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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date(通风空调部分)第八章运行调节第八章 空气调节系统的运行调节和节能第八章 空气调节系统的运行调节与节能空调系统的计算负荷是空调系统设备选型、管路设计的重要依据。根据第三章有关内容，可知计算负荷是一种最不利条件的负荷，这表明空调系统具有在最不利条件下工作的能力。空气调系统实际运行过程中，室外的最不利工况只有在夏季最热月和冬季最冷月的某几天出现，室内的热湿负荷高峰在一年中
2、也并不多见。因此，空调系统若不根据实际的负荷变化情况做出调整，而始终按最大负荷工作，则室内空气参数达不到设计要求，且造成空调系统冷量和热量的不必要浪费。所以，一个完善的空调系统应根据室外气象条件和室内负荷变化情况随时进行调节，以达到一种供需之间的平衡。第一节 定风量空调系统的运行调节定风量空调的特点是保持送风量全年固定不变，其风量不能随负荷变化而改变。故这种系统的运行调节只能从改变送风温度，调节新回风混合比等角度来考虑。图8-1 室内空气参数允许波动区利用焓湿图分析空气处理过程时，认为室内空气状态参数是一点。但实际的室内状态参数是一个以该点为中心，以空调精度和为波动范围的近似菱形区域。该区域称
3、温湿度允许波动区，如图8-1所示。空调系统在调节过程中，只要温湿度参数在允许波动区即可。一、舒适性空调系统负荷变化时的调节舒适性空调系统对室内温湿度精度要求不高。在一般情况下，以满足温度要求为主，冬夏新风比可固定，过渡季全新风运行。现以一次回风定风量空调系统为例，其调节过程有如下几种方式。（一）夏季室内负荷变化时的调节过程一次回风系统空气处理流程如图8-2所示。该系统在夏季表冷器打开，加热器关闭，向室内供冷。调节过程焓湿图见图8-3。设计工况下的空气处理过程为：。 当余热减少，余湿不变时， 热湿比由变为，此时可调节冷水机组冷冻水的设定温度，使露点温度由提高到，满足新的工况要求，调节过程为：。这
4、是一种实用节能的调节方式。图8-3 调节冷冻水温度图8-2 一次回风系统如果空调系统负荷由多台冷水机组共同负担，也可采用台数调节的方式。即在部分负荷时，只运行其中一台或几台冷水机组，达到设计负荷时，把全部机组投入使用。（二）冬季调节过程图8-4 调节热水温度冬季调节过程和夏季调节过程相反。即加热器打开，表冷器关闭，新风和回风混合后被加热器加热，达到向室内供热的需要。调节过程焓湿图见图8-4。设计负荷时调节过程：。如果在供暖初期，热负荷较小，那么可适当降低热水温度，调节过程为：。水温的调节可通过改变锅炉供水温度，或增减换热器，使用台数来实现。（三）过渡季调节过程大多数舒适性空调系统在过渡季停用。
5、如有新风需要，则可采用全新风方式运行，同时把排风换气系统投入使用。2003年春季我国部分地区发生了SARS疫情。医学专家指出，新风可有效冲淡室内空气中病菌的浓度，抑制病毒传播。这样，提高系统的新风量和全新风运行具有了更重要的意义。二、工艺性空调系统负荷变化时的调节工艺性空调系统的室内参数精度要求较高，调节过程相对复杂。根据室内负荷变化和室外气象参数的不同而有不同的调节方式。（一）室内热湿负荷变化时的调节人员进出、灯具开启及生产过程变化会使室内热湿负荷变动。室外气象参数波动也会影响室内负荷。如果不做出相应调节，则室内参数将超出允许波动范围，所以必须根据变化随时做出调整措施。1室内余热量变化，余湿
