中华人民共和国国家标准公共建筑节能设计标准GB 50189-2005 2
4.3.2 权衡判断是一种性能化的设计方法,具体做法就是先构想出一栋虚拟的建筑,称之为参照建筑,然后分别计算参照建筑和实际设计的建筑的全年采暖和空调能耗,并依照这两个能耗的比较结果作出判断。当实际设计的建筑的能耗大于参照建筑的能耗时,调整部分设计参数(例如提高窗户的保温隔热性能,缩小窗户面积等等),重新计算所设计建筑的能耗,直至设计建筑的能耗不大于参照建筑的能耗为止。
每一栋实际设计的建筑都对应一栋参照建筑。与实际设计的建筑相比,参照建筑除了在实际设计建筑不满足本标准的一些重要规定之处作了调整外,其他方面都相同。参照建筑在建筑围护结构的各个方面均应完全符合本节能设计标准的规定。
4.3.3 建筑形状、大小、朝向以及内部的空间划分和使用功能都与采暖和空调能耗直接相关,因此在这些方面参照建筑必须与所设计建筑完全一致。在形状、朝向、内部空间划分和使用功能等都确定的条件下,建筑的体形系数和外立面的窗墙面积比对采暖和空调能耗影响很大,因此参照建筑的体形系数和窗墙面积比分别符合第4.1.2条和第4.2.4条的规定是非常重要的。当所设计建筑的体形系数大于第4.1.2条的规定时,本条规定要缩小参照建筑每面外墙尺寸只是一种计算措施,并不真正去调整所设计建筑的体形系数。当所设计建筑的体形系数小于第4.1.2条的规定时,参照建筑不作体形系数的调整。当所设计建筑的窗墙面积比小于第4.2.4条的规定时,参照建筑也不作窗墙面积比的调整。
4.3.4 权衡判断的核心是对参照建筑和实际所设计的建筑的采暖和空调能耗进行比较并作出判断。用动态方法计算建筑的采暖和空调能耗是一个非常复杂的过程,很多细节都会影响能耗的计算结果。因此,为了保证计算的准确性,必须作出许多具体的规定。
需要指出的是,实施权衡判断时,计算出的并非是实际的采暖和空调能耗,而是某种"标准"工况下的能耗。本标准在规定这种"标准"工况时尽量使它接近实际工况。
5 采暖、通风和空气调节节能设计
5.1 一般规定
5.1.1 强制性条文。目前,有些设计人员错误地利用设计手册中供方案设计或初步设计时估算冷、热负荷用的单位建筑面积冷、热负荷指标,直接作为施工图设计阶段确定空调的冷、热负荷的依据。由于总负荷偏大,从而导致了装机容量偏大、管道直径偏大、水泵配置偏大、末端设备偏大的"四大"现象。其结果是初投资增高、能量消耗增加,给国家和投资人造成巨大损失,因此必须作出严格规定。国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GB 50019-2003中6.2.1条已经对空调冷负荷必须进行逐时计算列为强制性条文,这里再重复列出,是为了要求设计人员必须执行。
5.1.2 严寒地区,由于采暖期长,不论是从节省能耗或节省运行费用来看,通常都是采用热水集中采暖系统更为合适。
寒冷地区公共建筑的冬季采暖问题,关系到很多因素,因此要求结合实际工程通过具体的分析比较、优选确定。
5.2 采暖
5.2.1 国家节能指令第四号明确规定:"新建采暖系统应采用热水采暖"。实践证明,采用热水作为热媒,不仅对采暖质量有明显的提高,而且便于进行节能调节。因此,明确规定应以热水为热媒。
5.2.2 在采暖系统南、北向分环布置的基础上,各向选择2~3个房间作为标准间,取其平均温度作为控制温度,通过温度调控调节流经各向的热媒流量或供水温度,不仅具有显著的节能效果,而且,还可以有效的平衡南、北向房间因太阳辐射导致的温度差异,从根本上克服"南热北冷"的问题。
5.2.3 选择供暖系统制式的原则,是在保持散热器有较高散热效率的前提下,保证系统中除楼梯间以外的各个房间(供暖区),能独立进行温度调节。
由于公共建筑往往分区出售或出租,由不同单位使用;因此,在设计和划分系统时,应充分考虑实现分区热量计量的灵活性、方便性和可能性,确保实现按用热量多少进行收费。
5.2.4 散热器暗装在罩内时,不但散热器的散热量会大幅度减少;而且,由于罩内空气温度远远高于室内空气温度,从而使罩内墙体的温差传热损失大大增加。为此,应避免这种错误做法。
散热器暗装时,还会影响温控阀的正常工作。如工程确实需要暗装时(如幼儿园),则必须采用带外置式温度传感器的温控阀,以保证温控阀能根据室内温度进行工作。
实验证明:散热器外表面涂刷非金属性涂料时,其散热量比涂刷金属性涂料时能增加10%左右。
另外,散热器的单位散热量、金属热强度指标(散热器在热媒平均温度与室内空气温度差为1℃时,每1kg重散热器每小时所放散的热量)和单位散热量的价格这三项指标,是评价和选择散热器的主要依据,特别是金属热强度指标,是衡量同一材质散热器节能性和经济性的重要标志。
5.2.5 散热器的安装数量,应与设计负荷相适应,不应盲目增加。有些人以为散热器装得越多就越安全,殊不知实际效果并非如此;盲目增加散热器数量,不但浪费能源,还很容易造成系统热力失匀和水力失调,使系统不能正常供暖。
扣除室内明装管道的散热量,也是防止供热过多的措施之一。
5.2.6 公共建筑内的高大空间,如大堂、候车(机)厅、展厅等处的采暖,如果采用常规的对流采暖方式供暖时,室内沿高度方向会形成很大的温度梯度,不但建筑热损耗增大,而且人员活动区的温度往往偏低,很难保持设计温度。采用辐射供暖时,室内高度方向的温度梯度很小;同时,由于有温度和辐射照度的综合作用,既可以创造比较理想的热舒适环境,又可以比对流采暖时减少15%左右的能耗,因此,应该提倡。
5.2.7 量化管理是节约能源的重要手段,按照用热量的多少来计收采暖费用,既公平合理,更有利于提高用户的节能意识。设置水力平衡配件后,可以通过对系统水力分布的调整与设定,保持系统的水力平衡,保证获得预期的供暖效果。
5.2.8 本条的来源为《民用建筑节能设计标准》JGJ 26-95。但根据实际情况做了如下改动:
1 从实际情况来看,水泵功率采用在设计工况点的轴功率对公式的使用更为方便、合理,因此,将《民用建筑节能设计标准》JGJ 26-95中"水泵铭牌轴功率"修改为"水泵在设计工况点的轴功率"。
2 《民用建筑节能设计标准》JGJ 26-95中采用的是典型设计日的平均值指标。考虑到设计时确定供热水泵的全日运行小时数和供热负荷逐时计算存在较大的难度,因此在这里采用了设计状态下的指标。
