空调通风系统节能

空调通风系统节能主要内容空调系统分类和组成空调系统设备空调系统运行与控制空调节能技术管理节能空调通风系统节能Part1•空调的任务和用途•空调系统的分类•空调的基本方法和系统组成空调系统分类和组成空调系统设备空调系统运行与控制空调节能技术管理节能1.空调系统分类和组成空调的任务和用途•创造并保持能满足一定要求的特定空间空气环境空调的任务：•温度、湿度、流动速度、洁净度空调控制的基本参数：•采用热湿交换技术•采用气流组织技术•采用净化技术•采用换气技术空调的技术手段有：空调系统的分类按照空调服务对象或用途不同可分为：舒适性空调：以满足人对特定空间内空气环境的舒适性要求为主要目的工艺性空调：以满足生产工艺和科学实验过程、设备运行和产品储存等对特定空间内空气环境的要求为主要目的，工作人员的舒适要求有条件时可兼顾。按照空调空气处理设备的设置情况可分为：集中式空调：所有处理设备设在一个集中的空调机房内。半集中式空调：除了集中空调机房外，还设有分散在被调房间内的二次设备（末端装置）。分散式空调：把冷、热源和空气处理、输送设备（风机）集中设置在一个箱体内，形成一个紧凑的空调系统。空调系统的分类按照空调承担室内负荷所用的介质种类可分为：全空气系统：空调房间的室内负荷全部由经过处理的空气来负担。全水系统：空调房间的热湿负荷全靠水作为冷热介质来负担。空气-水系统和制冷剂系统按照被处理空气的来源可分为：封闭式系统：循环式系统，无新风直流式系统：全新风混合式系统：新风混合一部分回风工业空调以全空气的集中空调系统比较多见。空调系统组成典型建筑中央空调系统主要由四部分组成：1.冷热源2.流体输送与分配系统3.空气处理装置4.控制调节装置流体输送与分配系统空调风系统送风系统排风系统空调水系统空调通风系统节能Part2空调系统冷热源空气处理方式空气处理设备空调系统分类和组成空调系统设备空调系统运行与控制空调节能技术管理节能2.空调系统设备空调冷热源天然冷热源和未利用能天然水:地下水、地表水——水源热泵土壤蓄能：土壤源热泵空气蓄能：空气源热泵废热：工业污水和生活污水中的废热、锅炉余热——污水源热泵可再生能源太阳能：太阳能热泵风能、生物质能等常规能源电能、化石燃料城市能源系统空调冷热源的选择与组合方案选择冷热源需要考虑的因素1、能源情况2、设备性能特性3、能耗及COP4、环保5、初投资6、运行费用不同的冷热源具有不同的性能特点，有一定的适用条件，因此注意选择条件。空调冷热源的选择与组合方案常用空调冷热源组合方案1、电动式冷水机组供冷+锅炉供暖2、电动式冷水机组供冷+热网供暖3、直燃式溴化锂吸收式冷热水机组夏季供冷，冬季供暖4、空气源/土壤源热泵冷热水机组夏季供冷，冬季供暖5、离心式冷水机组与锅炉、吸收式冷水机组组合6、热电冷三联供某工厂空调系统流程图空调系统冷源装置制冷机冷水机组：制冷剂在蒸发器中吸收水中的热量而蒸发，机组向空调系统提供冷水。按冷却介质分类：风冷冷水机组和水冷冷水机组按压缩机类型分类：活塞式、螺杆式、离心式冷风机组：蒸发器为直接膨胀式盘管，制冷剂在盘管中吸热蒸发，直接对空气进行冷却。分体式空调，单元式空调吸收式制冷装置：利用制冷剂液体在汽化时要吸收汽化潜热的物理特性来实现制冷溴化锂-水溶液是空调用吸收式制冷系统常用的“工质对”。吸收式冷水机组、吸收式冷热水机组和吸收式热泵机组制冷机的组成：压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀制冷剂：R22、R123、R134A，R407C空调系统热源装置锅炉供热热水锅炉蒸汽锅炉热交换器供热热泵、直燃机供热热泵热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置。顾名思义，热泵也就是像泵那样，可以把不能直接利用的低位热能（如空气、土壤、水中所含的热能、太阳能、工业废热等）转换为可以利用的高位热能，从而达到节约部分高位能（如煤、燃气、油、电能等）的目的。