建筑节能原理与技术(5)—输配系统

根据室内要求控制其送风量。最常用的VAV装置主要由室内
温度传感器、电动风阀、控制用DDC板、风速传感器等部件 构成。
温度传感器
铁丝网 风速传感器 控制用IC板
M
风阀用控制器 室内温度传感器
图4.6
VAV装置原理图
下图4.7所示的VAV装置被称为FPB（Fan Powered Box），
即风机动力型末端。其特点是根据室内负荷调节一次送风量，同
的调控能力差的负面效果；其次是对建筑设备的运行节能重视 不够。看重围护结构能耗，而忽视设备运行节能，设计深度不 够，造成“大马拉小车”和系统设计不合理，虽然水泵、风机 额定工况效率较高，但实际运行工况很低。
应该意识到输配能耗所消耗的是机械能，是比“跑冒滴
漏”造成的热能损失更珍贵的能量。
4.2 输配系统节能措施
4.2.3 实现流量的变频调节
原因：传统依靠阀门调节输配系统流量时，水泵能耗的一半和
风机能耗的25% ～40%都消耗在各种阀门上。 措施：采用变频风机、变频水泵对流量进行调节，改变大多数 采暖空调的输配系统沿用传统的基于阀门调节的输配系统，可 以使输配系统能耗比目前降低50%～70% (还不包括提高风机、
4.2.1改变大流量、小温差的运行方式
目前国内供热系统，包括一次水系统和二次水系统都普遍 采用大流量小温差的运行方式，供水温度比设计要求低10～20℃， 循环水量增加20～50%。这样使循环水泵电耗急剧增加、管网输 送能力严重下降、热力站内热交换设备数量增加。
原因：除受热源的限制不能提高供水温度外，还因为管网缺乏必
设计人员在方案设计（概念设计）阶段需考虑如下问题： （1）变风量比 最小设计风量与最大设计风量之比定义为变风量比（Kv）。 一般地，房间的Kv值最好不要小于0.4～0.5，否则容易导致房间
气流组织恶化、噪声和通风问题；系统的Kv值最好也不要小于
0.4～0.5，否则会导致系统新风严重不足以及控制不稳定等问题。
时与室内空气混合后经风机加压（或一次风不经风机加压与加压 室内空气并联）送入室内，以保持室内换气次数不变。
风机 加热盘管
图4.7 串联 型风 机动 力式 末端
过滤器
控制盒 执行器 风阀 风量传感器 一次回风
DDC控制器：DDC控制器的主要功能是根据系统中各VAV装置
的动作状态或风管的静压值（设定点），分析计算系统的最佳 控制量，指示变频器动作。 变频风机（空调机）：VAV空调系统常采用在送风机的输入电 源线路上加装变频器的方法，根据DDC控制器的指示改变送风 机的转速，满足空调系统的需求风量。 区域温度的控制通过气动或电动或DDC（直接数字控制） 来控制变风量阀的开度，调节一次风量，或通过调节变风量箱
5）不会发生过冷或过热：带VAV空调箱的变风量空调系统与一
般定风量系统相比，能更有效地调节局部区域的温度，实现温 度的独立控制，避免在局部区域产生过冷或过热现象。 6）配以合理的自动控制：空调制冷机也可只按实际负荷需要 运行，降低能耗和运行费用。 突出的优点：节能潜力大，控制灵活，可避免冷冻水、冷凝水 上顶棚的麻烦等。 然而变风量空调系统需要一定的技术支持，精心设计，精心 施工，精心调试和精心管理，否则有可能产生以下问题：
统可以是单风机也可以是双风机。
冷却器 送风机
送风机 新风
冷却器
冷 风
新风
冷 风
Байду номын сангаас
VAV末端
加热器
排风
热 风
VAV末端
回风 单送风机
排风
加热器 送风机 热 风
EA
回风 双送风机
图4.8 双风道变风量系统
（3 ）变风量空调系统的特点
1）节能：由于空调系统在全年大部分时间里是在部分负荷下运
行，而变风量空调系统是通过改变送风量来调节室温的，因此 可以大幅度减少送风风机的动力耗能。 据模拟测算，当风量减少到80% 时，风机耗能将减少到51%； 当风量减少到50%时，风机耗能将减少到15%。全年空调负荷 率为60% 时，变风量空调系统（变静压控制）可节约风机动力 耗能78%。
水泵效率)。
现状：国内外都在进行尝试，并有成功的实例，仍需大量的研 究与推广，包括调节性能的恒流量特性的风机水泵的研究，新 的输配系统结构与设计方法，新的调节理论与方法等。更重要 的是改变技术人员的传统观念和设计运行方法。
4.2.4 推广热水管道直埋技术
直埋敷设的优点：
①与地沟敷设比较，具有节省用地、方便施工、减少工程投资 和维护工作量小的优点外； ②由于用导热系数极小的聚氨酯硬质泡沫塑料保温，热损失小 于地沟敷设；
中的风机转速来调节送风量或通过调节旁通风阀来实现。
空调机组（AHU）的送风量：应根据送风管内的静压值进行相
应调节，与变风量箱减少或者增加送风量以控制房间温度时相
呼应，一般地，空调机组送风机的性能曲线应相当平缓，从而 使得风量的减少不至于使送风静压过快升高。 （2） 变风量系统的主要形式 按服务区分类：分为单区和多区系统。
要的控制设备，系统存在水力工况失调的问题。 节能措施：在供热系统增加控制手段，解决了水力工况失调后， 将供、回水温差提高到设计温差或接近设计温差，以提高供热系 统的输送效率、节约能源。
4.2.2 提高风机、水泵的运行效率
由于设计和设备选择的粗糙，我国建筑内的风机、水泵绝大
多数的运行效率都仅为30%～50%，而实际这些风机、水泵的最 高效率大多可达75%～85%。 节能措施：通过调节，改变风机、水泵工作状况，使其与己有管 网相匹配，使其在高效点运行，这可使输配系统能耗降低一半， 具有巨大的节能效益。
单区变风量系统：适宜于房间空调负荷变化规律相同的区域，
它是通过改变风机盘管机组或空调机组中的风机转速来达到变 风量的目的，系统只有风机调速部分，而无末端装置。
多区变风量系统：与单区变风量系统相比，除了空调机组风量可
以调节外，每间空调房间的送风口都安有变风量末端装置，由置 于空调房间内的温控器来控制送入房间的风量，来达到控制室内 温度的目的。 注：目前所指的变风量空调系统一般都是指多区变风量系统，多
（2）新风问题 对于变风量系统，送入房间的的新风量必然也是变化的。 在新风要求很高的场合，可能要单独敷设新风道。所以，变风 量系统中，新风主要考虑三方面的问题：总新风量的控制，总
新风量的确定和新风的分配。
（3）噪声问题 在变风量系统中，比较大的噪声源除了送、回（排）风机外， 还有变风量末端装置。压力无关型变风量末端的风速测量传感器 在风速高于一定数值才能保证测量准确，因而产生较高噪声；而 节流型末端是靠调节阀片开度来改变风量的，所以当阀片关小时， 流经阀片的风速增加，所以产生噪声。
风量也势必减少，从而造成房间缺少新风，室内人员感到憋
闷。

