建筑空调的节能设计

第23卷第2期制冷与空调Vol 23 No. 2200年4月Refrigeration and Air ConditioningApr200998~101文章编号:16716612(2009)0209804建筑空调的节能设计伍震洲1李小华2(1长沙市规划设计院有限责任公司长沙4100012,湖南工程学院长沙411104【擴要】从建筑空调节能的角度出发,在建筑构造、空调系统设计及其自动控制等几方面进行了一些有益的探讨,同时提出了一些有效空调节能措施【关键词】建筑;空调设计;自动控制:节能中图分类号TU83文献标识码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引言建筑物体形应避免狭长,细高和过多的凹凸,世界性的能源危机,对建筑业发展带来了很大尽量避开东西朝向的影响。能源的合理利用和新能源的开发日益得到1.2窗的性能和外墙隔热泛的重视。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。玻璃的热阻要比墙财力来研究节能建筑,也对建筑供暖、通风和空调体的热阻小得多,故因传热而从玻璃窗损失的热量的节能提出了更高的要求。为改善居住环境,公寓、也就大得多。一般统计可知,夏季通过玻璃窗的照别墅及外事用房等住宅区已开始采用集中空调但射得热占制冷机最大负荷损0~30%,冬季单层玻高级住宅区、商办楼、宾馆等建筑区设中央空调将璃的热损失约占锅炉负荷的10~20%因而对玻璃越来越多。中央空调如何提高设备和系统的效能,窗采取一些措施是节能的有效途径,主要措施是减建筑设计如何有效利用能源,是急需解决的问题。少窗墙的面积比(窗面积与外墙面积之比)。在兼本文从节能的角度就工程设计中应加以考虑的问顾到室内一定自然采光的条件下,尽量减少窗面积作如下的探讨比,采用一些不开启密闭窗框以减少滲透风;采用反射玻璃、吸热玻璃及双层玻璃加百叶遮阳帘。建筑节能适当增加墙体、屋顶的保热性能,减少通过这L1合理的建筑朝向和形状些围护结构产生的冷热负荷模拟研究表明,在满足相同使用空间的前提13自然光的利用和照明控制下,建筑外表面积越小,空调负荷也就越小,所以采用一些局部照明、工作点照明,尽量利用自在建筑设计时应尽可能采用外表面积较小的圆形然采光。灯具宜用荧光灯,并有自动开关装置。这或方形建筑。些措中国煤化工一方面,也可以CNMHG作者简介:伍震洲(1973-),男,工程师,长沙市规划设计院有限责任公司收稿日期:200811-16第23卷第2期伍震洲,等:建筑空调的节能设计减少因照明发热而引起的空调负荷起到减少输送能耗的作用。另外,提高冷冻水供水温度,也可以降低制冷机的功耗。通过自动控制2空调系统节能设计使露点温度冬季保持最低值,夏季保持最高值21改变室内设定参数由于每一个人对舒适感要求标准差别很大,故对民用空调可有一个范围较宽的舒适区。在该舒适范围内,夏季降温时,取较高的干球温度和相对湿度设定值。冬季采暖时,取较低的干球温度和相对湿度的设定值,可以减少围护结构的传热负荷和新送风风负荷。实测表明,若夏季室温设定值从26℃提高到28℃,冷负荷减少约21~23%。冬季室温设定值从22℃降至20℃,热负荷减少约26~31%,效果是明显的。当然改变室内设定参数,是以不影响房间使用功能以及满足服务对象的要求为前提。冷水22室外新风量控制图1调节供回水比例在满足卫生、补偿排风、稀释有害气体、保证室内正压等要求的前提下,根据室内人员数量的变b防止再热损失动及相应新风量需求的变化,通过检测二氧化碳的充分利用室内回风的热量来代替再热量(如图浓度,最佳控制室温新风量,方法如下:在回风管2)。