3.20,,,1.034,螺桿式風(fēng)冷熱泵冷熱水電機(jī)組,電,3.80,,,1.16,3.40,3.40,0.969,蒸汽雙效溴化鋰吸收式冷水機(jī)組,煤,,1.15,0.71,,,1.05,0.648,蒸汽雙效溴化鋰吸收式冷水機(jī)組,油/氣,,1.15,0.93,,,1.05,0.875,直燃型雙效溴比鏗吸收式冷熱水機(jī)組,電,,,1.09,1.09,,,0.95,0.95,

24、冬季制熱,,活塞式風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組,電,3.85,,,1.17,3.45,,,1.049,螺桿式風(fēng)冷熱泵冷熱水機(jī)組,電,3.93,,,1.20,3.63,,,1.104,直燃型雙效溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組,油/氣,,,0.90,0.90,,,0.75,0.75,電鍋爐,電,1.0,,,0.304,0.9,,,0.274,燃油鍋爐,油,,,0.85,0.85,,,0.75,0.75,采暖鍋爐,煤,,,0.65,0.65,,,0.60,0.60,注：額定工況：冷水機(jī)組——冷凍水進(jìn)、出口溫度,12/7,℃，冷卻水進(jìn)出口溫度,32/37,℃；熱泵冷熱水機(jī)組——夏天環(huán)境溫度,35,℃，冷水出水溫度,7,

25、℃；冬季環(huán)境溫度,7,℃，熱水出水溫度,45,℃。,,,3、水系統(tǒng)節(jié)能,,目前空調(diào)水系統(tǒng)的輸配用電，在冬季供暖期約占動(dòng)力用電的,20~25,％，在夏季供冷期約占動(dòng)力用電的,12~24,％。因此，降低空調(diào)水系統(tǒng)的輸配用電是中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)約用電的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。,,根據(jù)對(duì)一些高層賓館、飯店空調(diào)冷凍水水系統(tǒng)的調(diào)查測試表明，,普遍存在著不合理的大流量小溫差問題。,冬季供暖水系統(tǒng)的供回水溫差：較好情況為,8~10,℃，較差的情況只有,3,℃。夏季冷凍水系統(tǒng)的供回水溫差：較好情況為,3,℃左右，較差的情況只有,l~1.5,℃。而循環(huán)水量大大超出設(shè)計(jì)水量。,,,節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水系統(tǒng)的規(guī)定及現(xiàn)狀,,水輸送系數(shù),WT

26、F,為輸送的冷（熱）量與水泵的電力消耗（,kW/kW,）之比，它的大小是檢驗(yàn)供回水溫差、水力平衡計(jì)算及水泵選擇是否經(jīng)濟(jì)合理的綜合指標(biāo)。,按節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：空調(diào)供冷,WTF,不應(yīng)小于,30,；冬季供暖，寒冷和夏熱冬冷地區(qū)不應(yīng)小于,150,。,對(duì)實(shí)際工程的,WTF,值進(jìn)行的實(shí)測表明，平均比節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值多耗電,20,％~40％。而造成這種現(xiàn)象的原因就是大流量小溫差運(yùn)行。,,,節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)——,《旅游旅館建筑熱工與空氣調(diào)節(jié)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),GB50189-93,》,,,水系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)措施,,1）通過設(shè)計(jì)和調(diào)試達(dá)到分支環(huán)路的水力平衡。,,2）采用變流量水系統(tǒng),,一級(jí)變流量水系統(tǒng)節(jié)能是在部分負(fù)荷時(shí)，通過水泵

27、的臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的。（因?yàn)橐ＷC蒸發(fā)器的流量穩(wěn)定。）,,二級(jí)泵變流量系統(tǒng)除一次泵臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)外，還可根據(jù)負(fù)荷變化對(duì)二次泵采用變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，從而獲得更大的節(jié)能。,,變流量系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要自控措施保證，其控制規(guī)律并不復(fù)雜。,,3）減少水垢、設(shè)備腐蝕、青苔等對(duì)傳熱性能和流動(dòng)阻力的影響。,,4、風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能,,耗能設(shè)備——風(fēng)機(jī),,1）設(shè)備選擇,,應(yīng)選用漏風(fēng)量及外形尺寸小的機(jī)組。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在,700Pa,壓力時(shí)的漏風(fēng)量不應(yīng)大于,3,％。,目前很多廠的產(chǎn)品漏風(fēng)量均在,5,％以上，有的高達(dá),10,％。實(shí)測證明：漏風(fēng)量,5,％，風(fēng)機(jī)功率增加,16,％；漏風(fēng)量,l 0,％，風(fēng)機(jī)功率增加,33,％；漏風(fēng)量達(dá)到,15,％時(shí)，

