建筑空調的節能設計

第23卷第2期制冷與空調Vol 23 No. 2200年4月Refrigeration and Air ConditioningApr200998~101文章編號:16716612(2009)0209804建筑空調的節能設計伍震洲1李小華2(1長(cháng)沙市規劃設計院有限責任公司長(cháng)沙4100012,湖南工程學(xué)院長(cháng)沙411104【擴要】從建筑空調節能的角度出發(fā),在建筑構造、空調系統設計及其自動(dòng)控制等幾方面進(jìn)行了一些有益的探討,同時(shí)提出了一些有效空調節能措施【關(guān)鍵詞】建筑;空調設計;自動(dòng)控制:節能中圖分類(lèi)號TU83文獻標識碼BThe Economical Design of Architectural Air Condition(1. Changsha Planning &Design Insititute Co, ctd, Changsha, 410000; 2. Hunan Engineer College, Changsha, 411104[Abstract] Effective economical measures have been put forward, based on the economy of architectural air condition intructure, designing system and automatic controL.( Keywords] architectural; design of air condition: automatic control; economical0引言建筑物體形應避免狹長(cháng),細高和過(guò)多的凹凸,世界性的能源危機,對建筑業(yè)發(fā)展帶來(lái)了很大盡量避開(kāi)東西朝向的影響。能源的合理利用和新能源的開(kāi)發(fā)日益得到1.2窗的性能和外墻隔熱泛的重視。世界各地正投入大量的人力、物力、玻璃窗的主要目的是采光。玻璃的熱阻要比墻財力來(lái)研究節能建筑,也對建筑供暖、通風(fēng)和空調體的熱阻小得多,故因傳熱而從玻璃窗損失的熱量的節能提出了更高的要求。為改善居住環(huán)境,公寓、也就大得多。一般統計可知,夏季通過(guò)玻璃窗的照別墅及外事用房等住宅區已開(kāi)始采用集中空調但射得熱占制冷機最大負荷損0~30%,冬季單層玻高級住宅區、商辦樓、賓館等建筑區設中央空調將璃的熱損失約占鍋爐負荷的10~20%因而對玻璃越來(lái)越多。中央空調如何提高設備和系統的效能,窗采取一些措施是節能的有效途徑,主要措施是減建筑設計如何有效利用能源,是急需解決的問(wèn)題。少窗墻的面積比(窗面積與外墻面積之比)。在兼本文從節能的角度就工程設計中應加以考慮的問(wèn)顧到室內一定自然采光的條件下,盡量減少窗面積作如下的探討比,采用一些不開(kāi)啟密閉窗框以減少滲透風(fēng);采用反射玻璃、吸熱玻璃及雙層玻璃加百葉遮陽(yáng)簾。建筑節能適當增加墻體、屋頂的保熱性能,減少通過(guò)這L1合理的建筑朝向和形狀些圍護結構產(chǎn)生的冷熱負荷模擬研究表明,在滿(mǎn)足相同使用空間的前提13自然光的利用和照明控制下,建筑外表面積越小,空調負荷也就越小,所以采用一些局部照明、工作點(diǎn)照明,盡量利用自在建筑設計時(shí)應盡可能采用外表面積較小的圓形然采光。燈具宜用熒光燈,并有自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置。這或方形建筑。