当室内显热负荷减少时,可以调节一、二次道上设二氧化碳检测器,根据二氧化碳气体浓度自回风联动阀门,改变一、二次回风比例。由于通过动调节新风阀门;监视室内人员情况,根据人数的喷水室风量变化而引起露点温度的变化,因此根据变动,用手动方式预先把新风阀门开启到一定的位、二次回风阀的调节范围,有时整个夏季可以省置。使用自动控制二氧化碳浓度的方法,一般可节去再热,过度季节可省去大部分再热。若这时同时约30%左右的空调负荷调节喷水温度,改变机器露点温度,可以同时满足23热回收室内热湿变化。在建筑物空调负荷中,新风负荷的比例很大,变露点调节法,即可避免室内温度过冷过热般占总负荷的20%~30%。利用热交换器回收排也可以防止过度去湿中的能量,节约新风负荷是空调系统节能的一项有力措施。如果在排风中设置热交换器,可回收排风能量的70%左右。相当于节约10~20%空调负回风荷。热回收系统目前在国外特别是在日本相当普遍24变露点调节新风送风对于室内产湿量变化较大或室内相对温度要求严格的场所,可以采用“变露点调节方法”。具体方法如下:a直接控制法在室内直接设置湿球温度(Ts)和相对温度敏感元件(H)控制三通调节阀,直接根据室内相对V『中国煤化工湿度偏差调节供回水比例来控制喷水温度,改变机器的露点温度以补偿室热温负荷的变化(如图1)。25CNMHG这种调节方法的结果在于改变设备的供水量,从而如果系统中输送冷、热能用水(或空气)的供制冷与空调2009年回水(或送回风)温差采用大温差,那么当它与原空调设备设定温差的比值为m时,从流量计算公式可知,采用大温差时的流量将为原来流量的1/m。这时水泵或风机所需的功率将减少到原来的1m3。可见加大温差的节能效益是明显的。但在实用中尚需顾及与温差有关的其他因素,使选用恰当双通阀过度季节利用新风作为自然冷源利用新风供冷,是过渡季节的一种空调方法在室外空气(新风)温度下降到送风温度时,采用不开制冷机进行直接新风供冷。设置排风、回风联图3双通阀自动控制水量动条件阀门,通过温度(最好是焓)调节器,控制新风比,使新风量能由最小值变化至100%,从而3空调系统自动化的节能管理达到全新风运行。空调系统是为建筑提供一个舒适的环境,自动充分利用室外空气的自然冷却能力,可以推迟化控制则为系统提供一个优化的控制实现空调系开启后提前停止制冷机的运行,减少制冷机的运行统运行自动化,不仅可以提高劳动生产率和技术水时间,节省能耗。平,减轻劳动强度。同时还可以提高调节质量,降27冷热源设备低冷、热量消耗,节约能量。在空调设备中,应选择带有能量调节装置的制空调系统自动化包括冷、热源的能量控制,空冷设备。设备一般采用冷水机组,常用有离心式和调系统的焓值控制,新风量控制,设备启、停时间螺杆式,这两种技术都能实现能量无级调节。在选和运行方式控制,温湿度设计控制,送风温度控制,择多台机组供冷时,应将系统高低负荷的变化和机自动显示、记忆和记录等内容。而自动化节能管理组制冷能力结合起来,尽量使机组全负荷运行,根就是在此基础上运用计算机技术把系统各组成部据系统负荷变化,开启或停止部分机组。因为靠能分进行优化组合,以达到最佳节能效果。量调节机构调节冷量,其制冷量和功耗不是以相同3.1设备最佳启停控制比例递减,而用停止机组调节冷量,能量和功耗完可编制间歇运行空调设备的最佳启动时间控全可能以相同比例递减,从而节省制冷机能耗和减制程序,保证人员在按规定时间表进入建筑物时,少运行费用。室内温度恰好达到设定值。这样既可保证从占有时热源设备一般采用中小型工业锅炉和城市热间开始起便满足舒适要求,又可减少设备不必要的网。