5 空调系统节能技术

问题。
• 自控系统包括：送风阀调节，电动水阀调节，冬季加湿控 制，新风量节能调节，
• 投资比风机盘管加新风方式高40%左右，与变风量空调方 式比低很多。
5.2.4 分层空调的节能技术
•概述
•高大空间建筑中，空气的密度随垂直方向的 温度变化而呈自然分层现象，利用合理的气流 组织，可做到仅对下部工作区进行空调，上部 不空调或通风排热，称为分层空调。可节省冷 负荷30%左右。
第5章 空调系统节能技术
5.1 空调系统节能的途径
表 主要空调方式
类别
空调系统型式
集中空调方式 分散空调方式
全空气系统
空气-水系统 全水系统 直接蒸发式 辐射板式
空调输送方式 定风量方式
变风量方式(即VAV系统) 分区、分层空调方式 空气诱导方式 冰蓄冷低温送风方式
新风系统加风机盘管机组 诱导机组系统 水源热泵系统
盘管式蓄冰装置
蛇形
圆形
U形
蓄冷过程
取冷过程：外融冰；内融冰。
内融冰换热热阻大，影响取冷 速率。多采用细管、薄冰层蓄 冷。
外融冰：
空调回水与冰直接接触，换热效果好， 取冷快，供水温度可低达1℃；IPF不大 于50％，故蓄冰槽容积较大。；
封装式蓄冰装通过冰晶制冷机将低浓度的乙二醇水溶液冷却至低 于0℃，然后，将此状态的过冷水溶液送入蓄冰水槽，溶 液中即可分解出0℃的冰晶。
蓄冷介质 水
冰或其他 共晶盐
冰或其他 共晶盐
冰或其他 共晶盐 冰
冰
蓄冷流体
取冷流体
水
水
制1冷冷吨剂＝3023大水卡或＝载3冷.51剂7KW 载冷剂 载水冷的剂蓄冷温度为4载－冷6℃剂
制冰冷的剂蓄冷温度为0制℃冷，剂制冷 机水应提供－3～－7℃水的温度
载融冷解剂或凝固温度5载～冷8℃剂 制融冷解剂潜热大，热导率水大 制密冷度剂大 载无冷毒剂，无腐蚀 载冷剂
5.2.2 变风量空调节能技术
• 原理： 由集中式空调器提供某一设定温度的送风(根据最 不利条件确定)给所有空调空间，而各自的送风量是按其负 荷大小自动调节，来达到室温的平衡。
• 优点：
– 在避免任何冷热能量抵消的情况下，实现不同负荷变化特点的各 空调空间的温度自动调节。
– 过渡季节可利用全新风。 – 设备容量小
项
目
送风温差(℃) 送风温度(℃)
空调机组尺寸减少比例(％) 风管尺寸减少比例(％)
风机功率减小(％)
低温送风方式 10～20 3～11 20～30 30 30～50
常规空调方式 8～10 10～15 0 O O
表 几种低温送风方式方案比较
项目
方案
系统型式 送风温度（℃）
一次风风量(m3／h) 蓄冰量（%） 用电时间
高峰制冷量(kW)
1 全空气 无蓄冰 12.8
147460 — 昼夜 930
2 全空气 部分蓄冰
4.4
84100 46 昼夜
490 390
3 全空气 全蓄冰
4.4
84100 100 昼夜 890
4 空气—水 部分蓄冰
4.4
31680 46 昼夜
450 390
高峰空调用电量(kW) 制冷／水系统 空气分布系统
• 多分区空调方式属于空调设计合理化的 一种节能措施 。
• 多分区空调器是一种定风量组合式空调器。与普 通组合式空调器的主要区别是：
– 压出式空调器，送风机段位于表冷器和加湿段上游。
– 送风机与冷热交换器之间设一旁通分路，参数由回风 和新风混合而定。
– 经过冷却或加热加湿后送风按分区的数量分为若干之 路，各与不同比例与一部分旁通送风混合，分别送至 各个空调分区。
• 方法：显热蓄冷和潜热蓄冷（相变蓄冷）。
• 显热蓄冷：水蓄冷；
• 潜热蓄冷：冰蓄冷、共晶盐蓄冷。
应用前景
• 目的：平衡冷量的供应，提高制冷设备效率，降低供冷成本。
• 应用场合：用冷量波动、间歇供冷、制冷机与用冷量不匹配。商场、
剧院、写字楼。
一次性投
资高
十三陵抽水蓄能
电网 负荷 白天 与深 夜有 很大
基本串联系统
外融冰系统
冰晶或冰浆系统
思考题
• 画图说明蓄冷空调系统的四种基本运行工 况。
• 请写出常用的蓄冷设备？ • 解决蓄水槽中热回水与冷水相混合的措施
有哪些？
5.4 热泵节能技术 （Heat Pump）
一、概述
• 所谓热泵，就是靠高位能拖动，迫使热量从低位热源流向 高位热源的装置。
白天总耗电量(kW) 年空调电费相对值 系统初投资相对值
284/ 137 421
1 1
115/107 101 216 0.7 0.97
17/292 101 118 0.69 1.18
102/107 59 161
0.49 0.89
5 空气—水 全蓄冰
4.4 31680
100 昼夜 840
25/292 59 84