热泵空调系统是热泵系统中应用最为广泛的一种系统。在空调工程实践中，常在空调系统的部分设备或全部设备中选用热泵装置。空调系统中选用热泵时，称其系统为热泵空调系统，或简称热泵系统。热泵与常规的空调系统相比，具有如下特点：（1）热泵空调系统用能遵循了能级提升的用能原则，而避免了常规空调系统用能的单向性。所谓的用能单向性是指“热源消耗高位能（电、燃气、油、和煤等）——向建筑物提供低温的热量——向环境排放废物（废热、废气、废渣等）”的用能模式。（2）热泵空调系统用大量的低温再生能替代常规空调系统中的高位能。（3）常规暖通空调系统除了采用直燃机的系统外，基本上分别设置热源和冷源，而热泵空调系统是冷源与热源合二为一，用一套热泵设备实现夏季供冷，冬季供暖，冷热源一体化，节省设备投资。（4）一般来说，热泵空调系统比常规空调系统更具有节能效果和环保效益。热泵热泵系统分类热泵系统按低位热源的种类分类可以分为：空气源的热泵系统；水源的热泵系统；土壤源的热泵系统；太阳能热源的热泵系统；废热源的热泵系统；多热源的热泵系统。按驱动能源的种类分类可以分为：电动热泵系统，其驱动能源为电能，驱动装置为电动机；燃气热泵系统，其驱动装置是燃气发动机。空气源热泵系统通过自然能(空气蓄热)获取低温热源，经系统高效集热整合后成为高温热源，用来取(供)暖或供应热水。空气源热泵产品与锅炉相比的优点在于：（1）热效率高：产品热效率全年平均在300%以上，而锅炉的热效率不会超过100%；（2）运行费用低：与燃油，燃气锅炉比，全年平均可节70%的能源；（3）环保：热泵产品无任何燃烧排放物，制冷剂选用了环保制冷剂R417A，对臭氧层零污染，是较好的环保型产品；（4）运行安全，无需值守；（5）模块式安装，便于增添设备。21空气源热泵各种形式的空气源热泵机组22空气源热泵热水器为一种利用空气作为低温热源来制取生活热水的热泵热水器，主要由空气源热泵循环系统和蓄水箱两部分组成。空气源热泵热水器就是通过消耗少部分电能，把空气中的热量转移到水中的制取热水的设备。它的工作原理同空气源热泵（空气/水热泵）一样。空气源热泵热水器23空气源热泵空气源热泵热水器的工作原理24地源热泵空调系统是一种通过输入少量的高位能，实现从浅层地能（土壤热能、地下水或地表水中的低位热能）向高位热能转移的空调系统，它包括了使用土壤、地下水和地表水作为低位热源（或热汇）的热泵空调系统。以土壤为热源和热汇的热泵系统称之为土壤耦合热泵系统，也称地下埋管换热器地源热泵系统；以地下水为热源和热汇的热泵系统称之为地下水热泵系统；以地表水为热源和热汇的热泵系统称之为地表水热泵系统。25地源热泵（1）地表水源热泵闭式环路系统：将盘管直接至于水中，通常盘管有二种形式，一是松散捆卷盘管，即从紧密运输捆卷拆散盘管，重新卸成松散捆卷，并加重物；二是伸展开盘管或“Slinky”盘管。接热泵机组盘管湖泊或江河26地源热泵空调系统分类和形式开式环路系统：通过取水装置直接将湖水或河水送至换热器与热泵低温水进行热交换，释热后的湖水或河水直接返回湖或河内，但注意不要与取水短路。过滤器接热泵机组湖泊或江河27地源热泵空调系统分类和形式（2）地下水源热泵同井回灌：同井回灌热泵技术是我国发明的新技术。取水和回灌水在同一口井内进行，通过隔板把井分成二部分，一部分是低压（吸水）区，另一部分是高压（回水）区。当潜水泵运行时，地下水被抽至井口换热器中，与热泵低温水换热，地下水释放热量后，再由同井返回到回水区。接热泵机组28地源热泵空调系统分类和形式异井回灌：异井回灌热泵技术是地下水源热泵最早的应用形式。取水和回水在不同的井内进行，从一口抽取地下水，送至井口换热器中，与热泵低温水换热，地下水释放热量后，再从其它的回灌井内回到同一地下含水层中。若地下水水质好，地下水可直接进入热泵，然后再由另一口回灌井回灌回去。