气流组织不好：对于采用无风机的末端装置，因设有风机的恒
定送风量的作用，须仔细分析气流组织，合理布置周边空调送 风口，避免出现气流组织不好。一般应采用条缝型风口靠外窗 布置为好。避免如同内区所采用的方形平面散流器的布置形式。

温、湿度难以控制。对于室内湿负荷变化较大的场合，如果采
4.3 变风量空调系统
变风量（ Variable Air Volume ）空调系统：
通过改变送风量或调节送风温度来控制某一空调区域温度的一
种空调系统。该系统可根据空调负荷的变化及室内要求参数的 改变，自动调节空调送风量（达到最小送风量时调节送风温 度），以满足室内人员的舒适要求或其他工艺要求。同时根据 实际送风量自动调节送风机的转速，最大限度地减少风机动力，
用室温控制又无没有其他辅助方法，很难保证室内温湿度同时
达到要求。

系统运行不稳定，有时系统节能效果并不明显。以上问题的存 在同样引起了投资者和技术人员的关注。
4.3.3 变风量空调系统的设计中的问题
一般来说，变风量系统适合多房间且负荷有一定变化的建筑。
如办公大楼，多区域控制的建筑物及公用回风通道的建筑物。
种方式的稳定性，消除其对传热过程的不利影响，并降低其造 价，避免减阻剂本身可能造成的环境污染等技术问题。
4.2.6 采用功能热流体方法
将相变温度在系统工作范围内的相变材料微粒掺混于水中，
制成"功能型热流体"，可以通过相变吸收和释放热量，从而可在 小温差下输送大量热量。这就可以大大减少循环水量，从而使 输送能耗降低到原来的15%～30%。
2）新风作冷源：因为变风量空调系统是全空气系统，在过渡季
节可大量采用新风作为天然冷源，相对于风机盘管系统，能大
幅度减少制冷机的能耗，亦可改善室内空气质量。 3）无冷凝水烦恼：变风量空调系统是全空气系统，冷水管路不 经过吊顶空间，避免了风机盘管系统中令人烦恼的冷凝水滴漏 和污染吊顶问题。 4）在考虑同时使用系数的情况下空调系统的总装机容量可以减 少10%～30%左右。
区变风量系统具有变风量系统的所有特点，是“真正”意义上的
变风量系统。
按变风量系统风道布置方式分类，又可分为单风道和双风道系
统。
单风道系统：采用一条送风管，经变风量末端装置的再调节后， 向室内送风。单风道系统又可进一步分为再热、诱导、风机动 力、双导管和可变散流器等几种调节形式。
双风道系统：采用双风管送风，一根风管送热风，一根风管送 冷风，通过变风量末端装置混合后送入室内。双风道变风量系
建筑节能原理与技术
（5）
安徽工业大学 建筑工程学院
建筑环境与能源应用工程系 张治
第4章 能量输配系统节能技术
4.1输配系统的能耗现状 大型公共建筑采暖空调能耗中，有60%～70%的能耗是风机 水泵的运行能耗。降低输配系统能耗是建筑节能中尤其是大型公
共建筑节能中潜力最大的部分。
以空调系统的输送能耗为例，对不同类型公共建筑空调系统 各种能耗所占比例的实际调查，结果如图所示：
图4.1 商场空调系统能耗调查结果