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低碳节能背景下的暖通空调设计—理念技术方法(伍小亭).pptx
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1、目录1.引言2.实现低碳节能要求的设计理念3.实现低碳节能要求的设计方法引引 言言-必须必须降低单位面积建筑能耗降低单位面积建筑能耗p 中国建筑能耗约占全社会总能耗的中国建筑能耗约占全社会总能耗的30%p 暖通空调系统能耗占到建筑能耗的暖通空调系统能耗占到建筑能耗的60%以上以上p 我国单位面积建筑能耗低于发达国家,特别是公共建筑我国单位面积建筑能耗低于发达国家,特别是公共建筑p 巨大建筑总量使我们的建筑能耗总量呈快速上升的趋势巨大建筑总量使我们的建筑能耗总量呈快速上升的趋势p 只有持续不断的提高建筑节能标准才能在建筑总量不断增只有持续不断的提高建筑节能标准才能在建筑总量不断增加的形式下,使这
2、种趋势得到控制加的形式下,使这种趋势得到控制p理想的结果是,通过建筑节能理想的结果是,通过建筑节能进一步降低单位面积建筑能进一步降低单位面积建筑能耗耗,从而实现建筑总量增加但建筑能耗总量的增加速度明显,从而实现建筑总量增加但建筑能耗总量的增加速度明显低于建筑总量的增加速度,甚至为零增长低于建筑总量的增加速度,甚至为零增长引言-挑战与系统特点 p暖通空调系统能耗通常会占到建筑能耗的60%以上p降低暖通空调系统能耗是建筑节能关键所在p也是暖通空调工程师必须持续面对的挑战p称其为挑战是因为与其他建筑用能系统相比:系统构成复杂 冷热制备/接受/转换、输配与末端换热、空气品质保证,每个环节均涉及耗能设备
3、每个环节均涉及耗能设备技术方案不唯一技术方案不唯一 以办公建筑为例,以有以下选择:1.风机盘管加新风系、2.VAV系统、3.VRF、4.温湿度独引言-挑战与系统复杂性立调节系统等,其中每种形式又会有多种衍生与复合形式:机盘管加新风系统 两管制、四管制、分区两管制;VAV系统 单纯VAV、也可以是内区VAV+外区风机盘管影响因素复杂且具时变性影响因素复杂且具时变性 气象、围护结构热工特性、内部热扰、建筑外部与内部空间形状 暖通空调系统的设计的复杂性暖通空调系统的设计的复杂性p暖通空调系统设计的不足在哪里?暖通空调系统设计的不足在哪里?引言-不足在哪里?重功能,轻节能的设计思维定式与误区只关注典型
4、工况点的静态设计方法动态设计分析工具还远未普及等原因 节能设计普遍水平与节能设计普遍水平与 优化设计以降低能耗,提高能效的要求尚有较大差距优化设计以降低能耗,提高能效的要求尚有较大差距 转变设计思维、转变设计思维、变革设计方法、丰富设计工具设计理念 以节能为导向 暖通空调设计应以节能为导向暖通空调设计应以节能为导向 以往的设计基本以功能为导,对系统节能的考虑仅限于保证设计满足设计规范、标准的限定性要求 设计师对节能要求仅仅是被动适应而非主动追求 以节能作为暖通空调的设计导向,即以节能作为暖通空调的设计导向,即“保证功能前提保证功能前提下尽量节能下尽量节能”,会从根本上提高建筑节能设计水平,会从
5、根本上提高建筑节能设计水平设计理念 以节能为导向案例 根据以上两种设计导向,天津地区公共建筑,构造两个均满足供冷供热要求的系统方案,并比较其一次能源消耗:方案1(仅满足功能要求)区域锅炉房供热+水冷电制冷+风机盘管加新风系统+两管制+循环泵冷热共用;方案2(满足功能要求基础上,充分考虑节能)埋管地源热泵供热、制冷+风机盘管加新风系统+两管制+循环泵冷热共用设计理念 以节能为导向方案方案1设计参数:设计参数:供热量Q(热)100kWh/m2年、供冷量Q(冷)80 kWh/m2年、水系统60/50供热,7/12供冷、循环泵扬程32m水柱,效率70%、冷却泵扬程26m水柱,效率70%、区域锅炉房供热
6、季节平均热效率65%,冷水机组IPLV=5.0风侧综合能效Ws取30;(交流有刷电机)方案方案2设计参数:设计参数:供热量Q(热)100kWh/m2年、供冷量Q(冷)80 kWh/m2年、水系统水系统45/38供热,供热,6/13供冷、循环泵扬程30m水柱,效率75%、地源循环泵设计扬程扬程28m水柱,效率水柱,效率75%热泵机组制冷IPLV=5.0,供热季节能效比COP=4.2、风侧综合能效Ws取37(直流无刷电机);一次能源消耗计算(一次能源消耗计算(标准煤)标准煤)方案方案1 1E(供热)=Q(热)*860/0.65/7000+0.347*(ER(供热)+Ws)=20.4320.43 k
7、gE(供冷)=Q(冷)*1/IPLV+ER(供冷)+ER(冷却)*(1+1/IPLV)+Ws*0.347 =7.657.65 kg E E(全年)全年)=E E(供热)(供热)+E+E(供冷(供冷 =28.1 kg=28.1 kg方案方案2 2 E(供热)=Q(热)*1/COP+*(1-)+Ws)*0.347 =10.0610.06 kgE(供冷)=Q(冷)*1/IPLV+*(1-)+Ws)*0.347 =6.97 6.97 kg E E(全年)(全年)=E E(供热)(供热)+E+E(供冷(供冷=17.03 17.03 kgkg设计理念设计理念 以节能为导向以节能为导向设计理念设计理念 以节