6、不变 常用的调节方法是定机器露点再热调节法。此种调节方法适用于围护结构传热变化，室内设备散热发生变化，而人体、设备散湿量比较稳定等类似情况。图8-5 室内状态点波动这种变化过程的分析如图8-5所示。设计工况下，空气从点沿变化到 点。如果余热减少，而余湿不变，则热湿比变为。室内状态点也相应地由变为/。若仍在允许波动范围内，则不用调节。若超出了允许波动范围，则应采取调节措施。调节再热量的方法如图8-6所示，先使送风状态点由预热为，再由送风，达到室内状态点。由图可看出，对的偏离程度远小于对的偏离程度，且室温允许波动范围之内。图8-6 定露点再热调节图8-7 热湿负荷变化导致状态点偏离2室内余热余湿均
7、有变化 室内余热余湿变化，导致热湿比变化。新的热湿比可能大于原来的热湿比，也可能小于原来的热湿比。如图8-7所示，在维持露点不变的情况下，新的状态点偏离了原来的状态。当室内热湿负荷变化较小，空调精度要求不严格，且仍在允许范围内，则不必重新调节。如新的状态点超出了允许参数范围，则只能改变机器露点调节。一次回风系统改变机器露点有如下几种途径。（1）调节预热器再热量 如图8-8 所示，在新回风混合不变时，提高预热器的加热量。加热后的状态点由原来的变为。再绝热加湿到，沿送风，达到。（2）调节新回风混合比 如图8-9 所示，如室外气温较高，不需要预热，可调节新回风混合比，使新的混合点位于过新机器露点的等
8、焓线上，之后沿送风，达到。图8-8 改变预热器加热量变露点调节图8-9 改变新回风混合比变露点调节（3）其它调节方法 在运行调节过程中，还有一些其它的方法可以使用。如调节喷水室喷水温度或表冷器进水温度，调节一、二次回风混合比，调节空调箱旁通风门等。但无论采用哪种方法，都应根据系统的特点，经技术经济分析后选用。3多服务对象空调系统的调节 上述的各种调节方法都是针对一个服务对象。但实际的空调系统面对多个服务对象，即多个房间。以如图8-10 所示的三个房间为例。它们的室内设计参数相同，但各房间负荷不同，热湿比分别为、和。在、和相差不大的情况下，可根据其中一个最主要房间的角系数确定送风状态。虽然另外两
9、个房间的状态点虽然偏离了设计工况，但仍在允许波动范围内，符合设计要求。图8-11 不同送风状态多房间的运行调节图8-10 同一送风状态多房间的运行调节当、和相差较大时，可在每个空调房间设再热器，对空气进行再热，根据需要采用不同的送风状态点（见图8-11）。如仍不能满足要求，则应按实际情况把负荷相近的房间划分为一个系统，每个系统分别进行调节。（二）室外气象参数变化时的调节一年四季气候的变更，使室外气象参数发生很大的变化，空调系统应随其变化做相应的调整。室外气象参数对室内参数的影响主要表现为以下两个方面。一方面新风状态参数有很大改变，另一方面围护结构的冷热负荷发生变化。室外空气状态变化过程通常在焓
10、湿图上进行分析。若把全年各时刻干湿球温度状态点在焓湿图上的分布进行统计，算出这些点全年出现的频率值，就可得到一张焓频图，点的边界称气象包络线。图8-12上可显示出室外空气焓值的频率分布。对于某一个空调系统可根据其特点，把焓频图划分为若干个空调工况区，每一个工况区采用不同的运行调节方法。下面以一次回风空调系统为例，根据焓频图分析其调节过程。1第区域 室外空气焓值在以下，属于冬季寒冷季节。从节能角度考虑，可把新风阀门开最小，按最小新风比送风，加热器投入工作。在一些冬季特别冷的地区，还应对新风进行预热， 防止过冷的新风和室内回风混合产生结露现象。常规处理过程（见图8-13）为：。一次加热，也可在室外