29地源热泵空调系统分类和形式（3）大地耦合热泵水平式埋管换热器：水平式埋管换热器在水平沟内敷设，埋深1.2~3.0m。每沟埋1~6根管子。管沟长度取决于土壤状态和管沟内管子数量与长度。根据埋管形式可分为水平管换热器和螺旋管换热器（埋管在水平沟内呈螺旋状敷设）。一般来说，水平式埋管换热器的成本低、安装灵活，但它占地面积大。因此，一般用于地表面积充裕的场合。ⅠⅠ双管单管Ⅰ-Ⅰ剖面四管多管增强板式30地源热泵空调系统分类和形式垂直式埋管换热器和单竖井、单U型管：垂直式埋管换热器的埋管形式有U形管、套管和螺旋管等。垂直埋深分浅埋和深埋两种，浅埋埋深为8~10m，深埋埋深为33~180m，一般埋深为为23~92m。它与水平式埋管换热器相比，所需的管材较少，流动阻力损失小，土壤温度不易受季节变化的影响，所需的地表面积小，因此，一般用于地表面积受限制的场合。(a)同程系统(b)异程系统31地源热泵空调系统分类和形式双竖井、单U形管：每个竖井内布置一根U形管，由两个竖井U形管串联组成一个小环路，各个小环路并联在环路集管上。32地源热泵空调系统分类和形式（4）单井循环系统：单井循环系统是土壤源热泵同轴套管换热器的一种变形。相对于土壤源热泵套管换热器而言，取消了套管的外管，水直接在井孔内循环，与井壁岩土进行热交换。井孔直径为150mm，井深152.5~457.5m，井与井之间理想的间距15~23m。热泵33地源热泵空调系统分类和形式地源热泵本质上是季节性蓄热34制冷量单位美国常用Btu/h（BritishThermalUnit，英热单位/小时）。换算关系：1W=0.86kcal/h=3.412Btu/h；1Btu/h=0.252kcal/h美国还常用“冷吨”来表示制冷量，1冷吨是指1吨0℃的水在24小时内凝结成0℃的冰所需要提取的热量。1USRt（美国冷吨）＝3517W＝3024kcal/h＝12000Btu/h制冷机（热泵）的能效为了衡量制冷机在制冷或制热方面的热力经济性，常采用的能效评价指标有性能系数COP，能效比EER。性能系数（CoefficientofPerformance,COP）制冷机在制冷循环中，所产生的制冷量与所消耗的功量之比，称为制冷机的制冷系数，或称为性能系数（COP）。即式中Qε制冷量，W或kW；W消耗功率，W或kW。热泵机组的COP在热泵循环时消耗能量W，从低温热源提取热量Qe转换为高温热源的热量Q1提供给建筑物采暖。Q1与W之比，称为热泵的制热系数或性能系数。热泵的性能系数永远大于1。用热泵供热，比用电直接加热要经济得多。1hQCOPW因为1eQQW所以1ehQWCOPCOPW离心式水冷冷水机组的性能系数要求名称制冷量范围（kW）≤527527~11631163水冷式额定工况性能系数COP3.84.24.7风冷式或蒸发冷却式额定工况性能系数COP2.652.4额定工况条件为供冷水温度7℃，回水温度12℃，水冷式机组冷却水供水温度32℃，回水温度37℃；风冷式机组室外空气温度35℃。容积式冷水（含热泵制冷）机组的性能系数要求压缩机类型往复式螺杆式及其他旋转容积式制冷量（kW）≤4545~116116≤116116~230230水冷式3.43.53.63.653.753.85风冷和蒸发冷却式2.392.482.572.462.552.64容积式冷水（含热泵制冷）机组名义工况时的温度条件项目使用侧热源侧（或放热侧）冷、热水水冷式风冷式蒸发冷却式进口水温出口水温进口水温出口水温干球温度湿度温度干球温度湿度温度制冷127303524①35②24热泵供热404515.576-①使用于湿球温度对冷凝器热交换产生影响的机组（利用凝结水等的潜热作为热源型式的机组）。②干球温度仅作为参考，补充水温30℃。蒸汽溴化锂吸收式冷水机组的性能指标要求额定工况性能指标型式加热源冷水出口温度℃冷却水进口温度℃名义制冷量范围kW单位制冷量冷却水流量m3/kW单位制冷量蒸气耗量kg/kW.h蒸气压力(表)MPa单效型0.10732≥1160.28