《公共建筑节能设计标准》 5.4 空气调节与采暖系统的冷热源

2005/5-6北京1《公共建筑节能设计标准》5.4空气调节与采暖系统的冷热源2005/5-6北京2第五章5.4节5.4.1条5.4.1空气调节与采暖系统的冷、热源宜采用集中设置的冷（热）水机组或供热、换热设备。机组或设备的选择应根据建筑规模、使用特征，结合当地能源结构及其价格政策、环保规定等按下列原则经综合论证后确定：1具有城市、区域供热或工厂余热时，宜作为采暖或空调的热源；2具有热电厂的地区，宜推广利用电厂余热的供热、供冷技术；3具有充足的天然气供应的地区，宜推广应用分布式热电冷联供和燃气空气调节技术，实现电力和天然气的削峰填谷，提高能源的综合利用率；4具有多种能源（热、电、燃气等）的地区，宜采用复合式能源供冷、供热技术；5具有天然水资源或地热源可供利用时，宜采用水（地）源热泵供冷、供热技术。2005/5-6北京3第五章5.4节5.4.1条空调采暖系统在公共建筑中是能耗大户，而空调冷热源机组的能耗又占整个空调采暖系统的大部分。当前各种机组、设备品种繁多，电制冷机组，溴化锂吸收式机组及蓄冷蓄热设备等各具特色。但采用这些机组和设备时都受到能源、环境、工程状况使用时间及要求等多种因素的影响和制约，为此必须客观全面地对冷热源方案进行分析比较后合理确定。可以看出，冷源能耗占空调能耗的60%以上。毋庸置疑，对一幢大楼或一个具体用户来说，空调采暖是耗电（耗能）大户。上海某超高层大厦7月份空调电耗分布2005/5-6北京4第五章5.4节5.4.1条近年来，能源和电力的需求快速增长，26个省区存在不同程度的拉闸限电。尽管从2000年开始，发电装机容量从3亿kW增加到4.4亿kW，但能耗（电耗）增长的速度更快。电力的紧缺，并不是空调的超常规发展。能源紧缺的原因是工业结构的“重型化”趋势（发展高耗能工业）。在城市或地区全年电力负荷的尺度上，公共建筑空调并不是“耗电大户”。但却是造成夏季（冬季）电力负荷高峰的主要因素之一。上海市当气温在33℃以上，每升高1℃，电力负荷增加12.7万kW（工作日）。同样，北京市有非常相似的情况，当气温在32℃以上，每升高1℃，电力负荷增加12.9万kW。上海市2001-2003年最高气温与最高供电负荷的关系2005/5-6北京5第五章5.4节5.4.1条空调冷热源的节能思路--开源节流开源：充分利用“低谷电、淡季气”，如发展蓄冷技术；发展利用天然气的燃气空调；发展热电冷联供技术和分布式能源技术；同时积极利用余热废热、低位热量，研究开发利用可再生能源的空调采暖技术节流：提高空调采暖的冷热源设备的能效比2005/5-6北京6第五章5.4节5.4.1条如果采用燃气空调：削去夏季电力负荷高峰、填平燃气负荷的低谷将一部分不稳定的空调负荷转移给燃气，将大大提高电网供电质量和安全性减少燃煤发电的污染物排放和温室气体排放大型公共建筑中能源多元化是一种趋势2000年上海电力和燃气季节峰谷2005/5-6北京7第五章5.4节5.4.1条凝气电厂：推动气轮机发电后的蒸汽，经冷却塔凝结成凝结水后，返回锅炉加热，冷却水（30--35℃）品位低，利用效率低热电联产：提高推动气轮机发电后蒸汽的压力，用采暖系统回水来冷却蒸汽，将60℃回水提升到120℃作供热用夏季配合吸收式冷水机组供空调冷冻水热电联产热电联产是利用燃料的高品位热能发电后，将其低品位热能供热的综合利用能源的技术2005/5-6北京8第五章5.4节5.4.1条分布式热电冷联供技术小区冷热电联产（BuildingCoolingHeatingandPower--BCHP），指给小区提供制冷、制热和电力的能源供给系统，它应用燃气为能源，将小型（微型）燃气涡轮发电机与直燃机相组合，实现小区冷热电联供（问题：入电网仍未解决）优点：区域的或楼宇的热电冷联产突发事件期间的备用电源削减电力高峰较高的能源效率提高供电可靠性2005/5-6北京9第