11、空气和室内空气混合后进行（见图8-13）：。仍参见图8-13，如虚线所示，如果冬季不用喷水室而采用喷蒸汽加湿（），则处理过程为：。对于有蒸汽源的地方，这是经济实用的方法。图8-13 第区域调节过程图8-12 季节变化工况分区2第区域 如图8-14所示，室外空气焓值在和之间。这时应是所谓的过渡季，即春季或秋季。如果仍按最小新风比混合新风，则混合点在以上。此时应增大新风量，使新回风混合点仍在线上。之后喷循环水把空气处理到露点，经二次加热后送到室内。这种方法不但节约能量，而且符合卫生要求。室外空气焓值等于时，可采用100%新风。为了防止室内正压过大，可开大排风阀门，使正压值维持在比较合理的水平。3第
12、区域 该区域是室外焓值在冬夏的露点焓值之间的区域。如果室内参数允许在一定的范围内波动，则新回风阀门不用调节，室内状态点随着新风状态而变化。如果室内参数允许波动范围较小，则可将室内状态点调整到夏季的参数，采用区的方法，即改变新风比进行调节。图8-15 第区域调节过程图8-14 第区域调节过程4第区域 见图8-15，室外空气焓值在和之间，这时已进入了夏季。室内空气焓值大于室外空气的焓值。此时应关闭一次回风，采用全新风。冷冻水在此时应使用，对空气处理过程由降温加湿（）改为降温减湿（）处理。5第区域 室外空气焓值在和之间。在这一阶段内，室外空气的焓值高于室内空气的焓值。为了节约冷量，可采用最小新风比送
13、风(见图8-16),喷水室或表冷器进行冷冻减湿处理。以上调节过程可归纳为图 8-17。图8-17 一次回风系统全年运行调节图图8-16 第区域调节过程第二节 变风量空调系统的运行调节变风量空调系统是一种较先进的空调系统，它可根据室内负荷变化自动调节送风量。如果室内负荷下降，该系统在减少送风量，满足舒适需要的同时，还具有非常显著的节能效果。发达国家在70年代就对变风量系统有所研究和应用。我国从80年代起对其进行研究，并在工程中应用。但因诸多方面的原因，我国变风量空调系统成功运行的工程实际极少。但从长远的观点看，这种系统很有发展潜力，在此对其运行方式做以简要介绍。一、室内负荷变化时的运行调节变风量
14、空调系统方调节方式复杂，种类繁多，但归纳起来主要有如下四种方式：1使用节流型末端装置进行调节 图8-19 节流型变风量系统调节过程当房间负荷变化时，装在房间内的温控器发出指令，使末端装置内的节流阀动作，改变房间内的送风量。如果多个房间负荷减少，那么多个节流阀节流，则风管内静压升高。压力变化信号送给控制器，控制器按一定规律计算，把控制信号送给变频器，降低风机转速，进而减少总风量。系统原理如图8-18 所示。调节过程的焓湿图见图8-19，设计工况下处理过程为：。负荷减少时处理过程为：。 节流型变风量末端装置最大缺点是存在风压耦合。当几个房间节流减少风量后，会造成风管内总压升高，导致一些没有负荷变化
15、的房间风量增大，如此形成连锁效应，造成系统振荡。图8-18 节流型变风量空调系统2使用旁通型末端装置进行调节 图8-21 旁通型变风量系统调节过程图8-20 旁通型变风量空调系统系统原理如图8-20 所示。在室内负荷减少时，部分空气回至顶棚，并由回风道返加至空调器，系统总风量不变，它的优点是在一定程度上可解决风压耦合问题。随负荷变化的调节过程见图8-21。设计负荷下，处理过程是：。负荷减少时，处理过程是：。图8-22 诱导型末端变风量空调系统3使用诱导型末端装置进行调节 系统如图 8-22 所示。温控器根据室内温度变化控制诱导型末端装置，改变诱导空气量。满足负荷变化需要。4使用多风机变风量系统
16、进行调节 多风机变风量空调系统，也称变频变风量空调系统。我国近几年有较多文献对此系统工作原理和性能做过探讨。国内有生产该种系统设备、配件的厂家，也有较成功的工程实例。系统原理如图 8-23 所示。其调节过程为：室内温控器检测室内温度，与设定温度进行比较，当检测温度与设定温度出现差值时，温控器改变风机盒内风机的转速，减少送入房间的风量，直到室内温度恢复为设定温度为止。室内温控器在调节变风量风机盒转速的同时，通过串行通讯方式，将信号传入变频控制器，变图8-23 变频变风量空调系统频控制器根据各个变风量风机盒的风量之和调节空调机组的送风机的送风量，达到变风量目的。二、全年运行调节变风量空调系统全年运