3 规定了设计供/回水温度差△t的取值要求,防止在设计过程中由于△t区值偏小而影响节能效果。通常采暖系统宜采用95/70℃的热水;由于目前常用的几种采暖用塑料管对水温的要求通常不能高于80℃,因此对于系统中采用了塑料管时,系统的供/回水温度一般为80/60℃。考虑到地板辐射采暖系统的△t不宜大于10℃,且地板辐射采暖系统在公共建筑中采用得不是很普遍,因此本条不针对地板辐射采暖系统。
5.3 通风与空气调节
5.3.1 温、湿度要求不同的空调区不应划分在同一个空调风系统中是空调风系统设计的一个基本要求,这也是多数设计人员都能够理解和考虑到的。但在实际工程设计中,一些设计人员有时忽视了不同空调区在使用时间等要求上的区别,出现把使用要求不同(比如明显地不同时使用)的空调区划分在同一空调风系统中的情况,不仅给运行与调节造成困难,同时也增大了能耗,为此强调应根据使用要求来划分空调风系统。
5.3.2 全空气空调系统具有易于改变新、回风比例,必要时可实现全新风运行从而获得较大的节能效益和环境效益,且易于集中处理噪声、过滤净化和控制空调区的温、湿度,设备集中,便于维修和管理等优点。并且在商场、影剧院、营业式餐厅、展厅、候机(车)楼、多功能厅、体育馆等建筑中,其主体功能房间空间较大、人员较多,通常也不需要再去分区控制各区域温度,因此宜采用全空气空调系统。
5.3.3 单风管送风方式与双风管送风方式相比,不仅占用建筑空间少、初投资省,而且不会像双风管方式那样因为有冷、热风混合过程而造成能量损失,因此,当功能上无特殊要求时,应采用单风管送风方式。
5.3.4 变风量空调系统具有控制灵活、节能等特点,它能根据空调区负荷的变化,自动改变送风量;随着系统送风量的减少,风机的输送能耗相应减少。当全年内区需要送冷风时,它还可以通过直接采用低温全新风冷却的方式来节能。
5.3.5 风机的变风量途径和方法很多,考虑到变频调节通风机转速时的节能效果最好,所以推荐采用。本条文提到的风机是指空调机组内的系统送风机(也可能包括回风机)而不是变风量末端装置内设置的风机。对于末端装置所采用的风机来说,若采用变频方式时,应采取可靠的防止对电网造成电磁污染的技术措施。变风量空调系统在运行过程中,随着送风量的变化,送至空调区的新风量也相应改变。为了确保新风量能符合卫生标准的要求,同时为了使初调试能够顺利进行,根据满足最小新风量的原则,规定应在提供给甲方的设计文件中标明每个变风量末端装置必需的最小送风量。
5.3.6 空调系统设计时不仅要考虑到设计工况,而且应考虑全年运行模式。在过渡季,空调系统采用全新风或增大新风比运行,都可以有效地改善空调区内空气的品质,大量节省空气处理所需消耗的能量,应该大力推广应用。但要实现全新风运行,设计时必须认真考虑新风取风口和新风管所需的截面积,妥善安排好排风出路,并应确保室内必须保持的正压值。
应明确的是:"过渡季"指的是与室内、外空气参数相关的一个空调工况分区范围,其确定的依据是通过室内、外空气参数的比较而定的。由于空调系统全年运行过程中,室外参数总是处于一个不断变化的动态过程之中,即使是夏天,在每天的早晚也有可能出现"过渡季"工况(尤其是全天24h使用的空调系统),因此,不要将"过渡季"理解为一年中自然的春、秋季节。
5.3.7 本条文系参考美国采暖制冷空调工程师学会标准ASHRAE 62-2001"Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality"中第6.3.1.1条的内容。考虑到一些设计采用新风比最大的房间的新风比作为整个空调系统的新风比,这将导致系统新风比过大,浪费能源。采用上述计算公式将使得各房间在满足要求的新风量的前提下,系统的新风比最小,因此本条规定可以节约空调风系统的能耗。
举例说明式(5.3.7)的用法:
假定一个全空气空调系统为下表中的几个房间送风:
5.3.8 二氧化碳并不是污染物,但可以作为室内空气品质的一个指标值。ASHRAE 62-2001标准的第6.2.1条中阐述了"如果通风能够使室内C02浓度高出室外在7×10-4m3/m3以内,人体生物散发方面的舒适性(气味)标准是可以满足的。"考虑到我国室内空气品质标准中没有采纳"室外C02浓度+7×10-4m3/m3=室内允许浓度"的定义方法,因此参照ASHRAE 62-2001的条文作了调整。当房间内人员密度变化较大时,如果一直按照设计的较大的人员密度供应新风,将浪费较多的新风处理用冷、热量。我国有的建筑已采用了新风需求控制(如上海浦东国际机场候机大厅)。要注意的是,如果只变新风量、不变排风量,有可能造成部分时间室内负压,反而增加能耗,因此排风量也应适应新风量的变化以保持房间的正压。
5.3.9 采用人工冷、热源进行预热或预冷运行时新风系统应能关闭,其目的在于减少处理新风的冷、热负荷,节省能量消耗;在夏季的夜间或室外温度较低的时段,直接采用室外温度较低的空气对建筑进行预冷,是节省能耗的一个有效方法,应该推广应用。
5.3.10 建筑物外区和内区的负荷特性不同。外区由于与室外空气相邻,围护结构的负荷随季节改变有较大的变化;内区则由于远离围护结构,室外气候条件的变化对它几乎没有影响,常年需要供冷。冬季内、外区对空调的需求存在很大的差异,因此宜分别设计和配置空调系统。这样,不仅可以方便运行管理,获得最佳的空调效果,而且还可以避免冷热抵消,节省能源的消耗,减少运行费用。
对于办公建筑来说,办公室内、外区的划分标准与许多因素有关,其中房间分隔是一个重要的因素,设计中需要灵活处理。例如,如果在进深方向有明确的分隔,则分隔处一般为内、外区的分界线;房间开窗的大小、房间朝向等因素也对划分有一定影响。在设计没有明确分隔的大开间办公室时,根据国外有关资料介绍,通常可将距外围护结构3~5m的范围内划为外区,其所包容的为内区。为了设计尽可能满足不同的使用需求,也可以将上述从3~5m的范围作为过渡区,在空调负荷计算时,内、外区都计算此部分负荷,这样只要分隔线在3~5m之间变动,都是能够满足要求的。
5.3.11 水环热泵空调系统具有在建筑物内部进行冷热量转移的特点。对于冬季的建筑供热来说实际上是利用了建筑内部的发热量,从而减少了外部供给建筑的供热量需求,是一种节能的系统形式。但其运行节能的必要条件是在冬季建筑内部有较为稳定、可观的余热。在实际设计中,应进行供冷、余热和供热需求的热平衡计算,以确定是否设置辅助热源及其大小,并通过适当的经济技术比较后确定是否采用此系统。