五章5.4节5.4.1条基荷照明风机水泵供冷02004006008001000120014001600TimekW基荷照明风机水泵02004006008001000120014001600TimekW移峰时间kW时间kW传统供电模式——负荷高峰蓄冰空调使电力负荷平准化蓄冰空调：1992年我国建造了第一个自行设计、自行制造、自行安装使用的冰蓄冷系统问题：电力的优惠政策；峰谷电价差不够2005/5-6北京10第五章5.4节5.4.1条按热泵所使用的低位热源种类，可分为空气源热泵（或称风冷热泵），它应用室外大气作为低位热源；水源热泵，它应用地表水（河水、湖水、海水等）、地下水（深井水、泉水等）、生活废水和工业温水（工业设备冷却水、生产工艺排放的废温水等）作为低位热源；地热源热泵，它应用大地土壤作为低位热源（其实也是一种水源热泵）等水源热泵分类封闭水环路水源热泵机组系统地下水水源热泵系统地下水（井水等）地表水（河、湖水等），废水地热源热泵系统2005/5-6北京11第五章5.4节5.4.1条水源热泵早在1940年代已在美国采用。1961年加州热泵公司首先应用封闭水环路水源热泵系统，其优点为：无需集中机房，应用灵活、节能、能满足用户不同需求等封闭水环路内的水温范围：15～35℃（由加热装置和冷却塔保持）当建筑中有采暖也有空调时，可大大减少或无需加热及冷却量（中间区长年空调，周边区过渡期及冬季采暖时）条文5.3.11还有介绍周边区核心区平衡式能量应用泵（启动）热源（关）凉水塔（关）封闭水环路水源热泵机组系统2005/5-6北京12第五章5.4节5.4.1条地下水水温相当当地全年平均空气温度，是很好的热源和热汇机组的水温范围：4～43℃，系统无需冷却塔和加热设备，大大降低运行费用一口取水井需要另一口或二口回灌井，不能污染水源地下水、地表水源热泵地热源热泵地下土壤温度（10–12米深）相当于全年空气平均温度，土壤具有巨大的热容量地下埋管（高密度聚乙烯PE管）形式：水平、垂直、螺旋环保好2005/5-6北京13第五章5.4节5.4.2条强制性条文5.4.2除了符合下列情况之一外，不得采用电热锅炉、电热水器作为直接采暖和空气调节系统的热源：1电力充足、供电政策支持和电价优惠地区的建筑；2以供冷为主，采暖负荷较小且无法利用热泵提供热源的建筑；3无集中供热与燃气源，用煤、油等燃料受到环保或消防严格限制的建筑；4夜间可利用低谷电进行蓄热、且蓄热式电锅炉不在日间用电高峰和平段时间启用的建筑；5利用可再生能源发电地区的建筑；6内、外区合一的变风量系统中需要对局部外区进行加热的建筑。2005/5-6北京14第五章5.4节5.4.2条强制性条文运行费初投资不同的采暖方式折合一次能源Gj/m2.年运行能耗元/m2.年管理费元/m2.年公共部分元/m2建筑内部分元/m2分户可调局部条件热电联产集中供热****0.3210.626050难与热网相连燃煤锅炉房集中供热0.6310.125050难天然气锅炉房集中供热0.6027.314550难燃气管网电锅炉房集中供热(不蓄热)1.7163*14550难电锅炉房集中供热(蓄热)1.8035**1.58050难家庭燃气小型锅炉0.4518.700110易燃气管网家庭电热膜或电暖气1.2043.30电网扩容40易家庭蓄热式电暖气1.2022.3**0电网扩容150易电动小型空气热泵(带辅助电热)0.6623.8*00150***易电动水源热泵（各家独立）0.4016.5*160150***易可深井回灌电动水源热泵（集中式）0.5720.6*1.511080***难可深井回灌注：引自江亿教授文献各种采暖方式一次能源、运行费、投资等参数的比较用高品位的电能直接用于转换为低品位的热能进行采暖或空调，热效率低，运行费用高，是不合适的。2005/5-6北京15第五章5.4节5.4.2条强制性条文近年，不仅夏季有拉闸限电，冬季也出现缺电现。