17、行调节有如下三种情况：1全年均为冷负荷，且负荷变化不大可以用没有末端再热的变风量系统。温控器根据室内温度变化调节送风量，控制室内参数维持在允许波动区。在过渡季用全新风运行，既省能，又能保证室内空气品质。2各房间负荷变化较大 可以用有末端再热的变风量系统。送风量不能随着负荷的减少而无限制降低。因为当风量减少到一定程度后，会带来一系列问题，如新风量过少，室内温度分布不均等。所以当负荷很小时，通常启动末端再热装置来加热空气，保持一定的室温。最小送风量应不小于每小时4次的换气量。调节过程见图8-24。3夏季冷却和冬季加热的变风量空调系统 夏季冷却和冬季加热的变风量空调系统调节过程如图8-25所示。在最
18、炎热的季节送风量最大，随着气温降低，送风量逐渐减少。在减至最小送风量后，图8-24 末端再热变风量系统调节过程风量不再减少，而通过末端来调节室温。进入冬季后，系统由送冷风转为送热风。开始仍以最小送图8-25 变风量系统季节转换调节过程风量进行。随着气温进一步降低，送风量逐渐增大，直至最大。第三节 风机盘管空调系统的运行调节对一般舒适性空调系统来说，主要由风机盘管负担空调负荷，其调节过程非常简单。而对于要求较高的场所，新风和风机盘管对空调负荷有明确分工，其调节过程相对复杂。下面对这两种不同的调节过程进行分析。一、风机盘管机组负担室内全部负荷的调节方法这种调节方法适用于大多数风机盘管调节系统。在调
19、节过程中，新风不承担室内负荷，所有负荷全部由风机盘管承担。该调节主要分为以下两种方式。图8-26 风机盘管系统水量调节（一）水量调节如图 8-26 所示，在设计工况下，空气在盘管内进行冷却减湿处理，从变化到，然后送到室内。当负荷减少时，室内温控器自动调节电动直通或三通阀，以减少进入盘管的水量，盘管中的水温随之上升。露点从变为，室内状态点从变为，新的室内状态点含湿量较原来有所增加。这种系统中的温控器和电动阀的造价较高，故系统总投资较大。图8-27 风机盘管系统风量调节（二）风量调节如图8-27所示，在设计工况下，风机盘管对空气的处理过程为从到。如果系统负荷减少，则应降低风机转速，减少风量。风机转
20、速可根据需要在三速开关的高、中、低三档之间进行切换（也有的风机盘管可进行无级调速）。风速降低后，盘管内冷水温度下降，露点下移到，通过送风，达到。当风机在最低档运行时，风量最小，回水温度偏低，容易在风口表面结露，且室内气流分布不理想。二、风机盘管负担室内渐变负荷时的调节方法（一）负荷性质和调节方法室内负荷分为瞬变负荷和渐变负荷两部分。瞬变负荷是指室内照明、设备、人体散热和太阳辐射热产生的负荷。这部分负荷具有随机性大的特点，房间不同差异很大，可由风机盘管来承担。渐变负荷是通过围护结构的室内外温差传热。和瞬变负荷相比较，渐变负荷比较稳定，且大多数房间差异不大。这部分负荷可通过集中调节新风温度来适应，
21、即由新风负担室内的渐变负荷。存在如下的关系式： （8-1） 式中 新风量（m3/h）；空气密度(kg/m3)；空气比热kJ/(kgK)；、室外空气、室内空气、新风温度（）；T所有围护结构每1室内外温差的传热量（W/）。根据传热公式：式中 各围护结构的传热系数（W/m2K）；各围护结构的传热面积（m2）。对于某个房间，和为一确定值，随着的降低应提高。在室外气温逐渐降低的过程中，一定存在这样一个时刻，室内向室外传递热量，即渐变冷负荷为负，新风需加热处理。但瞬变冷负荷仍可能为正（例如室内人员众多，有大功率的发热设备等），风机盘管还要送冷风。很明显这是不经济的。在这种情况下，通常采用另外一种处理方法，