对锅炉来讲,单台锅炉容量越大,满负荷运行过长的启动时间率越高,其热效率也越高。因此必须全面考虑建筑编制最佳停止时间控制程序,应用惯性蓄能原物冬季热负荷情况,合理配置锅炉房内单台锅炉容理,使供热和制冷负荷,利用热(冷)惯性,持续量和锅炉台数,选用效率较高的锅炉以获得较高的一个短时尾端延续原理,在人员占有时间结束之热效率。前,提前结束供热和供冷,同时也保证环境温度不28变水量技术超过舒适极限的范围。变水量方法主要是为适应房间负荷的变化3.2间歇运行控制般采用电动双通阀来自动改变空调用水设备的进在舒适性要求的极限范围内,对空调系统所有水量,使系统总体水量也随着负荷的变化而变化输送设备进行力设定,在最大与最小允许分段时间(如图3)。常用变水量方法有:使用电动阀调节内,按实测的室内参数及其计算负荷变化,编制设水量;使用无级调速水泵,调节流量;控制运行水备循实现设备固定循泵的台数,改变系统总的循环水量。中国煤化工环周目前,常用的是控制水泵运行台数的方法来实33CNMHG现变水量。从而大大节省输送能耗。根据室外新风干球温度及其露点或相对温度,第23卷第2期伍震洲,等:建筑空调的节能设计l01·回风干球温度及其露点或相对湿度自动进行比较般4~5年可回收全部投资费用计算,自动控制空气来源,室外新风、回风及二者当然空调系统节能方式还很多,有待于我们去混合空气的比例,达到节能的目的。合理地运用。在能源问题日趋严重的今天,节能措34系统设备运行控制施应是我们今后工作中首先要考虑。通过预测室内、外空气状态参数(温度、湿度、焓、二氧化碳等)以维持室内所需舒适环境的约束参考文献条件,把最小耗能量作为评价函数,来判断和确定1陈沛霖岳孝方主编.空调与制冷技术手册S]上海:所需提供的冷热量、冷热源和空调器、风机、水泵同济大学出版社,1990:184209的运行台数,工作顺序号运行时间及空调系统各环(2同济大学清华大学等主编空气调节M].北京:中节的操作方式国建筑出版社,1994:156168虽然建筑物自动化系统(BAS)相当于建筑物[3]张祯周治湖空调自控设计基础及图例集S北京:总投资的05~1%,但年运行费用的节约率约10%,中国建筑出版社,1993:12-16.上接第85页)2)避免使用压力测量装置,减少了风机的G一个闭环控制环节。R1(3)不需要变静压控制法中的阀位控制43风机总风量控制法的缺点式中,G为第i个末端的设定风量,由房间温(1)增加了末端之间的耦合程度度PID控制器输出的控制信号设定;G4为第i个(2)风机和房间的末端阀位同时调节,极大末端的设计风量。使用误差理论中的均方差,来消的改变了系统阻力特性。除相对风量R的不一致。5结论RR总之,变风量空调系统的各种控制方法,都有(5)n其各自的特点,在具体工程运用中,不论是从节能的角度,还是系统稳定性角度,都要加以仔细考虑R-R从而找到一种适合自己的控制方法(6)n(n参考文献:∑G[]戴斌文狄洪发江亿变风量空调系统风机总风量控N,N4(1+)制法门暖通空调.1999,30(3):3031∑G[2]陈向阳变风量空调系统的自动控制[暖通空调1997,30(5):2930.式中,N为运行工况下风机设定转速;N为(3]李克欣叶大法杨国荣变风量空调系统的vPr控制设计工况下风机设计转速,K为自适应的整定参法及其运用门暖通空调9,33(3):1920数,缺省值为10[4]殷平国内外变风量空调系统的现状与发展R]北京:42风机总风量控制法的优点中国煤化工新技术交流大会报(1)直接根据设定风量计算出要求的风机转速,具有某种程度上的前反馈控制,对房间负荷变smCNMHG水v北京:中国建筑工业化作出的反应较快。出版社2003:7980