些措中國煤化工一方面,也可以CNMHG作者簡(jiǎn)介:伍震洲(1973-),男,工程師,長(cháng)沙市規劃設計院有限責任公司收稿日期:200811-16第23卷第2期伍震洲,等:建筑空調的節能設計減少因照明發(fā)熱而引起的空調負荷起到減少輸送能耗的作用。另外,提高冷凍水供水溫度,也可以降低制冷機的功耗。通過(guò)自動(dòng)控制2空調系統節能設計使露點(diǎn)溫度冬季保持最低值,夏季保持最高值21改變室內設定參數由于每一個(gè)人對舒適感要求標準差別很大,故對民用空調可有一個(gè)范圍較寬的舒適區。在該舒適范圍內,夏季降溫時(shí),取較高的干球溫度和相對濕度設定值。冬季采暖時(shí),取較低的干球溫度和相對濕度的設定值,可以減少?lài)o結構的傳熱負荷和新送風(fēng)風(fēng)負荷。實(shí)測表明,若夏季室溫設定值從26℃提高到28℃,冷負荷減少約21~23%。冬季室溫設定值從22℃降至20℃,熱負荷減少約26~31%,效果是明顯的。當然改變室內設定參數,是以不影響房間使用功能以及滿(mǎn)足服務(wù)對象的要求為前提。冷水22室外新風(fēng)量控制圖1調節供回水比例在滿(mǎn)足衛生、補償排風(fēng)、稀釋有害氣體、保證室內正壓等要求的前提下,根據室內人員數量的變b防止再熱損失動(dòng)及相應新風(fēng)量需求的變化,通過(guò)檢測二氧化碳的充分利用室內回風(fēng)的熱量來(lái)代替再熱量(如圖濃度,最佳控制室溫新風(fēng)量,方法如下:在回風(fēng)管2)。當室內顯熱負荷減少時(shí),可以調節一、二次道上設二氧化碳檢測器,根據二氧化碳氣體濃度自回風(fēng)聯(lián)動(dòng)閥門(mén),改變一、二次回風(fēng)比例。由于通過(guò)動(dòng)調節新風(fēng)閥門(mén);監視室內人員情況,根據人數的噴水室風(fēng)量變化而引起露點(diǎn)溫度的變化,因此根據變動(dòng),用手動(dòng)方式預先把新風(fēng)閥門(mén)開(kāi)啟到一定的位、二次回風(fēng)閥的調節范圍,有時(shí)整個(gè)夏季可以省置。使用自動(dòng)控制二氧化碳濃度的方法,一般可節去再熱,過(guò)度季節可省去大部分再熱。若這時(shí)同時(shí)約30%左右的空調負荷調節噴水溫度,改變機器露點(diǎn)溫度,可以同時(shí)滿(mǎn)足23熱回收室內熱濕變化。在建筑物空調負荷中,新風(fēng)負荷的比例很大,變露點(diǎn)調節法,即可避免室內溫度過(guò)冷過(guò)熱般占總負荷的20%~30%。利用熱交換器回收排也可以防止過(guò)度去濕中的能量,節約新風(fēng)負荷是空調系統節能的一項有力措施。如果在排風(fēng)中設置熱交換器,可回收排風(fēng)能量的70%左右。相當于節約10~20%空調負回風(fēng)荷。熱回收系統目前在國外特別是在日本相當普遍24變露點(diǎn)調節新風(fēng)送風(fēng)對于室內產(chǎn)濕量變化較大或室內相對溫度要求嚴格的場(chǎng)所,可以采用“變露點(diǎn)調節方法”。具體方法如下:a直接控制法在室內直接設置濕球溫度(Ts)和相對溫度敏感元件(H)控制三通調節閥,直接根據室內相對V『中國煤化工濕度偏差調節供回水比例來(lái)控制噴水溫度,改變機器的露點(diǎn)溫度以補償室熱溫負荷的變化(如圖1)。25CNMHG這種調節方法的結果在于改變設備的供水量,從而如果系統中輸送冷、熱能用水(或空氣)的供制冷與空調2009年回水(或送回風(fēng))溫差采用大溫差,那么當它與原空調設備設定溫差的比值為m時(shí),從流量計算公式可知,采用大溫差時(shí)的流量將為原來(lái)流量的1/m。這時(shí)水泵或風(fēng)機所需的功率將減少到原來(lái)的1m3?？