22、用室外新风来吸收室内的的冷负荷。假设这一部分负荷相当于某一温差（一般取5）的传热量（），则上式可变为： 则: （8-2）由上式可以看出，新风温度和室外气温之间存在一定的关系。空调系统随季节变化调节过程中，新风温度可由上式计算得到。（二）双水管风机盘管系统的调节方法双水管风机盘管系统在同一时刻只能供应冷水或只能供应热水，不能满足同时供冷、供热的需要（如大型建筑的内区可能全年要求供冷，而外区在冬季却要求供热）。三水管系统和四水管具有同时供冷、供热的功能，但造价较高，使用较少。下面主要介绍双水管系统在季节转时的两种调节方法。1不转换的运行调节所谓不转换的运行调节是指新风和风机盘管负担的负荷做较严格的
23、区分，即新风负担渐变的传热负荷，而风机盘管负担瞬变的室内负荷，互相不做转换，不为对方分担。不转换系统的投资较少，管理方便。但存在的问题是当冬季特别冷时，温差传热占最要的地位，如果不做转换，则新风负担室内全部热负荷，造成新风管道尺寸过大，集中加热设备的容量过大。不转换系统随季节变化调节过程见图 8-28。在夏季运行时，该系统使用冷的新风和冷水。随着图8-28 不转换系统调节过程室外气温的降低，集中调节再热量适应渐变负荷的减少。如图 8-28所示，加热到，冷却到2，把和2混合到，通过向室内送风到。在室内瞬变负荷很小时，可关闭风机盘管（2），新风和回风混合后达到，通过向室内送风。2转换的运行调节转换
24、系统的特点是，在适当的时候，对新风和风机盘管做以转换，互相承担对方的角色。夏季运行时，转换系统仍采用冷的新风和冷水，新风和风机盘管各自承担相应的负荷。当室外气温降低到某一温度时，可关闭盘管，转换为由新风承担室内的瞬变负荷，如图8-29所示，调节过程为：。随着室外气温的进一步降低，可能达到这样一种情况，即瞬变负荷和传热负荷相比已很小。这时可把风机盘管供热水，即由风机盘管承担传热负荷。转换时的温度： （8-3）图8-29 转换系统调节过程式中 转换时室内空气温度（）；太阳辐射热引起的瞬变负荷(W)；照明引起的瞬变负荷(W)；人体散热引起的瞬变负荷(W)；可利用室外冷风时新风的最低温度（）。转换系统
25、可根据负荷的性质对系统运行做相应调整，比较节能。但这种系统也存在一定的缺点，如因为室外气温的变化，可能在短期内发生多次转换的现象，这对于系统运行的稳定是很不利。所以，系统是否转换，应在全面分析比较后确定。第二节 空调系统年耗能量的计算现代大型建筑功能完善，辅肋配套系统众多，包括给水排水、采暖、通风空调、照明、通迅、动力、监控等。在这些系统中，中央空调耗能最多，甚至占到建筑总耗能量的一半以上。对空调系统年或季节总耗能量进行分析，具有非常重要的意义。它是衡量和评价空调系统节能设计的主要指标，也是进行空调优化设计过程中考虑的一个重要因素。空调系统年总耗能量的计算，有当量满负荷运行时间法、负荷频率表法
26、、计算机仿真法等。当量满负荷时间法是以当量满负荷运行时间、负荷率为基础的一种耗能量计算方法。负荷频率表法根据当地室外空气干湿球温度出现的年频率数（或季节频率数）和空调系统全年运行工况，计算出不同室外空气状态下加热量、冷却量、加湿量，然后累计总的耗能量。计算机仿真法是建立在动态负荷计算基础上一种较为精确的计算方法，根据精确的数学模型对建筑热过程进行仿真，计算出任意气象条件下的逐时负荷，然后进行全年累加。再以此为基础得到全年总耗能量。国内和国外都已有比较成熟的计算机仿真软件，它具有快速直观的特点。在上述三种方法中，当量负荷运行时间法简单、易用，且是计算机仿真的基础，本节主要以介绍这种方法为主。一、