5.3.12 如果新风经过风机盘管后送出,风机盘管的运行与否对新风量的变化有较大影响,易造成浪费或新风不足。
5.3.13 由于屋顶传热量较大,或者当吊顶内发热量较大以及高大吊顶空间(吊顶至楼板底的高度超过1.0m)时,若采用吊顶内回风,使空调区域加大、空调能耗上升,不利于节能。
5.3.14 空调区域(或房间)排风中所含的能量十分可观,加以回收利用可以取得很好的节能效益和环境效益。长期以来,业内人士往往单纯地从经济效益方面来权衡热回收装置的设置与否,若热回收装置投资的回收期稍长一些,就认为不值得采用。时至今日,人们考虑问题的出发点已提高到了保护全球环境这个高度,而节省能耗就意味着保护环境,这是人类面临的头等大事。在考虑其经济效益的同时,更重要的是必须考虑节能效益和环境效益。因此,设计时应优先考虑,尤其是当新风与排风采用专门独立的管道输送时,非常有利于设置集中的热回收装置。
除了考虑设计状态下新风与排风的温度差之外,过渡季使用空调的时间占全年空调总时间的比例也是影响排风热回收装置设置与否的重要因素之一。过渡季时间越长,相对来说全年回收的冷、热量越小。因此,还应根据当地气象条件,通过技术经济的合理分析来决定。
根据国内对一些热回收装置的实测,质量较好的热回收装置的效率普遍在60%以上。
5.3.15 采用双向换气装置,让新风与排风在装置中进行显热或全热交换,可以从排出空气中回收55%以上的热量和冷量,有较大的节能效果,因此应该提倡。人员长期停留的房间一般是指连续使用超过3h的房间。
5.3.16 粗、中效空气过滤器的参数引自国家标准《空气过滤器》GB/T 14295-1993。
由于全空气空调系统要考虑到空调过渡季全新风运行的节能要求,因此对其过滤器应有同样的要求--满足全新风运行的需要。
5.3.17 在现有的许多空调工程设计中,由于种种原因一些工程采用了土建风道(指用砖、混凝土、石膏板等材料构成的风道)。从实际调查结果来看,这种方式带来了相当多的隐患,其中最突出的问题就是漏风严重,而且由于大部分是隐蔽工程无法检查,导致系统调试不能正常进行,处理过的空气无法送到设计要求的地点,能量浪费严重。因此作出较严格的规定。
在工程设计中,也会因受条件限制或为了结合建筑的需求,存在一些用砖、混凝土、石膏板等材料构成的土建风道、回风竖井的情况;此外,在一些下送风方式(如剧场等)的设计中,为了管道的连接及与室内设计配合,有时也需要采用一些局部的土建式封闭空腔作为送风静压箱。因此本条文对这些情况不作严格限制。
同时由于混凝土等墙体的蓄热量大,没有绝热层的土建风道会吸收大量的送风能量,会严重影响空调效果,因此对这类土建风道或送风静压箱提出严格的防漏风和绝热要求。
5.3.18 闭式循环系统不仅初投资比开式系统少,输送能耗也低,所以推荐采用。
在季节变化时只是要求相应作供冷/采暖空调工况转换的空调系统,采用两管制水系统,工程实践已充分证明完全可以满足使用要求,因此予以推荐。
规模(进深)大的建筑,由于存在负荷特性不同的外区和内区,往往存在需要同时分别供冷和供暖的情况,常规的两管制显然无法同时满足以上要求。这时,若采用分区两管制系统(分区两管制水系统,是一种根据建筑物的负荷特性,在冷热源机房内预先将空调水系统分为专供冷水和冷热合用的两个两管制系统的空调水系统制式),就可以在同一时刻分别对不同区域进行供冷和供热,这种系统的初投资比四管制低,管道占用空间也少,因此推荐采用。
采用一次泵方式时,管路比较简单,初投资也低,因此推荐采用。过去,一次泵与冷水机组之间都采用定流量循环,节能效果不大。近年来,随着制冷机的改进和控制技术的发展,通过冷水机组的水量已经允许在较大幅度范围内变化,从而为一次泵变流量运行创造了条件。为了节省更多的能量,也可采用一次泵变流量调节方式。但为了确保系统及设备的运行安全可靠,必须针对设计的系统进行充分的论证,尤其要注意的是设备(冷水机组)的变水量运行要求和所采用的控制方案及相关参数的控制策略。
当系统较大、阻力较高,且各环路负荷特性相差较大,或压力损失相差悬殊(差额大于50kPa)时,如果采用一次泵方式,水泵流量和扬程要根据主机流量和最不利环路的水阻力进行选择,配置功率都比较大;部分负荷运行时,无论流量和水流阻力有多小,水泵(一台或多台)也要满负荷配合运行,管路上多余流量与压头只能采用旁通和加大阀门阻力予以消耗,因此输送能量的利用率较低,能耗较高。若采用二次泵方式,二次水泵的流量与扬程可以根据不同负荷特性的环路分别配置,对于阻力较小的环路来说可以降低二次泵的设置扬程(举例来说,在空调冷、热水泵中,扬程差值超过50kPa时,通常来说其配电机的安装容量会变化一档;同时,对于水阻力相差50kPa的环路来说,相当于输送距离1OOm或送回管道长度在200m左右),做到"量体裁衣",极大地避免了无谓的浪费。而且二次泵的设置不影响制冷主机规定流量的要求,可方便地采用变流量控制和各环路的自由启停控制,负荷侧的流量调节范围也可以更大;尤其当二次泵采用变频控制时,其节能效果更好。
冷水机组的冷水供、回水设计温差通常为5℃。近年来许多研究结果表明:加大冷水供、回水设计温差对输送系统减少的能耗,大于由此导致的设备传热效率下降所增加的能耗,因此对于整个空调系统来说具有一定的节能效益,目前有的实际工程已用到8℃温差,从其运行情况看也反映良好的节能效果。由于加大冷水供、回水温差需要设备的运行参数发生变化(不能按通常的5℃温差选择),因此采用此方法时,应进行技术经济的分析比较后确定。
采用高位膨胀水箱定压,具有安全、可靠、消耗电力相对较少、初投资低等优点,因此推荐优先采用。
5.3.19 通常,空调系统冬季和夏季的循环水量和系统的压力损失相差很大,如果勉强合用,往往使水泵不能在高效率区运行,或使系统工作在小温差、大流量工况之下,导致能耗增大,所以一般不宜合用。但若冬、夏季循环水泵的运行台数及单台水泵的流量、扬程与冬、夏系统工况相吻合,冷水循环泵可以兼作热水循环泵使用。
5.3.20 做好冷却水系统的水处, 理,对于保证冷却水系统尤其是冷凝器的传热,提高传热效率有重要意义。
在目前的一些工程设计中,只片面考虑建筑外立面美观等原因,将冷却塔安装区域用建筑外装修进行遮挡,忽视了冷却塔通风散热的基本安装要求,对冷却效果产生了非常不利的影响,由此导致了冷却能力下降,冷水机组不能达到设计的制冷能力,只能靠增加冷水机组的运行台数等非节能方式来满足建筑空调的需求,加大了空调系统的运行能耗。因此,强调冷却塔的工作环境应在空气流通条件好的场所。