28、風(fēng)機(jī)功率增加,50,％?？諝廨斔拖禂?shù),ATF,為單位風(fēng)機(jī)消耗功率所輸送的顯熱量（,kW/kW,），選擇機(jī)組時(shí)應(yīng)校核和比較,ATF,的大小，選擇,ATF,較大的機(jī)組。,(標(biāo)準(zhǔn)沒有限制ATF值。）,,,2）變風(fēng)量系統(tǒng),,基本原理：通過改變送入房間的風(fēng)量來滿足室內(nèi)變化的負(fù)荷。在部分負(fù)荷時(shí)，相比定風(fēng)量系統(tǒng)，節(jié)約了風(fēng)機(jī)運(yùn)行的能耗。,,變風(fēng)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于控制系統(tǒng)。由于各個(gè)末端變風(fēng)量裝置之間、新風(fēng)、回風(fēng)及送風(fēng)之間的關(guān)聯(lián)耦合，使其控制系統(tǒng)特性非常復(fù)雜。要設(shè)計(jì)要控制系統(tǒng)，必須對(duì)風(fēng)系統(tǒng)的動(dòng)力、阻力及設(shè)備的換熱特性有深入的認(rèn)識(shí)。因此，應(yīng)由暖通工程師、控制工程師以及設(shè)備廠商技術(shù)人員配合共同完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)

29、整。,,5、,“空調(diào)大溫差”,所謂“空調(diào)大溫差”是指送風(fēng)或送水的溫差比常規(guī)系統(tǒng)的溫差大。,,①采用大溫差送風(fēng)，送風(fēng)溫差達(dá)到,14~20,℃；,,②冷卻水的大溫差系統(tǒng)，冷卻水溫差達(dá)到,8,℃左右；③冷凍水大溫差系統(tǒng)，冷凍水溫差達(dá)到,8,～,10,℃；,,④與冰蓄冷相結(jié)合的低溫送風(fēng)大溫差和冷凍水大溫差系統(tǒng)，送風(fēng)溫差達(dá)到,17~23,℃，冷凍水溫差達(dá)到,10~15,℃等。,,對(duì)這些攜帶冷熱量的介質(zhì)循環(huán)，采用較大的循環(huán)溫差后，循環(huán)流量將減小，可以節(jié)約一定的輸送能耗并降低輸送管網(wǎng)的初投資。,,,四、熱泵技術(shù),,熱泵工作的熱力學(xué)原理與制冷機(jī)相同。按照國際制冷辭典的定義，熱泵就是以冷凝器放出的熱量來供熱的制

30、冷系統(tǒng)。所不同的是它們所要求的效果和工作的溫度范圍不同。,,熱泵的能效特性用制熱性能系數(shù)和制熱季節(jié)性能系數(shù)以及能源利用系數(shù)來衡量。,,夏熱冬冷地區(qū)夏季炎熱潮濕，冬季較為寒冷(但溫度不太低)，氣候特點(diǎn)總的說來比較適宜于熱泵的應(yīng)用。,,熱泵技術(shù)與建筑節(jié)能,,熱泵作為暖通空調(diào)冷熱源的能源利用系數(shù)E比傳統(tǒng)熱源方式高,。,傳統(tǒng)供熱方式的,E,值,與傳統(tǒng)供熱方式,E,值相當(dāng)?shù)摩?h,值,小型鍋爐,E=0.5,1.75,小區(qū)鍋爐房,E=0.646,2.27,集中鍋爐房供熱,E=0.74,2.43,熱電聯(lián)產(chǎn),E=0.88,2.89,,熱泵技術(shù)與建筑節(jié)能,,國標(biāo),GB/T-7725-1996（空氣調(diào)節(jié)器）,規(guī)定

31、，小于,14kW,的熱泵型房間空調(diào)器的ε,h,在,2.45~2.70,之間；而大型熱泵的ε,h,值一般大于,3,，所以采用熱泵是節(jié)能的。,,熱泵技術(shù)與建筑節(jié)能,,暖通空調(diào)用熱是熱泵的理想用戶,,熱泵的供熱系數(shù)隨供熱溫度的降低和低位熱源溫度的升高而增大。在暖通空調(diào)工程中，所要求的供熱溫度都不高。以風(fēng)機(jī)盤管為例，只需要供給,50~60,℃的熱水，而采用地板輻射采暖等方式只需,40,～,45,℃左右。在夏熱冬冷地區(qū)，冬季氣溫不是很低，同時(shí)地?zé)嵩簇S富，如土壤、地表水等，為熱泵提供了較好的低位熱源，有利于提高熱泵的ε,h,值。,,熱泵的應(yīng)用是改善生態(tài)環(huán)境的有效措施,,保護(hù)大氣環(huán)境已成為人類的共識(shí)?；?/p>