27、当量满负荷运行时间全年空调冷负荷（或热负荷）的总和与冷水机组（或锅炉）最大出力的比值，称当量满负荷运行时间。其计算公式为 （8-4） （8-5）式中 、夏、冬季当量满负荷运行时间（h）；、全年空调冷、热负荷（KJ/a）；、冷水机组、锅炉的最大出力（KJ/h）；二、负荷率全年空调冷负荷或热负荷与冷水机组或锅炉在累计运行时间内总的最大出力之和的比例，称为负荷率，即 （8-6） （8-7）式中 、夏、冬季设备累计运行时间，也就是机组从启动到停止运行的时间总和（h）；把式（8-4）代入式（8-6）, 式（8-5）代入式（8-7）可得 （8-8） （8-9）或 当量满负荷运行时间与建筑物的性质、功能、空
28、调系统的节能方式有关，表8-1列出了日本尾岛俊雄通过实测统计出来的资料，可供参考。表8-1 当量满负荷运行时间E值序号建筑类型最大负荷（W/m2）当量满负荷运行时间（h）供冷供热EREB1独立住宅931518609502共同住宅69.881.48609503办公楼931055604804百货楼14081.48003405饮食店128168.8100013006剧院128168.89508507旅馆93151130010508学校010507009医院931748601260三、空调全年耗能的计算（一）设备耗电量的计算总耗电量应是空调系统运行过程中所有用电设备用电量之和。部分设备的耗电量参考计算
29、公式如下。1冷水机组 （8-10）式中 冷水机组的总耗电量（kW）；单台冷水机组的额定功率（kW）。其它符号同前。2冷冻水泵与冷却水泵定流量 （8-11）变流量 （8-12）其中 式中 冷冻水泵与冷却水泵的总耗能（kW）；冷冻水与冷却水泵累计运行时间(h)；冷冻水泵与冷却水泵的额定功率（KW）；设备台数。其它符号同前。3冷却塔风扇全部运行 （8-13）台数控制 （8-14）式中 风扇的总耗能（kW）；风扇的额定功率（kW）；风扇的累计运行时间（h）；同式（8-12）。其它符号同前。4新风机组、组合式空调器等设备中的风机定风量 （8-15）变风量 （8-16）其中 式中 风机的总耗能（kW）；风
30、机的额定功率（kW）；风机的累计运行时间（h）；5锅炉附属设备一台 （8-17）二台以上 （8-18）其中 式中 锅炉附属设备的总耗能量（kW）；锅炉附属设备的额定功率（kW）；锅炉累计运行时间（h）；其它符号同前。6锅炉给水泵 （8-19）式中 锅炉给水泵的额定功率（kW）；锅炉额定蒸发量（m3/h）；锅炉给水泵的额定流量（m3/h）；其它符号同前。（二）燃料量的计算一台锅炉 （8-20）二台以上 （8-21）式中 锅炉燃料耗量（t/h）；锅炉额定出力时的燃料耗量（t/h）。其它符号意义同前。（三）耗水、补水量的计算冷却塔全年总循环水量 （8-22）冷却塔的全年补水量 （8-23）锅炉的全年
31、补水量 （8-24）式中 、单位均为t/h；冷却塔的额定循环水量（t/a）；其它符号意义同前。（四）热能换算根据上述公式计算出的耗电量和燃料量，均可换算为一次能源的热能单位，其换算关系见表8-2。表8-2 一次能源热量换算表标准煤重油煤油石油液化气电能29307.6 kJ/kg41449.3 kJ/L37262.5 kJ/L50241.6 kJ/Kg10256.4 kJ/kWh注：1kWh 电能换算为一次能量=3600/(0.90.39) =10256.4kJ(式中 0.9输配变电效率；0.3电厂热效率)【例8-1 】 某商厦（详见第十章设计示例）空调面积5000m2，为定风量一次回风空调系统