冷却塔的"飘水"问题是目前一个较为普遍的现象,过多的"飘水"导致补水量的增大,增加了补水能耗。在补水总管上设置水流量计量装置的目的就是要通过对补水量的计量,让管理者主动地建立节能意识,同时为政府管理部门监督管理提供一定的依据。
5.3.21 空调系统的送风温度通常应以h-d图的计算为准。对于湿度要求不高的的舒适性空调而言,降低一些湿度要求,加大送风温差,可以达到很好的节能效果。送风温差加大一倍,送风量可减少一半左右,风系统的材料消耗和投资相应可减40%左右,动力消耗则下降50%左右。送风温差在4~8℃之间时,每增加1℃,送风量约可减少10%~15%。而且上送风气流在到达人员活动区域时已与房间空气进行了比较充分的混合,温差减小,可形成较舒适环境,该气流组织形式有利于大温差送风。由此可见,采用上送风气流组织形式空调系统时,夏季的送风温差可以适当加大。
采用置换通风方式时,由于要求的送风温差较小,故不受本条文限制。
5.3.22 分层空调是一种仅对室内下部空间进行空调、而对上部空间不进行空调的特殊空调方式,与全室性空调方式相比,分层空调夏季可节省冷量30%左右,因此,能节省运行能耗和初投资。但在冬季供暖工况下运行时并不节能,此点特别提请设计人员注意。
5.3.23 研究表明:置换通风系统是一种通风效率高,既带来较高的空气品质,又有利于节能的有效通风方式。置换通风是将经过处理或未经过处理的空气,以低风速、低紊流度、小温差的方式直接送入室内人员活动区的下部。置换通风型送风模式比混合式通风模式节能,根据有关资料统计,对于高大空间来说,其节约制冷能耗费20%~50%。
置换通风在北欧已经普遍采用。最早是用于工业厂房解决室内的污染控制问题,然后转向民用,如办公室、会议厅、剧院等,目前我国在一些建筑中已有所应用。
5.3.24 空气进行蒸发冷却时,一般都是利用循环水进行喷淋,由于不需要人工冷源,所以能耗较少,是一种节能的空调方式。在新疆、甘肃、宁夏、内蒙等地区,夏季空调室外计算湿球温度普遍较低,温度的日较差大,适宜采用蒸发冷却。
近几年,此项技术在西北地区得到了广泛应用,且取得了良好的节能效果;同时,在技术上已由单独直接蒸发冷却的一级系统,发展到间接与直接蒸发冷却相结合的二级系统,以及两级间接蒸发与直接蒸发冷却结合的三级系统,都取得了很好的效果。
5.3.25 在空气处理过程中,同时有冷却和加热过程出现,肯定是既不经济,也不节能的,设计中应尽量避免。对于夏季具有高温高湿特征的地区来说,若仅用冷却过程处理,有时会使相对湿度超出设定值,如果时间不长,一般是可以允许的;如果对相对湿度的要求很严格,则宜采用二次回风或淋水旁通等措施,尽量减少加热用量。但对于一些散湿量较大、热湿比很小的房间等特殊情况,如室内游泳池等,冷却后再热可能是需要的方式之一。
对于置换通风方式,由于要求送风温差较小,当采用一次回风系统时,如果系统的热湿比较小,有可能会使处理后的送风温度过低,若采用再加热显然不利于充分利用置换通风方式所带来的节能的优点。因此,置换通风方式适用于热湿比较大的空调系统,或者可采用二次回风的处理方式。
5.3.26 考虑到目前国产风机的总效率都能达到52%以上,同时考虑目前许多空调机组已开始配带中效过滤器的因素,根据办公建筑中的两管制定风量空调系统、四管制定风量空调系统、两管制变风量空调系统、四管制变风量空调系统的最高全压标准分别为900Pa、1000Pa、1200Pa、1300Pa,商业、旅馆建筑中分别为980Pa、1080Pa、1280Pa、1380Pa,以及普通机械通风系统600Pa,计算出上述Ws的限值。但考虑到许多地区目前在空调系统中还是采用粗效过滤的实际情况,所以同时也列出这类空调送风系统的单位风量耗功率的数值要求。在实际工程中,风系统的全压不应超过前述要求,实际上是要求通风系统的作用半径不宜过大,如果超过,则应对风机的效率应提出更高的要求。
对于规格较小的风机,虽然风机效率与电机效率有所下降,但由于系统管道较短和噪声处理设备的减少,风机压头可以适当减少。据计算,由于这个原因,小规格风机同样可以满足大风机所要求的Ws值。
由于空调机组中湿膜加湿器以及严寒地区空调机组中通常设有的预热盘管,风阻力都会大一些,因此给出了的单位风量耗功率(Ws)的增加值。
需要注意的是,为了确保单位风量耗功率设计值的确定,要求设计人员在图纸设备表上都注明空调机组采用的风机全压与要求的风机最低总效率。
5.3.27
1 本条引自《旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准》GB 50189-93,转引时,将原条文中的"水输送系数"(WTF),改用输送能效比(ER)表示,两者的关系为:ER=1/WTF。
2 本条文适用于独立建筑物内的空调水系统,最远环路总长度一般在200~500m范围内。区域管道或总长度过长的水系统可参照执行,目的是为了降低管道的输配能耗。
3 考虑到在多台泵并联的系统中,单台泵运行时往往会超流量,水泵电机的配置功率会适当放大的情况,在输送能效比(ER)的计算公式中,采用水泵电机铭牌功率显然不能准确地反映出设计的合理性,因此这里采用水泵轴功率计算,公式中的效率亦采用水泵在设计工作点的效率。
4 考虑到冷水泵的扬程一般不超过36m,其效率为70%以上,供回水温差为5℃时,计算出冷水的ER=0.0241。
5 考虑在两管制系统中,为了使自控阀门对供热时的控制性能有所保证,自控阀门的冷、热水设计流量值之比以不超过3:1为宜。热水供回水温差最大为15℃。
6 严寒地区按设计冷/热量之比平均为1:2考虑;寒冷地区和夏热冬冷地区按设计冷/热量之比平均为1:1考虑;夏热冬暖地区按设计冷/热量之比平均为2:1考虑。
7 在由于直燃机的水温差较小(与冷水温差差不多),因此这里明确两管制热水管道系统中的输送能效比值计算"不适用于采用直燃式冷热水机组作为热源的空调热水系统"。
5.3.28 本条文为空调冷热水管道绝热计算的基本原则,也作为附录C的引文。
附录C是建筑物内的空调冷热水管道绝热厚度表。该表是从节能角度出发,按经济厚度的原则制定的;但由于全国各地的气候条件差异很大,对于保冷管道防结露厚度的计算结果也会相差较大,因此除了经济厚度外,还必须对冷管道进行防结露厚度的核算,对比后取其大值。