32、料在燃燒過程中排放的,CO,2,等溫室氣體會(huì)對(duì)大氣層產(chǎn)生極大破壞作用。在很多的城市中心區(qū)域，已禁止使用燃煤和燃油鍋爐，如上海的市中心區(qū)和浦東新區(qū)，在這些地區(qū)使用熱泵無疑是有利于環(huán)保的選擇。當(dāng)然，熱泵用電可能來源于化石燃料燃燒，但集中燃燒便于集中治理；熱泵的節(jié)能相當(dāng)于減少了化石燃料的燃燒量，從而減少了溫室氣體排放量。與燃煤鍋爐相比，使用熱泵可減少,30%,的,CO,2,排放量。這些都有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。,,,空氣熱源熱泵及應(yīng)用,,平衡點(diǎn),,隨著室外溫度的降低，熱泵的制熱性能系數(shù)降低。而建筑物所需要的供熱量上升。,,O,1,O,2,Q,B,A,熱量,氣溫,0,,圖中，A熱泵的容量大于B，其平衡點(diǎn)溫

33、度低。氣溫低于平衡點(diǎn)溫度時(shí)，需要投入輔助熱源?？梢?，平衡點(diǎn)的選取影響到熱泵的運(yùn)行費(fèi)及系統(tǒng)投資，與輔助熱源的形式有關(guān)。若輔助電鍋爐，則應(yīng)取較低的平衡點(diǎn)溫度。,,結(jié)霜與除霜,,冬季氣溫較低、濕度較大時(shí)，室外換熱器容易結(jié)霜。,,目前除霜方法多用熱氣除霜，即將系統(tǒng)按制冷模式運(yùn)行,，實(shí)際上是從房間抽取熱量（加上電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)能量），為無效用能。因此因盡可能減少結(jié)霜。,,夏熱冬冷地區(qū)的氣候特點(diǎn)適宜應(yīng)用空氣熱源熱泵,,對(duì)于氣候適中，度日數(shù)不超過,3000,的地區(qū)，采用空氣熱源熱泵仍是經(jīng)濟(jì)的。我國夏熱冬冷地區(qū)的度日數(shù)（以,18,℃為基準(zhǔn)）基本在,800,～,2000,℃,.d,之間，適合于空氣熱源熱泵的應(yīng)用,。,,

34、夏熱冬冷地區(qū)冬季室外溫度較高，大部分地區(qū)因結(jié)霜帶來的效率損失并不嚴(yán)重，特別是機(jī)組在白天運(yùn)行時(shí)，結(jié)霜損失更小。但某些地區(qū)的相對(duì)濕度大，則應(yīng)注意此問題。,,,水源熱泵及其應(yīng)用,,水熱源熱泵系統(tǒng)在制熱時(shí)以水為低位熱源而在制冷時(shí)以水為排熱源。以水作為熱源，換熱器的尺寸可以較?。粺岜孟到y(tǒng)的能效比較高。所以在易于獲得大量的溫度較為穩(wěn)定的水的地方，水是熱泵理想的熱源。如地下水、江河湖海的地表水等。用水作為熱源不存在蒸發(fā)器表面結(jié)霜的問題。但用水作為熱源時(shí)水系統(tǒng)比較復(fù)雜，又需要消耗水泵的功率，如果水質(zhì)硬度較大，還會(huì)造成換熱器表面結(jié)垢，使設(shè)備的傳熱性能下降；當(dāng)水中含氯離子量大時(shí)，還會(huì)造成設(shè)備的腐蝕。,,,應(yīng)重視利