32、。夏季以冷水机组供冷，过渡季节利用新风供冷。供冷季空调系统累计运行时间=900h，空调设备详见表8-3。计算该大楼的空调系统供冷季耗能量。表8-3 设备明细表序号名称台数额定功率备注1水冷螺杆冷水机组2130 kW无级连续容调2冷冻水循环泵218.5 kW定水量系统3冷却水循环泵2 22 kW定水量系统4冷却塔风扇25.5 kW5补水泵11.5 kW变频调速6空调机组 定风量风机57.5 kW定风量系统（K1）7空调机组 定风量风机111 kW定风量系统（K2）8排风机 定风量风机32.2 kW9静电除垢器(DN200)140W冷冻水系统10静电除垢器(DN250)140W冷却水系统1.计算负
33、荷率 查表8-1，得当量满负荷运行时间=800h，负荷率为：2计算设备耗能量（1kWh=3.6MJ）（1）冷水机组 根据式（8-10）得： kWh=kWh MJ=MJ（2）冷冻水泵和冷却水泵 根据式（8-11）得： kWh=72900 kWhMJMJ（3）冷却塔风扇 根据式（8-13）得：kWh=kWhMJ=MJ（4）空调机组、排风机 根据式（8-15）得：kWhkWhMJMJ（5）静电除垢器 参照水泵耗能量计算公式，得： kWh kWhMJ MJ3耗水（补水）量 根据式（8-22）冷却塔的总循环水量： m3m3根据式（8-23）冷却塔的补水量： m3m34该商厦供冷季总耗能为：（1）设备总一
34、次能源秏量：kJkJ（2）设备耗水：m3第五节 空调系统节能措施根据第四节内容可知，空调系统耗能量巨大，甚至达到了惊人的地步。所以很有必要对其耗能的原因进行分析，提出一些具体的节能措施，达到节约能量的目地。目前空调系统种类繁多，结构复杂，其节能措施也很多，主要从以下几个方面进行分析。一、建筑与节能建筑本身的结构特点和热工性能是空调节能的重要基础。如果建筑自身结构不利于节能，热工性能不良，即使空调系统设计再好，其节省的能量也是有限的。这种情况如同在寒冷的冬季，如果没有一件防寒性能良好的外衣，而只靠我们自身发出的热量，将不能抵御刺骨的寒冷。8-30 建筑体形、方位与空调冷负荷的关系（一）建筑体形、
35、外观、平面设计与节能 建筑师在进行建筑设计时，应合理设计建筑平面与体形。如建筑体形力求方正，避免狭长、细高，避免过多的凹凸；建筑方向以南北为主，尽量避免东西朝向。如果建筑体形和方向不合理，会使建筑耗能成倍增加。图8-30表明了建筑体形、方向和负荷的关系。当然上述要求在建筑设计阶段很难做到，因为现代的建筑，尤其是高层建筑对造型的考虑往往放在首位。一个外形简单，没有特色的方盒式建筑在投标中难以得到的业主和政府有关部门的肯定。但在保证建筑外形的基础上，尽量做到节能，使外在美与内在实用有机结合，会有很大的意义。除了上述因素对建筑能耗有影响外，其它一些方面也值得研究。如建筑外表面的颜色，尽量做成浅色，设
36、置良好的外遮阳。有资料表明，良好的外遮阳，可减少日射的50%80%；将空调房间布置在非空调房间之中，减少空调房间的暴露面，机房靠近空调房间，减少输送能耗等等，均可在一定程度上达到节能的效果。（二）建筑热工性能与节能 要提高建筑的热工性能，应从多方面着手，以下一些建议可供设计者参考。外墙的传热系数应不大于0.9W/m2,屋面不大于0.65W/m2。对于外窗应采用性能良好的双层中空玻璃，其传热系数不宜大于3.5W/m2。窗墙比如果设计在30%40%之间，对降低空调负荷是很效的。二、空调系统节能设计（一）负荷计算 负荷计算方法不正确，将直接导致设备装机容量过大，运行费用过高。所以在负荷计算的过程中，