为了方便设计人员选用,附录C针对目前空调水管道常使用的介质温度和最常用的两种绝热材料制定的,直接给出了厚度。如使用条件不同或绝热材料不同,设计人员应自行计算或按供应厂家提供的技术资料确定。
按照附录C的绝热厚度的要求,每100m冷水管的平均温升可控制在0.06℃以内;每100m热水管的平均温降也控制在0.12℃以内,相当于一个500m长的供回水管路,控制管内介质的温升不超过0.3℃(或温降不超过0.6℃),也就是不超过常用的供、回水温差的6%左右。如果实际管道超过500m,设计人员应按照空调管道(或管网)能量损失不大于6%的原则,通过计算采用更好(或更厚)的保温材料以保证达到减少管道冷(热)损失的效果。
5.3.29 风管表面积比水管道大得多,其管壁传热引起的冷热量的损失十分可观,往往会占空调送风冷量的5%以上,因此空调风管的绝热是节能工作中非常重要的一项内容。
由于离心玻璃棉是目前空调风管绝热最常用的材料,因此这里将它用作为制定空调风管绝热最小热阻时的计算材料。按国家玻璃棉标准,离心玻璃棉属2b号,密度在32~48kg/m3时,70℃时的导热系数≤0.046W/(m·K),一般空调风管绝热材料使用的平均温度为20℃,可以推算得到20℃时的导热系数为0.0377W/(m·K)。按管内温度15℃时,计算经济厚度为28mm,计算热阻是0.74(m2·K/W);低温空调风管管内温度按5℃计算,得到导热系数为0.0366W/(m·K),计算经济厚度为39mm,计算热阻是1.08(m2·K/W)。如果离心玻璃棉导热系数性能好的话,导热系数可以达到0.033和0.031,厚度为24和33mm。
5.3.30 保冷管道的绝热层外的隔汽层是防止凝露的有效手段,保证绝热效果,保护层是用来保护隔汽层的。如果绝热材料本身就是具有隔汽性的闭孔材料,就可认为是隔汽层和保护层。
5.4 空气调节与采暖系统的冷热源
5.4.1 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。
1 发展城市热源是我国城市供热的基本政策,北方城市发展较快,较为普遍,夏热冬冷地区少部分城市也在规划中,有的已在实施,具有城市或区域热源时应优先采用。我国工业余热的资源也存在潜力,应充分利用。
2 《中华人民共和国节约能源法》明确提出:"推广热电联产,集中供热,提高热电机组的利用率,发展热能梯级利用技术,热、电、冷联产技术和热、电、煤气三联供技术,提高热能综合利用率"。大型热电冷联产是利用热电系统发展供热、供电和供冷为一体的能源综合利用系统。冬季用热电厂的热源供热,夏季采用溴化锂吸收式制冷机供冷,使热电厂冬夏负荷平衡,高效经济运行。
3 原国家计委、原国家经贸委、建设部、国家环保总局联合发布的《关于发展热电联产的规定》(计基础[2000]1268号文)中指出:"以小型燃气发电机组和余热锅炉等设备组成的小型热电联产系统,适用于厂矿企业、写字楼、宾馆、商场、医院、银行、学校等分散的公用建筑。它具有效率高、占地小、保护环境、减少供电线路损和应急突发事件等综合功能,在有条件的地区应逐步推广"。分布式热电冷联供系统以天然气为燃料,为建筑或区域提供电力、供冷、供热(包括供热水)三种需求,实现天然气能源的梯级利用,能源利用效率可达到80%以上,大大减少S02、固体废弃物、温室气体、NOx和TSP的排放,减少占地面积和耗水量,还可应对突发事件确保安全供电,在国际上已经得到广泛应用。我国已有少量项目应用了分布式热电冷联供技术,取得较好的社会和经济效益。目前国家正在制定的《国家十一五规划》、《国家中长期能源规划》、《国家中长期科技规划》,都把分布式燃气热电冷联供作为发展的重点。
大量电力驱动空调的使用是导致高峰期电力超负荷的主要原因之一。同时由于空调负荷分布极不均衡、全年工作时间短、平均负荷率低,如果为满足高峰期电力需求大规模建设电厂,将会导致发输配电设备的利用率低、电网的技术和经济指标差、供电的成本提高。随着国家西气东输等天然气工程的建设,夏季天然气出现大量富余,北京冬季供气高峰和夏季低谷的供气量相差7~8倍。为平衡负荷,不得不投巨资建设调峰储气库,天然气输配管网和设施也必须按最大供应能力建设,在夏季供气低谷时,造成管网资源的闲置和浪费。可见燃气与电力都存在峰谷差的难题。但是燃气峰谷与电力峰谷有极大的互补性。发展燃气空调和楼宇冷热电三联供可降低电网夏季高峰负荷,填补夏季燃气的低谷,同时降低电力和燃气的峰谷差,平衡能源利用负荷,实现资源的优化配置,是科学合理地利用能源的双赢措施。
在应用分布式热电冷联供技术时,必须进行科学论证,从负荷预测、技术、经济、环保等多方面对方案做可行性分析。
4 当具有电、城市供热、天然气,城市煤气等能源中两种以上能源时,可采用几种能源合理搭配作为空调冷热源。如"电+气"、"电+蒸汽"等,实际上很多工程都通过技术经济比较后采用了这种复合能源方式,投资和运行费用都降低,取得了较好的经济效益。城市的能源结构若是几种共存,空调也可适应城市的多元化能源结构,用能源的峰谷季节差价进行设备选型,提高能源的一次能效,使用户得到实惠。
5 水源热泵是一种以低位热能作能源的中小型热泵机组,具有可利用地下水、地表水或工业废水作为热源供暖和供冷,采暖运行时的性能系数COP一般大于4,优于空气源热泵,并能确保采暖质量。水源热泵需要稳定的水量,合适的水温和水质,在取水这一关键问题上还存在一些技术难点,目前也没有合适的规范、标准可参照,在设计上应特别注意。采用地下水时,必须确保有回灌措施和确保水源不被污染,并应符合当地的有关保护水资源的规定。
采用地下埋管换热器的地源热泵可省去水质处理、回灌和设置板式换热器等装置。埋管换热器可以分为立式和卧式。我国对这一新技术还处于开发研究阶段,当前设计上还缺乏可靠的土壤热物性有关数据和正确的计算方法。在工程实施中宜由小型建筑起步,不断总结完善设计与施工的经验。
5.4.2 强制性条文。合理利用能源、提高能源利用率、节约能源是我国的基本国策。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。国家有关强制性标准中早有"不得采用直接电加热的空调设备或系统"的规定。近些年来由于空调,采暖用电所占比例逐年上升,致使一些省市冬夏季尖峰负荷迅速增长,电网运行日趋困难,造成电力紧缺。2003年夏季,全国20多个省、市不同程度出现了拉闸限电;入冬以后,全国大范围缺电现象愈演愈烈。而盲目推广电锅炉、电采暖,将进一步劣化电力负荷特性,影响民众日常用电,制约国民经济发展,为此必须严格限制。考虑到国内各地区的具体情况,在只有符合本条所指的特殊情况时方可采用。但前提条件是:该地区确实电力充足且电价优惠或者利用如太阳能、风能等装置发电的建筑。