导比的末端送风装置送入空调房间。降低初投资，充分利用冰 蓄冷能提供低温冷冻水的特点，达到节能目的。特点：与冰蓄 冷相结合，和常规全空气送风方式比，初投资少，运行费用低， 节省空间，降低建筑成本。问题：结露问题，舒适感可能降低， 风管密闭性要求，正确选择冷却盘管
低温送风空调方式
表 低温送风与常规空调方式比较
5.2.3 多分区空调节能技术
• 主要优点：
– 根据各分区负荷变化自动调节送风参数，没有冷热抵消现象。 – 设备容量较小。 – 自控系统偏于实现中央监控和调节。 – 过渡季节充分利用新风冷却代替人工制冷。 – 智能全自动控制装置可以实现非工作时间风机低速节电运行。 – 冷冻水管和凝水管不必进入建筑吊顶，避免管道渗漏，表面结露
调节发电 能力
蓄能成本 高
效率低
电站，投资27亿 元，填补高峰负 荷时发电成本为 1.3元/KWh，是 常规电价的2.5
倍。
的峰 谷差
调节用户 负荷
蓄冷空调 技术
• 至2019年，日本已有蓄冷空调系统5566个，其中水蓄冷 系统2249个，冰蓄冷系统3317个。
• 至2000年，我国转移1～1.2×104MW峰负荷到低谷使用， 其中3～5×103MW要依靠蓄冷空调解决。
能源
室内温湿度标准 室外空气量
• （二）空调设计中采用部分负荷分析
空调方式
图 全年负荷的时间频率图
• （三）建筑设备的自动化系统
5.2 建筑空调节能技术
5.2.1 空调系统节能方法
– 空调系统能源的有效利用，使用太阳能、地热能和热 回收等方式进行供热制冷。
– 合理降低室内温湿度标准。 – 室外空气量的控制：冬夏采用最小新风比，过渡季节
– 自动控制便于和楼宇自动化管理的计算机相连接，实现中央监控 和调节
• 缺点：
– 初投资高，风机盘管加新风空调方式高2.5倍左右。
– 如何保证新风量，需要加一套装置，使在调节减少送风量的同时 按一定比例逐步开大新风阀，增大自控装置造价。
– 风量稳定设施抵消风道静压变化所产生的干扰作用。
5.2.3 多分区空调节能技术
0.53 1.06
5.2建筑空调节能技术
一、空调设备系统的节能
空调系统的能耗区别与其他能耗的特点是：
（1）空调系统所需能源品位低，且用能有季节性；
（2）系统同时存在需要冷（热、湿）量和放出冷（热、 湿）量的过程；
（3）设计和运行方案的不合理会给系统带来多种无效 能耗。
主要从以下几个方面进行：
• （一）空调系统节能方法
常规空调系统基本原理
负荷变化大，制冷主机需满足最大负荷，且留备用量。 大多数时间不是满负荷工作，效率低。用电高峰期，电 价贵。
蓄冷空调系统基本原理
常规空调供冷循环 蓄冷循环 联合供冷循环（部分负荷蓄冷） 单蓄冷供冷循环（全负荷蓄冷）
设计基本步骤
• 确定典型设计日的空调负荷 • 选择蓄冷方式 • 确定制冷主机和蓄冷装置的容量 • 确定运行策略和设计系统循环流程 • 选择配套设备：循环泵、换热器、阀门及膨胀水箱 • 计算蓄冷期和供冷期的制冷负荷(蓄冷负荷)与供冷负荷逐
• 热泵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）转换为可利用的高品位能，从 而达到节约部分高位能（煤、石油、天然气、电能等）的 目的。
• 矿物能源短缺，热泵技术是一条极重要的节能途径。
• 热泵始于1852年，威廉.汤姆逊提出所谓“热量放大器” 装置，即为最早的热泵装置。
采用全新风。根据室内人员的变化，增减室内新风量， 采用全热换热器，减少新风冷热负荷，在预冷预热时 停止取用新风。 – 空调方式：空调系统合理分区，采用合适的高效空调 系统；加大送风温差，变流量，变风量空调系统，降 低风道风速，减少系统阻力，采用额定负荷和部分负 荷效率高的冷、热源设备，热泵回收系统，蓄冷装置， 计算机自动控制，降低运行费用。室内照明适当降低 照度，充分利用日光照明，考虑顶棚照明的排热利用。 维护管理。
• 热泵技术经历了一段漫长而曲折的发展过程，目前已 经得到突破，热泵技术在发达国家得到突飞猛进的发 展，热泵装置已进入了家庭、公共建筑、厂房，得到 了广泛的应用。
• 目前热泵主要用来解决100℃以下低温用能。
• 据估计，欧洲在100℃以下低温用能方面的耗能量约占 总耗能量的50％左右。因此，用热泵为暖通空调提供 100℃以下的低温用能具有重大的现实意义。
集中式空调节能途径
• 集中式空调是由集中冷热源、空气处理机组(又称组合式 空调机组)、末端设备和输送管道所组成。
• 空调设备节能措施：
– 1.机组风量风压匹配，选择运行最佳经济点运行，要求生产厂生 产风机噪声低、效率高。
– 2.机组整机漏风要少， – 3.空气热回收设备的利用。 – 4.尽量利用可再生热源如太阳能、地热、空气自身供冷能力等。