8、能为导向以节能为导向p方案方案2的一次能源消耗仅为方案的一次能源消耗仅为方案1的的60.6%,p即每平米每年可节能即每平米每年可节能11.07 kg标准煤标准煤p方案方案2技术复杂程度并不高,仅仅是将节能目标技术复杂程度并不高,仅仅是将节能目标引入设计过程,就得到了相对更节能的暖通空引入设计过程,就得到了相对更节能的暖通空调系统方案。调系统方案。设计理念设计理念 仅仅满足节能限定性要求不一定就是节能设计满足节能限定性要求不一定就是节能设计 p通常认为满足节能设计规范、标准的限定性要求就是节能设计p所以除非业主要求项目节能水平高于节能规范、标准,设计师通常不会主动发掘系统的节能潜力。p这样的设计
9、不一定就能实现节能规范、标准制定者预判的节能水平p即便能达到,但系统节能的潜力依然较大。以下以一个温、湿度独立调节空调系统的显热处理子系统为例,分别构造两个方案并计算其系统能效COPS:设计理念设计理念 仅仅满足节能限定性要求不一定就是节能设计满足节能限定性要求不一定就是节能设计方案方案1 1系统与参数系统与参数方案方案1 满足满足公共建筑节能设计标准公共建筑节能设计标准限定性要求的系限定性要求的系统,构成与参数如下图所示:统,构成与参数如下图所示:COPCOPS1S1=3.57=3.57设计理念设计理念 仅仅满足节能限定性要求不一定就是节能设计满足节能限定性要求不一定就是节能设计 冷水机组C
10、OP=4.88;水泵1与水泵2对应的循环系统EER(1)=0.016 0.0241(H=24m水柱=70%),EER(2)=0.00890.0241(H=8m水柱=70%);每kW冷量风机功率=50W;则有:COPS1=1/1/4.88+0.016+0.0089+0.05=3.57设计理念设计理念 仅仅满足节能限定性要求不一定就是节能设计满足节能限定性要求不一定就是节能设计方案2 优化系统,构成与参数如下图所示:方案方案2 2系统与参数系统与参数COPCOPS1 S1=4.68=4.68设计理念设计理念 仅仅满足节能限定性要求不一定就是节能设计满足节能限定性要求不一定就是节能设计冷水机组为高温
11、高效行COP=6.3;循环系统EER=0.020(H=32、=75)每kW冷量风机功率=35WCOPS2=1/1/6.3+0.02+0.035 =4.68每每kWhkWh显冷量制备与输配方案显冷量制备与输配方案2 2比方案比方案1 1节电节电0.066kWh0.066kWh结合结合1.11.1相关数据有相关数据有每平米每供冷季可节能:每平米每供冷季可节能:1.2 1.2 kgkg标准煤标准煤设计理念设计理念 仅仅满足节能限定性要求不一定就是节能设计满足节能限定性要求不一定就是节能设计 设计理念设计理念 仅仅满足节能限定性要求不一定就是节能设计满足节能限定性要求不一定就是节能设计原因:原因:p节
12、能规范、标准局限性不可避免在社会平均水平下,多数设计比“以前”节能 限定性要求法最可操作但限定性要求法之于节能必然是“就中不就高”,和对系统整体节能性判断的无能为力 从整体系统节能潜力的角度,满足节能规范、标准从整体系统节能潜力的角度,满足节能规范、标准限定性要求的设计不一是节能的设计。限定性要求的设计不一是节能的设计。设计理念 全方位系统整体节能思考:p 暖通设计师对本专业节能的关注容易局限于冷热源局限于冷热源设备效率和热门的节能技术设备效率和热门的节能技术p 缺乏整体全方位分析的意识,往往会出现堆砌节能堆砌节能概念与技术代价高昂但节能效果并不理想的设计概念与技术代价高昂但节能效果并不理想的
13、设计p只有树立整体全方位节能理念整体全方位节能理念,才能做出事半功倍的暖通空调节能设计p全方位体现在:建筑能源 建筑节能应落实在落实在降低使用过程化石能源消耗设计理念设计理念 全方位系统整体节能全方位系统整体节能从碳减排以及便于实施的角度,建筑节能的落脚点在于降低建筑使用过程中化石能源消耗因为消耗化石能源必然产生包括CO2在内的污染排放鉴于此认识,暖通设计不仅要努力降低维持室内空气环境需要的能源总量,还应努力降低其中化石能源比例努力降低其中化石能源比例设计角度降低化石能源比例与碳排放的途径1.选择适宜的冷热源形式选择适宜的冷热源形式 供出等量冷热,不同冷热源形式消耗的化石能源量与碳排放是不同的
14、,见下表 冷热源形式对化石能源消耗与碳排放量的影响显著,冷热源形式对化石能源消耗与碳排放量的影响显著,设计必须根据设计必须根据项目所具有的资源条件、节能减排目标以及经济因素进行综合分析项目所具有的资源条件、节能减排目标以及经济因素进行综合分析冷热源形式冷热源形式化石能源消耗化石能源消耗(吨标准煤)(吨标准煤)COCO2 2排放量排放量(吨)(吨)备注备注热效率热效率85%85%的燃气锅炉的燃气锅炉321.14321.14519.42519.42燃气热值燃气热值8500kcal/Nm8500kcal/Nm3 3、折算系数、折算系数1.9641.964热效率热效率65%65%区域锅炉房供区域锅炉房
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