要说明的是,对于内、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。
5.4.3 强制性条文。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,达到高效节能要求。当前,我国多数燃煤锅炉运行效率低、热损失大。为此,在设计中要选用机械化、自动化程度高的锅炉设备,配套优质高效的辅机,减少炉膛未完全燃烧和排烟系统热损失,杜绝热力管网中的"跑、冒、滴、漏",使锅炉在额定工况下产生最大热量而且平稳运行。利用锅炉余热的途径有:在炉尾烟道设置省煤器或空气预热器,充分利用排烟余热;尽量使用锅炉连续排污器,利用"二次汽"再生热量;重视分汽缸凝结水回收余压汽热量,接至给水箱以提高锅炉给水温度。燃气燃油锅炉由于新技术和智能化管理,效率较高,余热利用相对减少。
5.4.4 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。
5.4.5 强制性条文。随着建筑业的持续增长,空调的进一步普及,我国已成为冷水机组的制造大国。大部分世界级品牌都已在中国成立合资或独资企业,大大提高了机组的质量水平,产品已广泛应用于各类公共建筑。而我国的行业标准已显落后,成为高能耗机组的保护伞,影响部分国内机组的技术进步和市场竞争力,为此提出额定制冷量时最低限度的制冷性能系数(COP)值。由国家标准化管理委员会、国家发展和改革委员会主办,中国标准化研究院承办,全国能源基础与管理标准化技术委员会、中国家用电器协会、中国制冷空调工业协会和全国冷冻设备标准化技术委员会协办的"空调能效国家标准新闻发布会"已于2004年9月16日在北京召开,会议发布了国家标准《冷水机组能效限定值及能源效率等级》GB 19577-2004,《单元式空气调节机能效限定值及能源效率等级》GB 19576-2004等三个产品的强制性国家能效标准,这给本标准在确定能效最低值时提供了依据。能源效率等级判定方法,目的是配合我国能效标识制度的实施。能源效率等级划分的依据:一是拉开档次,鼓励先进,二是兼顾国情,以及对市场产生的影响,三是逐步与国际接轨。根据我国能效标识管理办法(征求意见稿)和消费者调查结果,建议依据能效等级的大小,将产品分成1、2、3、4、5五个等级。能效等级的含义1等级是企业努力的目标;2等级代表节能型产品的门槛(最小寿命周期成本);3、4等级代表我国的平均水平;5等级产品是未来淘汰的产品。目的是能够为消费者提供明确的信息,帮助其购买的选择,促进高效产品的市场。以下摘录国家标准《冷水机组能效限定值及能源效率等级》GB 19577-2004中"表2能源效率等级指标"。
本标准确定表5.4.5中制冷性能系数(COP)值考虑了以下因素:国家的节能政策;我国产品现有与发展水平;鼓励国产机组尽快提高技术水平。同时,从科学合理的角度出发,考虑到不同压缩方式的技术, 特点,对其制冷性能系数分别作了不同要求。活塞/涡旋式采用第5级,水冷离心式采用第3级,螺杆机则采用第4级。至于确定名义工况时的参数,则根据国家标准《蒸气压缩循环冷水(热泵)机组工商业用和类似用途的冷水(热泵)机组》GB/T 18430.1-2001中的规定,即:1.使用侧:制冷进/出口水温12/7℃;2.热源侧(或放热侧):水冷式冷却水进出口水温30/35℃,风冷式制冷空气干球温度35℃,蒸发冷却式空气湿球温度24℃;3.使用侧和水冷式热源侧污垢系数0.086m2·C/kW。
5.4.6、5.4.7 空调系统运行时,除了通过运行台数组合来适应建筑冷量需求和节能外,在相当多的情况下,冷水机组处于部分负荷运行状态,为了控制机组部分负荷运行时的能耗,有必要对冷水机组的部分负荷时的性能系数作出一定的要求。参照国外的一些情况,本标准提出了用IPLV来评价的方法。
蒸气压缩循环冷水(热泵)机组综合部分负荷性能系数计算的根据:取我国典型公共建筑模型,计算出我国19个城市气候条件下,典型建筑的空调系统供冷负荷以及各负荷段的机组运行小时数,参照美国空调制冷协会ARI 550/590-1998《采用蒸气压缩循环的冷水机组》标准中综合部分负荷性能IPLV系数的计算方法,对我国4个气候区分别统计平均,得到全国统一的IPLV系数值。
建议的部分负荷检测条件:水冷式蒸气压缩循环冷水(热泵)机组属制冷量可调节系统,机组应在100%负荷、75%负荷、50%负荷、25%负荷的卸载级下进行标定,这些标定点用于计算IPLV系数。
部分负荷额定性能工况条件应符合GB/T 18430.1-2001《蒸气压缩循环冷水(热泵)机组工商业用和类似用途的冷水(热泵)机组》标准中第4.6节、5.3.5条的规定。
当冷水机组无法依要求做出100%、75%、50%、25%冷量时,参见ARI 550/590-1998标准采取间接法,将该机部分负荷下的效率值描点绘图,点跟点之间再连成直线,再在线上用内插法求出标准负荷点。要注意的是,不宜将直线作外插延伸。
5.4.8 强制性条文。近几年单元式空调机竞争激烈,主要表现在价格上而不是在提高产品质量上。当前,中国市场上空调机产品的能效比值高低相差达40%,落后的产品标准已阻碍了空调行业的健康发展,本条规定了单元式空调机最低性能系数(COP)限值,就是为了引导技术进步,鼓励设计师和业主选择高效产品,同时促进生产厂家生产节能产品,尽快与国际接轨。表5.4.8中名义制冷量时能效比(EER)值,相当于国家标准《单元式空气调节机能效限定值及能源效率等级》GB 19576-2004中"表2能源效率等级指标"的第4级(见下表)。按照国家标准《单元式空气调节机能效限定值及能源效率等级》GB 19576-2004所定义的机组范围,此表暂不适用多联式空调(热泵)机组和变频空调机。
5.4.9 强制性条文。表5.4.9中的参数取自国家标准《蒸气和热水型溴化锂吸收式冷水机组》GB/T 18431和《直燃型溴化锂吸收式冷(温)水机组》GB/T 18362,在设计选择溴化锂吸收式机组时,其性能参数应优于其规定值。
5.4.10 本条提出了空气源热泵经济合理应用,节能运行的基本原则:
1 和水冷机组相比,空气源热泵耗电较高,价格也高。但其具备供热功能,对不具备集中热源的夏热冬冷地区来说较为适合,尤其是机组的供冷、供热量和该地区建筑空调夏、冬冷热负荷的需求量较匹配,冬季运行效率较高。从技术经济、合理使用电力方面考虑,日间使用的中、小型公共建筑最为合适;
2 在夏热冬暖地区使用时,因需热量小和供热时间短,以需热量选择空气源热泵冬季供热,夏季不足冷量可采用投资低、效率高的水冷式冷水机组补足,可节约投资和运行费用。
3 寒冷地区使用时必须考虑机组的经济性与可靠性,当在室外温度较低的工况下运行,致使机组制热COP太低,失去热泵机组节能优势时就不宜采用。
5.4.11 在大中型公共建筑中,冷水(热泵)机组的台数和容量的选择,应根据冷(热)负荷大小及变化规律而定,单台机组制冷量的大小应合理搭配,当单机容量调节下限的制冷量大于建筑物的最小负荷时,可选1台适合最小负荷的冷水机组,在最小负荷时开启小型制冷系统满足使用要求,这已在许多工程中取得很好的节能效果。提出空调冷负荷大于528kW以上的公共建筑(一般为3000~6000m2)时机组设置不宜少于2台,除可提高安全可靠性外,也可达到经济运行的目的。当特殊原因仅能设置1台时,应采用多台压缩机分路联控的机型。
5.4.12 目前一些采暖,空调用汽设备的凝结水未采取回收措施或由于设计不合理和管理不善,造成大量的热量损失。为此应认真设计凝结水回收系统,做到技术先进,设备可靠,经济合理。凝结水回收系统一般分为重力、背压和压力凝结水回收系统,可按工程的具体情况确定。从节能和提高回收率考虑,应优先采用闭式系统即凝结水与大气不直接相接触的系统。
5.4.13 一些冬季或过渡季需要供冷的建筑,当室外条件许可时,采用冷却塔直接提供空调冷水的方式,减少了全年运行冷水机组的时间,是一种值得推广的节能措施。通常的系统做法是:当采用开式冷却塔时,用被冷却塔冷却后的水作为一次水,通过板式换热器提供二次空调冷水(如果是闭式冷却塔,则不通过板式换热器,直接提供),再由阀门切换到空调冷水系统之中向空调机组供冷水,同时停止冷水机组的运行。不管采用何种形式的冷却塔,都应按当地过渡季或冬季的气候条件,计算空调末端需求的供水温度及冷却水能够提供的水温,并得出增加投资和回收期等数据,当技术经济合理时可以采用。
5.5 监测与控制
5.5.1 为了节省运行中的能耗,供热与空调系统应配置必要的监测与控制。但实际情况错综复杂,作为一个总的原则,设计时要求结合具体工程情况通过技术经济比较确定具体的控制内容。
5.5.2 对于间歇运行的空调系统,在保证使用期间满足要求的前提下,应尽量提前系统运行的停止时间和推迟系统运行的启动时间,这是节能的重要手段。
5.5.3 DDC控制系统从20世纪80年代后期开始进入我国,已经经过约20年的实践,证明其在设备及系统控制、运行管理等方面具有较大的优越性且能够较大的节约能源,大多数工程项目的实际应用过程中都取得了较好的效果。就目前来看,多数大、中型工程也是以此为基本的控制系统形式的。
5.5.4
1 目前许多工程采用的是总回水温度来控制,但由于冷水机组的最高效率点通常位于该机组的某一部分负荷区域,因此采用冷量控制的方式比采用温度控制的方式更有利于冷水机组在高效率区域运行而节能,是目前最合理和节能的控制方式。但是,由于计量冷量的元器件和设备价格较高,因此规定在有条件时(如采用了DDC控制系统时),优先采用此方式。同时,台数控制的基本原则是:(1)让设备尽可能处于高效运行;(2)让相同型号的设备的运行时间尽量接近以保持其同样的运行寿命(通常优先启动累计运行小时数最少的设备);(3)满足用户侧低负荷运行的需求。
2 设备的连锁启停主要是保证设备的运行安全性。
3 目前绝大多数空调水系统控制是建立在变流量系统的基础上的,冷热源的供、回水温度及压差控制在一个合理的范围内是确保采暖空调系统的正常运行的前提,当供、回水温度过小或压差过大的话,将会造成能源浪费,甚至系统不能正常工作,必须对它们加以控制与监测。回水温度主要是用于监测(回水温度的高低由用户侧决定)和高(低)限报警。对于冷冻水而言,其供水温度通常是由冷水机组自身所带的控制系统进行控制,对于热水系统来说,当采用换热器供热时,供水温度应在自动控制系统中进行控制;如果采用其他热源装置供热,则要求该装置应自带供水温度控制系统。在冷却水系统中,冷却水的供水温度对制冷机组的运行效率影响很大,同时也会影响到机组的正常运行,故必须加以控制。机组冷却水总供水温度可以采用:(1)控制冷却塔风机的运行台数(对于单塔多风机设备);(2)控制冷却塔风机转速(特别适用于单塔单风机设备);(3)通过在冷却水供、回水总管设置旁通电动阀等方式进行控制。其中方法(1)节能效果明显,应优先采用。如环境噪声要求较高(如夜间)时,可优先采用方法(2),它在降低运行噪声的同时,同样具有很好的节能效果,但投资稍大。在气候越来越凉,风机全部关闭后,冷却水温仍然下降时,可采用方法(3)进行旁通控制。在气候逐渐变热时,则反向进行控制。
4 设备运行状态的监测及故障报警是冷、热源系统监控的一个基本内容。
5 当楼宇自控系统与冷冻机控制系统可实施集成的条件时,可以根据室外空气的状态,在一定范围内对冷水机组的出水温度进行再设定优化控制。
由于工程的情况不同,上述内容可能无法完全包含一个具体的工程中的监控内容(如一次水供回水温度及压差、定压补水装置、软化装置等等),因此设计人还要根据具体情况确定一些应监控的参数和设备。
5.5.5 机房群控是冷、热源设备节能运行的一种有效方式。例如:离心式、螺杆式冷水机组在某些部分负荷范围运行时的效率高于设计工作点的效率,因此简单地按容量大小来确定运行台数并不一定是最节能的方式;在许多工程中,采用了冷、热源设备大、小搭配的设计方案,这时采用群控方式,合理确定运行模式对节能是非常有利的。又如,在冰蓄冷系统中,根据负荷预测调整制冷机和系统的运行策略,达到最佳移峰、节省运行费用的效果,这些均需要进行机房群控才能实现。
由于工程情况的不同,这里只是原则上提出群控的要求和条件。具体设计时,应根据负荷特性、设备容量、设备的部分负荷效率、自控系统功能以及投资等多方面进行经济技术分析后确定群控方案。同时,也应该将冷水机组、水泵、冷却塔等相关设备综合考虑。