梢?jiàn)加大溫差的節能效益是明顯的。但在實(shí)用中尚需顧及與溫差有關(guān)的其他因素,使選用恰當雙通閥過(guò)度季節利用新風(fēng)作為自然冷源利用新風(fēng)供冷,是過(guò)渡季節的一種空調方法在室外空氣(新風(fēng))溫度下降到送風(fēng)溫度時(shí),采用不開(kāi)制冷機進(jìn)行直接新風(fēng)供冷。設置排風(fēng)、回風(fēng)聯(lián)圖3雙通閥自動(dòng)控制水量動(dòng)條件閥門(mén),通過(guò)溫度(最好是焓)調節器,控制新風(fēng)比,使新風(fēng)量能由最小值變化至100%,從而3空調系統自動(dòng)化的節能管理達到全新風(fēng)運行?？照{系統是為建筑提供一個(gè)舒適的環(huán)境,自動(dòng)充分利用室外空氣的自然冷卻能力,可以推遲化控制則為系統提供一個(gè)優(yōu)化的控制實(shí)現空調系開(kāi)啟后提前停止制冷機的運行,減少制冷機的運行統運行自動(dòng)化,不僅可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和技術(shù)水時(shí)間,節省能耗。平,減輕勞動(dòng)強度。同時(shí)還可以提高調節質(zhì)量,降27冷熱源設備低冷、熱量消耗,節約能量。在空調設備中,應選擇帶有能量調節裝置的制空調系統自動(dòng)化包括冷、熱源的能量控制,空冷設備。設備一般采用冷水機組,常用有離心式和調系統的焓值控制,新風(fēng)量控制,設備啟、停時(shí)間螺桿式,這兩種技術(shù)都能實(shí)現能量無(wú)級調節。在選和運行方式控制,溫濕度設計控制,送風(fēng)溫度控制,擇多臺機組供冷時(shí),應將系統高低負荷的變化和機自動(dòng)顯示、記憶和記錄等內容。而自動(dòng)化節能管理組制冷能力結合起來(lái),盡量使機組全負荷運行,根就是在此基礎上運用計算機技術(shù)把系統各組成部據系統負荷變化,開(kāi)啟或停止部分機組。因為靠能分進(jìn)行優(yōu)化組合,以達到最佳節能效果。量調節機構調節冷量,其制冷量和功耗不是以相同3.1設備最佳啟?？刂票壤f減,而用停止機組調節冷量,能量和功耗完可編制間歇運行空調設備的最佳啟動(dòng)時(shí)間控全可能以相同比例遞減,從而節省制冷機能耗和減制程序,保證人員在按規定時(shí)間表進(jìn)入建筑物時(shí),少運行費用。室內溫度恰好達到設定值。這樣既可保證從占有時(shí)熱源設備一般采用中小型工業(yè)鍋爐和城市熱間開(kāi)始起便滿(mǎn)足舒適要求,又可減少設備不必要的網(wǎng)。對鍋爐來(lái)講,單臺鍋爐容量越大,滿(mǎn)負荷運行過(guò)長(cháng)的啟動(dòng)時(shí)間率越高,其熱效率也越高。因此必須全面考慮建筑編制最佳停止時(shí)間控制程序,應用慣性蓄能原物冬季熱負荷情況,合理配置鍋爐房?jì)葐闻_鍋爐容理,使供熱和制冷負荷,利用熱(冷)慣性,持續量和鍋爐臺數,選用效率較高的鍋爐以獲得較高的一個(gè)短時(shí)尾端延續原理,在人員占有時(shí)間結束之熱效率。前,提前結束供熱和供冷,同時(shí)也保證環(huán)境溫度不28變水量技術(shù)超過(guò)舒適極限的范圍。變水量方法主要是為適應房間負荷的變化3.2間歇運行控制般采用電動(dòng)雙通閥來(lái)自動(dòng)改變空調用水設備的進(jìn)在舒適性要求的極限范圍內,對空調系統所有水量,使系統總體水量也隨著(zhù)負荷的變化而變化輸送設備進(jìn)行力設定,在最大與最小允許分段時(shí)間(如圖3)。