35、用地表水作為熱泵熱源,,在夏熱冬冷地區(qū)，存在著大量的江河湖泊，其中蘊(yùn)藏著豐富的低位熱能。比如重慶、武漢、上海、宜昌、杭州等，都濱臨大江、大湖甚至大海，在廣大的鄉(xiāng)村、小城鎮(zhèn)，周圍都有很多的河流、湖泊、水塘等，如果合理地將它們作為熱泵系統(tǒng)的熱源，對(duì)建筑物進(jìn)行冷暖空調(diào)，將起到非常好的節(jié)能效果。,,深井回灌水源熱泵系統(tǒng),,利用大地蓄能。能效比高。,,冬季從地下取熱存冷，夏季取冷存熱，若建筑物冬季供熱量與夏季供冷量差不多，則一年內(nèi)能保證地下基本熱平衡。據(jù)報(bào)道，奧運(yùn)村規(guī)劃大規(guī)模采用此種方式。,,關(guān)鍵：1）真正回灌,,2）地下熱平衡,,圖10.4.4-1 深井回灌水源熱泵系統(tǒng),,水環(huán)路熱泵系統(tǒng),,也稱加利福

36、尼亞系統(tǒng),。,,這種水環(huán)路熱泵系統(tǒng)可看作是一種熱回收系統(tǒng)。在建筑物需要同時(shí)供冷和供熱時(shí)，可以將供冷區(qū)的排熱轉(zhuǎn)移到供熱區(qū)，從而節(jié)省能量。否則，需要冷卻塔（供冷時(shí)）排熱或輔助鍋爐（供熱時(shí)）加熱。,,省去了集中冷熱源機(jī)房，便于分別計(jì)費(fèi)。但利用新風(fēng)麻煩。,,土壤熱源熱泵,,,,特點(diǎn),,地表以下一定深度溫度穩(wěn)定。,,利用大地作為蓄能器，起到季節(jié)氣候能量的蓄存和轉(zhuǎn)移作用。,,能效比高。重慶地區(qū)連續(xù)3年的實(shí)測表明，,在夏季，土壤源熱泵系統(tǒng)長期間歇運(yùn)行，維持室溫≤,28,℃，制冷工況綜合能效比達(dá),4.094,，明顯高于,GB/T7725,規(guī)定的風(fēng)冷熱泵空調(diào)器的名義工況能效比（,2.5~2.7,）。在冬季，室溫

37、維持在,17~22,℃之間，熱泵性能系數(shù)達(dá),4.48,。,,關(guān)鍵技術(shù)：室外地下埋管換熱器設(shè)計(jì)與施工,埋管形式：水平埋管與豎埋管。多采用豎埋管（換熱好，節(jié)省占地）。豎埋管主要有U型、套管型，埋深最高達(dá)180m。,,關(guān)鍵參數(shù)：埋深；間距；單位管長換熱量。,,埋深、間距與埋管的回路形式有關(guān)。,,在通常的情形下，豎埋管的單位深度換熱量在,70~110W/m,之間，而橫埋管，換熱指標(biāo)僅在,20~40W/m,左右。重慶實(shí)測：地下套管換熱器夏季平均,93.6W/m,。在冬季，平均約,76.9W/m,。,,,實(shí)例,,1）10kW套管換熱器+熱泵+冷暖地板（重大B區(qū)暖通實(shí)驗(yàn)樓。）,,2）重慶近郊某多居室（130

38、m2）+60m2門面地源熱泵系統(tǒng)。U型埋管，6口豎井，深約50m*6。室內(nèi)為直接蒸發(fā)式風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組。2001年3月建成，運(yùn)行效果良好。造價(jià)約200元/m2，其中室外鉆井占20%，管材管件30%，設(shè)備占50%。可見，降低施工及管材成本是降低造價(jià)的關(guān)鍵。（目前管材降價(jià)。）,,2）重大B區(qū)暖通實(shí)驗(yàn)樓U型埋管熱泵系統(tǒng)（約50m*6孔）。,,五、熱電冷聯(lián)供的節(jié)能作用,,熱能驅(qū)動(dòng)制冷可回收利用各種低品位余熱，有利于能量的梯級(jí)利用。同時(shí)，熱制冷必然存在一個(gè)供熱系統(tǒng)，稱為冷熱聯(lián)供。在熱電聯(lián)產(chǎn)情況下利用排汽熱供熱供冷，稱為熱電冷三聯(lián)供。,,要比較“聯(lián)供”與其他形式的暖通空調(diào)冷熱源的能耗情況，需要把他們消耗的能量