37、应根据系统的特点采用不同的计算方法。1考虑逐时系数和同时使用系数 定风量全空气系统的负荷为各房间逐时负荷最大值之和，变风量空调系统负荷为各房间逐时之和的最大值。如果不考虑系统的特点，而只是简单地把各房间的负荷最大值相加做为总负荷，显然是不合适的。另外还应考虑各风系统有可能并不是同时使用，还应考虑其同时使用系数，以降低冷水机组、水泵等设备的容量。表8-5列出了一些建筑的同时使用系数值，可供参考。表 8-5 空调系统同时使用系数建筑类型同时使用系数酒店、旅馆0.850.9单纯办公楼1.0办公综合楼0.850.95综合建筑0.82热负荷设计时考虑内部热源散热 在大多数情况下，空调系统冬季热负荷的计算
38、，以围护结构散热量为主。对一些特殊性质的建筑，显然这种计算过于保守。如内部有大发热量的车间，人员众多、照明功率很大的商场、超市等，如果只是简单把内部热源散热做为富裕值，则会使供热系统容量过大。所以应在系统的总负荷中适当减去内部热发热，对系统节能是很有利的。（二）风系统设计风系统的节能措施主要有以下几个方面。1内外分区、系统分区 对于大型高层建筑，做内外分区可防止冷热的互相抵消。在某些时候还可完全利用室外新风对内区进行冷却。尽可能把温湿度精度要求、朝向、使用时间、洁净等级不同的房间划分为不同的系统，这样可避免过冷、过热及不必要的提高标准。2采用可变新风比系统 随着季节的变化，改变新风比是一种主要
39、的节能方式。如在盛夏和严冬采用最小的新风比，而在过渡季采用较大的新风比，甚至全新风。国内外的一些研究资料表明，控制新风比及采用全新风冷却或预冷，可省系统全年耗能的10%15%，这是相当可观的。当然，变新风的实现需要在系统中增加调节性能良好的风门，相应的控制系统，管理难度加大，这将增加系统的造价。3采用变风量系统 在经过经济技术分析后，如果条件具备，应尽量采用变风量系统。其节能效果是十分显著的，全年可节能30%50%。4加强保温、减少漏风 在设计和施工过程，保温的重要性往往被一些没有经验的设计和施工者忽略。但实际上，从保温材料的选取到保温的具体施工方法都将对节能产生重大影响，所以应对保温这个环节
40、给予和其它环节同样的重视。如果系统严密性不好，漏风造成的能量损失将占到送风量的5%10%，远远超出了合理的范围。常用的减少漏风的措施有：选择气密性好的空气处理设备和风管连接方式；加强密封处理，严格加工质量等。5充分利用建筑物自动化系统 随着计算机的普及、电子元件价格的降低，建筑物自动化系统（building automatic system）以其优越的性价比，逐渐受到设计人员、开发者的青睐。建筑物自动化系统可根据室内外气象条件，结合不同的处理过程和设备，针对控制精度要求，调节品质、节省能等条件，编制专用程序，实现最优化运行和最大限度的节省能量。（三）水系统设计1采用变流量水系统 如果条件允许，
41、可把水系统设计成定温度、变流量的方式。即在系统设有一级泵和二级泵，并利用变频器对二级泵进行控制，使系统的循环水量随着负荷的变化而增减。其节能效果甚至比变风量系统显著。2提高冷水初温、加大供回水温差 在满足空气处理要求的前提下，尽可能采用较高的水初温。有资料表明，每提高1，可节省2%3%的电能。在可能的范围内，加大冷水系统的供、回水温差（一般不超过8），可以减少循环水量，节省输送能耗。水系统可利用的节能措施非常多，其它一些对风系统适用的方法如加强保温，利用自动化系统等，对水系统也是适用的。（四）设备选择大多数的空调设计人员，在选择设备时，都是以满足负荷需要为前提，很少考虑节能问题。但设备选择和节能有大的关系，而且有规律可循。对空调系统中几个较重要设备的考虑节能的选择方式如下。1冷水机组 衡量冷水机组节能效果的最重要指标是值。它标志着制取单位冷热量所需消耗的能量。值可用下式表示： （8-25）式中 冷水机组的产冷量（kW）；制冷系统的轴功率（制冷主机、辅机、循环水泵、冷却水泵、冷却塔风扇的功率总和）（kW）