常用變水量方法有:使用電動(dòng)閥調節內,按實(shí)測的室內參數及其計算負荷變化,編制設水量;使用無(wú)級調速水泵,調節流量;控制運行水備循實(shí)現設備固定循泵的臺數,改變系統總的循環(huán)水量。中國煤化工環(huán)周目前,常用的是控制水泵運行臺數的方法來(lái)實(shí)33CNMHG現變水量。從而大大節省輸送能耗。根據室外新風(fēng)干球溫度及其露點(diǎn)或相對溫度,第23卷第2期伍震洲,等:建筑空調的節能設計l01·回風(fēng)干球溫度及其露點(diǎn)或相對濕度自動(dòng)進(jìn)行比較般4~5年可回收全部投資費用計算,自動(dòng)控制空氣來(lái)源,室外新風(fēng)、回風(fēng)及二者當然空調系統節能方式還很多,有待于我們去混合空氣的比例,達到節能的目的。合理地運用。在能源問(wèn)題日趨嚴重的今天,節能措34系統設備運行控制施應是我們今后工作中首先要考慮。通過(guò)預測室內、外空氣狀態(tài)參數(溫度、濕度、焓、二氧化碳等)以維持室內所需舒適環(huán)境的約束參考文獻條件,把最小耗能量作為評價(jià)函數,來(lái)判斷和確定1陳沛霖岳孝方主編.空調與制冷技術(shù)手冊S]上海:所需提供的冷熱量、冷熱源和空調器、風(fēng)機、水泵同濟大學(xué)出版社,1990:184209的運行臺數,工作順序號運行時(shí)間及空調系統各環(huán)(2同濟大學(xué)清華大學(xué)等主編空氣調節M(mǎn)].北京:中節的操作方式國建筑出版社,1994:156168雖然建筑物自動(dòng)化系統(BAS)相當于建筑物[3]張禎周治湖空調自控設計基礎及圖例集S北京:總投資的05~1%,但年運行費用的節約率約10%,中國建筑出版社,1993:12-16.上接第85頁(yè))2)避免使用壓力測量裝置,減少了風(fēng)機的G一個(gè)閉環(huán)控制環(huán)節。R1(3)不需要變靜壓控制法中的閥位控制43風(fēng)機總風(fēng)量控制法的缺點(diǎn)式中,G為第i個(gè)末端的設定風(fēng)量,由房間溫(1)增加了末端之間的耦合程度度PID控制器輸出的控制信號設定;G4為第i個(gè)(2)風(fēng)機和房間的末端閥位同時(shí)調節,極大末端的設計風(fēng)量。使用誤差理論中的均方差,來(lái)消的改變了系統阻力特性。除相對風(fēng)量R的不一致。5結論RR總之,變風(fēng)量空調系統的各種控制方法,都有(5)n其各自的特點(diǎn),在具體工程運用中,不論是從節能的角度,還是系統穩定性角度,都要加以仔細考慮R-R從而找到一種適合自己的控制方法(6)n(n參考文獻:∑G[]戴斌文狄洪發(fā)江億變風(fēng)量空調系統風(fēng)機總風(fēng)量控N,N4(1+)制法門(mén)暖通空調.1999,30(3):3031∑G[2]陳向陽(yáng)變風(fēng)量空調系統的自動(dòng)控制[暖通空調1997,30(5):2930.式中,N為運行工況下風(fēng)機設定轉速;N為(3]李克欣葉大法楊國榮變風(fēng)量空調系統的vPr控制設計工況下風(fēng)機設計轉速,K為自適應的整定參法及其運用門(mén)暖通空調9,33(3):1920數,缺省值為10[4]殷平國內外變風(fēng)量空調系統的現狀與發(fā)展R]北京:42風(fēng)機總風(fēng)量控制法的優(yōu)點(diǎn)中國煤化工新技術(shù)交流大會(huì )報(1)直接根據設定風(fēng)量計算出要求的風(fēng)機轉速,具有某種程度上的前反饋控制,對房間負荷變smCNMHG水v北京:中國建筑工業(yè)化作出的反應較快。出版社2003:7980