39、都折合成一次能， 用“一次能耗率”比較。 “一次能耗率”是一次能耗量與輸出能量之比，該值越高，意味著越耗能。,,氣輪機(jī)熱電廠利用作功后的蒸汽供熱（制冷），大大提高了熱電廠的能源利用率。同時(shí)也導(dǎo)致消耗同等數(shù)量燃料熱量所發(fā)出的電量減少。把減少的發(fā)電量折合為一次能量，就是“聯(lián)供”所消耗的一次能。,,用聯(lián)產(chǎn)熱驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)供冷，當(dāng)制冷機(jī)組性能系數(shù)COP相同時(shí)，比用鍋爐或直燃機(jī)驅(qū)動(dòng)總是節(jié)能的；與電制冷相比，由于電制冷的COP高，則出現(xiàn)不同的情況。以進(jìn)氣壓力9.0MPa的氣輪機(jī)排汽驅(qū)動(dòng)雙效吸收式制冷為例，大致和COP=4.0的電制冷能耗相當(dāng)，好于小型電制冷機(jī)組，卻不如大型電制冷機(jī)組；如果驅(qū)動(dòng)單效吸收式制冷機(jī)，

40、則只與COP=3.0的電制冷機(jī)組相當(dāng)。,,當(dāng)采用廢熱驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)時(shí)，由于這些“免費(fèi)”的熱量品位太低，所以制冷機(jī)的效率（COP）很低，而且往往需要輔助熱源。因此，這種系統(tǒng)是否節(jié)能，要看“免費(fèi)”的廢熱所占的比重。,,利用熱電聯(lián)產(chǎn)熱供暖或利用熱泵供暖，一定比鍋爐供暖節(jié)能；而電供暖的一次能耗率最高，最不節(jié)能。因此《標(biāo)準(zhǔn)》解釋，只有在可利用電鍋爐在電力低谷蓄熱時(shí)，或局部短時(shí)間采暖時(shí)才宜選用電供熱方式。,,利用氣輪機(jī)排汽供暖，一次能耗率低，優(yōu)于能效比<=6.0的電動(dòng)熱泵。,,謝謝大家！,,五、蓄冷空調(diào)技術(shù),,1,）全部或部分轉(zhuǎn)移了制冷機(jī)組電力負(fù)荷高峰用電。如果有優(yōu)惠的分時(shí)電價(jià)政策，可以節(jié)約運(yùn)行費(fèi)。,,2,）

41、空調(diào)蓄冷系統(tǒng)的制冷設(shè)備容量和功率小于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，一般可減少,30~50,％。由于增加了蓄冷器及其輔助設(shè)備，一般比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)初投資高。,,3）空調(diào)蓄冷系統(tǒng)中制冷設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行比例增大，運(yùn)行工況穩(wěn)定，提高了設(shè)備利用率。,,4）空調(diào)蓄冷系統(tǒng)并不一定節(jié)電。綜合考慮發(fā)電與電力輸送系統(tǒng)，則肯定是節(jié)能的。當(dāng)然，蓄冷系統(tǒng)在夜間蓄冷運(yùn)行時(shí)，基本上是滿負(fù)荷運(yùn)行，且空氣溫度低，有利于制冷效率的提高。但在蓄冰系統(tǒng)中，其蓄冷溫度為,-4~-6,℃，增加了制冷機(jī)的能耗率。此外，尚有蓄冷設(shè)備的熱損失及二次換熱損失等。因此，一般對(duì)水蓄冷和共晶鹽蓄冷系統(tǒng)會(huì)節(jié)能，而對(duì)蓄冰系統(tǒng)可能是不節(jié)能的。,,,與冰蓄冷相結(jié)合的低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng),,冰蓄冷系統(tǒng)能提供,1.1~3.3,℃的低溫冷凍水，為采用低溫送風(fēng)系統(tǒng)提供了條件。低溫送風(fēng)系統(tǒng)一次風(fēng)的送風(fēng)溫度一般在,3~11,℃之間。常規(guī)全空氣系統(tǒng)中，送風(fēng)溫差一般控制在8~10℃；低溫送風(fēng)系統(tǒng)中，送風(fēng)溫差可達(dá)13~20℃。從而減少風(fēng)機(jī)耗用的電能，也減少了一次風(fēng)處理設(shè)備、送風(fēng)機(jī)及相應(yīng)的送風(fēng)管道的初投資。,,,水蓄冷空調(diào)系統(tǒng),,需要大容積的蓄冷池。在日本運(yùn)用較多。,,在高層建筑中，利用消防水池作蓄冷池。巧妙設(shè)計(jì)系統(tǒng)形式、運(yùn)行模式等，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行節(jié)能。,,通過冷凍水“大溫差”循環(huán)運(yùn)行，可以提高蓄冷水池的蓄冷量。經(jīng)分析，在供冷季的大多數(shù)運(yùn)行時(shí)間，能夠?qū)崿F(xiàn)冷凍水“大溫差”循環(huán)。,,