5.5.6 从节能的观点来看,较低的冷却水进水温度有利于提高冷水机组的能效比,因此尽可能降低冷却水温对于节能是有利的。但为了保证冷水机组能够正常运行,提高系统运行的可靠性,通常冷却水进水温度有最低水温限制的要求。为此,必须采取一定的冷却水水温控制措施。通常有三种做法:(1)调节冷却塔风机运行台数;(2)调节冷却塔风机转速;(3)供、回水总管上设置旁通电动阀,通过调节旁通流量保证进入冷水机组的冷却水温高于最低限值。在(1)、(2)两种方式中,冷却塔风机的运行总能耗也得以降低。
在停止冷水机组运行期间,当采用冷却塔供应空调冷水时,为了保证空调末端所必需的冷水供水温度,应对冷却塔出水温度进行控制。
冷却水系统在使用时,由于水分的不断蒸发,水中的离子浓度会越来越大。为了防止由于高离子浓度带来的结垢等种种弊病,必须及时排污。排污方法通常有定期排污和控制离子浓度排污。这两种方法都可以采用自动控制方法,其中控制离子浓度排污方法在使用效果与节能方面具有明显优点。
5.5.7
1 空气温、湿度控制和监测是空调风系统控制的一个基本要求。在新风系统中,通常控制送风温度和送风(或典型房间--取决于新风系统的加湿控制方式)的相对湿度。在带回风的系统中,通常控制回风(或室内)温度和相对湿度,如不具备湿度控制条件(如夏季使用两管制供水系统)时,舒适性空调的相对湿度可不作控制。在温、湿度同时控制的过程中,应考虑到人体的舒适性范围,防止由于单纯追求某一项指标而发生冷、热相互抵消的情况。当技术可靠时,可考虑夜间(或节假日)对室内温度进行自动再设定控制。
2 在大多数民用建筑中,如果采用双风机系统(设有回风机),其目的通常是为了节能而更多的利用新风(直至全新风)。因此,系统应采用变新风比焓值控制方式。其主要内容是:根据室内、外焓值的比较,通过调节新风、回风和排风阀的开度,最大限度的利用新风来节能。技术可靠时,可考虑夜间对室内温度进行自动再设定控制。目前也有一些工程采用"单风机空调机组加上排风机"的系统形式,通过对新风、排风阀的控制以及排风机的转速控制也可以实现变新风比控制的要求。
3 变风量采用风机变速是最节能的方式。尽管风机变速的做法投资有一定增加,但对于采用变风量系统的工程而言,这点投资应该是有保证的,其节能所带来的效益能够较快地回收投资。风机变速可以采用的方法有定静压控制法、变静压控制法和总风量控制法,第一种方法的控制最简单,运行最稳定,但节能效果不如后两种;第二种方法是最节能的办法,但需要较强的技术和控制软件的支持;第三种介于第一、二种之间。就一般情况来说,采用第一种方法已经能够节省较大的能源。但如果为了进一步节能,在经过充分论证控制方案和技术可靠时,可采用变静压控制模式。
5.5.8 设计二次泵系统的条件在前面已经有所要求,通常是一个规模较大的系统。二次泵采用变速控制方式比采用水泵台数控制的方法更节能,但没有自动控制系统是不可能按设计意图实现的。在此情况下,配备一套较为完善的水泵变速控制系统是非常必要的。通常采用的变频调速控制方法所增加的费用对于整个工程而言是微不足道的,而且回收周期也非常短,值得推广。
一般情况下,二次泵转速可采用定压差方式进行控制。压差信号的取得方法通常有两种:(1)取二次水泵环路中主供、回水管道的压力信号。由于信号点的距离近,该方法易于实施。(2)取二次水泵环路中各个远端支管上有代表性的压差信号。如有一个压差信号未能达到设定要求时,提高二次泵的转速,直到满足为止;反之,如所有的压差信号都超过设定值,则降低转速。显然,方法(2)所得到的供回水压差更接近空调末端设备的使用要求,因此在保证使用效果的前提下,它的运行节能效果较前一种更好,但信号传输距离远,要有可靠的技术保证。
当技术可靠时,也可采用变压差方式--根据空调机组(或其他末端设备)的水阀开度情况,对控制压差进行再设定,尽可能在满足要求的情况下降低二次泵的转速以达到节能的目的。
5.5.9 风机盘管采用温控阀是为了保证各末端能够"按需供水",以实现整个水系统为变水量系统。因此,直接采用风速开关对室内温度进行控制的方式是不合适的。至于其温控阀是采用双位式还是可调式(前者投资较少,后者控制精度较高),应根据工程的实际要求确定。一般来说,普通的舒适性空调要求情况下采用双位阀即可,只有对室温控制精度要求特别高时,才采用可调式温控阀。
5.5.10 在以排除房间发热量为主的通风系统中,根据房间温度控制通风设备运行台数或转速,可避免在气候凉爽或房间发热量不大的情况下通风设备满负荷运行的状况发生,既可节约电能,又能延长设备的使用年限。
5.5.11 对于居住区、办公楼等每日车辆出入明显有高峰时段的地下车库,采用每日、每周时间程序控制风机启停的方法,节能效果明显。在有多台风机的情况下,也可以根据不同的时间启停不同的运行台数的方式进行控制。
采用CO浓度自动控制风机的启停(或运行台数),有利于在保持车库内空气质量的前提下节约能源,但由于C0浓度探测设备比较贵,因此适用于高峰时段不确定的地下车库在汽车开、停过程中,通过对其主要排放污染物CO浓度的监测来控制通风设备的运行。由于目前还没有关于地库空气质量的相关标准,因此建议采用CO浓度控制方式时,CO浓度取(3~5)×10-6m3/m3。
5.5.12 集中空调系统的冷量和热量计量和我国北方地区的采暖热计量一样,是一项重要的建筑节能措施。设置能量计量装置不仅有利于管理与收费,用户也能及时了解和分析用能情况,加强管理,提高节能意识和节能的积极性,自觉采取节能措施。目前在我国出租型公共建筑中,集中空调费用多按照用户承租建筑面积的大小,用面积分摊方法收取,这种收费方法的效果是用与不用一个样、用多用少一个样,使用户产生"不用白不用"的心理,使室内过热或过冷,造成能源浪费,不利于用户健康,还会引起用户与管理者之间的矛盾。公共建筑集中空调系统,冷、热量的计量也可作为收取空调使用费的依据之一,空调按用户实际用量收费是今后的一个发展趋势。它不仅能够降低空调运行能耗,也能够有效地提高公共建筑的能源管理水平。
我国已有不少单位和企业,对集中空调系统的冷热量计量原理和装置进行了广泛的研究和开发,并与建筑自动化(BA)系统和合理的收费制度结合,开发了一些可用于实际工程的产品。当系统负担有多栋建筑时,应针对每栋建筑设置能量计量装置;同时,为了加强对系统的运行管理,要求在能源站房(如冷冻机房、热交换站或锅炉房等)应同样设置能量计量装置。但如果空调系统只是负担一栋独立的建筑,则能量计量装置可以只设于能源站房内。
当实际情况要求并且具备相应的条件时,推荐按不同楼层、不同室内区域、不同用户或房间设置冷、热量计量装置的做法。