标准中允许采用蓄热式电采暖。这是利用夜间低谷电力蓄热，供白天采暖，可以达到移峰填谷的目的有的地区，比如，上海办公楼，如果冬季采暖全部采用谷电蓄热，它的电功率不足以满足白天采暖需要。如果采用设置平时段的直接电加热，从节能角度出发，这样是非常不合理的。如何解决这样的问题呢？建议可以采用其他能源利用效率高的方法来替代直接电加热，例如采用风冷热泵冷热水机组来的方法来解决供热量的不足的问题。由于冬季热泵供水温度不够高，可以采用与蓄热水串接的方法解决。至于外区合一的变风量系统，作了放宽。目前在一些南方地区，采用变风量系统时，可能存在个别情况下需要对个别的局部外区进行加热，如果为此单独设置空调热水系统可能难度较大或者条件受到限制或者投入较高。2005/5-6北京16第五章5.4节5.4.3条强制性条文5.4.4条5.4.3锅炉的额定热效率，应符合表5.4.3的规定。5.4.4燃油、燃气或燃煤锅炉的选择，应符合下列规定：1锅炉房单台锅炉的容量，应确保在最大热负荷和低谷热负荷时都能高效运行；2锅炉台数不宜少于2台，当中、小型建筑设置1台锅炉能满足热负荷和检修需要时，可设1台。3应充分利用锅炉产生的多种余热。本条中各款提出的是选择锅炉时应注意的问题，以便能在满足全年变化的热负荷前提下，达到高效节能运行的要求。2005/5-6北京17第五章5.4节5.4.5条强制性条文5.4.5电机驱动压缩机的蒸气压缩循环冷水（热泵）机组，在额定制冷工况和规定条件下，性能系数（COP）不应低于表5.4.5的规定。2005/5-6北京18第五章5.4节5.4.5条强制性条文根据调研，市场上主流厂商的离心机的能效能够达到2级以上，位于2级与1级之间部分离心式主流机型冷水机组的名义工况性能系数分布2005/5-6北京19制冷机组的效率等级标准能效等级的含义：1等：企业努力目标2等：节能型产品3、4等：我国的平均水平5等：未来淘汰的产品根据《冷水机组能效限定值及能源效率等级》GB19577-2004表2能源效率等级指标：活塞/涡旋式：5级螺杆式：4级离心式：3级节能评价值2004年8月23日发布2005年3月1日实施2005/5-6北京20第五章5.4节5.4.8条强制性条文5.4.8名义制冷量大于7100W、采用电机驱动压缩机的单元式空气调节机、风管送风式和屋顶式空气调节机组时，在名义制冷工况和规定条件下，其能效比（EER）不应低于表5.4.8的规定。2005/5-6北京21制冷机组的效率等级标准根据《单元式空气调节机能效限定值及能源效率等级》GB19576-2004表2能源效率等级指标：取第4级能效等级的含义：1等：企业努力目标2等：节能型产品3、4等：我国的平均水平5等：未来淘汰的产品节能评价值2004年8月23日发布2005年3月1日实施2005/5-6北京22节能产品公告2005年3月29日中标认证中心在北京举办以“提高能源效率，共创节约型社会”为主题的国家首批单元式空调机和冷水机组节能认证产品发布会2005/5-6北京23获得首批节能认证证书的企业经中标认证中心严格审查，共有12家企业的512个型号产品获得首批节能产品认证证书青岛海尔空调电子有限公司（2个）珠海格力电器股份有限公司（18个）深圳麦克维尔空调有限公司（2个）麦克维尔空调制冷（武汉）有限公司（4个）特灵空调系统（江苏）有限公司（385个）特灵空调器有限公司（10个）约克广州空调冷冻设备有限公司（1个）约克（无锡）空调冷冻设备有限公司（67个）广东美的商用空调设备有限公司（1个）上海富田空调冷冻设备有限公司（7个）浙江国祥制冷工业股份有限公司（13个）威海际高制冷设备有限公司（2个）2005/5-6北京24第五章5.4节5.4.9条强制性条文5.4.9蒸汽、热水型溴化锂吸收式冷水机组及直燃型溴化锂吸收式冷（温）水机组应选用能量调节装置灵敏,可靠的机型，在名义工况下的性能参数应符合表5.4.9的规定。表5.4.